INTRODUCCIÓN.

Las columnas mixtas de acero y hormigón, especialmente las de perfiles tubulares de

acero rellenos de hormigón, presentan una importante serie de ventajas en el campo de la

arquitectura, estructural y económico, las cuales son muy valoradas por los diseñadores

actuales y por los ingenieros de la construcción. Aunque últimamente su uso se ha

incrementado de forma sustancial en Europa y que ya hace unas cuantas décadas que se

utilizan en las estructuras de los edificios, su empleo en España no pasa de ser esporádico y

sujeto a la intuición en lo referente a su forma de ejecución y su diseño. Algunos de los

aspectos cualitativos, que marcan las preferencias de los arquitectos y de los profesionales del

mundo de la construcción, aparecen detallados a continuación:

- El relleno de hormigón

proporciona a los perfiles

tubulares mayor rigidez y

mayor capacidad de

soportar carga, por tanto

con estéticas columnas

esbeltas se pueden soportar

mayores cargas sin

incrementar las dimensiones

externas. Este resultado se

puede intensificar mediante

el uso de armaduras de refuerzo.

- La superficie útil resultante por

planta es mayor, gracias a las

reducidas dimensiones de las

columnas.

- La estructura de acero es visible y

transparente. El acero visible permite

un diseño arquitectónico con colorido

diverso. Tanto los costes del pintado

como los de protección frente a la

corrosión, como por ejemplo

Edificio comercial con columnas de perfil tubular rellenas de hormigón de 200 x 200 x 5, con exigencia de R30.

2

pulverizaciones, pinturas, etc. son bajos debido a la reducida superficie externa de las

columnas.

- El perfil tubular sirve a la vez de encofrado y de refuerzo para el hormigón. No son

necesarios encofrados adicionales para el hormigón.

- El relleno con hormigón del perfil

tubular no requiere equipos

especiales diferentes a los utilizados

en los trabajos habituales de

hormigonado.

- La ganancia de resistencias del

hormigón no condiciona el

desarrollo de la construcción. El

tiempo necesario para el

ensamble y montaje es reducido y

sin esperas.

- El núcleo de hormigón incrementa el

tiempo de resistencia frente al fuego de

las columnas de perfiles tubulares. Usando

la correspondiente cuantía de armaduras,

las columnas de perfiles tubulares pueden

resistir frente al fuego durante más de 90

minutos. En esta situación no se necesita

protección externa frente al fuego para

dicho perfil.

- Rara vez surgen problemas con los nudos

debido a las avanzadas técnicas de

ensamble que se emplean en la ingeniería

estructural en la actualidad. Esto permite la

prefabricación en taller y el ensamble

seco en obra.

Perfil relleno de hormigón preparado para ensayo de fuego.

Ensayo de columna exterior sometida a fuego natural.

3

A finales de los años sesenta CIDECT (Comité Internacional para el Desarrollo y el Estudio

de la Construcción Tubular) comenzó sus trabajos de investigación para determinar métodos

de diseño para las columnas mixtas de perfiles tubulares y la primera monografía con

diagramas de cálculo se publicó en 1970, haciendo que este tipo de aplicación resultase más

práctica para los constructores y fabricantes. Posteriores trabajos de investigación sobre esta

materia realizados por CIDECT dieron lugar a la monografía nº 5, la cual es una extensa

modificación de la nº 1. Estos documentos han ayudado en gran medida en el proceso de

armonización europea de las normas y recomendaciones nacionales hasta la formulación del

Eurocódigo 4 “Proyecto de Estructuras Mixtas de Hormigón y Acero, Parte 1-1: Reglas

generales y reglas para edificación”, una parte del cual está dedicado a las columnas mixtas

con perfiles tubulares.

Además del tema de la capacidad resistente frente a cargas estáticas, el CIDECT ha

investigado sobre las columnas mixtas con perfiles tubulares sometidas a cargas sísmicas,

aunque no de manera tan elaborada como frente a cargas estáticas. Este añadido se ha

considerado necesario debido a la extraordinaria resistencia frente a los terremotos de las

columnas de perfiles tubulares rellenos de hormigón, demostrada durante el terremoto South

Hyogo que tuvo lugar el 17 de Enero de 1995 en Japón.

Existe una guía de diseño, quinta de la serie CIDECT “Construir con Perfiles Tubulares de

Acero” que CIDECT ha publicado desde 1991 en los idiomas inglés, francés, alemán y

español:

- Guía de diseño para nudos de perfiles tubulares circulares (CHS) bajo cargas

predominantemente estáticas (ya publicado).

- Estabilidad estructural de perfiles tubulares (ya publicado).

- Guía de diseño para nudos de perfiles tubulares rectangulares (RHS) bajo cargas

predominantemente estáticas (ya publicado).

- Guía de diseño para columnas de perfiles tubulares estructurales sometidas a fuego (ya

publicado).

- Guía de diseño para columnas de perfiles tubulares rellenos de hormigón bajo cargas

estáticas y sísmicas.

- Guía de diseño para perfiles tubulares estructurales en aplicaciones mecánicas (de

próxima publicación).

4

- Guía de diseño para la fabricación, ensamble y montaje de construcciones con perfiles

tubulares (en preparación).

