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!"#$%&%'(& *"!"+,-."/'(
0-1- 2(/21"'("&'1$2'$1-,
Columnas
ACI 318-14:Reorganizado para Diseñar
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Alcance de columnas
• Como otros miembros – Cubre concreto no preesforzado y preesforzado
• Único para estos miembros –
Concreto Compuesto y miembros de acero•
No se incluye en este capítulo – Concreto simple en columnas → Capítulo 14
3453 6,2-/2"3457 8"/"1-,%*-*"&3459 :;.%'"& *" *%&" !"&%&'"/2%- *" *%&"
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Materiales
• Igual a otros miembros – Concreto→ Capítulo 19
– Acero de refuerzo → Capítulo 20
–
Embebidos→ 20.7•
Únicos para estos miembros – Perfiles de acero estructural para columnas
compuestas→ Capítulo 20
3453 6,2-/2"3457 8"/"1-,%*-*"&3459 :;.%'"& *" *%&" !"&%&'"/2%- *" *%&"
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Conexiones con otros miembros
• Como otros miembros – Nudos construidos en sitio: viga-
columna y losa-columna → Capítulo 15 –
Prefabricados→ 16.2•
Único para estos miembros – Cimentaciones→ 16.3
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Límites de diseño
• Dimensiones de las columnas – Formas irregulares
• Tratar como circulares
–
Más grandes de los necesario• Área efectiva mínima = ! área total
• No se permite en pórticos a momentoespeciales
– Columnas en muros• 40 mm fuera de los estribos
– Espirales entrelazadas• Mínimo el recubrimiento requerido fuera de las espirales
D1"- "@"2EF-G H I1"- '('-,
3453 6,2-/2"3457 8"/"1-,%*-*"&3459 :;.%'"& *" *%&" !"&%&'"/2%- *" *%&"
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Límites de diseño
• Secciones compuestas – El acero espesor del acero de confinamiento
debe ser al menos:•
b"(fy/3Es) para ancho de la cara b• h"(fy/8Es) para secciones circulares
– Típicamente no hay barrasde refuerzo
'& J "&0"&(1 *" ,-
,I.%/- *" -2"1(*" 2(/K/-.%"/'(
!"#$%&' )"%*$+,-' )"&
&.)#+" /+ )"&)0+-"
1
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Resistencia requerida
•
Como otros miembros – Cargas→ Capítulo 5
– Análisis→ Capítulo 6• Considerar Pu y Mu
simultáneamente• Vu
•
Única para estos miembros – Esbeltez de la columna (Análisis
de 2º orden) → 6.2.5, 6.6.4
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Resistencia de diseño
• Como otros miembros – LPn > Pu, LMn # Mu → 22.4
– LVn > Vu → 22.5
–
LTn > Tu → Capítulo 9 (si es necesario) – Factores de reducción, L → 21.2
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Límites del refuerzo
• Concreto nopreesforzado ypreesforzado –
Mínimo Ast = 0.01 Ag – Máximo Ast = 0.08 Ag
• Aplica también en regionesde empalmes
•
Crea problemas decongestión de refuerzo2", %345%", /+# 0+6$+07" *0+89& *0":#+%',
/+ )"&;+, )"&,"#5/')5=& /+# )"&)0+-"
3453 6,2-/2"3457 8"/"1-,%*-*"&3459 :;.%'"& *" *%&" !"&%&'"/2%- *" *%&"
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Límites del refuerzo
• Columnas compuestas – Mínimo As = 0.01 (Ag – Asx)
– Máximo As = 0.08 (Ag – Asx)
!"#$%&' )"%*$+,-' )"& *+0?# @A
> :'00', #"&;5-$/5&'#+,
Asx = área del perfil estructural o tubo
de acero en una sección compuesta
3453 6,2-/2"3457 8"/"1-,%*-*"&3459 :;.%'"& *" *%&" !"&%&'"/2%- *" *%&"
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Límites del refuerzo
• Refuerzo acortante mínimo – Similar a vigas
–
Requerido dondeVu > (0.5) LVc – Av,min= mayor de
• !"!#$" #$%& % ($) *+
#$,-• &"' ($) *+ #$,-
!"0-'&-+ +& )"#$%&',
!"#$%&'
3453 6,2-/2"3457 8"/"1-,%*-*"&3459 :;.%'"& *" *%&" !"&%&'"/2%- *" *%&"
