Falla de Columna Corta

FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL
ANALIZANDO LOS DIFERENTES TIPOS DE FALLAS EN

COLUMNAS ¿POR QUÉ SE PRODUCEN LAS FALLAS POR
COLUMNA CORTA?
INFORME DEL CURSO

CONCRETO AMADO I
DOCENTE:
ING. JOHANA DEL CARMEN SOTELO URBANO
INTEGRANTES – GRUPO I:
- MACEDO TAFUR, PHINIO CIRILO
- MANGIA ESTRADA, GRECIA ABIGAIL
- MANTURANO GIRON, MONICA MAYTE
- PENADILLO SALDAÑA, JOSÉ EDUARDO
DICIEMBRE - 2020
2020-II
CURSO: CONCRETO AMADO I
1. INTRODUCCIÓN
Perú es un país de alto riesgo sísmico donde se construyen estructuras de baja altura
y de concreto armado, pero debido a errores humanos en los cálculos de diseño o la
“
alta energía liberada por los sismos las estructuras colapsan. “
Según Rojas (1), durante terremotos pasados se ha observado que edificios

aporticados de concreto armado, con columnas de diferentes alturas libres dentro de
“
un mismo piso, sufrieron más daño en las columnas más cortas comparadas con las
columnas más largas. ”
Por esta razón, para que las estructuras no colapsen durante un terremoto éstas
“
deben ser capaces de absorber o consumir la energía entrante mediante los miembros
portantes de la misma. Las columnas consumen esta energía mediante los
desplazamientos que experimentan. Como los desplazamientos de las columnas son
proporcionales a sus longitudes, la capacidad de consumir energía en las columnas
cortas es muy baja. ”
Por esta razón, las columnas cortas son los elementos que más daño infligen a la
construcción. El pobre comportamiento de las columnas cortas se debe al hecho que
“
en un terremoto, columnas de diferentes alturas libres tendrán la misma demanda de

desplazamiento lateral, como se muestra en la figura 1. Sin embargo, al ser las
columnas cortas más rígidas que las columnas más largas, estas atraen mucho más
fuerza horizontal. ”
Figura 1: Comportamiento de las columnas cortas

Fuente: Rojas (1)
2
2020-II
2. OBJETIVOS
- Analizar por qué se producen las fallas por columna corta.
3. ALCANCES Y LIMITACIONES
El presente trabajo corresponde a una recopilación de información, asociada

directamente a las fallas por columna corta.
4. DEFINICIONES BÁSICAS
a) Columna
“Son elementos utilizados para resistir básicamente solicitaciones de compresión

axial, aunque, por lo general, actúa en combinación con corte, flexión o torsión ya
que en las estructuras de concreto armado la continuidad del sistema genera
momentos flectores en todos sus elementos” (2).
b) Deformación
“Cambio en el tamaño o la forma de un cuerpo debido a esfuerzos internos

producidos por una o varias fuerzas” (3).
c) Falla
“Condición no deseada que hace que el elemento estructural no desempeñe una

función para la cual existe. Una falla no necesariamente produce un colapso” (3).
d) Momento flexionante
“Suma algebraica de los momentos producidos por las flexionante fuerzas

externas que actúan a un mismo lado de la sección respecto a un punto de dicha
sección” (3).
e) Sismo
“Terremoto o sacudida de la tierra producida por causas internas” (3).
3
2020-II
5. ANTECEDENTES
El efecto de columna corta es la mayor causa de daños severos en los edificios

“
durante los sismos, y el terremoto de Perú del 15 de agosto de 2017 no fue la

excepción, ya que en las siguientes imágenes se evidencian los daños severos que
”
fueron ocasionados por lo general en las edificaciones debido al problema de columna

cautiva o corta.
Imagen 1: Falla por columna corta en la universidad San Luis Gonzaga - Ica
Imagen 2: Falla por columna corta en el Hospital San Juan de Dios- Ica
6. ANÁLISIS DE LAS FALLAS DE COLUMNAS CORTAS

Se produce por el acortamiento o la disminución considerable de la luz efectiva (luz
“
libre) de la columna, debido a un elemento o estructura (ejemplo: muros de albañilería)

que limita parcialmente su desplazamiento en sentido lateral del cuerpo de la columna,
que obliga a concentrar toda la demanda de deformaciones y tensiones en su porción
libre; el caso más común se presenta cuando hay paredes que no abarcan toda la
altura, sino que dejan un espacio vacío para la ventana. ”
4
2020-II
Figura 2: columnas con longitud efectiva y longitud corta
El incremento del cortante de la columna de concreto armado se ve agravado

debido al desplazamiento de las máximas tensiones hacia la zona central de la
“
columna, donde el acero de refuerzo transversal está generalmente más

espaciado y por tanto, la columna es menos resistente. ”
Figura 3: falla de la columna corta
Al acortarse la distancia de la columna aumenta su rigidez debido a que la fórmula

de:
Donde el valor de la rigidez dependerá de la longitud de esta, llegando a producirse

