¿Qué es una columna de concreto armado?
Las columnas de hormigón armado, son las estructuras verticales que se encargan de transmitir esfuerzos y cargas de una edificación hacia la tierra, utilizando a las zapatas como estructuras intermediarias de apoyo para dicho evento.
El trabajo estructural de las columnas es parecido al de las piernas de un ser humano, que transmiten todo el peso y carga del cuerpo hacia los pies (zapatas), para poder disiparlos a la superficie en la que uno se encuentre parado.
Las columnas de hormigón armado tienen la característica de ser elementos estructurales esbeltos, que al 80% de su capacidad deben reaccionar ante esfuerzos de compresión puros, sin embargo, se presentan en las mismas momentos de tracción, debido a que las vigas, decrecen en su longitud al desarrollar descensos en su punto neutro (flexión), logrando que las columnas se curven desde la parte central hacia arriba para no desvincularse con la losa.
¿Cómo se hace una columna de concreto armado?
A continuación te indicamos todos los pasos para como construir una columna de concreto armado.
- Lectura de plano de estructuras
Los pilares deberán ubicarse según los planos de estructura. En los planos debe aparecer la toda la información necesaria, medidas y cantidad de hierro a utilizar. - Armado de encofrado para columnas de concreto
Lo primero a realizar es el encofrado del pilar. Este se arma con tableros verticales y marcos hechos de media tabla. El primer marco se coloca en la base del pilar y el segundo a unos 30 cm. Los siguientes marcos se irán colocando a 40 cm de distancia. Cuando se llega a la altura de la viga, se hace un corte lateral para poner una tabla que hará de fondo de la misma.
En la base del encofrado se debe dejar un hueco que nos facilitará al limpiar el interior antes del llenado, claro que antes de poner el hormigón debemos tapar el hueco. Finalmente se deben colocar escuadras de madera y asegurarlas al suelo, se colocan en dos direcciones para asegurar así la verticalidad del pilar.
- Colocación de armadura en columnas de concreto
Primero miraremos los planos para ver la cantidad de hierro necesaria. Normalmente se utilizan 4 hierros del mismo diámetro, y éste variará dependiendo del peso que va a soportar. Estos hierros van sujetados por los estribos, que son hierros de 6 mm y se colocan en general cada 25 cm.
La armadura de los pilares debe ir atada al cimiento, para esto previamente debimos dejar los bigotes saliendo de la cimentación, ya sean patines o dados. Estos hierros salientes debemos doblarlos en forma de gancho o L para que queden bien trabados con la nueva armadura.
El siguiente paso será el vertido del hormigón. Previamente verificaremos que la armadura respete la distancia de 2 cm al encofrado, ya que de lo contrario el hierro quedará en contacto con el exterior y eso provocará su humedecimiento y oxidación.La mezcla para el hormigón en general es de 3 partes de pedregullo, 2 partes de arena fina y 1 parte de cemento.
Dependiendo de las condiciones climáticas o el tiempo que tenemos se pueden agregar aditivos a la mezcla para que endurezca más rápido o sea más fuerte. Para desencofrar pilares hay que esperar un mínimo de 10 días.
¿Qué son las columnas en arquitectura?
La columna en arquitectura es un elemento vertical con funciones estéticas/decorativas o con fines estructurales para diferentes obras de construcción.
¿Qué tipos de columnas hay en construcción?
Existen una gran variedad de materiales con los cuales se pueden construir las columnas, se construyen en acero, madera, piedras, concreto, mixtas, etc. En este apartado trataremos acerca de las columnas construidas de concreto, es decir de la mezcla del cemento con el agua y agregados varios.
Podemos encontrar una gran variedad de columnas, tales como las columnas áticas, corintia, dórica, ojival, jónica, entre otras.
Clasificación de columnas
La clasificación de columnas, puede responder a diversas categorizaciones. En base a su forma o a la manera como ha sido dispuesto el refuerzo, podemos encontrar la siguiente clasificación:
Columnas Rectangulares
Las columnas Cuadradas
Columnas Circulares
Podemos encontrar columnas clasificadas en base al tipo de material utilizado y función que desempeñen en la construcción:
Material para columnas
Columnas de concreto
Acero
Columnas en madera
Función que desempeñan:
Columna estructural
Columnas decorativas de cemento u otro material.
Tipos de columnas para una casa
Existen gran variedad de tipos columnas para la construcción de una vivienda, pueden variar en su función como en forma. La diferencia fundamental radica en la función que ésta desempeñe, ya que se relaciona con tipo de soporte va a brindar a la casa.
En ocasiones, son elementos que sólo responden a una necesidad estética (decorativas), sin desempeñar ningún tipo de función estructural para la vivienda.
Columnas de concreto armado: estructural
Las columnas de concreto armado se caracterizan por ser de materiales como el acero y el concreto, tienen etapas de construcción bien definidas.