- Guía de diseño para nudos de perfiles tubulares circulares y rectangulares sometidos a

solicitaciones de fatiga (en preparación).

Mediante estas guías de diseño CIDECT pretende informar y explicar a los arquitectos,

ingenieros, constructores y calculistas, así como a los profesores y estudiantes de las

universidades técnicas y de las escuelas de ingeniería, los últimos avances en el diseño y la

construcción con perfiles tubulares.

DISEÑO DE COLUMNAS DE PERFILES TUBULARES RELLENAS DE

HORMIGÓN.

Las columnas mixtas son una combinación de las columnas de hormigón y de las de acero

reuniendo las ventajas de ambos tipos de columnas. Las columnas mixtas tienen una mayor

ductilidad que las de hormigón y se pueden construir uniones siguiendo las técnicas de la

construcción con acero. El relleno de hormigón no sólo proporciona una capacidad de

soportar cargas mayor que la de las columnas de acero sino que también potencia la

resistencia frente al fuego.

En lo referente a la ductilidad y a la capacidad de rotación, las columnas de perfiles tubulares

rellenos de hormigón ofrecen un funcionamiento óptimo al compararlas con otros tipos de

columnas mixtas. El hormigón queda sujeto por el perfil de acero y no se puede desagregar

aunque se alcance el límite resistente del hormigón.

Métodos de cálculo.

Existen varios métodos de cálculo para columnas mixtas en los diferentes países y en algunos

otros están en proceso de desarrollo. En Japón el diseño de columnas mixtas está normalizado

por el Architectural Institute of Japan. El cálculo de columnas mixtas se puede llevar a cabo

bien sea por un método de superposición o bien tratando al acero estructural como una robusta

armadura y siguiendo el procedimiento de cálculo correspondiente a las estructuras de

hormigón armado. Ambos métodos se basan en un cálculo de tensiones admisibles. La figura

1 muestra los tipos de secciones transversales que están cubiertas por la norma japonesa. Sin

embargo, el método de cálculo seguido por el Eurocódigo 4 no es compatible con el método

5

de cálculo japonés existente, que se basa en una adición de las diferentes resistencias de los

componentes materiales.

En dicho método de cálculo de superposición,

las capacidades de carga de la parte de acero y

de la del hormigón de una sección se

determinan de forma separada y después se

suman entre sí dando lugar a una capacidad de

carga combinada. No se tiene en cuenta ninguna

interacción mutua.

El diseño frente a terremotos es una de las

situaciones de diseño más importantes en Japón.

Las grandes fuerzas horizontales, que se tienen que asumir para el cálculo sísmico, en gran

medida incorporan el peligro de pandeo longitudinal de la columna. En condiciones normales

de cálculo también hay que asumir una excentricidad mínima del 5% del canto de la sección.

La retracción y la fluencia se tienen en cuenta reduciendo las tensiones admisibles en el

hormigón. La resistencia que se asigna al hormigón del interior del perfil tubular es diferente

a la del exterior. El método de diseño japonés incluye también el cálculo para columnas

mixtas de secciones asimétricas.

El método promulgado por la Canadian Standards Association para el cálculo de columnas

mixtas, se basa en los estados límites últimos. Es también un método de superposición, en el

que la capacidad de carga del acero estructural se suma a la de la sección de hormigón. Se

tienen en cuenta los efectos triaxiales en el hormigón confinado por los perfiles tubulares

circulares. La retracción y la fluencia se consideran mediante la reducción del módulo de

elasticidad del hormigón de forma similar a la preconizada en el Eurocódigo 4. Si un

elemento estructural debe resistir la actuación conjunta de momentos flectores y compresión

axial, se puede suponer que la flexión la soporta la sección mixta, o bien que la soporta sólo el

perfil de acero.

En Australia, el método de cálculo para columnas mixtas todavía se está decidiendo. Las

publicaciones sobre el tema desde la universidad de Adelaida indican que será muy similar al

método del Eurocódigo 4. Algunas normas son casi las mismas que las que aparecen en el

EC4 y otras no van más allá de la simplificación que se aprecia en el EC4. Como en el

Figura 1 – Secciones mixtas de acero y hormigón contempladas en la norma japonesa.

6

método de cálculo australiano para estructuras de acero se usan curvas de pandeo diferentes a

las europeas, es posible que estas curvas sean también la base para el cálculo de columnas

mixtas.

En Europa, las curvas de pandeo para el cálculo de columnas de acero se desarrollaron en los

años setenta. Más tarde se les dio el nombre de curvas europeas de pandeo debido a la gran

aceptación que tuvieron en los diversos países de Europa. El método de cálculo basado en

estas curvas es un cálculo en estados límites últimos. El objetivo en los estudios sobre

columnas mixtas era la obtención de un método de cálculo similar. Así pues, se procedió a

una revalidación de los numerosos ensayos realizados con columnas mixtas y se hizo una

amplia investigación tanto teórica como práctica. Como resultado, se creó un método de

cálculo para columnas mixtas basado en las curvas europeas de pandeo, utilizando al mismo

tiempo las curvas de interacción para la determinación de la resistencia. Este método de

cálculo se introdujo en el Eurocódigo 4, el cual contiene el reglamento europeo para el cálculo

de construcciones mixtas.

