DETALLES DE COLUMNAS EN CAMBIO DE SECCIÓN

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luiseq
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Estimados colegas,

Adjunto les muestro detalles del armado en columnas cuando las dimensiones de estas cambian de un piso a otro. Mi problema es el siguiente: en mi país cuando los pórticos son calculados para resistir fuerzas sísmicas solo se permite solapar dentro del tercio central de la altura libre de la columna... eso quiere decir que en las imágenes que muestro las barras de acero que vienen del nivel inferior se prolongarían hasta el tercio central de la columna del nivel superior, y es allí donde se solapan... Dicho esto, aquí están mis dudas:

1._ Cuando el cambio de sección es mayor a 3 pulgadas, tal y como se muestra en la figura de la derecha, el solape no puede queda en esa zona, entonces: ¿como queda el detalle?

2._ Si en el piso inferior se arma la columna con 8 barras de acero y en el piso superior se arma con 6 barras ¿que pasa con las dos barras que no continúan hacia el piso superior? ¿se anclan en el nodo mediante ganchos?

Muy agradecido con quien me pueda ayudar...
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mccloud_1
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luiseq escribió:Estimados colegas,

Adjunto les muestro detalles del armado en columnas cuando las dimensiones de estas cambian de un piso a otro. Mi problema es el siguiente: en mi país cuando los pórticos son calculados para resistir fuerzas sísmicas solo se permite solapar dentro del tercio central de la altura libre de la columna... eso quiere decir que en las imágenes que muestro las barras de acero que vienen del nivel inferior se prolongarían hasta el tercio central de la columna del nivel superior, y es allí donde se solapan... Dicho esto, aquí están mis dudas:

1._ Cuando el cambio de sección es mayor a 3 pulgadas, tal y como se muestra en la figura de la derecha, el solape no puede queda en esa zona, entonces: ¿como queda el detalle?
RESPUESTA: Te anexo una publicacion hecha por la gente de SIDETUR, C.A. sobre como deben considerarse los criterios para este tipo de detalle, en los graficos que anexaste el detalle de la izquierda (barras dobladas) es valido pero el de la derecha no es de esa forma la correcta para que cumpla con la norma; debes hacer una prolongacion del acero de refuerzo longitudinal hasta el tercio medio de la columna superior.
luiseq escribió:2._ Si en el piso inferior se arma la columna con 8 barras de acero y en el piso superior se arma con 6 barras ¿que pasa con las dos barras que no continúan hacia el piso superior? ¿se anclan en el nodo mediante ganchos?
RESPUESTA: Efectivamente debes hacer un dobles (gancho) en las barras que no se prolongan hacia la planta superior tal como lo especifica la norma para los nodos finales de las columnas.

Saludos Cordiales.
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yucapareja
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Buenas amigo ese ejemplo que presentas
no es tan comun, que disminuyas tanto el
tamaño de la columna como la cantidad de
cabillas. Normalmente, yo personalmente,
o se hace uno o lo otro, no lo dos simultáneos.
No hay que ser tan finos en los cálculos y pensar
un poco en la construcción.

Pero recuerda que un gran cambio de la norma
fue la ubicación de los empalmes, en el tercio
central.

Otra cosa, amigo mccloud_1 y luiseq, no se hace
dobles a las cabillas sobrantes en el nodo, estas
se deben continuar hasta el tercio central y estas
8 cabillas las solapas con las 6 cabillas del piso, eso
es lo malo de la norma ahora que aunque necesites
menos cabillas debes colocar mas de la mitad del
piso con el excedente, en el nodo ahi demasiados
esfuerzos y por ello no se ancla ni solapa cerca del
nodo cabillas de las columnas.

