10 Tips sencillos para columnas de H°A°
- Iván Edsberg - Ing. Civil
- 2 abr 2020
- 6 Min. de lectura
Actualizado: 5 abr 2020
Si bien los tips que vamos a presentar a continuación son sencillos, muchos de ellos se pasan por alto en las obras. Puede ser por desconocimiento, falta de atención en el diseño estructural o simplemente por falta de control.
Algunos tips son de diseño, otros de armado y otros son solo recomendaciones. Después de todo, el diseño estructural tiene mucho de criterio por parte del proyectista, que se nutre de la experiencia y por supuesto se controla con marcos normativos para cada especialidad.
En cuanto al hormigón armado la norma a seguir es la CIRSOC 201-05, que tiene como código base al ACI 318 norteamericano. En ellas encontramos todo lo necesario para cumplimentar con el diseño de columnas. Pero a veces es tediosa su lectura por su alto contenido teórico. A continuación te resumimos algunas de las cosas mas importantes para el diseño de columnas.
1.Para columnas centrales, convienen secciones cuadradas.
Si bien se pueden diseñar columnas del tipo que se requieran en donde se desee, es común utilizar columnas cuadradas cuando existen esfuerzos de compresión centrada. Los motivos son varios. Pero básicamente si no existen esfuerzos de flexión la columna va a trabajar a compresión y por ende es el hormigón quien se va a encargar de resistir toda la carga (a grandes rasgos).
2. Para columnas a flexión, convienen secciones rectangulares
Esto es así porque en la dirección de máximos momentos flectores es donde necesitamos mayor brazo mecánico. Es decir, mayor altura de la sección para poder resistir mayores cargas. Al separar más el acero de refuerzo podemos hacer frente a mayores cargas y distribuir las mismas de una manera mas natural.
Claro está que no siempre se puede, de hecho rara vez ocurre en columnas de esquina o medianeras, porque de hacerlo estaríamos invadiendo los locales de unidades funcionales. La solución a este problema consiste es diseñar pórticos y distribución de columnas de manera tal de mandar la menor cantidad de momentos flectores a estas columnas excéntricas. Existen varios mecanismos pero básicamente se recomienda trabajar desde la fase de proyecto para evitar dimensiones indeseadas.
3. Lado mínimo igual a 20 cm
Por un lado el reglamento establece 20 cm como dimensión mínima para columnas y por otro debe respetarse también una condición que es mucho menos restrictiva, y es que la altura de la columna debe ser menor que 40 veces el lado mínimo.
Por ejemplo supongamos que tenemos una columna que no está unida en 3 plantas de un edificio (podría ocurrir) y que la altura de entreplantas es de 3.20 m, entonces: 3 x 3.20 m=9.60 m /40 = 24 cm. Deberíamos optar por un lado mínimo de 25 cm para estar de acuerdo con esta regla práctica.
Los 20 cm de lado mínimo tienen que ver con lograr una mínima esbeltez segura para alturas normales del orden de los 3 m. Pero también con cuestiones constructivas. Por ejemplo, para espesores menores el curado es mucho mas delicado porque la perdida de agua es significativa y las columnas son elementos muy importantes como para que la resistencia dependa exclusivamente del curado. Por otra parte también cuanto menores son las dimensiones de los elementos estructurales mas influyen factores como el tamaño del agregado, o la cantidad y calidad de los empalmes de los hierros en su interior, y todo ello contribuye a la resistencia final del elemento. Con lo cual la norma ha fijado un mínimo seguro de 20 cm para evitar todo este tipo de cuestiones. Hay que cumplirlo.
4. Armadura mínima 4 hierros de 12 mm en esquinas.
Este aspecto también es normativo. Y debe cumplirse estrictamente. La norma fija un mínimo de cuantía de acero, es decir relación en entre áreas de acero y de hormigón, en un 1/100 o 1% (articulo 7.6). Como la sección mínima de una columna, según se comento antes, es de 20 cm x 20 cm, eso nos da un área de 400 cm2. Si consideramos 4 barras de 12 mm, 4.52 cm2 y lo dividimos por 400 cm2, obtenemos 1.13 %, un tanto superior al mínimo recomendado, con lo cual la armadura mínima de 4 barras de 12 mm esta correcta.
Lo anterior es la explicación normativa, ahora bien el motivo principal es dotar a las columnas de cierta resistencia y flexibilidad de manera tal que no estallen por falta de acero. Como es sabido las columnas rompen de manera abrupta y sin avisar. Esta cantidad mínima de acero pretende evitar eso. Otro punto a respetar si o si.
5. Separaciones máximas de estribos de 20 cm.
La separación mínima en estribos nos garantiza que las barras longitudinales no sufrirán fenómenos de pandeo local. También cubren los esfuerzos de corte, cuando los hubiera, y aumentan la resistencia de la columna en algunos casos debido al fenómeno de zunchado.
