Dudas con el predimensionado de columnas

[IngGmz]

Hola a tod@s, estoy haciendo el predimensionado de las columnas de un edificio de 5 pisos, mi dudas es cual es esa carag axial P que debo colocar, quiero decir, se que depende de la posición de la colunmna (si esta en el centro, esquina,etc) y del área tributaria, pero por ejemplo si estoy en el primer nivel, trabajo con el peso de todas las losas que tengo por encima, incluiyendo el peso de las escaleras, y de las vigas. De dónde saco esa carga P para que a medida que aumente de nivel en el edificio el área de las columnas se vaya reduciendo?

Saludos

[jfjdm]

En 5 pisos no necesitás reducir nada el área de las columnas, además te evitás problemas de cambios de rigidez. Pero si siempre querés analizar la carga P, empezá de arriba hacia abajo (bajado de cargas), y en columnas exteriores laterales cerca del eje de la losa, no en esquina, porque son las que más se flexionan.

[jfjdm]

Para columnas podés comenzar a dimensionar con H/6, siempre aproximando a los 5 cm. Eso de ver columnas de 28 x 33 en piso, luego 36 x 47 más abajo, y al final unas cosas como de 100 x 100, es como para botarlas por el costo de moldeado y gastos innecesarios de material, cuando solo podés variar la calidad del concreto y/o el armado, claro, siempre y cuando estés dentro de la norma por el asunto de la rigidez.

[IngGmz]

Muy buena explicación gracias, pero ahora solo por curiosidad, cuando se hace necesario el ir reduciendo la sección de la columnas, en edificios muy altos?

[jfjdm]

Muy buena explicación gracias, pero ahora solo por curiosidad, cuando se hace necesario el ir reduciendo la sección de la columnas, en edificios muy altos?

En enfoque moderno es cambiar la calidad del concreto y el armado, así podés tener concreto de 800 kg/cm2 abajo y de 280 kg/cm2 en los últimos pisos. Los cambios de sección se dan por varios requisitos, mayormente arquitectónicos, o cuando hay un cambio en la estructuración del edificio, por ejemplo donde hay azoteas, o salones grandes, y es posible cambiar el moldeado continuo.
La uniformización ha surgido de la necesidad de construir con los mismos moldes toda la obra, piso a piso, o en el empleo de prefabricados. Bueno, y en los países con movimientos sísmicos importantes, como el mío, para mejor predicción del comportamiento estructural al tener rigideces continuas en las columnas, minimizando el efecto de látigo en piso débil, o por cambios bruscos de rigideces.
En códigos ACI aparecen estas restricciones.

[alvvel]

Para predimensionar las columnas yo uso el siguiente procedimiento:
La carga sobre cada columna se calcula multiplicando el área aferente por la carga uniforme del piso y por el numero de pisos.
El área de la columna en el primer piso se calcula dividiendo la carga vertical por el valor de un esfuerzo admisible calculado como la mitad de la resistencia del concreto y así se calculan las dimensiones.Ninguna de las dos dimensiones debe ser menor que 20 cm.
Las columnas de los fachadas las dimensiones deben ser un poco mayor, un 10% mas que las interiores y las de las esquinas un poco mayores.
Por ejemplo un edificio con columnas interiores separadas 6.00 m en los dos sentidos el área aferente sera 36.00 m2. La carga uniforme es de unos 1000 kg/m2, la carga para esa columna sera 1000 x 36=36 000 kg por 5 pisos 180 000 kg. El esfuerzo admisible sera de 210/2= 100 kg/cm2. El área requerida sera 180 000/100= 1 800 cm2 o sea 30 x60 cm.
Las dimensiones son muy influidas por la forma de armado de las placas y la orientación de las columnas.
Cada dos o tres pisos se pueden disminuir las dimensiones de las columnas pero no mas de 10 cm por piso.
Algunas veces en los pisos superiores se requieren columnas mas grandes pues arriba controlan los momentos por tener carga axial baja.
En fin, es complejo el determinar las dimensiones finales de las columnas y al resultado final solo se llega después de varios ensayos de análisis y diseño.

[jfjdm]

Para predimensionar las columnas yo uso el siguiente procedimiento:
La carga sobre cada columna se calcula multiplicando el área aferente por la carga uniforme del piso y por el numero de pisos.
El área de la columna en el primer piso se calcula dividiendo la carga vertical por el valor de un esfuerzo admisible calculado como la mitad de la resistencia del concreto y así se calculan las dimensiones.Ninguna de las dos dimensiones debe ser menor que 20 cm.
Las columnas de los fachadas las dimensiones deben ser un poco mayor, un 10% mas que las interiores y las de las esquinas un poco mayores.
Por ejemplo un edificio con columnas interiores separadas 6.00 m en los dos sentidos el área aferente sera 36.00 m2. La carga uniforme es de unos 1000 kg/m2, la carga para esa columna sera 1000 x 36=36 000 kg por 5 pisos 180 000 kg. El esfuerzo admisible sera de 210/2= 100 kg/cm2. El área requerida sera 180 000/100= 1 800 cm2 o sea 30 x60 cm.
Las dimensiones son muy influidas por la forma de armado de las placas y la orientación de las columnas.
Cada dos o tres pisos se pueden disminuir las dimensiones de las columnas pero no mas de 10 cm por piso.
Algunas veces en los pisos superiores se requieren columnas mas grandes pues arriba controlan los momentos por tener carga axial baja.
En fin, es complejo el determinar las dimensiones finales de las columnas y al resultado final solo se llega después de varios ensayos de análisis y diseño.

Como mencioné, el problema de esto es que los moldes son diferentes cada 3 pisos, de de varios tipos, tampoco se podría prefabricar, y eso es costo, y no es poco. Eso que mencionás que arriba controlan los momentos por tener carga axial baja, ¿y abajo? en zonas sísmicas el momento y el cortante puede ser tan alto como la carga axial en los primeros pisos. Ahora bien, al tener columnas de diferente rigidez ¿cómo se garantiza la formación de la rótula plástica en las vigas?, tendrías que ser muy cuidadoso en eso.

[berobreo]

Con un forjado metálico como el de la figura (tomada de google books para evitar citar marcas comerciales, pero es un sistema muy habitual, bien con plantas de 50 cm o bien con planchas de 3 m) se pueden variar las dimensiones sin mayor problema.

[jfjdm]

Con un forjado metálico como el de la figura (tomada de google books para evitar citar marcas comerciales, pero es un sistema muy habitual, bien con plantas de 50 cm o bien con planchas de 3 m) se pueden variar las dimensiones sin mayor problema.

Por aquí son comunes los encofrados Harsco, pero si vas a estarlos modificando siempre sale más caro por el tiempo y los herrajes, en edificios pequeños no es mucha la diferencia, pero en grandes si se nota bastante.