La selección del elemento estructural que cumple la función de columna en una edificación, es un tipo de columna que se diseña principalmente tomando en consideración los siguientes factores:
Resistencia
Rigidez
Estabilidad
Para hacer columnas de concreto se debe llevar a cabo un buen control en la calidad de los materiales y durante el proceso constructivo para obtener buenos resultados.
Acero de refuerzo
El diseño estructural determina la cantidad y diámetro del acero requerido para la construcción de las columnas, así como también el espaciamiento de los estribos a lo largo de toda la sección.
Encofrado
La correcta colocación de los tableros sirve para soportar la mezcla, deben estar bien alineados horizontal y verticalmente para evitar abombamientos y desalineación durante el vertido de concreto.
La altura de los encofrados para columnas va a variar en relación con la necesidad de cada proyecto. Es importante dejar ventanas de inspección y de vertido, de manera tal que se eviten alturas de vaciados superiores al metro, que puedan causar disgregación de las mezclas.
Los encofrados deben ser lo suficientemente rígidos para evitar roturas o deformaciones de los tableros durante el vaciado de concreto.
Vaciado
Las caras de las formaletas deben humedecerse para preservar la humedad de la mezcla de concreto. A medida que se vierte la mezcla dentro de las formaletas, se deben emplear vibradores que ayuden a remover el aire atrapado.
Curado
Es importante humedecer las superficies de concreto vaciadas, para evitar deterioro de la estructura por cambios bruscos de temperatura.
Estribos para columnas
Con mayor frecuencia se construyen las columnas con estribos, debido al menor costo de construcción que tienen.
Tipos de columnas estructurales
Las columnas que forman parte del sistema estructural de una casa, son diseñadas y se detallan en los planos de cimientos y paredes. Pueden ser construidas en acero (perfiles prefabricados) o un sistema de hormigón y acero reforzado (trabajado en sitio).
Las dimensiones de las columnas que desempeñan una función estructural son variables, el diseño va ligado a la ubicación y propósito que cumplen.
Las columnas estructurales cargan y distribuyen a la cimentación de la casa, todos los esfuerzos que se generan desde arriba.
La columna puede ir cimentada sobre una zapata/pedestal, lo que le permite soportar mayores cargas de trabajo. Por lo tanto, el plano de cimentaciones detallará el tipo de cimientos que será construido para cada caso.
Por ejemplo, una columna de 40cm x 40cm, podría estar soportada bajo la superficie por un pedestal de 50 cm x 50 cm y este a su vez por una superficie más robusta (zapata).
La mayor cantidad de las columnas que se construyen en una vivienda, responden a una necesidad estructural, cuya finalidad es brindar una estructura segura.
Cuadradas
Son de sección simétrica, que pueden oscilar entre los 30 y 50 centímetros (sin limitarse a otras dimensiones). Pueden ser elegidas para dar soporte en las zonas exteriores de la casa, especialmente en el área de estacionamiento, terrazas, portales, etc.
La estructura de una columna cuadrada está expuesta a la visual del observador, en la mayoría de los casos.
Rectangulares
Es el tipo de sección que mayor presencia tiene en la construcción de la vivienda, debido a la estética de sus resultados. Si construimos una pared, cuyo espesor sea de 10 o 15 centímetros, lo normal sería utilizar una sección de columna con el mismo espesor de la pared.
Las columnas rectangulares quedan integradas a las paredes de la construcción, de manera tal que una vez finalizado el trabajo, éstas pasan inadvertidas al observador.
Las columnas rectangulares en su mayoría desempeñan una función de amarre de paredes, a la vez que transmiten y distribuyen esfuerzos hacia los cimientos.
Circulares
Otro tipo de sección para columnas estructurales son las circulares, pueden servir también para cumplir fines estéticos. Sirven para dar soporte a una construcción, a la vez que pueden ser un complemento al estilo de fachada que proyecta una vivienda.
Si bien, una columna circular puede desempeñar la misma función que aquellas de sección cuadrada o rectangular, algunos clientes las prefieren por encima de las anteriores.
Columnas decorativas
Su principal función es estética, ya que no deben soportar grandes cargas, incluso pueden ser columnas falsas. Ahora bien, una columna puede desempeñar ambas funciones, ser tanto estructural como decorativa.
Plano ejemplo con tipos de columnas
Este es un plano de cimentaciones para la construcción de una casa, en donde podemos observar los distintos tipos de columnas estructurales. Es la información que permite llevar a cabo el cálculo de materiales para columnas.
plano de planta de columnas
Vista de planta de columnas en el plano de planta estructural
Los circulos punteados encierran un tipo de columna denominada cimiento tipo “G”, en la planta de cimientos de la casa. En esas intersecciones de paredes se indican columnas rectangulares de 10 cm de espesor y ancho de 30 cm en las secciones rectas.
