¿Cómo diseñar una columna corta RC cargada axialmente de acuerdo con ACI 318-19? Se incluyen ejemplos

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El diseño de columnas cortas de hormigón armado (RC) bajo carga axial es muy sencillo. Esto está determinado por la resistencia del material y la sección transversal del miembro. Una columna se denomina columna cargada axialmente cuando el centro de gravedad de la sección transversal de la columna está sujeto a una carga axial vertical.

Las columnas que soportan carga axial rara vez existen en la práctica. Desplazamiento al centro de la sección transversal de la columna, lo que resulta en excentricidad.

Una columna cargada axialmente es una columna con una excentricidad relativamente pequeña e de aproximadamente 0,1 h o menos, donde h es la profundidad total de la columna y e es la distancia excéntrica desde el centro de la columna. Un ejemplo de una columna cargada axialmente es la columna interior de un edificio de gran altura con carga simétrica desde todos los lados de las losas del piso. ACI 318-19 proporciona a los diseñadores varias especificaciones y requisitos para crear diseños económicos y seguros.

Procedimiento de diseño de columna corta RC de carga axial

1- carga axial total (P_tú), es decir, transferir cargas de losas y vigas a columnas.

2. Tasa de refuerzo (pag_gramo) debe ser mayor o igual que la tasa de mejora mínima (0,01) proporcionada por ACI 318-19 y menor o igual que la tasa de mejora máxima (0,08).

3. El área del marco de acero se expresa multiplicando el área de la sección transversal total de la columna por la relación de las barras de refuerzo.

pag_gramo=A_calle/A_gramo Fórmula 1

4. Seleccione la dimensión de la columna usando la Ecuación 1 y redondee la dimensión.

5. Enchufe (A_gramo) Introduzca la Ecuación 4 del paso 4 para calcular el área de refuerzo longitudinal.

6. Asumiendo el tamaño de barra de la Tabla 1, determine el número de barras en la columna. El número mínimo de barras para columnas cuadradas es 4 y para columnas redondas es 6.

7. Calcule la tasa de refuerzo de la columna y verifique si está dentro de la tasa de refuerzo mínima y máxima.

8. Diseñe la corbata: determine el tamaño de la corbata y estime el espacio.

9. Revise los requisitos del código. Espacio libre entre barras longitudinales, número mínimo de barras, diámetro mínimo de amarre y ubicación de amarre.

dónde:

pag_gramo: Relación total de armaduras de la columna

a_calle: Relación de barras verticales de la columna, mm²

a_gramo: área total de pilares, mm²

PAG._tú: Carga axial última de la columna, KN

phi: factor de reducción de la fuerza. 0,65 para columnas atadas y 0,75 para columnas espirales.

fc’: resistencia a la compresión del hormigón, MPa

fy: límite elástico del acero, MPa

mesa–1: Área de grupo de barras, mm²

ejemplo:

Diseñe una columna corta con tirantes cuadrados con carga axial para soportar la carga de módulo máxima de P._tú=2600 KN. Resistencia del material: fc’= 28 MPa y fy= 420 MPa.

Resolución:

1- Las cargas de las columnas ya han sido calculadas. PAG._tú=2600 KN

2. Asumiendo pag_gramo= 0,02que está entre 0,01 y 0,02.

3. Expresar A_calle Para el área total de las columnas usando la Ecuación 1:

a_calle=0.02*A_gramo

4. Estime las dimensiones de la columna usando la Ecuación 2.

2600*10³=0,85*0,65*[085*28*(A[085*28*(A[085*28*(A[085*28*(A_gramo-0.02*A_gramo)+0.02*A_gramo*420

a_gramo= 157609,38 mm²

a_gramo=h² h=(157609.38)^1/2= 397 mm = 400 mm.

Calcule la nueva área total de la columna a partir de las dimensiones redondeadas.

a_gramo= 160000mm²

5. Calcula A_calle Usando expresión-2:

2600*10³=0,85*0,65*[085*28*([085*28*([085*28*([085*28*(160000-A_calle)+A_calle*420

a_calle= 2838,09 mm²

6. Suponiendo un tamaño de barra, seleccione el No. 32 de la Tabla 1.

Tome la barra de refuerzo No. 32, muévase hacia la derecha y seleccione el área de la barra de refuerzo cercana al área de la barra de refuerzo estimada. Luego vaya a la parte superior de la columna para determinar el número de barras de refuerzo.

a_{st, siempre}= 3276 milímetro²el número de barras es 4

7. Calcule la relación de la barra de refuerzo utilizando el área de la barra de refuerzo del paso 6.

pag_gramo=A_calle/A_gramo= 3276/160000= 0,0204 (bien)ya que es mayor que el refuerzo mínimo y menor que el refuerzo máximo

8. Corbata de diseño:

Asumiendo la barra de unión No. 10

El espacio entre lazos es el más pequeño de:

48 x diámetro de amarre = 48 x 10 = 480 mm

16* diámetro de la barra vertical = 16*32= 512 mm

Dimensión mínima de la columna = 400 mm

Por lo tanto, la distancia entre tirantes es de 400 mm.

9. Verifique:

a- Distancia entre barras verticales = (400-2*40-2*10-2*32)=236 mm < 40 mm o 1,5 d_b=32*1,5=48 mm OK.

b- El número mínimo de barras en un prisma cuadrado es 4. Se asignaron cuatro barras a la columna en consideración. DE ACUERDO.

c- Si el diámetro de la barra vertical es 32, el diámetro mínimo de tirante es 10.

d- Colocación de lazos. Todas las barras verticales se colocan en las esquinas, por lo que no es necesario comprobar la colocación de las ataduras.

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