La Guía de Diseño de CIDECT describe las partes más destacables del Eurocódigo 4 referidas

a las regulaciones correspondientes a columnas mixtas con perfiles tubulares circulares,

cuadrados o rectangulares rellenos de hormigón. También facilita borradores de algunas

reglas y los ejemplos muestran como se aplica el Eurocódigo 4.

Método de cálculo según el Eurocódigo 4.

Generalidades sobre el método de cálculo.

El cálculo de las columnas mixtas se debe hacer para los estados límites últimos. Bajo las más

desfavorables combinaciones de acciones, el cálculo tiene que demostrar que la resistencia de

la sección no supera su límite y que la estabilidad global queda asegurada.

El análisis de la capacidad resistente frente a cargas deberá incluir las imperfecciones, la

influencia de las deformaciones en el equilibrio (teoría de segundo orden) y las pérdidas de

rigidez en el caso de que partes del perfil se plastifiquen (zonas parcialmente plastificadas).

Para el hormigón, la relación entre tensiones y deformaciones unitarias sigue la curva

parábola-rectangulo, mientras que para el acero estructural y de armado sirve la curva bilineal.

7

Un cálculo exacto de la carga última de una columna mixta siguiendo todas estas indicaciones

sólo se puede llevar a cabo con la ayuda de un programa informático (FEM), pero no resulta

económico para la práctica del ingeniero. Por tanto, este tipo de programas se debe utilizar

como complemento a los ensayos que sirven para desarrollar un método de cálculo

simplificado.

El cálculo tiene que cumplir con la ecuación siguiente, donde Sd representa la combinación de

acciones incluyendo los coeficientes de seguridad de las cargas γF, y Rd es la combinación de

las resistencias dependiente de los diferentes coeficientes parciales de seguridad para cada

material γM.

γγγ

=≤s

sk

c

ck

Ma

ydd

f ,

f ,

fRRS

El Eurocódigo 4 utiliza un sistema adicional de coeficientes de seguridad con el propósito de

cubrir fallos por razones de estabilidad, el cual se aplica en la ecuación 1 a todo el lado

correspondiente a la resistencia. Para las columnas mixtas, sólo se modifica el coeficiente de

seguridad correspondiente a la parte de acero de la sección (γMa). Así pues, para las columnas

mixtas con posibilidades de fallo por pandeo, la resistencia del acero tendrá que ser dividida

por γRd, y alternativamente por γa de acuerdo con la tabla 1. Se podrá tomar un coeficiente γRd

mayor que γa. El peligro de fallo por estabilidad se puede descartar si las columnas son

compactas, esto significa que la esbeltez relativa λ no supera el valor 0,2, o si la carga axial

de cálculo es muy pequeña, es decir, no mayor que 0,1 Ncr.

Los factores de seguridad en la edición actual del Eurocódigo 4 son valores que aparecen

entre corchetes, lo que indica que son valores recomendados y que pueden ser cambiados a

través de documentos nacionales de aplicación. La recomendación para el valor de γRd es la

misma que para γa (tabla 1).

Acero estructural Hormigón Armaduras

γa = 1,1 γc = 1,5 γs = 1,15

Tabla 1 - Coeficientes parciales de seguridad para las resistencias y las propiedades de los materiales en las combinaciones fundamentales.

Los coeficientes de seguridad para las acciones γF se deben elegir de acuerdo con el

Eurocódigo 1 o los códigos nacionales respectivos. Estos valores así como los coeficientes de

seguridad de los materiales para condiciones que no sean las normales no están tratados aquí.

8

Si se modifican los coeficientes de seguridad de los materiales de la tabla 1, deben ser

descritos en las condiciones técnicas particulares de la obra.

Propiedades de los materiales.

Para columnas mixtas, los materiales que se utilizan están incluidos en el Eurocódigo 2

(estructuras de hormigón) y en el Eurocódigo 3 (estructuras de acero) respectivamente. Estos

códigos también facilitan información detallada sobre las propiedades de los materiales.

La tabla 2 muestra las clases resistentes de los hormigones que se usan para las estructuras

mixtas. No se deben utilizar las clases superiores a la C50/60 sin un examen detallado,

tampoco se permiten las clases inferiores a la C20/25 para las estructuras mixtas.

Clase resistente

del hormigón

fck.cyl / fck.cub

C20/25

C25/30

C30/37

C35/45

C40/50

C45/55

C50/60

Resistencia en

probeta cilíndrica

fck [N/mm2]

20

25

30

35

40

45

50

Módulo de

elasticidad

secante

Ecm [N/mm2]

29000

30500

32000

33500

35000

36000

37000

Tabla 2 - Clases resistentes del hormigón, resistencia característica a compresión en probeta cilíndrica y módulo de elasticidad para hormigones de peso normal.