El numero del titulo 20 cm, es una regla práctica, pero vamos a ver que dice el reglamento.
Teniendo en cuenta los aspectos normativos podemos analizar un ejemplo típico. Imaginemos una columna de 20 cm x 20 cm con 4 barras de 12 mm y estribos de 6mm. Queremos calcular la separación de los estribos:
s 1 = 12*12mm = 144 mm = 14.4 cm
s 2 = 48*6mm = 288 mm = 28.8 cm
s 3 = 20 cm
Con lo cual la separación mínima debe ser de 14 cm.
Notar que si elegíamos 4 barras de 16 mm, con 19 cm se separación cumplíamos con lo solicitado.
6. Colocar las barras de mayor diámetro en las esquinas
Suena raro de ver algo así en obra pero si sucede. por ejemplo:
No es que esté mal. Porque de hecho puede hacerse y se calcula la resistencia de diseño de este elemento tal y cual como se dispuso la armadura, pero no es lo ideal. Porque no estamos aprovechando al máximo las armaduras. Es bien sabido que por lo general existen momentos accidentales en ambos sentidos, eso genera flexión compuesta y por lo general no actúan sobre los ejes de simetría. Con lo cual, disponer de los refuerzos de mayor diámetro en las esquinas es la solución para aprovecharlos al máximo.
7. Recubrimientos mínimos recomendados: 2 cm en general.
Este tema en realidad da para un texto aparte, dado que la complejidad es mucho mayor. Los recubrimientos dependen en general del grado de ataque físico, químico o mecánico al que estén sometidos, y en función del ambiente y su tipificación se eligen recubrimientos recomendados.
Pero como el caso que nos ocupa es mas sencillo, vamos a recomendar valores convenientes para usar en obra. Y para ellos vamos a considerar condiciones ambientales normales. Tipo A1 y A2. Tabla 2.1.
Como valores básicos podemos decir que con 2 cm de recubrimiento geométrico en la mayoría de los elementos estamos bien, siempre y cuando no queden expuestos al aire libre dado que el fenómeno de carbonatación puede llegar a ser un verdadero problema. Y para fundaciones 5 cm como mínimo sin tener en cuenta el hormigón de limpieza, que se recomienda como mínimo un espesor de 5 cm adicional.
8. Agregar refuerzos en columnas para mamposterías
Siempre que existan mampostería entre columnas es buena practica dejar pelos en las columnas a modo de “coser” los muros cada 5 o 6 hiladas. Esto permite que los muros trabajen de manera solidaria con las columnas frente a solicitaciones horizontales como ser esfuerzos de viento. Es suficiente usar hierros de diámetro 6/8 mm con distancias mínimas de 30 cm (valor que depende de muchos factores). De ese modo nos ayudamos con las columnas y no dependemos solamente de la mezcla de asiento para garantizar la estabilidad del muro.
El uso de nuevos productos adhesivos como el Rapibrick de Klaukol parecen ser lo suficientemente confiables como para no coser las paredes. Sin embargo no es lo recomendable, esta práctica debe hacerse sin importar tipo de mampuesto o mezcla adhesiva que se utilice.
9. Patillas en fundación. Mínimo 30 cm.
Las patillas como se ven en una imagen a continuación son necesarias para garantizar la correcta posición de las barras al momento del hormigonado. Se debe garantizar también la verticalidad de las mismas. Si posicionáramos toda la columna completa desde el inicio de la fundación la posibilidad de incurrir en errores de verticalidad sería muy alta. Con lo cual se disponen de arranques en fundación con patillas como se ve en la figura.
Y también se puede ver en plano de columnas:
10. Ultima y súper básica: Garantizar verticalidad y que las caras superior e inferior sean de IDÉNTICA dimensión
Parece obvio, pero muchas veces no lo es. Si bien los métodos de cálculo actuales contemplan excentricidades accidentales debidas a errores en el encofrado, los mismos están acotados. Por ejemplo, supongamos un edificio de 8 plantas, columna central, y un error de plomo de 3 cm en planta baja. La carga centrada que baja por la misma es de 288 ton, con esa excentricidad por falta de control tendremos 288 ton x 0.03 m = 8.64 tonm de momento. Que para una columna es un valor significativo y sobre todo evitable. Para tener un orden de magnitud, una viga de una vivienda convencional de 6 m de largo puede tener un momento del orden de los 6 tonm.
Y con respecto a que las caras superiores e inferiores sean iguales hay que ver si los encofrados están en buen estado o no tienen elementos que pudieran generar variaciones de este tipo. Muchas veces estos errores se dan en menor medida y es difícil de detectarlos, por eso hay que afinar el ojo y prestar atención en obra.
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Con todo esto lo que se pretendía era hacer un recorrido básico aunque práctico para entender algunas cuestiones sobre columnas a la vez que se daban consejos para su diseño y construcción.
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Ivan Edsberg. Ing. Civil.-
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