COLUMNAS REFORZADAS COMPUESTAS DE CAMISA CARGADAS EXCÉNTRICAMENTE CARGA UNÍ AXIAL Y FLEXIÓN UNÍ AXIAL

Comportamiento de las columnas con cargas excéntricas, toman mismos principios relativos a la distribución de esfuerzos y el bloque equivalente de esfuerzo que se aplican tanto en las vigas como en las columnas. Como se ve en la figura se muestra la sección transversal de una columna compuesta de camisa, con las diagramas de distribución de las deformaciones, los esfuerzos y las fuerzas Pn, actúa con una excentricidad e con respecto al centroíde plástico (geométrico) de la sección, la profundidad del eje neutro determina principalmente la resistencia de la columna.

De la figura se pueden expresar las ecuaciones de equilibrio de las fuerzas y los momentos para las columnas como sigue.

 

Fig. Esfuerzos y deformaciones en columnas reforzadas ahogadas

Se puede obtener el momento nominal resistente, Mn, que es igual a Pn e, la ecuación de equilibrio de los momentos con respecto al centroíde plástico es el mismo que el centroíde geométrico, considerando lo anteriormente dicho se obtiene la siguiente formula.

 

Donde:

Cc = Fuerza de reacción resultante de concreto en compresión

Cs 1 = Fuerza resultante del acero de las barras de refuerzo en compresión

Cs2 = Fuerza resultante del acero de las barras de la columna original de falla

Puesto que:

 

De forma que la ecuación quede así:

 

 

Donde:

e = Excentricidad de la carga axial

Mn = Momento resistente nominal

Pn = Carga axial nominal

a = Profundidad del bloque rectangular equivalente

Para poder simplificar el calculo se asume despreciable el volumen del concreto que desplazan las varillas de refuerzo A′s1.

 

 

El refuerzo f′s alcanza el valor de fy cuando la falla se presenta por aplastamiento del concreto, si la falla se ocasiona por la fluencia del acero de tracción, se debe reemplazar a fs por fy dependiendo de cual de los aceros fluye primero, las barras de camisa de refuerzo o las barras originales de falla.

Cuando los esfuerzos son menores a fy, de los dos esfuerzos se puede calcular aplicando la formula siguiente.

 

 

Donde:

c = Profundidad del eje neutro

d = Altura efectiva de las barras de refuerzo en tracción

Es = Modulo de elasticidad del acero

f′s = Los refuerzos en los aceros de tracción

fs = Los refuerzos en los aceros a compresión

Fig. Columna compuesta

Donde:

Fsc = Fuerza resultante del acero en compresión

Fst = Fuerza resultante del acero en tracción