Para tener en cuenta la influencia de las cargas de larga duración (no retracción y fluencia), la

resistencia del hormigón se reduce por el coeficiente 0,85. Para columnas mixtas con perfiles

tubulares rellenos de hormigón no es necesario considerar este valor, esto es debido a que se

logra un incremento de la resistencia a compresión del hormigón en el interior del perfil

tubular de acero y también a que es imposible que se produzca un descascarillado del

hormigón. Ya no se volverá a hacer referencia a este coeficiente en el resto del texto. Sólo se

considerará la influencia de la retracción y de la fluencia en la capacidad resistente de carga si

son importantes.

Para el acero de las armaduras son válidas las normas del Eurocódigo 2. La mayor parte de los

tipos de acero para armaduras se caracterizan por sus nombres, así pues, el nombre

9

proporciona el valor de la resistencia nominal. Un acero de armado muy común es el tipo

S500 con una resistencia nominal de 500 N/mm2. En el Eurocódigo 2 el módulo de elasticidad

para las armaduras viene dado por Es=200000 N/mm2. Para simplificar los cálculos, se puede

tomar para el acero de las armaduras el mismo módulo de elasticidad que el del acero

estructural en construcción mixta: Es=Ea=210000 N/mm2.

Respecto al acero estructural de las secciones mixtas, los tipos de acero habituales se detallan

en la tabla 3. Los perfiles pueden ser tanto laminados en caliente como conformados en frío.

Los valores de la tabla 3 son válidos para materiales con espesores no superiores a 40 mm.

Para materiales con espesores de entre 40 mm y 100 mm las resistencias se tienen que reducir.

Se pueden utilizar aceros de alta resistencia si se observan los requisitos correspondientes

sobre la ductilidad tal y como se indica en el Eurocódigo 3.

tipos de acero S235 S275 S355 S460

Límite de fluencia fy [N/mm2] 235 275 355 460

Módulo de elasticidad Ea [N/mm2] 210000

Tabla 3 - Valores (característicos) nominales del límite de fluencia y del módulo de elasticidad para aceros estructurales.

Para el acero estructural y el de las armaduras, se puede tomar la resistencia nominal como

resistencia característica. Las resistencias de cálculo de los materiales se obtienen utilizando

los coeficientes de seguridad parciales que aparecen en la tabla 1.

fcd = fck / γc para el hormigón fsd = fsk / γs para las armaduras fyd = fy / γMa para el acero estructural

Método de cálculo simplificado.

El Eurocódigo 4 proporciona un método de cálculo simplificado para columnas mixtas, el

cual es aplicable para fines prácticos. Este método de cálculo tiene en cuenta los requisitos

generales anteriormente mencionados. Se basa en las curvas europeas de pandeo respecto a la

influencia de la inestabilidad y en las curvas de interacción de esfuerzos de la sección

transversal en lo que respecta a la determinación de la resistencia de la sección. También se

tienen en cuenta el cambio en la rigidez de un elemento debido a la plastificación del acero

10

estructural y las fisuras que se forman en el hormigón traccionado. El campo de aplicación de

este método de cálculo está limitado a valores de la esbeltez relativa de λ ≤ 2,0. La

descripción de este método se presenta en el orden que seguiría normalmente un calculista.

La figura 2 muestra las secciones transversales rellenas de hormigón habituales con la

nomenclatura de símbolos. La sección de la figura 2a puede representar tanto a las secciones

rectangulares como a las cuadradas.

Figura 2 - Perfiles tubulares rellenos de hormigón con nomenclatura de símbolos.

Pandeo local.

En el estado límite último se supone que la sección ha alcanzado toda su capacidad resistente.

Hay que asegurar que esto sea posible sin que se produzca ningún fallo previo por causa de

una inestabilidad local de las zonas delgadas de la sección transversal. Esto se puede cumplir

limitando la relación límite entre el canto y el espesor en la sección. Con la notación de la 2 se

deben cumplir los siguientes límites, en flexión y en compresión, para evitar el pandeo local.

- para perfiles tubulares rectangulares rellenos de hormigón (figura 2a) (siendo h la mayor

dimensión externa de la sección)

h/t ≤ 52 ε

- para perfiles tubulares circulares rellenos de hormigón (figura 2b)

d/t ≤ 90 ε2

El factor ε tiene en cuenta los diferentes límites de fluencia.

yf

235=ε

con fy en unidades N/mm2

tipo de acero S235 S275 S355 S460

perfiles tubulares circulares lim d/t 90 77 60 46

11

Perfiles tubulares rectangulares lim h/t 52 48 42 37

Tabla 4 - Valores límite de la dimensión de la pared con respecto al espesor de la pared para evitar el pandeo local.

Para los tipos de acero estructural dados en la tabla 3, los valores límites para d/t o h/t se

muestran en la tabla 4. Estos valores tienen en cuenta que el pandeo de las paredes de las

secciones rellenas de hormigón sólo es posible hacia el exterior. Si se comparan con las

secciones sólo de acero, se observa que se tiene un mejor comportamiento en lo que se refiere

al pandeo local. Los límites que aparecen en la tabla 4 se han tomado basándose en clasificar

los perfiles rellenos de hormigón en la clase 2.

Resistencia de una sección frente a cargas axiales.

La resistencia plástica de la sección transversal de una columna mixta se obtiene mediante la

suma de los componentes:

Npl.Rd =Aa fyd + Ac fcd + As fsd

La figura 3 muestra la distribución de tensiones, en la que se basa la ecuación 8.

