Columnas de concreto: Tipos, Características, Fallas.

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Las columnas de concreto son elementos verticales en la construcción de una casa, cuya función principal consiste en transmitir las cargas de trabajo hacia la cimentación.

Estos elementos trabajan en flexión y compresión para brindar soporte a la vivienda. Las columnas pueden ser largas, intermedias o postes cortos. Cumplen la función de soporte de las estructuras superiores de la casa, a la vez que sirven de apoyo a las vigas cargadas, así como también pueden servir de  amarre para las paredes.

Se calculan en base al reglamento estructural que rige para la zona en construcción y normativa de diseño de cada país.

¿Qué tipos de columnas hay en construcción?

Existen una gran variedad de materiales con los cuales se pueden construir las columnas, se construyen en acero, madera, piedras, concreto, mixtas, etc. En este apartado trataremos acerca de las columnas construidas de concreto, es decir de la mezcla del cemento con el agua y agregados varios.

Podemos encontrar una gran variedad de columnas, tales como las columnas áticas, corintia, dórica, ojival, jónica, entre otras.

Clasificación de las columnas

Pueden ser categorizadas en base a su forma o a la manera como ha sido dispuesto el refuerzo:

  • Rectangulares
  • Cuadradas
  • Circulares

Con mayor frecuencia se construyen las columnas con estribos, debido al menor costo de construcción que tienen.

Columnas de concreto armado

Se caracterizan por ser de materiales como el acero y el concreto, tienen etapas de construcción bien definidas.

La selección del elemento estructural que cumple la función de columna en una edificación, se diseña principalmente tomando en consideración los siguientes factores:

  • Resistencia
  • Rigidez
  • Estabilidad

Para hacer columnas de concreto se debe llevar a cabo un buen control en la calidad de los materiales y durante el proceso constructivo para obtener buenos resultados.

Acero de refuerzo

El diseño estructural determina la cantidad y diámetro del acero requerido para la construcción de las columnas, así como también el espaciamiento de los estribos a lo largo de toda la sección.

Encofrado

La correcta colocación de los tableros sirve para soportar la mezcla, deben estar bien alineados horizontal y verticalmente para evitar abombamientos y desalineación durante el vertido de concreto.

La altura de los encofrados para columnas va a variar en relación con la necesidad de cada proyecto. Es importante dejar ventanas de inspección y de vertido, de manera tal que se eviten alturas de vaciados superiores al metro, que puedan causar disgregación de las mezclas.

Los encofrados deben ser lo suficientemente rígidos para evitar roturas o deformaciones de los tableros durante el vaciado de concreto.

Vaciado

Las caras de las formaletas deben humedecerse para preservar la humedad de la mezcla de concreto. A medida que se vierte la mezcla dentro de las formaletas, se deben emplear vibradores que ayuden a remover el aire atrapado.

Curado

Es importante humedecer las superficies de concreto vaciadas, para evitar deterioro de la estructura por cambios bruscos de temperatura.

Inestabilidad en columnas

Al ser elementos verticales que trabajan mayormente a compresión, las columnas pueden volverse inestables y fallar por pandeo o flexión lateral, por combinación de esfuerzos, aplastamiento.

En el caso de columnas altas y esbeltas, el pandeo es una condicionante para el diseño, ya que el flexionamiento drástico a cargas críticas puede causar el desplome repentino de la estructura.

Pandeo

El pandeo es una falla por inestabilidad elástica, que genera desplazamientos transversales a la dirección principal de los elementos comprimidos. Existen varios tipos de pandeo: flexional, torsional, flexo-torsional, lateral-torsional.

Fallas más comunes en columnas

  • Columnas largas tienden a fallar por pandeo o flexión lateral.
  • Las intermedias presentan fallos por pandeo, combinación de esfuerzos y aplastamiento.
  • Los postes cortos fallan mayormente por

Columnas decorativas

Pueden cumplir una doble función, ya que como hemos mencionado anteriormente, las columnas suelen ser el soporte estructural de una construcción, también pueden mejorar la estética en una vivienda.

Estos elementos verticales pueden ser colocadas en una construcción con fines visuales para decorar y brindar diversidad de estilos. Funcionan adecuadamente para definir áreas, separar espacios, como decoración de paredes.

