CRITERIO DEL DISEÑO DE COLUMNAS A FLEXO COMPRESIÓN NORMAL.

La flexo compresión se produce en un miembro estructural cuando es sometida a una solicitación excéntrica, esto ocasiona una acción de corte que comprime el elemento y un momento interno producido por la excentricidad de la carga aplicada. Estas dos condiciones de cargas son equivalentes por ello se deben emplear indistintamente en el análisis de las columnas.

            La excentricidad de una carga de una carga axial se tomara con respecto al centroide de la sección en estudio, en este punto tiene cuando una carga es aplicada en el causa deformaciones uniformes en toda la sección.

            La flexo-compresión es considera normal cuando una cargar axial Pu, es aplicada sobre la columna y este se halla en el centro de presiones contenido en uno de los ejes de inercia de la seccione transversal, cuando la distancia del centroide provoca la excentricidad. Esto a su vez se considera que actúa una cargar axial y un momento que da lugar a una flexión compuesta produciendo un agotamiento resistente.

         Las combinaciones de las cargar axiales y momentos que se producen el agotamiento resistente se detallan en una gráfica de interacción para la flexo compresión. Este diagrama  define un parámetro de agotamiento, las combinaciones de Pu y Mu, actúan en cualquier eje creando un volumen de interacción en el espacio.

            Pre diseñando las dimensiones de la sección de la columna de concreto armado solicitada a una fuerza axial y un momento, se tiene en cuenta la calidad de los materiales y la distribución del acero de refuerzo, se puede trazar el diagrama de interacción correspondiente.

El punto A del diagrama de interaccion, representa la magnitud de la carga axial que  produce el agotamiento de la sección sometida a compresión, el punto B corresponde a la falla balanceada.

Ɛc = Ɛcu      Ɛsu = Ɛy

Ɛcu, es la deformación máxima permitida por el concreto a compresión, y  Ɛy es la deformación del acero en cedencia. La línea que une los puntos AB es aproximadamente una recta y muestra la falla a compresión de la sección.

Ɛc = Ɛcu      Ɛsu < Ɛy

En este tramo los valores de la carga axial disminuyen y los del momento aumentan.

El punto E representa la flexión pura del elemento donde la carga se anula, es la curva que une a los puntos BC mostrando la falla a tracción para la carga de compresión produciendo una falla ductil en este tramo disminuye la carga y el momento también.

            El punto C indica la falla a tracción pura cualquier que pertenece al perímetro del diagrama de interacción, la combinación de Pu y Mu que ocasionan la falla en la sección. En los puntos contenidos dentro del área delimitada por el perímetro de interacción corresponden a combinaciones de cargas axiales y momentos cuya magnitud no alcanzan a producir el agotamiento de la sección, mientras que los puntos exteriores al diagrama debido son los que han excedido la capacidad límite de la sección e flexo compresión.

Para determinar el valor de los puntos del diagrama de interacción se aplica el siguiente criterio.

Punto A, para e=0, Pu = 0.85*Fc*Ag+As*Fy

Punto B, se obtiene imponiendo las condiciones de la falla balanceada.

Punto E, se obtiene por tanteos hasta logar que la fuerza axial se anule en su sumatoria de fuerzas por encima y por debajo del eje neutro.

Punto C, Pu = As*Fy

Condiciones de la falla balanceada.

         Para el diseño de elementos a compresión se trabaja con los diagramas de interacción adimensionales utilizando en la ordenada cargas específicas.

En el eje de las abscisas se usan momentos específicos.

La carga limite que actua en el miembro solicitado es Pu, y el momento limite Mu.

El lado b es el que está  perpendicularmente al eje principal de inercia donde está el centro de presiones de la acción y t es el lado paralelo, dado a esto t es el lado resistente a la flexión generada por la excentricidad los diagramas de interacción. Los valores del diagrama están tabulados según la calidad de los materiales definido por el tipo de sección, en estos diagramas está incluido el factor de seguridad para columnas ligadas.

Tomando en cuenta los coeficientes adimensionales.

La curva del diagrama de interacciones representa los valores de la cuantía mecánica debido a que se presentan  las fallas balanceadas, por la compresión y tracción que  soporta la columna.

W = Pt*m

            Cumpliendo siempre con la distribución de la misma cantidad de acero por cada cara del elemento y respetando los recubrimientos de concreto, se estudia la relación de recubrimiento con respecto a la altura total. Los valores más usuales g varían 0.7 para espesores grandes y 0.9 para espesores más pequeños de recubrimiento, el más frecuente es 5 centímetros de recubrimiento. 

CRITERIO DEL DISEÑO DE COLUMNAS A FLEXO COMPRESIÓN OBLICUA

Esta flexo compresión es caracterizada por poseer una excentricidad en la carga no lineal, esta no solo está en un eje sino que forma una recta con el centroide y un ángulo con respecto los ejes x y y.

Esto da lugar geometría de las combinaciones de cargas axial y momentos que causan el agotamiento de la sección originan un volumen de interacción convexo. En una  sección la carga Pu es constante la excentricidad se mantiene fija.

La flexo compresión de este tipo es conocida como desviada o biaxial para la resolución se aplica de forma general, para evitar los complejos métodos de resolución exacta, para ello se aplica el método del momento específico equivalente. En la aplicación de este método se adopta los coeficientes adimensionales para la carga específica. 

Para el momento específico se debe tomar ahora en los dos ejes.

En el diseño de columnas en flexo compresión biaxial es primordial pre dimensionar las secciones del miembro y luego verificar si el diseño de acero cumple con todas las exigencias, respecto a la relación de recubrimientos se elige el menor de los valores.