27/3/12

Esbeltez en Columnas

Influencia de la esbeltez en columnas de hormigón armado


Se define la esbeltez (λ) en columnas o de una pieza como la relación entre la longitud efectiva de pandeo (k x l) y el radio de giro r de la sección para la dirección considerada. La longitud efectiva de pandeo es la distancia entre puntos de inflexión de la deformada de la figura de pandeo, siendo “l” la longitud de la pieza. Entonces la longitud de la pieza es:
                  
El diagrama de interacción Pu-Mu caracteriza la rotura seccional de la columna en estudio para una esbeltez reducida (λ <20) y diferentes excentricidades desde compresión pura a flexión simple.
En la figura siguiente se muestran tres columnas de igual sección transversal y armadura, y para una excentricidad inicial dada, la línea (1) corresponde a columnas cortas (λ≈20), muy rígida y con una deformada “f” despreciable. Se llega a la rotura por agotamiento de los materiales, sin pandeo.
La línea (2) corresponde a columnas de esbeltez moderada en columnas (λ≈60), en las que la deformación “f” no es despreciable e influye en la capacidad de carga a compresión de la columna. Sin embargo, también en este caso la rotura seccional se alcanza por agotamiento de los materiales, sin pandeo.
La línea (3) corresponde al caso de gran esbeltez en columnas (λ≈120) en las que se llega a la perdida de estabilidad antes de la rotura de los materiales. El valor de “f” resulta mucho mayor al del caso (2).
Por ejemplo, para una columna de 5 m de altura, biarticulada, la esbeltez en columnas resulta en función del canto de la sección:

Columna de 5 m de altura biarticulada
h= 60 cm
h= 30 cm
h= 15 cm
λ=20
λ= 60
λ= 120

En definitiva, el problema de la seguridad al pandeo o esbeltez en columnas se plantea de la siguiente forma:
Dado un elemento estructural, conocidas las dimensiones de la sección transversal, la disposición de armadura, cuantía y excentricidades, se debe comprobar si el sistema, sometido a la carga ultima (cargas mayoradas) y teniendo en cuenta las deformaciones de segundo orden (e + f), alcanzan un estado de equilibrio estable y para este estado, no se sobrepasa la capacidad portante en ninguna sección de la columna.


Influencia de la esbeltez en columnas