El mercado brinda gran variedad de opciones en cuanto a construcción de columnas decorativas. Se pueden encontrar prefabricadas de tipos cónicas, toscanas, cuadradas, estriadas, rectas, salomónicas, etc.

Consideraciones especiales para columnas en casas

“Vivienda unifamiliar construida con bloques huecos de concreto o arcilla, ventanas, fundaciones de paredes de concreto reforzado, vigas y columnas de amarre de concreto reforzado, losa de concreto sobre suelo, estructura de techo de carriola y vigas de madera o de acero formado en frio, cielo raso suspendido a estructura de techo de metal corrugado o tejas”.

Es recomendable en uniones de pared entre cimiento y el techo, para resistencia al volteo, considerar la construcción de columnas intermedias en paredes largas.

Consideraciones:

  • Las paredes que sirven de apoyo a carriolas de techo, se requiere apoyo de una columna intermedia cuando la longitud de la pared exceda los 3500 milímetros.
  • Paredes que no sirven de apoyo a carriolas de techo, se requiere apoyo intermedio cuando la pared exceda los 2750 milímetros.

Calcular las columnas de concreto de una casa

Para determinar las cantidades de material a utilizar para la construcción, es necesario determinar el tipo de sección que tendrá la columna.

Cálculo de áreas

Las secciones circulares el área se determina con la siguiente formula

A = π D 2/4

Columna de sección circular.

En donde,

Π = 3.1416

D = diámetro de la columna

Por ejemplo:

A = 3.1416*25 / 4

A = 19.635 cm2

En caso de una sección cuadrada, como todos los lados deben tener la misma dimensión el cálculo de área será:

A = dimensión2

Área de sección cuadrada para columna.

A = 5 2 cm

A = 25 cm 2

Cuando la sección es rectangular, la fórmula es:

A = b x h

Sección rectangular para columna de concreto.

A = 7 cm*5 cm

A = 35 cm2

Calcular concreto para columnas

El volumen de concreto es una estimación resultante al multiplicar el área de la sección de la columna por toda la longitud o altura.

 

Ejemplo. Cálculo de materiales para columnas de paredes en una vivienda 

Columnas de sección rectangular

Paso 1.

Determinar la cantidad de columnas a construir.

Cantidad de columnas en intersección de paredes (esquinas) y las intermedias (columnas de amarre).

Paso 2.

Alturas de columnas. En el ejemplo la altura a considerar desde nivel de suelo a piso es de 0.60 metros y de 2.2 desde nivel de piso a nivel de vigas de amarre.

 

Paso 3.

Calcular las áreas de nuestras columnas, que van en relación con el material de construcción. Para efectos del ejemplo, se consideran paredes con un espesor de 0.15 metros en cimientos y de 0.10 metros de espesor en paredes sobre nivel de piso.

Intermedias

= 0.10 x 0.30 (metros)

= 0.03 m2

Esquinas

= 0.10 x 0.20 (metros)

= 0.02 m2

Paso 4.

Acorde a la normativa cantidad de refuerzo longitudinal, longitudes y espaciamiento de estribos. La cantidad para utilizar en el ejemplo: 2 barras longitudinales, con una longitud de 0.30 en columnas intermedias y de 0.20 metros en columnas de esquina; con espaciamiento de estribos a cada 0.30 metros. Se suman los cálculos y se divide entre 9 o 12 metros, dependiendo de la longitud comercial de la barra de acero disponible.

Paso 5.

Volumen total de columnas.

Multiplicar área por cantidad por altura, se suman las intermedias con esquinas para determinar el volumen de mortero a utilizar.

Paso 6.

Se calculan las proporciones de cantidad requerido.

Establecer los rendimientos de materiales a utilizar (cemento, arena, agregado grueso, acero) y la proporción de mortero. Multiplicar por la cantidad obtenida.

Paso 7.

Estimación del encofrado.

Solo debemos multiplicar ancho de columna por altura para obtener una cara, el resultado se multiplica por dos y luego por el total de columnas. En el caso del ejemplo se ha colocado la mitad del cálculo, ya que esta madera puede reutilizarse para optimizar nuestro presupuesto.


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