viernes, 15 de junio de 2007

Columnas mixtas, ventajas y particularidades



















El sistema de perfiles tubulares rellenas de hormigón es un sistema constructivo que auque se le ha usado de gran manera en Europa, en Costa Rica es prácticamente desconocido, en el pías se utiliza en gran manera los perfiles tubulares de acero, pero aun no se conoce este sistema constructivo. A continuación se presenta una breve descripción de las ventajas y consideraciones al utilizar el sistema.
Las columnas mixtas son una combinación de las columnas de hormigón y de las de acero reuniendo las ventajas de ambos tipos de columnas. Las columnas mixtas tienen una mayor ductilidad que las de hormigón y se pueden construir uniones siguiendo las técnicas de la construcción con acero. El relleno de hormigón no sólo proporciona una capacidad de soportar cargas mayor que la de las columnas de acero sino que también potencia la resistencia frente al fuego.
Las estructuras mixtas están hechos de acero estructural y hormigón armado ó pretensado, conectados entre sí para resistir conjuntamente las cargas.
Estas podrán ser utilizado para la construcción de losas, vigas, pilares y pórticos mixtos.

Las columnas mixtas de acero y hormigón, especialmente las de perfiles tubulares de acero rellenos de hormigón, presentan una importante serie de ventajas en el campo de la arquitectura, estructural y económico, las cuales son muy valoradas por los diseñadores actuales y por los ingenieros de la construcción. sujeto a la intuición en lo referente a su forma de ejecución y su diseño. Algunos de los aspectos cualitativos, que marcan las preferencias de los arquitectos y de los profesionales del mundo de la construcción, aparecen detallados a continuación:

El relleno de hormigón proporciona a los perfiles tubulares mayor rigidez y mayor capacidad de soportar carga, por tanto con estéticas columnas esbeltas se pueden soportar mayores cargas sin incrementar las dimensiones externas. Este resultado se puede intensificar mediante el uso de armaduras de refuerzo.

La superficie útil resultante por planta es mayor, gracias a las reducidas dimensiones de las columnas.

El perfil tubular sirve a la vez de encofrado y de refuerzo para el hormigón. No son necesarios encofrados adicionales para el hormigón.

El relleno con hormigón del perfil tubular no requiere equipos especiales diferentes a los utilizados en los trabajos habituales de hormigonado.

La ganancia de resistencias del hormigón no condiciona el desarrollo de la construcción. El tiempo necesario para el ensamble y montaje es reducido y sin esperas.
Rara vez surgen problemas con los nudos debido alas avanzadas técnicas de ensamble que se emplean en la ingeniería estructural en la actualidad. Esto permite la prefabricación en taller y el ensamble seco en obra.

FABRICACIÓN DE COLUMNAS DE PERFIL TUBULAR RELLENAS DE
HORMIGÓN.

El relleno con hormigón de columnas de perfil tubular circular, cuadrado o rectangular se puede llevar a cabo en el taller o a pie de obra, dependiendo de las condiciones existentes. Se dan las siguientes recomendaciones con respecto a la preparación del perfil tubular de acero, las armaduras y el hormigón para la operación de rellenado:

Columnas de perfil tubular.

1. Las columnas de perfil tubular relleno de hormigón deben tener pequeños agujeros de ventilación en las paredes con el fin de evitar que la columna estalle bajo la presión de vapor originada por la evaporación durante un incendio.

2. La transferencia de carga en las columnas rellenas de hormigón de un edificio de varias plantas se puede producir, de forma sencilla, a través de placas de testa, las cuales actúan como un pasador que lleva a cabo la transmisión de la carga.

3. La superficie interior de los perfiles tubulares debe estar libre de agua y otras impurezas antes del rellenado con hormigón. Sin embargo, no necesita ninguna preparación especial.

Armaduras.

Por razones prácticas (instalación y colocación del hormigón), no se recomienda usar armaduras en secciones inferiores a 200 mm (de diámetro o ancho) para rellenado a pie de obra, ni en inferiores a 160 mm para rellenado en taller.

Las armaduras deben tener un recubrimiento de hormigón que depende del tamaño máximo de la grava “D” medido con tamiz. La separación entre la armadura y la superficie interna de la pared del perfil tubular debe estar entre 1,5 D y 2,0 D con un recubrimiento de hormigón máximo de entre 2,5 y 5 cm. Puede que para el cálculo frente al fuego la armadura necesite de recubrimientos especiales.


Hormigón.

1. La mezcla de hormigón se prepara de forma que tenga suficiente colabilidad. Se recomienda utilizar mayores contenidos de arena y cemento (junto con relaciones agua -
cemento bajas) y reducir el tamaño máximo de la grava.
2. El diámetro máximo de la grava “D” está restringido en función de las dimensiones del perfil, el radio ficticio de la armadura, la distancia entre barras longitudinales y la distancia entre éstas y la pared del perfil.
3. El cemento que se suele utilizar es cemento Pórtland. Son habituales los tipos resistentes de hormigón C35, C45 y C55 (resistencia a los 28 días ³ 35 ó 45 ó 55 MPa).
4. Los aditivos que pueden producir corrosión en el acero deben estar excluidos, como por ejemplo cloruro de calcio. Sin embargo, se recomienda el empleo de plastificantes y fluidificantes.

Uniones viga a columna de perfil tubular relleno de hormigón.

Las uniones de columnas de perfil tubular relleno de hormigón con vigas suelen ser parecidas a las de las columnas de perfiles tubulares corrientes. Las uniones que llevan la carga por el acero en las columnas de perfil tubular relleno de hormigón únicamente se pueden emplear para cargas pequeñas.Para cargas mayores se aplica una disposición mixta. Se suelda una espiga a la placa frontal de la columna, ésta se inserta en el perfil tubular por un orificio taladrado y, por último, se rellena la columna de perfil tubular con hormigón.










































Estructuras de acero

Este blog está hecho para ser usado por los estudiantes del curso de Estructuras de Acero de la Escuela de Ingeniería en Construcción del Instituto Tecnológico de Costa Rica.

Se espera que los estudiantes en especial y cualquier persona colabore en su realización incluyendo material relacionado con el campo del diseño y construcción de estructuras de acero.

El material puede ser temas de diseño, ejemplos de diseño, de elementos i/o uniones. Aspectos de la construcción de este tipo de obras y su proceso constructivo. Obras interesantes de acero y en general cualquier tema al respecto.

Prof: Gustavo Rojas

Escuela Ingeniería en
Construcción/ITCR