Saludos
luiseq
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yucapareja escribió:Otra cosa, amigo mccloud_1 y luiseq, no se hace
dobles a las cabillas sobrantes en el nodo, estas
se deben continuar hasta el tercio central y estas
8 cabillas las solapas con las 6 cabillas del piso, eso
es lo malo de la norma ahora que aunque necesites
menos cabillas debes colocar mas de la mitad del
piso con el excedente, en el nodo ahi demasiados
esfuerzos y por ello no se ancla ni solapa cerca del
nodo cabillas de las columnas.
Saludos! gracias por la ayuda mccloud_1 y yucapareja. Con respecto al ultimo comentario, no visualizo la manera en como 8 cabillas se pueden solapar con 6 :?:. 6 de las 8 que vienen del piso inferior se solapan con las 6 que continúan pero... ¿y las dos restantes?
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mccloud_1
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yucapareja escribió:Otra cosa, amigo mccloud_1 y luiseq, no se hace
dobles a las cabillas sobrantes en el nodo, estas
se deben continuar hasta el tercio central y estas
8 cabillas las solapas con las 6 cabillas del piso, eso
es lo malo de la norma ahora que aunque necesites
menos cabillas debes colocar mas de la mitad del
piso con el excedente, en el nodo ahi demasiados
esfuerzos y por ello no se ancla ni solapa cerca del
nodo cabillas de las columnas.
Estimado yucapareja, te doy la razon en parte; ya que en la practica, lo que tu dices de prolongar las cabillas que no continuan a los pisos superiores es valido, lo que no se hace con esas barras es prolongarlas hasta el tercio central, esto resulta en mayor cantidad de desperdicio. Lo que yo he visto en gran cantidad de obras es que estas cabillas se les hace la botella y se prolongan hasta una altura maxima de 1,2m sobre el nivel de la losa de entrepiso y se amarran con los estribos a las cabillas que si continuan.

Por otro lado, tambien he visto en obra que las cabillas se pueden doblar con ganchos y estos se amarran a las barras de refuerzo de las vigas. En construccion todo es valido siempre cuando no contrarie las normas. Este ultimo lo he visto mas que todo en aquellas columnas donde existe un cambio de seccion brusco haciendo imposible hacer la botella.

Es considerado una buena practica, para ahorrar kilos de acero de refuerzo, hacer los dobleces (ganchos) en las cabilas de las columnas de borde de los edificios y prolongar las barras en las columnas centrales.

liuseq te anexo otro boletin de SIDETUR, C.A., revisa la pagina 13 que hay unos esquemas que tal vez te puedan aclarar un poco mas.

Saludos
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yucapareja
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Realmente no estoy de acuerdo, pero el problema
es que esto siempre sera a criterio del ing. ya que
la norma no explica este caso.

Hace un tiempo atrás tuve esta duda y la consulte
con varios de los Ing. que trabajaron en la Norma Covenin
1753-06, y esa fue su explicación y me parece bastante
lógico.

Lo que dices de "Lo que yo he visto en gran cantidad de obras",
no lo considero valido por que en mi experiencia practicamente todas
las estructuras de acero y concreto no cumplen con las normas o
todavía usan viejas practicas de la norma antigua (antes de que la
ACI actualizara su norma en el 2002). Aqui en Puerto Ordaz he visto
edificios de 5 pisos con columnas de 15 cm de ancho (aunque el
minimo de la norma son 30 cm) para que tenga el mismo espersor
de la pared y no se vean.

Saludos
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mccloud_1
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Respetado yucapareja, estas en lo cierto cuando dices que es una cuestion de criterio del ingeniero que diseña, calcula, proyecta o construye el proyecto. A decir verdad, en nuestra profesion de ingenieros (no se como sera en las demas) nadie puede decir que tiene la verdad en sus manos. Mi intencion no es contrariarte a ti o a cualquiera sino mas bien unificar criterios.

Aclarando un poco la expresion: "Lo que yo he visto en gran cantidad de obras", la hice con el unico proposito de dejar en evidencia que asi se hace, sin discriminar si esta bien o mal. He sido testigo de que no uno ni dos ingenieros de gran experiencia (20 o mas años, que es mucha mas que la mia) sino varios validan y usan este criterio en obra. Asi que por pura logica matematica y probabilistica, es mas facil demostrar que una persona este equivocada sobre el mismo tema que diez, quince o veinte personas distintas en circunstancias y momentos diferentes.

