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 ESTUDIO
DE REFORZAMIENTO EDIFICIOS DE TIPO PIRÁMIDE DE UNA FABRICA EN LA CIUDAD DE
GRANADA, NICARAGUA.
CONEXIONES PARA MIEMBROS A COMPRESIÓN. Las conexiones más
importantes que se encuentran en el diseño de miembros a compresión son el
empalme de la columna y la conexión de la placa base. Placa base de una
columna. El empalme de columnas es necesario debido a que la longitud total
de una columna pasa por toda la altura de la construcción, aunque por lo general
las secciones de columnas sólo tienen dos o tres empalmes, los cuales deben
permitir soportar toda su carga axial y cualquier flexión que exista. La
conexión de la placa base se encuentra en el punto en que se transmite la carga
de la columna al cimiento. La elevada carga desarrollada en una columna típica
es demasiado grande para aplicarla al cimiento de concreto como una carga
puntual, por lo que se aplica a una placa base gruesa, cuya área es suficiente
para que el esfuerzo a compresión en el cimiento caiga dentro de los límites
permisibles para el concreto de cimentación. El área de la placa base puede ser
10 o más veces mayor que el área correspondiente de la columna. En la base de la
columna se puede desarrollar un momento, y normalmente hay una elevada
compresión axial.
COMPORTAMIENTO DE LA PLACA BASE DE UNA COLUMNA. En la foto anterior se
muestra una conexión típica de la placa base. La reacción vertical de la columna
se transmite directamente a la placa base. La cara del extremo de la columna y
la placa base deben esmerilarse para lograr la transferencia, en este caso, la
placa base esta soldada a la columna con soldadura de filete, aunque fue
necesario utilizar en el diseño 2 placas de 3/8” para lograr la conexión a la
placa base.
La conexión juega un papel importante en mantener la alineación para que la
carga vertical de la columna se transfiera directamente a la placa. También debe
transmitir cualquier cortante de la base que pueda existir, y en caso de que
haya momento lo debe transmitir a la placa de apoyo. Considerando que la carga
de la columna está distribuida uniformemente sobre el peralte de la columna,
entonces la sección crítica por flexión y cortante está en la carga de la
columna, se puede calcular el momento flexionante en ese punto y elegir el
espesor de la placa para que se restrinja los esfuerzos resultantes hasta un
límite aceptable. En este caso, los esfuerzos permisibles están muy próximos al
esfuerzo de cedencia del material, debido a que cierto sobreesfuerzo no es
catastrófico y las secciones de la columna tienen un elevado factor de forma. De
hecho, toda deformación de la placa hace que ocurra una presión adicional en la
región central y que se reduzca la presión en los bordes, este defecto reduce el
momento flexionante en la sección crítica (desplaza la región crítica hacia la
región central). El área requerida de placa se obtiene dividiendo la carga de la
columna entre la presión unitaria de apoyo permisible del concreto.
El Manual de Especificaciones AISC proporciona dos fórmulas para obtener la
presión de apoyo del concreto, siendo la más pequeña de éstas Fp= 0.35f’c
(siendo f’c la resistencia del concreto a la compresión). La mayoría de los
Reglamentos de construcción permiten que la resistencia de compresión se
incremente si la superficie de concreto no está cubierta totalmente por la placa
base. En la mayoría de los casos, incluso la más pequeña área de apoyo es más
que adecuada y las dimensiones N y B de la placa se calculan mediante
procedimientos prácticos. Se supone que la presión de apoyo sobre el fondo de la
placa es de una intensidad uniforme y que la carga de la columna está
uniformemente distribuida sobre un área rectangular o cuadrada en este caso,
sobre la parte superior de la placa.
 El área
requerida de la placa es A = P/Fp , las dimensiones de N y B se eligen para
obtener esta área, y la presión de apoyo real se calcula (fp=P/NB).
Si se considera que la franja de la placa de acero tiene 1” de ancho, el momento
flexionante sobre la franja en el borde del rectángulo equivalente es:
M = fp(m)m/2= fpm²/2
M = fp(n)n/2= fpn²/2
El módulo de sección necesario es:
S = M/Fb = fpm²/2Fb
S = M/Fb= fpn²/2Fb
Pero el módulo de sección también es igual a I/c, y el Momento de inercia de un
rectángulo de una pulgada de ancho y “t” pulgada de espesor es:
I= 1(t)³/12 = t³/12
El valor de c es t/2; por lo tanto
S= I/c= t³/12/t/2=2t³/12t=t²/6
Igualando I/c a M/fb,
t²/6=fpm²/2Fb y t²/6=fpn²/2Fb
t²=6fpm²/2Fb = 3fpm²/Fb ó 3fpn²/Fb
Cualquiera es mayor, por lo tanto, el espesor necesario es:
t = ( 3fpm²/Fb)½ ó ( 3fpn²/Fb)½
Las Especificaciones del AISC de 1978 limita el esfuerzo permisible en placas de
apoyo a Fb = 0.75Fy.
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