“
una falla frágil explosiva, ya que se concentraran la mayoría o la totalidad de los

esfuerzos cortantes sobre esta zona. ”
Figura 3: columnas con longitud efectiva y longitud corta
5
2020-II
Un sistema de dos columnas y se restringe la deformación de sólo una de ellas, con

“
una reducción de su longitud libre a la cuarta parte, en consecuencia la rigidez

aumentará 64 veces, dado que la deriva impuesta por el diafragma es igual para
ambas columnas, cuando la columna corta alcanza su máxima capacidad y ocurre su
falla prematura, las tensiones en la columna larga aún no han alcanzado el 2% (1/64)
de su capacidad, la cual, para desarrollarse plenamente, requeriría la degradación
total de la columna corta vecina. ”
Figura 4: modificación del estado de tensiones y deformaciones en la columna
6
2020-II
Figura 5: Concentración de tensiones y falla prematura en la columna corta
7. SOLUCIONES PARA EVITAR LAS FALLAS DE COLUMNAS CORTAS

7.1 Una de las alternativas de solución es la junta sísmica, que se consigue rellenando
sobre la abertura un material deformable que puede ser de cualquier material o
“
implemento fabricado para este fin, además de permitir que las columnas puedan
deformarse se conseguirá que los elementos trabajen independientemente y toda
la estructura del edificio tenga gran libertad de movimiento ante un evento sísmico,
estas distancias de separación se calculan según las derivas de cada piso que
tenga la estructura, es decir la distancia que necesita la columna para deformarse
con facilidad. ”
Figura 6: Recomendación, IPS1 - ACI
7.2 otra alternativa de solución seria a las recomendaciones del ACI que dice: “los
muros de pared se colocaran a dos veces la altura de la ventana desde la
columna” como se muestra en la figura, entonces simplemente se daría
continuidad a las paredes ya construidas para cumplir esta recomendación, siendo
una de las soluciones que disminuirá considerablemente el ingreso de luz a la
habitación o sala por lo que se debería también aumentar la iluminación artificial.
7
2020-II
Figura 7: Recomendación, IPS1 - ACI
8. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS (Norma Vancouver)
1. Rojas Mercedes NJ. Consideración de las columnas cortas en la vulnerabilidad

sísmica de las estructuras. Universidad de Puerto Rico; 2005.
2. Harmsen TE. Diseño de Estructuras de Concreto Armado. 5° Edición. Lima:

Pontificia Universidad Católica del Perú, Fondo Editorial; 2017.
3. Hernández Yoc SA. Consideración de esbeltez en columnas externas como

reductores de energía sísmica en estructuras de baja altura de concreto armado.
Universidad de San Carlos de Guatemala; 2012.
9. TURNITIN

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INFORME DEL CURSO

alta energía liberada por los sismos las estructuras colapsan. “

Según Rojas (1), durante terremotos pasados se ha observado que edificios

en un terremoto, columnas de diferentes alturas libres tendrán la misma demanda de

Figura 1: Comportamiento de las columnas cortas

- Analizar por qué se producen las fallas por columna corta.

El presente trabajo corresponde a una recopilación de información, asociada

“Son elementos utilizados para resistir básicamente solicitaciones de compresión

“Cambio en el tamaño o la forma de un cuerpo debido a esfuerzos internos

“Condición no deseada que hace que el elemento estructural no desempeñe una

“Suma algebraica de los momentos producidos por las flexionante fuerzas

“Terremoto o sacudida de la tierra producida por causas internas” (3).

El efecto de columna corta es la mayor causa de daños severos en los edificios

durante los sismos, y el terremoto de Perú del 15 de agosto de 2017 no fue la

fueron ocasionados por lo general en las edificaciones debido al problema de columna

6. ANÁLISIS DE LAS FALLAS DE COLUMNAS CORTAS

libre) de la columna, debido a un elemento o estructura (ejemplo: muros de albañilería)

Figura 2: columnas con longitud efectiva y longitud corta

El incremento del cortante de la columna de concreto armado se ve agravado

columna, donde el acero de refuerzo transversal está generalmente más

Figura 3: falla de la columna corta

Al acortarse la distancia de la columna aumenta su rigidez debido a que la fórmula

Donde el valor de la rigidez dependerá de la longitud de esta, llegando a producirse

una falla frágil explosiva, ya que se concentraran la mayoría o la totalidad de los

Figura 3: columnas con longitud efectiva y longitud corta

Un sistema de dos columnas y se restringe la deformación de sólo una de ellas, con

una reducción de su longitud libre a la cuarta parte, en consecuencia la rigidez

Figura 4: modificación del estado de tensiones y deformaciones en la columna

Figura 5: Concentración de tensiones y falla prematura en la columna corta

7. SOLUCIONES PARA EVITAR LAS FALLAS DE COLUMNAS CORTAS

Figura 6: Recomendación, IPS1 - ACI

Figura 7: Recomendación, IPS1 - ACI

8. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS (Norma Vancouver)

1. Rojas Mercedes NJ. Consideración de las columnas cortas en la vulnerabilidad

2. Harmsen TE. Diseño de Estructuras de Concreto Armado. 5° Edición. Lima:

3. Hernández Yoc SA. Consideración de esbeltez en columnas externas como

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