Ahora, hay algo que no me queda claro, a que te refieres cuando dices que:

"en mi experiencia practicamente todas
las estructuras de acero y concreto no cumplen con las normas o
todavía usan viejas practicas de la norma antigua (antes de que la
ACI actualizara su norma en el 2002)"

Consideras que es necesaria la verificacion de las estructuras proyectadas y construidas antes de la revision del 2002 a nivel de calculo? o por el contrario te refieres a que los profesionales hoy en dia siguen empleando versiones anteriores de las normas para el calculo y diseño de nuevas edificaciones?

Por otra parte, en relacion a esos edificios de 5 pisos con columnas de 15cm de ancho dime por favor cuales son para no ir a ellos nunca. Bueno ya hablando en serio nuevamente, no solo tu has visto edificaciones que tienen partes que no son conforme a las normas, yo he observado y estudiado edificios industriales existentes que a simple vista parecieran ser debiles y fragiles y al verificarlos mediante el calculo, los resultados no son nada alentadores, pero sin embargo, alli estan inmutables y erguios sobre sus cimientos; esto me hace pensar y preguntarme, por que no se has venido abajo?, sera mas bien que la divina providencia las sostiene? el profesional que las calculo y diseño tendra acaso conocimientos disitintos en cuanto a resistencia de los materiales y metodos de calculo que desconozco? pareciera ser que la tercera es la mas adecuada para dar respuesta a la primera interrogante aunque no descarto a la segunda hipotesis en muchas de ellas.

En fin, la versatilidad y bondad de los materiales empleados en la construccion no tiene limites, en especial la del concreto, y los avances en las tecnologias y las ciencias de los materiales nos llevan a ajustar cada dia mas y mas los parametros y criterios para el diseño, es por ello que se hace necesaria la revision de las normas, recuerda que las normas no limitan el comportamiento de los materiales, son los materiales los que limitan las consideraciones a tomar en cuenta por las normas.

Saludos.
luiseq
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Gracias a ambos por la ayuda... Ahora si estoy más claro con respecto a los parámetros a considerar a la hora de diseñar y detallar columnas. Con respecto al correcto uso de las normas hace 1 año conocí a un profesor de la UCV que ha participado en la redacción de las normas COVENIN 1753, desde la de 1987 hasta la ultima en 2006 y me comento que la única norma que compromete al ingeniero estructural penalmente es la de 1987... Es decir, legalmente una estructura es construida correctamente si esta cumple con lo dispuesto en la norma de 1987 y queda a criterio del ingeniero usar las normas del 2003 y del 2006. Dicho de otra manera: si una estructura falla en un evento sísmico y se descubre que esta no cumplía con algunas estipulaciones de la norma del 2006, pero cumplía con todo lo estipulado en la de 1987, el ingeniero que la cálculo no tiene ninguna responsabilidad penal...

Ahora bien, yo personalmente no voy diseñar basándome en una norma echa hace mas de 20 años cuando existen otros textos mas recientes producto de la investigación y mas correcta comprensión de todos esos fenómenos que rodean al proceso complejo del cálculo estructural... Pero bueno, queda a criterio de cada quien.
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yucapareja
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Buenas amigo mccloud_1,

No te estoy contrariado para nada, esto es un foro donde todos comparten sus conocimientos
y hay muchos topicos grises donde algunos ingenieros dicen una cosa y otros dicen otra, esto
es un ejemplo claro pero tampoco es nada grave, esto no hará que se caiga una edificación.

Y acerca de tu pregunta de por que no se caen los edificios que no dan por cálculo, mi respuesta
seria es que todas las normativas del mundo diseñan para que las estructuras sean capaces de
resistir 1 sismo moderado en su vida útil, a todas esas estructuras todavía no les llega, de repente
nunca les pase pero si ocurre el sismo probablemente colapsen. Estoy esperando a ver los resultados
del sismo de ayer de 6.2.

y por cierto los edificios con esas columnas tan pequeñas han sido dos que he visto por casualidad,
uno por el Iutirla, que me baje y la medí, y otro en los olivos que no lo medí pero pareciera, y hasta
se notan las columnas ya descascaradas por el poco recubrimiento.