Sin embargo, se observa que las líneas punteadas demarcan una extensión de área mayor. Si observamos el detalle en planta para ese tipo de cimiento, a continuación.
planta de detalle de columnas
El plano muestra un detalle para el cimiento Tipo G, la construcción de una zapata de 0.70 x 0.70 metros y espesor de 0.25 metros. La zapata lleva una parrilla de 4 piezas de acero # 5, en ambas direcciones.
detalle de la sección de columnas
En la sección del detalle de columna estructural “G”, se puede observar que su ancho es de 0.30 metros. Este tipo de columna se ancla a la parte más profunda de los cimientos (zapatas) gracias al acero, algunas formarán una “T” o una “L” al interceptarse paredes.
Estas son columnas de amarre de paredes, las mismas desempeñan una función estructural de soporte en conjunto con las vigas de la casa.
Distribución del acero en columnas estructurales
Una sección en “T” o en “L” son los detalles mostrados, que amplían la comprensión del ejemplo anterior. En aquellos casos para los cuales las paredes forman una figura de “L”, se deben colocar 3 barras de acero corrugado # 4 y estribos # 3, espaciados a 0.30 metros.
En el caso de intersecciones que las paredes formen un “T”, se especifican 4 barras de acero corrugado #4 y los estribos espaciados de igual manera.
Este tipo de columnas desaparecen al observador, debido a que su espesor se hace coincidir con el de las paredes. Salvo en el caso que se detalle la necesidad de utilizar una columna más robusta, la cual va a quedar expuesta.
Inestabilidad en columnas de concreto
Al ser elementos verticales que trabajan mayormente a compresión, las columnas pueden volverse inestables y fallar por pandeo o flexión lateral, por combinación de esfuerzos, aplastamiento.
En el caso de columnas altas y esbeltas, el pandeo es una condicionante para el diseño, ya que el flexionamiento drástico a cargas críticas puede causar el desplome repentino de la estructura.
Pandeo
El pandeo es una falla por inestabilidad elástica, que genera desplazamientos transversales a la dirección principal de los elementos comprimidos. Existen varios tipos de pandeo: flexional, torsional, flexo-torsional, lateral-torsional.
Fallas en columnas de concreto estructural
Las fallas en columnas largas tienden a suceder por pandeo o flexión lateral.
Las columnas de concreto intermedias presentan fallos por pandeo, combinación de esfuerzos y aplastamiento.
Las fallas en los postes cortos se dan mayormente por motivos relacionados al aplastamiento.
Las fallas en columnas de concreto armado pueden ocurrir por variados factores, tales como el diseño de columnas, método constructivo, materiales o falta de mantenimiento.
Columnas decorativas
Pueden cumplir una doble función, ya que como hemos mencionado anteriormente, las columnas suelen ser el soporte estructural de una construcción, también pueden mejorar la estética en una vivienda.
Estos elementos verticales pueden ser colocadas en una construcción con fines visuales para decorar y brindar diversidad de estilos. Funcionan adecuadamente para definir áreas, separar espacios, como decoración de paredes.
El mercado brinda gran variedad de opciones en cuanto a construcción de columnas decorativas. Se pueden encontrar prefabricadas de tipos cónicas, toscanas, cuadradas, estriadas, rectas, salomónicas, etc.
Columna circular
Las columnas de concreto redondas poseen una geometría que facilita la decoración en exteriores o interiores de la casa. Las columnas decorativas de cemento pueden ser redondas (circulares) con biseles, capiteles y gran variedad de modelos que embellecen los espacios.
Este tipo de columnas se pueden construir en un sistema concreto-acero o pueden ser columnas circulares de acero.
Consideraciones especiales para columnas en casas
“Vivienda unifamiliar construida con bloques huecos de concreto o arcilla, ventanas, fundaciones de paredes de concreto reforzado, vigas y columnas de amarre de concreto reforzado, losa de concreto sobre suelo, estructura de techo de carriola y vigas de madera o de acero formado en frio, cielo raso suspendido a estructura de techo de metal corrugado o tejas”.
Es recomendable en uniones de pared entre cimiento y el techo, para resistencia al volteo, considerar la construcción de columnas intermedias en paredes largas.
Consideraciones
Las paredes que sirven de apoyo a carriolas de techo, se requiere apoyo de una columna intermedia cuando la longitud de la pared exceda los 3500 milímetros.
Paredes que no sirven de apoyo a carriolas de techo, se requiere apoyo intermedio cuando la pared exceda los 2750 milímetros.
Concreto para construcción de columnas
El concreto es uno de los materiales por excelencia en la construcción de todos tipo de obras de ingeniería. La arquitectura que permite definir el concreto, brindan la posibilidad de moldear diseños que se adaptan a cualquier estilo que se desee plasmar. Además, su gran durabilidad y bajo costo, posicionan al concreto en construcción, como uno de los grandes favoritos.
Calcular las columnas de concreto de una casa
Para determinar las cantidades de material a utilizar para la construcción, es necesario determinar el tipo de sección que tendrá la columna.
Cálculo de áreas
Las secciones circulares el área se determina con la siguiente formula