columnas

1. Ejemplo de Predimensión de Columnas de Edificación
Enunciado
Se tiene el pórtico mostrado en la imagen.

2. Las cargas que se aplicarán sobre la estructura son las siguientes:
 Carga muerta de losa + Carga muerta no estructural = 35.5 KN/m
 Carga Viva linealizada = 10 KN/m
 Carga de viento a Barlovento = 3.85 KN/m
 Carga de viento a Sotavento = -1.2 KN/m
 Agregar carga por peso propio de columnas y vigas

3. Se utilizarán resistencias típicas de materiales:
– Resistencia característica a compresión del concreto fc’ = 20MPa
– Resistencia a fluencia del acero fy = 410 MPa
Solución
Se sabe que el diseño de una edificación de hormigón armado es un proceso netamente
iterativo. Por tanto se deberán realizar varias iteraciones sobre las solicitaciones antes de
llegar a un diseño final de las columnas.
Vigas
Para las dimensiones de viga, se escoge un peralte de viga de L/10 a L/12 respecto a la luz
más larga del pórtico. Luego el ancho de la viga conviene que se mantenga en un rango de
h/2 y h/3 del peralte escogido de la viga.
Para la viga de estudio, se predimensionan las vigas de la siguiente manera:

4. Sección inicial de columnas
Para conocer las solicitaciones axiales de la columna existen dos caminos. El primero
mediante áreas de aporte. El segundo método consiste en conocer las solicitaciones axiales
que llegan a la columna mediante un análisis estático con algún programa de análisis
estructural.
En este ejemplo se opta por la segunda alternativa. Sin embargo para que el programa nos
de resultados, se deben ingresar datos de secciones transversales de todos los elementos.
Nosotros no tenemos estas secciones transversales de columnas, pero podemos asumir
secciones pequeñas. A pesar de que las columnas de 20×20 estan fuera de normativa en
muchas normas de construcción de hormigón armado, la norma ACI permite secciones de
pequeña sección mientras resista las solicitaciones y esté sujeto a todas las verificaciones.
Por otro lado tengo ciertas objeciones respecto a las columnas 20×20 que puedas verlas en
el vídeo: Por qué no me gustan las columnas 20×20.
A pesar de todo lo mencionado, arrancaremos con columnas de 20×20 para el modelo
estructural, por ser las columnas más pequeñas utilizadas en sistemas aporticados

5. Combinaciones de carga y Análisis estructural
Para la predimensión de columnas se deben mayorar las cargas según las combinaciones de
carga estipuladas por la norma ACI. Como las cargas involucradas son: Carga muerta,
carga Viva y viento, se deben aplicar las combinaciones que involucren estas
combinaciones:
 U = 1.4·CM
 U = 1.2·CM + 1.6·CV
 U = 1.2·CM + 1·CV + 1·Viento
 U = 0.9·CM + 1·Viento
De las 4 combinaciones mostradas, la que nos sirve para realizar la primera predimensión
de las columnas es la segunda combinación. Debemos tomar en cuenta que las secciones
que pusimos para este primer análisis son las más pequeñas y nos sirven solamente para
conocer la carga axial que llegará a las columnas. Sobre los momentos flectores nos
ocuparemos más adelante.
Se aplica entonces un análisis mediante el método de rigidez o de elementos finitos. Para la
segunda combinación de carga, que es la que impone las mayores cargas axiales a las
columnas, se tienen las siguientes solicitaciones axiales:

6. Resistencia de columnas y asignación de nuevas secciones
En un antiguo artículo expliqué la resistencia axial de las columnas de concreto reforzado
en función a su sección transversal y a la cantidad de acero que llevan. En los siguientes
tres artículos pasados tendrás la información necesaria:
Teoría de resistencia axial de columnas
Ejemplo detallado de resistencia axial de columnas
Calculadora de resistencia axial de columnas
Aplicaremos todo ese contenido para conocer la sección más adecuada para la
Predimensión del pórtico en análisis.
Es necesario plantearnos columnas de diferentes secciones y determinar sus resistencias. Es
obvio que las resistencias de diseño øPn encontradas para estas columnas tentativas deberán
ser superiores o iguales que las solicitaciones mostradas en el pórtico.
Por ejemplo la resistencia axial de diseño de una columna de 20×20 seguirá el siguiente
análisis:

7. La Calculadora de resistencia axial de columnas te puede ayudar a encontrar estas
resistencias axiales.
Las secciones planteadas a continuación son secciones típicas utilizadas en construcción,
donde la mayor inercia se acomodará en dirección paralela a las solicitaciones a flexión. Se
escogió una cantidad de acero correspondiente al 1% de cuantía geométrica que es la
mínima cantidad de acero que puede tener una columna por norma (puedes averiguar en
este link la Definición de cuantía geométrica). En general, estas secciones estarán regidas
también de acuerdo a la arquitectura de la edificación.

9. Una vez que se encontraron todas las resistencias axiales de las columnas planteadas con
dimensiones incrementales, se comparan estas resistencias con las solicitaciones de la
combinación más desfavorable U=1.2(CM+PP)+1.6CV. Se reemplazan las columnas
20×20 por las columnas resistentes que superen la solicitación para cada tramo.
¿Qué sigue?
Este es solo el primer paso de diseño de columnas. Una vez determinadas las secciones
tentativas de estas columnas se debe volver a ejecutar el análisis estático. Luego se
encontrarán las solicitaciones de flexión y axial con estas nuevas secciones de columnas.
Hecho esto último se debe verificar si las secciones de columnas e la predimensión
cumplen con la resistencia a flexión mediante diagramas de interacción. Esta es una
verificación de columna corta.
https://marcelopardo.com/ejemplo-predimension-columnas-de-edificacion/
https://marcelopardo.com/programa-diseno-acero-flexion-viga-rectangular-concreto/