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Capítulo 5: Introducción a los miembros cargados axialmente a compresión -…
Capítulo 5: Introducción a los miembros cargados axialmente a compresión
Modos de Falla por Compresión
El principal modo de falla es el pandeo flexionante (Euler), donde el miembro se flexiona al volverse inestable
También se consideran el pandeo local (falla de partes delgadas de la sección antes del pandeo global) y el pandeo flexotorsional (flexión y torsión simultánea)
Las imperfecciones iniciales en las columnas causan flexión, lo que obliga al proyectista a considerar los esfuerzos por momentos además de las cargas axiales
Factores que Afectan la Resistencia
Esfuerzos Residuales: Son cruciales porque reducen la capacidad portante. Su presencia provoca que la fluencia comience en algunas fibras de la sección incluso antes de que el esfuerzo promedio alcance el esfuerzo de fluencia (Fy)
Pandeo Local: Se evalúa mediante las relaciones ancho a espesor de los elementos de la sección (rigidizados y no rigidizados) para clasificar la columna como compacta, no compacta o esbelta a compresión
Clasificación por Esbeltez (KL/r)
La resistencia de una columna es inversamente proporcional a su relación de esbeltez (KL/r)
Columnas Largas: Se pandean elásticamente y su resistencia se predice con precisión mediante la fórmula de Euler
Columnas Intermedias: Fallan por una combinación de fluencia y pandeo (comportamiento inelástico). La mayoría de las columnas prácticas caen en este rango
Columnas Cortas: La falla es por fluencia (Fy) y el pandeo no ocurre. (Tienen poca aplicación práctica)
Longitud Efectiva y Factor K
La Longitud Efectiva (KL) es un concepto fundamental, definido como la distancia entre los puntos de momento nulo (puntos de inflexión) de la columna
El Factor de Longitud Efectiva (K) depende de las restricciones en los extremos y de la resistencia al movimiento lateral (ladeo)
Para el diseño de columnas en marcos continuos, los valores de K para el diseño final se determinan mediante nomogramas
Fórmulas de Diseño del AISC
La Resistencia Nominal a la compresión (Pn) e calcula como el esfuerzo crítico (Fcr) multiplicado por el área bruta (Ag): Pn=Fcr*Ag
El esfuerzo crítico (Fcr) tiene dos ecuaciones, dependiendo de si el pandeo es elástico (si KL/r>4.71√(E/Fy)) o inelástico (si KL/r≤4.71√(E/Fy))
La resistencia de diseño final (ϕc*Pn o Pn/Ωo) es gobernada por la relación de esbeltez máxima (menor radio de giro, r)
Los cálculos se simplifican mediante el uso de las tablas del Manual del AISC, como la Tabla 4-22, que proporciona los esfuerzos críticos disponibles