Calculadora de Columna de Concreto Armado — Online y Gratis
El diseño de columnas de concreto armado exige verificar que la capacidad axial resistente de la sección sea mayor o igual a la carga axial última proveniente del análisis estructural. Esta calculadora de columna de concreto armado estima la capacidad axial resistente reducida (phi Pn) de una columna corta sometida a carga concentrica, a partir de la resistencia del concreto, la fluencia del acero, el área bruta de la sección, la cuantía de refuerzo longitudinal y el tipo de confinamiento transversal, ya sea con estribos o con espiral. El método simplificado utilizado sigue el enfoque general del ACI 318 para columnas cortas sin considerar los efectos de esbeltez, ideal para un predimensionamiento rápido antes de pasar a un diseño detallado con diagramas de interacción.
Acero longitudinal: Ast = ρ·Ag
Resistencia nominal: Pn0 = 0.85·f'c·(Ag - Ast) + fy·Ast
Resistencia de diseño: φPn = α·φ·Pn0
¿Qué es Columna de Concreto Armado?
Una columna de concreto armado es un elemento estructural vertical compuesto por concreto simple reforzado internamente con barras de acero longitudinal, confinadas transversalmente mediante estribos individuales o una espiral continua. El concreto resiste principalmente los esfuerzos de compresión, mientras que el acero de refuerzo aporta resistencia adicional a compresión y, sobre todo, ductilidad y capacidad de deformación antes de la falla. La capacidad axial resistente de una columna corta bajo carga concentrica se calcula combinando la resistencia del concreto en el área neta (descontando el área ocupada por el acero) con la resistencia del acero en fluencia, y luego reduciendo este valor nominal mediante un factor de reducción de resistencia phi y un factor adicional que reconoce la existencia de una excentricidad mínima inevitable en toda columna real. Las columnas confinadas con espiral tienen un comportamiento más dúctil que las confinadas con estribos, por lo que la normativa les asigna factores de reducción ligeramente menos conservadores.
Fórmulas utilizadas
Donde f'c es la resistencia a compresión del concreto (MPa), fy es el esfuerzo de fluencia del acero (MPa), Ag es el área bruta de la sección transversal (cm2), ρ es la cuantía de acero longitudinal expresada en porcentaje del área bruta, y Ast es el área de acero resultante. El factor φ vale 0.65 para columnas con estribos y 0.75 para columnas con espiral, mientras que el factor α vale 0.80 y 0.85 respectivamente, reflejando la excentricidad mínima de diseño exigida por el ACI 318 para columnas con carga nominalmente concentrica.
Ejemplo resuelto paso a paso
Para una columna de f'c = 21 MPa, fy = 420 MPa, sección de Ag = 1600 cm2 (40×40 cm), cuantía ρ = 2% y estribos:
- Ast = 0.02 × 1600 = 32 cm2
- Pn0 = 0.85 × 21 × (160000 - 3200) + 420 × 3200 ≈ 4 142.9 kN
- φPn = 0.80 × 0.65 × 4142.9 ≈ 2 154.3 kN
¿Cuándo usar esta calculadora?
Se utiliza para un predimensionamiento rápido de columnas de concreto armado en edificaciones bajo carga axial predominante, comparar alternativas de sección y cuantía de acero, y verificar de forma preliminar si una columna existente puede soportar una carga axial mayorada, antes de desarrollar el diagrama de interacción completo para carga y momento combinados, verificando primero los límites de cuantía de acero permitidos.
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