Figura 3 - Distribución de tensiones para la resistencia plástica de una sección.

La relación entre el área de las armaduras y el área de la sección transversal de hormigón se

limita al valor ρ = 4%. Puede que sea necesaria una mayor cuantía de armaduras para el

cálculo resistente frente al fuego, pero no se tiene en cuenta para el cálculo cuando se utilice

el método simplificado del Eurocódigo 4. Para las secciones rellenas con hormigón no es

necesaria ninguna cuantía mínima de armadura. Sin embargo, si la armadura debe participar

en la capacidad resistente frente a cargas, la cuantía mínima de la armadura debe de ser ρ =

0,3%.

12

Como una proporción de Npl.Rd, el parámetro δ de la sección transversal se puede determinar

mediante:

Rd.pl

yda

N

fA=δ

En esta expresión, Npl.Rd y fyd se determinan tomando γMa = γa.

Este valor debe de cumplir lo siguiente:

0,2 ≤ δ ≤ 0,9

Esta comprobación define la columna mixta. Si el parámetro δ es menor que 0,2, la columna

se calcula siguiendo el Eurocódigo 2; por otra parte, cuando δ es mayor que 0,9, la columna

se calcula como una columna de acero basándose en el Eurocódigo 3.

Para los perfiles tubulares circulares rellenos de hormigón, la capacidad resistente frente a

carga del hormigón se incrementa debido a que la deformación transversal está impedida. Este

efecto se muestra en la figura 4. La compresión transversal del hormigón (σc) da lugar a

efectos tridimensionales, los cuales aumentan la resistencia frente a tensiones normales σr. Al

mismo tiempo, las tensiones de tracción actuantes sobre la directriz del perfil circular (σϕ)

reducen la capacidad frente a tensiones normales del perfil.

Figura 4 - Modelo para las tensiones en tubos circulares rellenos de hormigón.

13

El efecto de confinamiento para los perfiles tubulares circulares se puede tener en cuenta

transformando la expresión para incrementando la el sumando referido a la resistencia del

hormigón y minorando el de la resistencia del acero.

El efecto del confinamiento sólo se debe tener en cuenta para columnas compactas con

esbelteces relativas de hasta λ ≤ 0,5. Además, la excentricidad de la fuerza axial e no

superará el valor d/10, siendo d la dimensión exterior del tubo. Si el valor de e es mayor que

d/10, o si la esbeltez relativa λ es mayor que 0,5, se debe ignorar el efecto del confinamiento.

Resistencia de una barra frente a cargas axiales.

La base del cálculo para la resistencia de una barra frente a cargas axiales es la curva europea

de pandeo “a”. Un factor de reducción χ dependiente de la esbeltez relativa λ determina la

capacidad de una barra frente a cargas axiales.

Para cada uno de los dos ejes principales de la sección se tiene que demostrar que la fuerza

axial de cálculo no es mayor que la resistencia de la barra frente a fuerzas axiales.

NSd ≤ χ Npl.Rd

donde

Npl.Rd es la resistencia plástica de cálculo de la sección frente a fuerzas axiales y

χ es el factor de reducción dado por la curva europea de pandeo a.

La longitud (eficaz) de pandeo de la columna se puede determinar utilizando los métodos de

la bibliografía técnica o siguiendo las reglas del Eurocódigo 3. Para columnas de pórticos

intraslacionales, se puede tomar la longitud de la columna como longitud de pandeo. Esta se

encuentra del lado de la seguridad en el cálculo.

La rigidez eficaz para una columna mixta consiste en la suma de las rigideces de los

componentes:

(EI) e = Ea I a + 0,8 Ecd Ic + Es Is

donde

I a, Ic e Is son los momentos de inercia de las secciones transversales del acero

estructural, del hormigón (con la zona en tracción supuestamente sin

fisurar) y de la armadura, respectivamente,

Ea y Es son los módulos de elasticidad del acero estructural y de la armadura, y

0,8 Ecd Ic es la rigidez efectiva de la sección de hormigón con

14

Ecd = Ecm / 1,35

siendo Ecm el módulo secante del hormigón de acuerdo con la tabla 2.

La reducción de la componente del hormigón por el factor 0,8 es una medida que tiene en

cuenta el agrietamiento del hormigón causado por la acción de momentos debidos a efectos de

segundo orden. El módulo de elasticidad tiene que determinarse utilizando un coeficiente de

seguridad de 1,35.

La influencia del comportamiento a largo plazo del hormigón en la capacidad resistente frente

a carga de la columna se tiene en cuenta modificando el módulo de elasticidad del hormigón.

A causa de la influencia de las deformaciones en los esfuerzos internos (teoría de segundo

orden) la capacidad resistente de la columna debe ser reducida por la retracción y la fluencia.

Para columnas bajas y/o excentricidades de cargas elevadas, no es necesario tener en cuenta ni

la retracción ni la fluencia. Si la excentricidad de la carga axial es superior al doble de la

dimensión correspondiente de la sección transversal, la influencia de los efectos a largo plazo

se puede despreciar al compararla con la de los momentos flectores actuantes.