Buenas amigo luiseq,

No estoy seguro que no tengas responsabilidad penal.

Primero te explico por que legalmente la del 2006 no es valida, es simple no esta aprobada por
COVENIN solo por FONDONORMA y esto se debe a que la rebolucion al llegar elimino el comité de
normas, y ya no se pueden promulgar nuevas normas.

Y no estoy seguro lo de la responsabilidad penal, por que la norma del 1987 dice "en caso de
haber una versión mas reciente de la ACI utilizar esa", o algo así no me lo se textualmente.

Saludos amigos estamos a la orden.
luiseq
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Saludos!

Después de haber echo el diseño de las columnas, estas me quedaron como las muestro en la figura (obviamente faltan los estribos) en ambas secciones hay 32 cabillas. La sección 60 x 60 llega hasta el piso 3 y de allí en adelante continua la sección 50 x 50. Ahora bien, en todos los ejemplos que he visto en donde se aplica la "botella" para doblar las cabillas las secciones solo tienen 4 cabillas... En este caso hay 32...

Pensando un poco en el proceso constructivo ¿se puede aplicar la "botella" para doblar las cabillas en este caso?...
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mccloud_1
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luiseq debes colocar tambien una seccion del cambio de tamaño de las columnas incluyendo las vigas de carga y amarre y la losa para saber si se puede hacer la botella.

Por otra parte, tienes demasiadas cabillas, 32 son una exageracion para secciones tan pequeñas de columnas (50 y 60 cms) debes considerar que tantas cabillas traen problemas de cangrejeras y segregacion del concreto a la hora del vaciado y desencofrado. Ve si puedes aumentar el diametro de las barras para que no te den tantas cabillas.

Saludos.
luiseq
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mccloud_1 escribió:luiseq debes colocar tambien una seccion del cambio de tamaño de las columnas incluyendo las vigas de carga y amarre y la losa para saber si se puede hacer la botella.

Por otra parte, tienes demasiadas cabillas, 32 son una exageracion para secciones tan pequeñas de columnas (50 y 60 cms) debes considerar que tantas cabillas traen problemas de cangrejeras y segregacion del concreto a la hora del vaciado y desencofrado. Ve si puedes aumentar el diametro de las barras para que no te den tantas cabillas.

Saludos.
Saludos amigo mccloud_1,
Aumentando el diámetro a 1 pulgada me dan 25 cabillas (no disminuye mucho). El área de acero en la columna del primer nivel me esta dando 118 cm2...

Y ahora que me pongo a revisar viejos proyectos, me doy cuenta que en un curso de sap que hice calculamos un edificio de 9 pisos donde la columna del 1er nivel nos daba un área de acero de 254 cm2!!! para una sección de 80x80 son 51 cabillas de 1 pulgada!!!. En todas las estructuras que calculamos en ese curso el área de acero de las columnas de planta baja dan entre 81 y 254 cm2... y ahora me doy cuenta que ya 100cm2 es mucho acero! Bueno, en base a mi cortísima experiencia lo veo como mucho, pero por lo que estoy viendo son números normales en cálculos de estructuras de varios pisos.

¿Que se hace en estos casos? ¿se usa un diámetro mayor a 1 pulgada?... si es así no me quiero ni imaginar como van a hacer para doblar esas cabillas en la obra...
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liuseq tienes que refinar tu calculo estructural para ver de que manera se puede mejorar la reparticion del acero de refuerzo en las columnas y disminuir la cantidad de cm2 requerido.

Viendo el otro post que abriste me llama la atencion que en tu pregunta dices que estas modelando un edificio de 20 pisos, pero para un edificio asi, una columna de seccion 60x60cm me parece como pequeña, prueba a ver aumentando la seccion de las columnas para reducir el area de acero. Otra cosa, la norma 1753-06 limita la cuantia mecanica en aceros en el siguiente rango:

Extracto de la norma Covenin 1753-06
18.4 NIVEL DE DISEÑO ND3. MIEMBROS SOLICITADOS A FLEXIÓN Y CARGA AXIAL: COLUMNAS
18.4.4 Acero de refuerzo longitudinal
La cuantía geométrica ρ no será menor que 0,01 ni mayor que 0,06.


