Fallas por Efecto de Columna Corta: Las columnas que son de altura corta o con alturas efectivas más cortas a las de las otras columnas regulares (más altas) dentro del mismo piso se titulan como columna corta. Las columnas cortas están expuestas a una alta fuerza de cizallamiento que puede conducir a una falla frágil prematura.
Las columnas cortas son relativamente rígidas en comparación con otras columnas regulares debido a sus alturas efectivas más bajas, por lo tanto, tienen una alta demanda sísmica. Estas columnas apelan a valores más altos de fuerzas inducidas por terremotos que sus contrapartes; allí haciéndolo muy vulnerable en los terremotos.
Las fallas por efecto de columna corta en estructuras, especialmente en edificaciones, son un tema importante en la ingeniería civil y estructural. Este fenómeno ocurre cuando una columna en un edificio es más rígida y más corta que las adyacentes, lo que lleva a una distribución desigual de las cargas y aumenta el riesgo de fallas durante eventos sísmicos o cargas laterales.
Este efecto se denomina efecto de columna corta en la estructura de marco. La formación de columnas cortas se produce debido a la presencia de vigas intermedias para el rellano de la escalera, debido a la variación de la altura de la columna en la planta baja debido a la diferencia en el nivel del suelo y debido a la altura parcial de la pared de relleno de mampostería de ladrillo.
Aquí discutiremos solo con el efecto de columna corta en la sección de la escalera debido a la presencia de vigas de aterrizaje intermedias. La escalera es la parte del sistema secundario de las estructuras y es una de las partes cruciales de un edificio debido a su importancia funcional. Desde el punto de vista sísmico, la sección de escalera es una de las unidades más críticas del edificio. Por lo tanto, todos y cada uno de los pasos deben considerarse sabiamente desde su diseño hasta la implementación de su sitio.
Fallas por Efecto de Columna Corta
¿Qué columnas son cortas?
Durante terremotos pasados, los edificios de marco de hormigón armado (RC) que tienen columnas de diferentes alturas dentro de un piso, sufrieron más daños en las columnas más cortas en comparación con las columnas más altas en el mismo piso. En la Figura 1 se muestran dos ejemplos de edificios con columnas cortas: edificios en un terreno inclinado y edificios con un entresuelo.
El mal comportamiento de las columnas cortas se debe al hecho de que en un terremoto, una columna alta y una columna corta de la misma sección transversal se mueven horizontalmente en la misma cantidad Δ (Figura 2). Sin embargo, la columna corta es más rígida en comparación con la columna alta, y atrae una mayor fuerza sísmica. La rigidez de una columna significa resistencia a la deformación: cuanto mayor es la rigidez, mayor es la fuerza requerida para deformarla. Si una columna corta no está diseñada adecuadamente para una fuerza tan grande, puede sufrir daños significativos durante un terremoto.
El comportamiento de la columna corta: Efecto Columna corta
Muchas situaciones con efecto de columna corta surgen en los edificios. Cuando un edificio descansa sobre un terreno inclinado (Figura 1a), durante la sacudida del terremoto, todas las columnas se mueven horizontalmente en la misma cantidad junto con la losa del piso a un nivel particular (esto se llama acción del diafragma del piso rígido; ver IITK-BMTPC Earthquake Tip 17). Si existen columnas cortas y altas dentro del mismo nivel de piso, entonces las columnas cortas atraen una fuerza sísmica varias veces mayor y sufren más daño en comparación con las más altas. Efecto Columna corta
El efecto de columna corta también ocurre en columnas que soportan entrepisos o losas que se agregan entre dos pisos regulares (Figuras 1b). Hay otra situación especial en los edificios cuando se produce el efecto de columna corta. Considere una pared (mampostería o Concreto Armado) de altura parcial construida para encajar una ventana sobre la altura restante. Las columnas adyacentes se comportan como columnas cortas debido a la presencia de estas paredes.
En muchos casos, otras columnas en el mismo piso son de altura regular, ya que no hay paredes contiguas a ellas. Cuando la losa del piso se mueve horizontalmente durante un terremoto, los extremos superiores de estas columnas sufren el mismo desplazamiento (Figura 3). Sin embargo, las paredes rígidas restringen el movimiento horizontal de la parte inferior de una columna corta, y se deforma en la cantidad total sobre la altura corta adyacente a la abertura de la ventana.
Por otro lado, las columnas regulares se deforman en toda la altura. Dado que la altura efectiva sobre la que una columna corta puede doblarse libremente es pequeña, ofrece más resistencia al movimiento horizontal y, por lo tanto, atrae una fuerza mayor en comparación con la columna normal. Como resultado, la columna corta sufre más daño. La figura 4 muestra el agrietamiento en X en una columna adyacente a las paredes de altura parcial.