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Detallado del refuerzo
•
Como otros miembros – Recubrimiento de concreto → 20.6.1 – Longitudes de desarrollo → 25.4 –
Barras en paquete→
25.6 – Espaciamientos mínimos →25.2
•
Único para estos miembros – Barras longitudinales mínimas –
Barras dobladas por cambio de sección – Empalmes – Refuerzo transversal
3453 6,2-/2"3457 8"/"1-,%*-*"&3459 :;.%'"& *" *%&" !"&%&'"/2%- *" *%&"
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Refuerzo longitudinal
• Número mínimo de barras
B,-05:", 0+)-'&;$#'0+,B,-05:", -05'&;$#'0+, B,*50'#+, " +,-05:",
)+00'/", /+ )"&?&'%5+&-"
)50)$#'0+,
MNOP6 Q!DRSTR6 U N&-1 V W-11-& "/*%&0(&%2%(/"& 2%12$,-1"&
C'00', +& +,-05:", )+00'/",
/+ )"&?&'%5+&-" )50)$#'0+,
B,-05:", )50)$#'0+,
3453 6,2-/2"3457 8"/"1-,%*-*"&3459 :;.%'"& *" *%&" !"&%&'"/2%- *" *%&"
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Refuerzo longitudinal
• Número mínimo de barras•
Columnas compuestas connúcleo de perfil de acero
estructural – Una barra en cada esquina de
una columna rectangular
– Otras barras espaciadas $ 0.5
veces la menor dimensión lateralD345%" +,*')5'%5+&-"
E FGH 1
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Barras dobladas por cambiode sección
• Pendiente: 1 to 6•
Paralelas a los lados arriba y abajo•
Desplazamiento ! 75 mm, usar barras pasantes
?
3
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Empalmes
• Tipos permitidos – Por traslapo
– Mecánicos
–
Soldados a tope – Apoyo a tope
•
Longitud delempalme 25.5
B%*'#%+ *"0
-0',#'*"
B%*'#%+ %+)3&5)" ' -"*+
B%*'#%+ ,"#/'/" ' -"*+
I,5%5#'0J
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Empalmes
•
Empalmes por traslapoa compresión – Longitud→ 25.5.5 – No. 36 (diámetro 35 mm) y menores – Reducción por confinamiento en 10.7.5.2.1
•
Empalmes por traslapo a tracción – Longitud→ 25.5.2 – Clase A
• $ 50% empalmadas y empalmes escalonados ℓd – Clase B
•
Otros casos• Barras de diferente tamaño
– ℓd de la barra mayor y ℓs de la barramás pequeña B%*'#%+, *"0
-0',#'*"
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Empalmes mecánicosy soldados
• Requisitos en la Sección 25.5.7 – Mínimo desarrollo 1.25 fy – Soldadura del refuerzo de acuerdo con to 26.6.4
B%*'#%+ ' )"%*0+,5=& K !'%5,' /+
')+0" ##+&'/' !'%5,' /+ ')+0" ##+&'/' L
B%*'#%+ ' -0'))5=&
C'00' 0",)'/'
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Empalmes a tope
• Requisitos en 25.5.6•
Solo se permiten en miembros a compresióncon refuerzo transversal
•
Deben escalonarse
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Refuerzo transversal
• Requisitos mínimos dedetallado – Estribos – sección 25.7.2 –
Espirales – sección 25.7.3 – Estribos cerrados de
confinamiento – sección25.7.4
3453 6,2-/2"3457 8"/"1-,%*-*"&3459 :;.%'"& *" *%&" !"&%&'"/2%- *" *%&"
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Refuerzo transversal
•
Estribos – Debe conformar un anillo cerrado – Espaciamiento libre # 4/3 dagg – Espaciamiento $ menor de:
•
16 db de barra longitudinal•
48 db del estribo•
Dimensión menor del miembro
– Apoyo lateral a:•
Barras de esquina•
Barras longitudinales alternas• > 150 mm espaciamiento libre
– Ganchos estándar alrededorde la barra
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Refuerzo transversal
•
Estribos circulares – Distancia entre extremos del
traslapo 150 mm –
Ganchos estándar alrededorde una barra en los extremos
– Traslapos escalonados
