Los elementos de las edificaciones que están principalmente sometidas a flexo-compresión, son columnas y los denominados muros de corte o placas.
DIAGRAMA DE INTERACCIÓN.
Una de las formas más prácticas de abordar el problema del diseño de columnas es a través de la construcción de un diagrama de interacción de resistencia, M - P , que defina la combinación de carga axial y el momento flector que provoque la falla de una columna
La curva es continua y representa el universo de excentricidades posibles. En este diagrama, cualquier línea radial representa una excentricidad particular e= M / P .
FALLA BALANCEADA La curva de interacción de falla presenta dos tramos bien diferenciados: Uno donde la combinación flexo-axial conduce a fluencia del acero en tracción y luego a la falla final por compresión. Donde la rotura es frágil pues sobreviene la desintegración del hormigón por compresión sin que la preceda la fluencia por tracción del acero.
DIAGRAMAS DE INTERACCION El comportamiento de secciones específicas de columnas de hormigón armado es descrito más claramente mediante gráficos denominados curvas o diagramas de interacción. Sobre el eje vertical se dibujan las cargas axiales resistentes y sobre el eje horizontal se representan los correspondientes momentos flectores resistentes, medidos con la relación a un eje principal centroidal de la sección transversal de la columna.
PROCEDIMIENTO Para la elaboración de las curvas de interacción nominales, para una sección dada, se utiliza el siguiente procedimiento:
Se definen diferentes posiciones del eje neutro Para cada posición del eje neutro se calculan las deformaciones unitarias en cada fibra de la pieza, tomando como base una deformación máxima en el hormigón Ɛu=0,003 En función de las deformaciones en el acero y en el hormigón se determinan los diagramas de esfuerzos en el hormigón y la magnitud de los esfuerzos en el acero. Se calculan los momentos flectores centroidales y cargas axiales internos que, por equilibrio, deben ser iguales a los momentos flectores y cargas axiales externos solicitantes.
EJERCICIOS
FLEXOCOMPRESION EN ACCCION
Terremoto de la India, 1999. Daño severo en columnas. Falta de confinamiento.
Falla en pie de columnas por falta de confinamiento. Imperial County Service Building, terremoto del 15 Octubre de 1979
DIAGRAMAS DE INTERACCION ADIMENSIONALES PARA FLEXION UNIDIRECCIONAL:
Su utilización facilita enormemente el diseño a flexo-compresión. El propio ACI ha publicado curvas que contienen algunos de los criterios detallados en el numeral anterior, dejando los restantes criterios para la aplicación por parte del diseñador.
La presentación típica de estos diagramas es la de una familia de curvas para determinados valores de: esfuerzo de rotura del hormigón ( f’c), esfuerzo de fluencia del acero (Fy), relación entre la dimensión del núcleo de hormigón y la dimensión exterior de la columna (g), y distribución de la armadura en la sección de hormigón.
EJEMPLO 3:
Una columna corta rectangular de hormigón armado, de 40 cm x 60 cm, está sometida a una carga axial última Pu de 150 T y a un momento flector último Mu de 50 T-m en la dirección más larga de la sección transversal de la culumna (alrededor del eje principal más corto). El hormigón tiene una resistencia a la rotura f’c de 210 Kg/cm2 y el acero tiene un esfuerzo de fluencia Fy de 4200 Kg/cm2. Definir el armado longitudinal requerido para resistir estas solicitaciones.
Se determina el factor de dimensión del núcleo ( g) en la dirección de acción del momento flector: g = 48 cm / 60 cm= 0.80
Se calculan la abscisa y la ordenada para utilizarlas en los diagramas auxiliares para columnas rectangulares adimensionales:
Se escoge el gráfico # 3 de los Diagramas de Interacción Adimensionales para Columnas Rectangulares
En el gráfico se busca el punto de coordenadas x = 0.165, y = 0.298. El punto mencionado se ubica entre las curvas de interacción con cuantías de armado total de 0.02 y 0.03, lo que al interpolar gráficamente proporciona una cuantía de armado para la columna r t= 0.025
La sección transversal de acero es: 2 As = r t . b . t = 0.025 (40 cm) (60 cm) = 60.00 cm
20 varillas de hierro de 20 mm de diámetro, lo que proporciona 62.8 cm2 de acero
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16 varillas de 22 mm que proporcionan 60.79 cm2 de acero
