21.6Requisitos

PARA LAS COLUMNAS DE EDIFICIOS CON SISTEMA RESISTENTE A FUERZAS LATERALES DE PÓRTICOS Y DUALES TIPO II

Los requisitos de 21.6 son aplicables a las columnas del sistema sismorresistente de los edificios definidos en 21.2.5. Estos elementos también tienen que cumplir con lo dispuesto en 21.6.1.1 a 21.6.1.3.

La fuerza amplificada de compresión axial en el elemento, P_u, excede de 0,1 f’_c A_g.

La dimensión menor de la sección transversal, medida en cualquier línea recta que pase por su centroide geométrico, no debe ser menor de 250 mm.

La relación entre la dimensión menor de la sección transversal y la dimensión perpendicular no debe ser menor que 0,25.

La resistencia a la flexión de cualquier columna diseñada para resistir un carga axial P_u, que exceda de 0,1 f’_c A_g, debe satisfacer 21.6.2.2 ó 21.6.2.3.

Las resistencias a flexión de las columnas en las caras de los nudos deben satisfacer la ecuación (21-1)

donde: ΣMnc = suma de los momentos nominales de flexión de las columnas que llegan al nudo, evaluados en las caras del nudo. La resistencia a la flexión de la columna debe calcularse para la fuerza axial amplificada, consistente con la dirección de las fuerzas laterales consideradas, que conduzca a la resistencia a la flexión más baja. ΣMnv = suma de los momentos resistentes nominales a flexión de las vigas que llegan al nudo, evaluados en las caras del nudo. En vigas T, cuando la losa está en tracción debida al momento en la cara del nudo, debe suponerse que el refuerzo de la losa dentro del ancho efectivo definido en 8.10 contribuye a Mnv, siempre que el refuerzo de la losa esté adecuadamente anclado en la sección crítica para flexión. Las resistencias a la flexión deben sumarse de tal manera que los momentos de las columnas se opongan a los momentos de las vigas. Debe satisfacerse la ecuación (21-1) para momentos en las vigas actuando en ambas direcciones en el plano vertical del pórtico que se considera.

Cuando 21.6.2.2 no se satisface en un nudo, las columnas que soportan las reacciones provenientes de dicho nudo deben reforzarse transversalmente como se especifica en 21.6.4.1 a 21.6.4.3, en toda su altura.

La cuantía de refuerzo longitudinal no será menor que 1% ni mayor que 6% del área total de la sección transversal. Cuando la cuantía exceda de 4%, los planos deberán incluir detalles constructivos de la armadura en la unión viga-columna.

Los empalmes mecánicos deben cumplir 21.3.4. y los empalmes soldados deben cumplir 21.3.5. Los empalmes por traslape se permiten sólo dentro de la mitad central de la longitud del elemento y deben diseñarse como empalmes por traslape de tracción y deben estar rodeados por refuerzo transversal que cumpla 21.6.4.2 y 21.6.4.3.

Debe proporcionarse refuerzo transversal en las cantidades que se especifican en (a) hasta (e), a menos que en 21.6.3.2 ó 21.6.5 se exija mayor cantidad: (a) La cuantía volumétrica de refuerzo en espiral o de estribos cerrados de confinamiento circulares, ρ_s, no debe ser menor que la requerida en la ecuación (21-2)

y no debe ser menor que la requerida en 10.9.3 por la ecuación (10-5). (b) En columnas de núcleo rectangular, el área total de la sección transversal del refuerzo de estribos cerrados de confinamiento rectangulares y grapas suplementarias, A_sh, no debe ser menor que la requerida por las ecuaciones (21-3) y (21-4)

Donde s es el espaciamiento del refuerzo de confinamiento, b_c es la dimensión del núcleo confinado del elemento normal al refuerzo con área A_sh y esfuerzo de fluencia fyh medida centro a centro del refuerzo de confinamiento. A_ch es el área del núcleo confinado medida al exterior del refuerzo de confinamiento. (c) El refuerzo transversal debe disponerse mediante estribos cerrados de confinamiento sencillos o múltiples. Se pueden usar grapas suplementarias del mismo diámetro de barra y con el mismo espaciamiento que los estribos cerrados de confinamiento. Cada extremo de las grapas suplementarias debe enlazar una barra perimetral del refuerzo longitudinal. (d) Cuando la resistencia de diseño del núcleo de la sección transversal del elemento satisface los requisitos de las combinaciones de carga de diseño, incluyendo el efecto sísmico, no es necesario satisfacer la ecuación (21-3) y 10.9.3. (e) Si el espesor de concreto fuera del refuerzo transversal de confinamiento excede 100 mm, debe colocarse refuerzo transversal adicional con un espaciamiento no mayor a 300 mm. El recubrimiento de concreto sobre el refuerzo adicional no debe exceder de 100 mm.

Fig. 21.6.4.1 Ejemplos de determinación de A_sh

La separación del refuerzo transversal no debe exceder la menor de (a), (b) y (c). (a) La tercera parte de la dimensión mínima del elemento, (b) Seis veces el diámetro del refuerzo longitudinal, (c) 100 mm.

La distancia, centro a centro, transversal al eje del elemento, entre las ramas de estribos cerrados de confinamiento múltiples o entre las grapas suplementarias, h_x, no deben exceder 350 mm medidos centro a centro.

El refuerzo transversal, como se especifica en 21.6.4.1 a 21.6.4.3, debe suministrarse en una longitud Lo medida desde cada cara del nudo y a ambos lados de cualquier sección donde pueda ocurrir fluencia por flexión como resultado de desplazamientos laterales inelásticos del pórtico. La longitud Lo no debe ser menor que la mayor de (a), (b) y (c). (a) La mayor dimensión de la sección del elemento en la cara del nudo o en la sección donde puede ocurrir fluencia por flexión, (b) Un sexto de la luz libre del elemento, y (c) 500 mm.

Cuando no se proporcione refuerzo transversal de acuerdo a 21.6.4.1 a 21.6.4.3, a lo largo de toda la longitud de la columna, el resto de la longitud de la columna debe contener refuerzo en forma de espiral o de estribo cerrado de confinamiento con un espaciamiento, medido de centro a centro, que no exceda al menor de diez veces el diámetro de las barras longitudinales de la columna y 250 mm.

La fuerza de cortante de diseño, V_u, se debe determinar considerando las máximas fuerzas que se puedan generar en las caras de los nudos en cada extremo del elemento. Estas fuerzas se deben determinar usando las resistencias máximas probables en flexión (M_pr = 1,25 M_n) en cada extremo del elemento, correspondientes al rango de cargas axiales amplificadas, P_u, que actúan en él. No es necesario que las fuerzas cortantes en el elemento sean mayores que aquellas determinadas a partir de la resistencia de los nudos, basada en el M_pr de los elementos transversales que confluyen en el nudo. En ningún caso V_u debe ser menor que el cortante amplificado determinado a partir del análisis de la estructura.

Fig. 21.6.5.1 Fuerza cortante de diseño en columnas