Además, la influencia de la retracción y la fluencia sólo es significativa para columnas

esbeltas. Si se observan determinados límites inferiores de la esbeltez relativa no es preciso

tener en cuenta la influencia de los efectos a largo plazo.

Estas relaciones de esbelteces relativas conducen a límites bastante elevados cuando se tienen

en cuenta los efectos a largo plazo. Esto se ha verificado en ensayos de carga a largo plazo, en

los que no se observó influencia alguna de la fluencia o la retracción. El hormigón está

resguardado del medio ambiente y tiene un comportamiento comparable al hormigón bajo

presión hidrostática.

Resistencia de una sección frente a flexión.

Para la determinación de la resistencia de una sección frente a momentos flectores, se ha

supuesto una distribución de tensiones que corresponde a la plastificación total en la sección

(fig. 5). Se da por hecho que la zona traccionada del hormigón está agrietada y, por lo tanto se

desprecia. El eje neutro se obtiene con la condición de que la suma de las fuerzas internas no

debe dar ninguna fuerza resultante en la dirección axial. El momento flector interno

15

resultante, obtenido a partir de las tensiones y dependiente de la posición del eje neutro, es la

resistencia de la sección frente a momentos flectores Mpl.Rd.

Figura 5 - Distribución de tensiones para la resistencia a flexión de una sección.

Existen tablas que proporcionan la relación entre las capacidades frente a flexión de los

perfiles tubulares mixtos y los de los perfiles tubulares sin relleno de hormigón, m� y mo. Los

valores de m� y mo tomados de las tablas deben ser multiplicados por la resistencia plástica de

la sección de acero.

Para la determinación de estos valores no se ha tenido en cuenta ninguna armadura. Se pueden

incluir las armaduras de manera simplificada añadiendo sólo la capacidad de flexión plástica

de las armaduras:

∑=

=n

isdsiiRdspl fAeM

1..

donde

Asi es el área de la barra i de las armaduras,

| ei | es la distancia desde la barra i hasta el eje de flexión correspondiente y

fsd es la resistencia de cálculo del acero de las armaduras.

Resistencia de una sección frente a flexión y compresión.

La resistencia de una sección frente a flexión y compresión se puede mostrar mediante la

curva de interacción de la sección transversal, la cual describe las relaciones entre la fuerza

axial interna NRd y el momento flector interno MRd. Generalmente la determinación de la

curva de interacción requiere un cálculo exhaustivo. Se obtienen variando las posiciones del

eje neutro desde la posición de la figura 5 (Mpl.Rd, 0) (en la que la fuerza axial interna es igual

a cero) hasta que se alcanza el borde inferior de la sección y la fuerza interna es igual a Npl.Rd

(0, Npl.Rd).

16

Figura 6 - Curva de interacción para secciones rectangulares con h/b = 0,5.

Figura 7 - Curva de interacción para secciones cuadradas con h/b = 1,0.

Figura 8 - Curva de interacción para secciones rectangulares con h/b = 2,0.

17

Para las relaciones entre secciones seleccionadas, las figuras 6 a 9 muestran las curvas de

interacción dependientes del parámetro δ de la sección transversal. Estas curvas se pueden

utilizar para proceder a un cálculo rápido para predimensionar las secciones. A pesar de que

se han determinado sin ningún tipo de armadura, se pueden utilizar también para secciones

armadas si las armaduras se tienen en cuenta en el valor δ y en los valores Npl.Rd y Mpl.Rd

respectivamente.

Figura 9 - Curva de interacción para secciones circulares.

18

Figura 10 - Distribuciones de tensiones en las posiciones seleccionadas del eje neutro (puntos A a E).

19

Figura 11 - Curva de interacción aproximada planteada mediante una conexión poligonal de los puntos A a E.

Influencia de los esfuerzos cortantes.

El esfuerzo cortante en una columna mixta se puede suponer que lo resiste solamente el perfil

de acero o bien dividirlo en una componente soportada por el acero y otra por el hormigón

armado. El cálculo para la componente del hormigón armado se realiza siguiendo las normas

del Eurocódigo 2. La componente del acero estructural puede considerarse reduciendo las

tensiones normales en aquellas zonas del perfil de acero que están destinadas a soportar el

cortante (fig.12).

Figura 12 - Reducción de las tensiones normales debidas al cortante.

20

FABRICACIÓN DE COLUMNAS DE PERFIL TUBULAR RELLENAS DE

HORMIGÓN.

Fig.13 - Secciones transversales de perfiles tubulares rellenos de hormigón a) sin perfiles de refuerzo b) con perfiles de refuerzo.

Relleno con hormigón de los perfiles tubulares.

El relleno con hormigón de columnas de perfil tubular circular, cuadrado o rectangular se

puede llevar a cabo en el taller o a pie de obra, dependiendo de las condiciones existentes.

Se dan las siguientes recomendaciones con respecto a la preparación del perfil tubular de

acero, las armaduras y el hormigón para la operación de rellenado con hormigón.

Columnas de perfil tubular.