Por lo tanto para tu diseño se tiene que para una columna de 60x60 el area de la seccion es Ac=3600cm2 y
el area de acero minima seria Asmin=0.01x3600cm2 => 36cm2 y
el area de acero maxima seria Asmax=0.06*3600cm2 => 216cm2
Si promediamos la cuantia nos queda ρmed = (ρmax - ρmin)/2 ====> ρmed = (0.06-0.01)/2 => ρmed = 0.025 y
el area de acero media estaria por el orden de Asmed=0.025x3600cm2 => 90cm2

Ahora tu seccion cuenta con 25 cabillas de 1" con un area de seccion de 5.067cm2/barra por lo tanto tu seccion de 60x60 tiene un area total de As=25barras x 5.067cm2/barra => As=126.675cm2 la cual esta dentro del rango y muy cercana a la media, aqui lo unico que tendrias que verificar es si todas esas cabillas caben dentro de la seccion respetando el recubrimiento minimo, y las separaciones minimas entre barras definida por la norma; esto es clave para evitar los problemas en obra que te mencione anteriormente.

No es recomendable utilizar barras de diametros mayores a 1" por la razon que tu mismo expones, los dobleces; asi que tienes que hacer la consideracion de trabajar siempre con diametros menores a 1".
Última edición por mccloud_1 el Mar Sep 15, 2009 7:35 am, editado 2 veces en total.
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mccloud_1 escribió: Viendo el otro post que abriste me llama la antencion que en tu pregunta dices que estas modelando un edificio de 20 pisos, pero para un edifico asi, una columna de seccion 60x60cm me parece como pequeña.....
Totalmente de acuerdo, tiene 20 pisos? me parecen pequeñas las columnas, revisa las derivas a ver que tal.

Saludos
luiseq
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mccloud_1 escribió:liuseq tienes que refinar tu calculo estructural para ver de que manera se puede mejorar la reparticion del acero de refuerzo en las columnas y disminuir la cantidad de cm2 requerido.

Viendo el otro post que abriste me llama la atencion que en tu pregunta dices que estas modelando un edificio de 20 pisos, pero para un edificio asi, una columna de seccion 60x60cm me parece como pequeña
yucapareja escribió:Totalmente de acuerdo, tiene 20 pisos? me parecen pequeñas las columnas, revisa las derivas a ver que tal.
Saludos!

Lo del edificio de 20 pisos en el otro post fue solo un ejemplo para ilustrar mejor la pregunta. El edificio que estoy calculando es de 7 pisos, de planta rectangular, con 6 vanos en dirección X de 5.2m y 3 vanos en dirección Y de 4m.

Refinando un poco los cálculos, muestro en la primera figura las dos secciones de columnas involucradas en el 1er cambio de sección (70x60 y 60x50)... Cheque las derivas y seguí las recomendaciones que me dieron:

Sección 70 x 60: 20 cabillas de 1'', Área de acero total= 101.4 cm2, cuantía=0.024
Sección 60 x 50: 16 cabillas de 1'', Área de acero total= 81.2 cm2, cuantía=0.027
Ambas cuantías están muy cercanas a la media (0.025). Las dos secciones cumplen con lo establecido en la norma referente al recubrimiento y separación minima.

Bueno, como es 1ra vez que estoy detallando el acero de refuerzo adjunto en Autocad 2006 el detalle del 1er cambio de sección para que me den su opinión... se que en el detalle faltan muchas cosas, es solo un borrador donde muestro lo que creo necesario para que me orienten en lo referente a la "botella". Adjunte la 2da figura por si no pueden ver el archivo en Autocad.

Muchísimas gracias de antemano!
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santodejar
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Buen dia amigos foristas.
Tengo una duda respecto a la altura en donde se puede realizar el cambio de seccion de una columna. Un amigo me dijo que este tipo de cambio de seccion solo se puede hacer despues del quinto piso? Es cierto esto? Si asi fuera, podrian explicarme que sustento tiene esto?. Gracias de antemano.
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