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Refuerzo transversal
•
Espirales – Continuas con espaciamiento
uniforme –
Espaciamiento libre # 4/3 dagg y25 mm – espaciamiento libre $ 75 mm – Diámetro de la barra # 9.5 mm
para concreto construido ensitio
– Anclada por medio de unavuelta y media adicional
3453 6,2-/2"3457 8"/"1-,%*-*"&3459 :;.%'"& *" *%&" !"&%&'"/2%- *" *%&"
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Refuerzo transversal
•
Estribos cerrados de confinamiento – Estribos cerrados o enrollados continuamente
– Ganchos sísmicos en los extremos –
Pueden estar compuestos por varios elementos
B,-05:" )+00'/" /+
)"&?&'%5+&-" /+ $&' *5+7'
B,-05:" )+00'/" /+ )"&?&'%5+&-"
/+ 8'05', *5+7',
3453 6,2-/2"3457 8"/"1-,%*-*"&3459 :;.%'"& *" *%&" !"&%&'"/2%- *" *%&"
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Refuerzo transversal
•
Pernos de anclaje – Dos estribos o estribos de cerrados de confinamiento
de barra No. 13 ó tres de barra No. 10 –
Abrazando al menos 4 barras longitudinales – Dentro de los 125 mm superiores
37> ..
C(& P(5 39 X'1"& P(5 34
M#'&-' N#7'/"
3453 6,2-/2"3457 8"/"1-,%*-*"&3459 :;.%'"& *" *%&" !"&%&'"/2%- *" *%&"
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Refuerzo transversal
•
Soporte lateral de barraslongitudinales – Estribos o estribos de cerrados
de confinamiento•
! espaciamiento por encima de losa• ! espaciamiento por debajo del refuerzo
inferior de la losa, ábaco o descolgado decortante
•
75 mm por debajo del refuerzo inferior de laviga menos alta
–
Espirales• Parte superior de la losa•
Parte superior de espiral → Tabla 10.7.6.3.2
B,*')5'%5+&-" /+ +,-05:",
)+00'/", /+ )"&?&'%5+&-"
+& )"#$%&',
3453 6,2-/2"3457 8"/"1-,%*-*"&3459 :;.%'"& *" *%&" !"&%&'"/2%- *" *%&"
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Refuerzo transversal
•
Barras dobladas porcambio de sección – Estribos, estribos cerrados
de confinamiento,
espirales, o construccióndel piso
– Resistir 150% de lacomponente horizontal dela barra doblada (~25% offuerza en la barra)
– A no más de 150 mm deldoblez
3>4 ..
3453 6,2-/2"3457 8"/"1-,%*-*"&3459 :;.%'"& *" *%&" !"&%&'"/2%- *" *%&"
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Refuerzo transversal
•
Refuerzo a cortante (ahora enuna tabla) – Estribos, estribos cerrados de confinamiento o espirales
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Capítulo 18 – Estructuras sismo resistentes
!"#$%&'# )*+",'*")#-./,"&) 0'*' 12! 34
Y Z%+-&Y R(,$./-&
Y [$1(& "&'1$2'$1-,"&
!"#$%&'# ",$%*&%+")#-./,"&) 0'*' 12! 14
Y Z%+-&Y R(,$./-&
Y P$*(& F%+-\2(,$./-
Y
:(&-& "/ *(&*%1"22%(/"&
Y [$1(& "&'1$2'$1-,"&01"@-W1%2-*(&
!"#$%&'# %#0%5"'6%#-12! 27 87 94
Y Z%+-&Y R(,$./-&
Y P$*(& F%+-\2(,$./-
Y
QX1E2(& - .(."/'(*" 2(/21"'(01"@-W1%2-*(
Y C%-@1-+.-& ] 2"12^-&
Y [%".W1(& #$" /( &(/0-1'" *", &%&'".- *"1"&%&'"/2%- -/'"@$"1A-& &;&.%2-&
Y [$1(& "&'1$2'$1-,"&
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Requisitos sísmicos de columnas
•
Pórticos a momento ordinarios – Para ℓu $ 5c1, diseñe para Vu = menor de:
• Cortante basado en Mn arriba y abajo• Ω
o
E substituye a E
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Requisitos sísmicos de columnas
•
Pórticos a momento intermedios Sección 18.4.3 – Diseñe para Vu = menor de:
• Cortante basado en Mn arriba y abajo
• ΩoE substituido por E
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Requisitos sísmicos de columnas
•
Pórticos a momento intermedios – Espirales
• No hay requisitos especiales de espaciamiento