1. Las columnas de perfil tubular relleno de hormigón deben tener pequeños agujeros de

ventilación en las paredes con el fin de evitar que la columna estalle bajo la presión de

vapor originada por la evaporación del agua de hidratación sobrante encerrada en el

relleno de hormigón durante un incendio. En lo que respecta a las columnas de edificios

de varias plantas, es preferible que los agujeros estén dispuestos en parejas por cada

tramo simple y en cada planta. Los agujeros deben estar a una distancia entre 10 y 20 cm

del extremo superior e inferior de la columna, las cuales están cerradas con placas de

acero. Hay que taladrar agujeros intermedios si la longitud de la columna es mayor de 5

m (fig. 14). El diámetro de los agujeros de ventilación no debe ser menor de 20 mm.

2. La transferencia de carga en las columnas rellenas de hormigón de un edificio de varias

plantas se puede producir, de forma sencilla, a través de placas de testa, las cuales actúan

como un pasador que lleva a cabo la transmisión de la carga (fig. 15).

21

3. La superficie interior de los perfiles tubulares debe estar libre de agua y otras impurezas,

por ejemplo aceite, grasa, etc. antes del rellenado con hormigón. Sin embargo, la

superficie interna no necesita ninguna preparación especial.

Fig.14 - Longitud de columnas rellenas con hormigón y disposición de los agujeros de ventilación.

Fig.15 - Columnas de perfil tubular relleno de hormigón con placas de testa.

Armaduras.

1. Las armaduras, con un límite superior del 4% del área de la sección de hormigón, se

deberán tener en cuenta para el cálculo de la capacidad resistente a carga de una columna

de perfil tubular relleno de hormigón a la temperatura de servicio. Cuando están

expuestas al fuego, este valor puede ser superior. De todas formas, el cálculo de la

capacidad resistente a carga se tiene que hacer con una cuantía de armadura del 4% para

cálculos en la temperatura de servicio.

22

2. Por razones prácticas (instalación y colocación del hormigón), no se recomienda usar

armaduras en secciones inferiores a 200 mm (de diámetro o ancho) para rellenado a pie

de obra, ni en inferiores a 160 mm para rellenado en taller.

3. Las armaduras deben tener un recubrimiento de hormigón que depende del tamaño

máximo de la grava “D” medido con tamiz. La separación entre la armadura y la

superficie interna de la pared del perfil tubular debe estar entre 1,5 D y 2,0 D (ver figura

16) con un recubrimiento de hormigón máximo de entre 2,5 y 5 cm. Puede que para el

cálculo frente al fuego la armadura necesite de recubrimientos especiales.

Fig.16 - Recubrimiento de hormigón para las armaduras de columnas de perfil tubular relleno de hormigón.

4. La figura 17 muestra varias disposiciones de armaduras y estribos para columnas de perfil

tubular relleno de hormigón.

Fig.17 - Armaduras en columnas de perfil tubular relleno de hormigón.

23

Hormigón.

24

1. La mezcla de hormigón se prepara de forma que tenga suficiente colabilidad. Se

recomienda utilizar mayores contenidos de arena y cemento (junto con relaciones agua -

cemento bajas) y reducir el tamaño máximo de la grava. Se requiere prestar especial

atención en el caso de bombear el hormigón al interior de la columna desde el fondo.

2. El diámetro máximo de la grava “D” debe cumplir lo siguiente:

- Menor que 1/8 de las dimensiones internas del perfil tubular correspondiente a una

columna sin armar.

- Menor que el radio ficticio r de la armadura definido para la malla más cerrada, con

( )'b'a2

'b'a

+⋅⋅

=γ (ver figura 18)

- Menor que la mitad de la distancia b’ entre dos barras longitudinales.

- Menor que dos tercios de la distancia entre la barra longitudinal y la superficie interior del

perfil tubular.

Fig.18 - Disposición de barras y estribos en columnas de perfil tubular relleno de hormigón.

3. El cemento que se suele utilizar es cemento Portland. Son habituales los tipos resistentes

de hormigón C35, C45 y C55 (resistencia a los 28 días ≥ 35 ó 45 ó 55 MPa).

La llamada prueba de asentamiento determina la consistencia del hormigón, en dicho

ensayo el hundimiento debe estar entre 7 y 10 cm.

Normalmente se toma 0,82 como relación volumétrica entre la arena y la grava.

25

4. Los aditivos que pueden producir corrosión en el acero deben estar excluidos, como por

ejemplo cloruro de calcio. Sin embargo, se recomienda el empleo de plastificantes y

fluidificantes.

Métodos de rellenado con hormigón.

Tras la preparación preliminar de los componentes, por ejemplo el perfil tubular, la armadura

y el hormigón antes descritos, el rellenado con hormigón de las columnas de perfil tubular se

hace de acuerdo con los siguientes métodos. Sin embargo, la aplicación de cada uno de ellos

depende de las condiciones descritas posteriormente.

Rellenado por gravedad (ver figuras 19 hasta 21).

Para rellenar una columna de perfil tubular de menos de 3 m de altura se utiliza un embudo

(fig. 19a), mientras que para perfiles tubulares de mayores dimensiones, es decir, d ó h > 500

mm (fig. 19b), se usa una tolva de vaciado por el fondo. El rellenado de hormigón fresco se

debe llevar a cabo por capas de 30 a 50 cm, las cuales son vibradas inmediatamente después

de colocadas mediante unos vibradores (fig. 20).

