Cálculo de pilares de hormigón sometidos a compresión axial con RF-CONCRETE Columns

Artículo técnico sobre el tema del análisis de estructuras usando de Dlubal Software

  • Base de conocimientos

Artículo técnico

Este artículo compara el cálculo con el del siguiente artículo: Cálculo de pilares de hormigón sometidos a compresión axial con RF-CONCRETE Members. Por tanto, se trata de tomar exactamente la misma aplicación teórica realizada en RF-CONCRETE Members y reproducirla en RF-CONCRETE Columns. Así, el objetivo es comparar los diferentes parámetros de entrada y los resultados obtenidos por los dos módulos adicionales para el cálculo de barras de hormigón de tipo pilar.

Aplicación teórica

La compresión axial se aplica si se supone que los efectos de segundo orden (imperfecciones, asimetría, etc.) se pueden omitir respetando en particular el criterio de esbeltez que depende de varios parámetros (esbeltez, esbeltez límite, longitud eficaz).

Luego, bajo la carga única de un esfuerzo axil Ned, la fuerza que puede equilibrarse por la sección del hormigón se corresponde con su capacidad de carga máxima para compresión, la cual depende directamente de su sección y su resistencia de cálculo. La armadura equilibrará el resto de la carga axial de compresión.

Aplicación de la teoría con el módulo adicional RF-CONCRETE Columns

En este artículo analizaremos los resultados obtenidos automáticamente para el cálculo de la armadura.

Los parámetros siguen siendo los mismos y se enumeran a continuación:

  • Cargas permanentes: Ng = 1 390 kN
  • Cargas variables: Nq = 1 000 kN
  • Longitud del pilar: l = 2,1 m
  • Sección rectangular: ancho b = 40 cm / alto h = 45 cm
  • Se puede despreciar el peso propio del pilar.
  • Pilar no integrado en arriostramiento.
  • Clase de resistencia del hormigón: C25/30
  • Acero: S 500 A para gráfico inclinado
  • Diámetro de la armadura longitudinal: ϕ = 20 mm
  • Diámetro de la armadura transversal: ϕt = 8 mm
  • Recubrimiento de hormigón: 3 cm

Sección real para calcular

Dado que en RF-CONCRETE Columns no es posible optimizar la altura de la sección, la altura real de la sección h se modifica directamente y se establece en 45 cm.

La imagen 02 muestra los pasos para cambiar la altura de la sección rectangular en RF-CONCRETE Columns.

Propiedades del material

Las fórmulas para la resistencia y deformación de los materiales están descritas en detalle en el artículo técnico mencionado anteriormente.

Área total de la sección de hormigón puro

Ac = b ⋅ h = 0,40 ⋅ 0,45 = 0,18 m²

Valor de cálculo de la resistencia a compresión del hormigón

fcd = 16,7 MPa

Deformación de compresión relativa para la tensión máxima

εc2 = 2 ‰

Valor de cálculo del límite elástico del acero de armar

fyd = 435 MPa

Deformación límite en la armadura

εud = 2,17 ‰

Tensión en la armadura

σs = 400 MPa

Para verificar la configuración del material en RF-CONCRETE Columns, la Imagen 03 muestra las tensiones y deformaciones esperadas para el hormigón y la armadura necesaria.

Estado límite último

Cargas de cálculo en el estado límite último

NEd = 1,35 ⋅ Ng + 1,5 ⋅ Nq

NEd = 1,35 ⋅ 1390 + 1,5 ⋅ 1000 = 3,38 MN

NEd ... valor de cálculo del esfuerzo axil actuante

Los efectos de segundo orden no se tienen en cuenta en ELU

Como el modelo es idéntico para este artículo y el que nos sirve de base de comparación, hemos modelado el mismo pilar coaccionado en la base y libre en la cabeza para poder aplicar la carga correctamente en la cabeza del pilar. Sin embargo, consideramos que el pilar aún está fijado en la cabeza con algunas vigas, y para esto hemos aplicado un factor de longitud eficaz al pilar que permite modificar el valor de su esbeltez.

Coeficiente de longitud eficaz según EN 1992-1-1 - 5.8.3.2 (3) - Fórmula 5.15

kcr = 0,59

Esbeltez según EN 1992-1-1 - 5.8.3.2 (1) - Fórmula 5.14

λz = 10,73 m

Esbeltez límite según EN 1992-1-1 - 5.8.3.1 (1) - Fórmula 5.13N

n = 1,125

λlim = 20 ⋅ 0,7. ⋅ 1,1 ⋅ 0,7/√1,125 = 10,16 m

λz > λlim → No se cumple la condición.