– Estribos cerrados de confinamiento•
Por una distancia ℓo, so = menor de 8 db longitudinal, 24 db de estribo cerrado de confinamiento, ! de la dimensiónmás pequeña de la sección y 300 mm
•
Longitud ℓo = mayor de 1/6 luz libre, máxima dimensión dela sección transversal y 450 mm
•
Primer estribo cerrado de confinamiento a so/2 de la cara
del nudo – Columnas que soporten elementos rígidos
discontinuos (muros) → 18.4.3.6
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Requisitos sísmicos de columnas
•
Pórticos a momento especiales Sección 18.7 – Límites dimensionales
– Resistencia mínima a flexión –
Refuerzo longitudinal – Refuerzo transversal
– Resistencia a cortante
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Requisitos sísmicos de columnas
•
Límites dimensionales – Menor dimensión # 300 mm
– Relación lado corto/lado largo # 0.4
•
Resistencia mínima a flexión – %Mnc # (6/5)%Mnb,
– si no cumplen tienen que ser no participantes
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Requisitos sísmicos de columnas
•
Refuerzo longitudinal – Máximo Ast = 0.06 Ag – Empalmes a tracción por traslapo solo en el !
central de la columna y confinados por refuerzotransversal de acuerdo con 18.7.5.2 y 18.7.5.3
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Requisitos sísmicos de columnas•
Refuerzo transversal – En ℓo • ℓo = mínimo (dimensión de la
columna, luz libre/6, 450 mm)• Espirales o estribos cerrados
de confinamiento• Dobleces deben abrazar
barras longitudinales• Los extremos de los ganchos
suplementarios debenalternarse
• Abrazar barras longitudinalesde esquina y barras alternas
• Espaciamiento entre barras
soportadas lateralmente $ 350 mm• Si Pu # 0.3 Agf’c ó f’c > 700
MPa, abrazar todas las barrasy el espaciamiento $ 200 mm
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Requisitos sísmicos de columnas
•
refuerzo transversal – Espaciamiento en ℓo = menor de:
• & dimensión mínima de la columna• 6. db de la barra longitudinal • so = 100 mm + (350-h x)/3, (100 mm $ so $ 150 mm)
– Refuerzo transversal mínimo según Tabla 18.7.5.4para prevenir pérdida de resistencia cuando elrecubrimiento se descascare
–
Espaciamiento fuera de ℓo• s no debe exceder 6 db de la barra longitudinal ó 150 mm
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Requisitos sísmicos de columnas
•
Resistencia a cortante – Calcule Vu usando Mpr en cada extremos de la
columna (125% fy) –
Refuerzo transversal enℓ
o calculado suponiendoVc = 0 cuando• Cortante sísmico # ! Vu y
• Pu $ Agf’c/20
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Requisitos sísmicos de columnas
•
Columnas no participantes 18.14 – Solo aplica a CDS SDC D, E, y F
– Evaluar para efectos gravitacionales al llegar al
desplazamiento de diseño
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Requisitos sísmicos de columnas
•
Columnas no participantes 18.14 – Si la resistencia de diseño no excede
• Máximo Ast = 0.06 Ag•
La geometría del refuerzo transversal cumple los requisitosde 18.7.5.2
• Vu debido a Mpr en ambos extremos• El refuerzo transversal en ℓo calculado supone Vc = 0
cuando – Cortante sísmico # ! Vu y –
Pu $ Agf’c/20•
Espaciamiento de estribos cerrados de confinamiento so $ 6 db refuerzo longitudinal y150 mm en toda la altura
•
Requisitos adicionales si Pu > 0.35 Po
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•
www.concrete.org/ACI318 para másinformación
• www.facebook.com/AmericanConcreteInstitute
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