Columnas estructurales Universidad Autónoma del Estado de México Centro Universitario UAEM Zumpango Resistencia de Materiales Alejandro Geovanni Tlaxalo Fernández
Definición de columna ETIMOLOGIA Una columna (misma palabra en latín, derivada de columen, "sostén", "soporte") es un elemento arquitectónico vertical y de forma alargada que normalmente tiene funciones estructurales, aunque también pueden erigirse con fines decorativos .
DEFINICION Elementos verticales aislados , cuya sección es pequeña con respecto a su longitud ; transportan las cargas de las losas al pedestal . Las columnas se encuentran sometidas principalmente a esfuerzos de compresión . En sus dimensiones se deben tener en cuenta factores como la relación entre sus áreas y su longitud , para evitar problemas de pandeo; así como su momentos de inercia.
Las columnas clásicas están compuestas por un capitel, un fuste y por una basa. Las columnas también se pueden clasificar de acuerdo a las órdenes arquitectónicas clásicas, a otros componentes de edificios, y a su fuste.
tipos Atendiendo a su disposición en relación con otros componentes de un edificio, pueden distinguirse estos tipos de columnas: • Columna aislada o exenta: La que se encuentra separada de un muro o cualquier elemento vertical de la construcción o edificación. • Columna adosada: La que está yuxtapuesta a un muro u otro elemento de la edificación. • Columna embebida: La que aparenta estar parcialmente incrustada en el muro u otro cuerpo de la construcción. • Columna entrega o entregada: La que está adosada pero cuyo fuste no es de una sola pieza, sino formada por trozos que están empotrados en el muro, formando parte de éste.
EJEMPLOS Columna aislada o exenta
Columna adosada
Columna embebida
Columna entrega o entregada
EJEMPLOS DE APLICACIONES ACTUALES ARQUITECTURA HOLANDESA BERLIN ALEMANIA
CONCEPTOS GENERALES FLEXION En ingeniería se denomina flexión al tipo de deformación que presenta un elemento estructural alargado en una dirección perpendicular a su eje longitudinal. El término "alargado" se aplica cuando una dimensión es dominante frente a las otras. Un caso típico son las vigas, las que están diseñadas para trabajar, principalmente , por flexión . El rasgo más destacado es que un objeto sometido a flexión presenta una superficie de puntos llamada fibra neutra tal que la distancia a lo largo de cualquier curva contenida en ella no varía con respecto al valor antes de la deformación. El esfuerzo que provoca la flexión se denomina momento flector.
Las vigas o arcos son elementos estructurales pensados para trabajar predominantemente en flexión. Geométricamente son prismas mecánicos cuya rigidez depende, entre otras cosas, del momento de inercia de la sección transversal de las vigas.
COMPRESION El esfuerzo de compresión es la resultante de las tensiones o presiones que existen dentro de un sólido deformable o medio continuo, caracterizada porque tiende a una reducción de volumen del cuerpo, y a un acortamiento del cuerpo en determinada dirección (coeficiente de Poisson ).
Ensayo de compresión Los ensayos practicados para medir el esfuerzo de compresión son contrarios a los aplicados al de tracción, con respecto al sentido de la fuerza aplicada. Tiene varias limitaciones: • Dificultad de aplicar una carga concéntrica o axial, sin que aparezca pandeo. • Una probeta de sección circular es preferible a otras formas. El ensayo se realiza en materiales: • Duros. • Semiduros. • Blandos demás abolladura o pandeo.
ESFUERZO MAXIMO Es la máxima cantidad de esfuerzo que el material puede soportar. A partir de esta magnitud, la probeta empieza a deformarse aun ante la aplicación de cargas menores. Corresponde a la máxima ordenada en la gráfica (esfuerzo - deformación unitaria). El esfuerzo máximo, debe ser la aplicación de ciertas fuerzas, la mayor antes del punto de romperse o reformarse, alterarse el material. Se mide por varios vectores, (por ej. tonelada(s), por pulgada cuadrada), en alguna prensa. Debe poder repetirse bajo todas las mismas condiciones y material. Ahora, el mínimo soportado, debe ser lo menor que haya, pero para que se pueda observar que está sirviendo el material
CARGA CRITICA Carga axial máxima que se puede aplicar a una columna o pilar sin producir el pandeo de la misma. También llamada carga de pandeo de Euler. En ingeniería estructural el fenómeno aparece principalmente en pilares y columnas, y se traduce en la aparición de una flexión adicional en el pilar cuando se halla sometido a la acción de esfuerzos axiales de cierta importancia.
PANDEO Es un fenómeno de inestabilidad elástica que puede darse en elementos comprimidos esbeltos, y que se manifiesta por la aparición de desplazamientos importantes transversales a la dirección principal de compresión . En ingeniería estructural el fenómeno aparece principalmente en pilares y columnas, y se traduce en la aparición de una flexión adicional en el pilar cuando se halla sometido a la acción de esfuerzos axiales de cierta importancia.
Los modos típicos son: Pandeo flexional. Modo de pandeo en el cual un elemento en compresión se flecta lateralmente sin giro ni cambios en su sección transversal. Pandeo torsional. Modo de pandeo en el cual un elemento en compresión gira alrededor de su centro de corte. Pandeo flexo-torsional. Modo de pandeo en el cual un elemento en compresión se flecta y gira simultáneamente sin cambios en su sección transversal. Pandeo lateral-torsional. Modo de pandeo de un elemento a flexión que involucra deflexión normal al plano de flexión y, de manera simultánea, giro alrededor del centro de corte.
CONCLUSION Hoy en día la columna forma parte fundamental de la arquitectura moderna así como a través de la historia la gran mayoría de las edificaciones su base se centra en las columnas; la eficacia de este tipo de recurso se da a demostrar ya que hoy en día muchas de las estructuras antiguas siguen en pie desde edificios de mas de 100 años hasta edificios que llegan a tener una antigüedad de casi un milenio.