Sin embargo, todavía vamos a calcular el pilar con respecto a la compresión simple porque, siendo la diferencia pequeña, vemos a continuación que con la cuantía mecánica de la armadura se respetará la condición. Para esto, la Imagen 05 describe cómo desactivar la posibilidad de pandeo sobre cada eje de la sección en RF-CONCRETE Columns.

Sección resistente

Fuerza de equilibrio del hormigón

Fc = Ac ⋅ fcd = 0,40 ⋅ 0,45 ⋅ 16,7 = 3 MN

Fuerza de equilibrio de la armadura

Fs = NEd - Fc = 3,38 - 3 = 0,38 MN

Deducimos el área de armadura correspondiente:

Área de la armadura

As = F/ σs = 0,38 / 400 ⋅ 10 4 = 9,5 cm²

Al haber fijado las armaduras para un diámetro de 20 mm en RF-CONCRETE Columns, la armadura proporcionada determinada automáticamente por el módulo adicional es de 4 barras, con una distribución en las esquinas según lo solicitado, es decir, 1 HA 20 por esquina, da como resultado la siguiente área de armadura:

As = 4 ⋅ 3,142 = 12,57 cm²

Cuantía mecánica de la armadura

ω = (As ⋅ fyd ) / (Ac ⋅ fcd ) = 0,182

Comprobación final de la esbeltez límite

λlim = (20 ⋅ 0,7 ⋅ √ (1 + 2 ⋅ 0,182) ⋅ 0,7) / √1,125 = 10,79 m

λz < λlim → Se cumple el criterio de esbeltez.

Autor

M.Eng. Milan Gérard

M.Eng. Milan Gérard

Ventas y soporte técnico

Milan Gérard trabaja en la planta de París. También proporciona soporte técnico a nuestros clientes de habla francesa.

Palabras clave

Eurocódigos Compresión Armadura Esbeltez

Referencia

[1]   Eurocódigo 2: Proyecto de estructuras de hormigón - Parte 1-1: Reglas generales y reglas para edificación; EN 1992-1-1:2011-01
[2]   Roux, J.: Pratique de l'eurocode 2 - Guide d'application. Paris: Groupe Eyrolles, 2007

Enlaces

Escribir un comentario...

Escribir un comentario...

  • Vistas 503x
  • Actualizado 6. septiembre 2021

Contacte con nosotros

Contacta con Dlubal

¿Tiene preguntas o necesita asesoramiento?
Contacte con nosotros a través de nuestro servicio de asistencia gratuito por correo electrónico, chat o fórum, o encuentre varias soluciones sugeridas y consejos útiles en nuestra página de preguntas más frecuentes (FAQ).

+34 911 438 160

info@dlubal.com

Curso de formación en línea | Español

RFEM | Diseño normativo en hormigón con Eurocódigo 2

Curso de formación en línea 21. octubre 2021 15:00 - 19:00 CEST

Curso de formación en línea | Español

Eurocódigo 5 | Estructuras de madera según EN 1995-1-1

Curso de formación en línea 28. octubre 2021 15:00 - 19:00 CEST

Invitación al evento

International Mass Timber Conference

Conferencia 12. abril 2022 - 14. abril 2022

Invitación al evento

Congreso de estructuras 2022

Conferencia 21. abril 2022 - 22. abril 2022

Diseño de vidrio con Dlubal Software

Diseño de vidrio con Dlubal Software

Webinar 8. junio 2021 14:00 - 14:45 CEST

Los errores más comunes del usuario con RFEM y RSTAB

Los errores más comunes del usuario con RFEM y RSTAB

Webinar 13. mayo 2021 16:00 - 17:00 CEST

Introducción al programa RFEM

Introducción al programa RFEM

Webinar 22. abril 2021 16:00 - 17:00 CEST

CSA S16: 19 Diseño de acero en RFEM

CSA S16: 19 Diseño de acero en RFEM

Webinar 10. marzo 2021 14:00 - 15:00 EDT

Los errores de usuario más comunes con RFEM y RSTAB

Los errores más comunes del usuario con RFEM y RSTAB

Webinar 4. febrero 2021 14:00 - 15:00 BST

Diseño de barras de aluminio según ADM 2020 en RFEM

Diseño de barras de aluminio según ADM 2020 en RFEM

Webinar 19. enero 2021 14:00 - 15:00 EDT

RFEM 5
RFEM

Ampliación de módulo para STEEL EC 3 e RF-STEEL AISC

Software de ingeniería estructural de análisis por elementos finitos (AEF) para sistemas estructurales planos o espaciales compuestos de barras, placas, muros, láminas, sólidos y elementos de contacto

Precio de la primera licencia
3.540,00 USD
RFEM 5
CONCRETE Columns (inglés)

Módulo adicional

Cálculo de hormigón armado según el método de la columna modelo (método basado en la columna nominal)

Precio de la primera licencia
630,00 USD