Predimensionamiento de columnas en albañilería confinada

El predimensionamiento de columnas en un sistema de albañilería confinada es un paso fundamental en el diseño estructural de edificios construidos con albañilería, las columnas desempeñan un papel importante al proporcionar resistencia y ductilidad a lo muros de ladrillo y trabajan en conjunto con las vigas y la cimentación, en un primero nivel, o con la losa en un segundo nivel, para confinar el muro en sus cuatro lados, fortaleciendo de esta manera a la estructura en general.

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Es importante estimar las dimensiones de las columnas a nivel de estructuración, ya que esta información es parte de todo un conjunto de datos que da inicio al análisis y diseño estructural; a medida que las simulaciones evolucionan y las cargas de compresión y cortante severo adquieren claridad, las dimensiones de las columnas de confinamiento pueden variar o no, por ello el predimensionamiento es un punto de partida para luego calcular la dimensión final.

En este artículo se desarrollará un ejemplo aplicativo para predimensionar columnas de confinamiento de diferentes tipologías que se ajustan al diseño del muro, considerando configuraciones en L, T, o en el caso de muros independientes. Los criterios se rigen por los lineamientos establecidos en la normativa E070 Albañilería.

Ejemplo aplicativo

En el siguiente ejemplo aplicativo, se realizará el predimensionamiento de las columnas de una vivienda de 1 piso con un sistema estructural en base a una albañilería confinada. Se explorará diversos casos de configuraciones de los muros (casos típicos) que podrían encontrarse en una vivienda.

Muro de albañilería independiente

predimension de columnas en edificaciones de albañileria confinada

Muro de albañilería en L

Muro de albañileria en T

Antes de predimensionar, es necesario definir cuáles son los muros portantes (los que resisten las cargas) y cuáles son los muros no portantes de la edificación, y de esta manera poder identificar las columnas de confinamiento y columnas de arriostre.

Es importante mencionar que los muros portantes tienen las siguientes características:

-Tienen una sección simétrica

-Tienen continuidad desde la cimentación al último nivel

-Tienen una longitud mayor o igual a 1.20m

-Tienen longitudes uniformes en cada dirección

-Deben estar confinados en sus cuatro lados por elementos de concreto armado como vigas, columnas y cimentación.

PREDIMENSIONAMIENTO

La normativa establece varios requisitos, pero se mencionarán 3 que son los más importantes para poder predimensionar una columna de confinamiento.

a) La distancia máxima de centro a centro entre las columnas de confinamiento será 2 veces la distancia entre los elementos horizontales de refuerzo y no mayor que 5 m.

A manera de ejemplo, si la altura libre es H = 2.1 m entonces la distancia máxima entre columnas de confinamiento será 2 x 2.1 = 4.20 m

Algunas bibliografías y autores adoptan el criterio de usar una separación máxima entre columnas de confinamiento de 3.5 m como máximo para muros de 13cm y 5.0 m máximo para muros de 24 cm de espesor.

b) El peralte de la columna es de 25 cm como mínimo.

c) El espesor mínimo de las columnas será igual al espesor efectivo del muro.

Análisis para el muro independiente

Este muro tendrá una columna de confinamiento a ambos lados, se debe revisar la longitud del muro, si supera los 5 m se debe plantear una columna intermedia.

Análisis para el muro en L

Este muro tendrá una columna de confinamiento rectangular a ambos extremos y en la intersección, una columna en forma de L.

Análisis para el muro en T

Este muro tendrá una columna de confinamiento rectangular en ambos extremos y en la intersección, una columna en forma de T o L.

Otra alternativa adicional para posicionar una columna en la intersección o cruce de dos muros, es utilizando una configuración en T; sin embargo, es importante tener en cuenta que las dimensiones de la columna pueden ser reducidas y esta condición puede ocasionar complicaicones durante el proceso de construcción.

Una configuración mas eficiente para una intersección de 3 muros, es utilziar una columna en forma de L, esta configuración resulta mucho más efectiva durante el proceso de cosntrucción (habilitación de acero, encofrado y vaciado) y permite cumplir con los requisitos de recubrimientos sin mayores complicaciones.