Fig.19 - Rellenado por gravedad de una mezcla de hormigón con a) embudo b) tolva de vaciado por el fondo.

Además, se recomienda utilizar un embudo con una longitud de cuello variable con el fin de

evitar la segregación de la mezcla de hormigón (fig. 21).

26

Fig.20 - Vibrado de la mezcla de hormigón con un vibrador de aguja.

Fig.21 - Rellenado por gravedad de la mezcla de hormigón mediante un embudo de longitud de cuello variable.

Bombeo de hormigón.

Este método consiste en bombear el hormigón al interior del perfil tubular mediante una

tubería flexible con el extremo ligeramente por encima o por debajo de la superficie de

hormigón. En este último caso resulta favorable una criba completa de la mezcla de

hormigón.

Algunas veces, el hormigón es bombeado al interior de la columna desde la base, por lo que

es necesario un agujero en el fondo. El hormigón se puede bombear hasta un determinado

número de pisos en un edificio.

27

Vibradores.

La vibración durante el rellenado con hormigón es posible utilizando vibradores exteriores

sujetos a las paredes de los perfiles tubulares, o vibradores de aguja en el interior tal y como

muestra la figura 20.

Comprobación para garantizar un rellenado de hormigón correcto.

Esta se hace golpeando con un martillo el exterior de la columna rellena con hormigón a

intervalos pequeños. Se realiza mediante un hombre comprobando el ascenso del hormigón

mediante golpes de martillo a la columna y controlando el rellenado de hormigón por el

sonido. Los sonidos subsiguientes revelan los posibles defectos del rellenado.

Remedios para eliminar los defectos del rellenado de hormigón.

Los defectos originados por un rellenado de hormigón incorrecto se pueden eliminar

perforando unos orificios, a través de los cuales se inyecta mortero de cemento y cerrando a

continuación dichas aberturas. Si no hay un suficiente relleno en los extremos, se recomienda

nivelarlos con morteros de retracción limitada (fig. 22).

Fig.22 - Nivelado con mortero de los extremos de una columna de perfil tubular rellenados incorrectamente.

28

Uniones de columnas de perfil tubular relleno de hormigón de un piso a otro de un

edificio en lo que respecta al rellenado de hormigón.

Los procedimientos varían si se trata de la colocación de columnas hechas a pie de obra o en

el taller.

Para la instalación a pie de obra, el rellenado de cada sección de columna se lleva a cabo paso

a paso, piso a piso a medida que se ejecuta el trabajo estructural. El relleno con hormigón

debe llegar hasta los planos de las uniones desbordando la columna y nivelándola a

continuación con un listón antes de que el hormigón se endurezca.

Fig.23 - Inserción de una ligera armadura a través de la unión entre dos secciones de columna.

Fig.24 - Placas de acero soldadas a los extremos abiertos de la columna y atornillados a continuación.

Para garantizar la continuidad del hormigón a través de las diferentes secciones de columnas,

se pueden aplicar las siguientes alternativas:

- La figura 23 muestra el método de inserción de una armadura de conexión entre dos

secciones.

29

- Los extremos abiertos de las secciones de columna se cierran con placas de acero,

atornilladas o soldadas (fig. 24).

La unión de columnas rellenas de hormigón prefabricadas en taller se puede llevar a cabo

mediante soldeo directo o preferiblemente mediante atornillado a pie de obra.

Uniones viga a columna de perfil tubular relleno de hormigón.

Las uniones de columnas de perfil tubular relleno de hormigón con vigas suelen ser parecidas

a las de las columnas de perfiles tubulares corrientes.

En las uniones de las figuras 25a) y b), la totalidad de las componentes de momentos pasan

directamente a la zona de acero, dejando atrás el hormigón. La fuerza vertical de la unión sólo

va a la zona de acero y pasará al hormigón sólo a través de elementos de conexión.

Las uniones que llevan la carga por el acero en las columnas de perfil tubular relleno de

hormigón únicamente se pueden emplear para cargas pequeñas. Para cargas mayores se aplica

una disposición mixta, tal y como se muestra en la figura 26. Se suelda una espiga a la placa

frontal de la columna, ésta se inserta en el perfil tubular por un orificio taladrado y, por

último, se rellena la columna de perfil tubular con hormigón.

30

Fig.25 - Uniones a cortante de viga con columna mixta a) sección en T soldada a la cara de la columna y atornillada al alma de la viga, b) casquillo de angular soldado a

la cara de la columna y atornillada al alma de la viga, c) unión excéntrica.

Las figuras 27 y 28 muestran dos soluciones de diseño con otros dos tipos de construcciones

para la transmisión de la carga: a) collar de acero b) placa de unión insertada en la columna

de perfil tubular relleno de hormigón.

La primera es una construcción patentada por una firma suiza, mientras que la segunda se ha

desarrollado a través de investigaciones, hechas para cortantes en la viga muy elevados, en

Alemania.

Fig.26 - Transmisión de carga al núcleo del hormigón insertando una espiga o tornillo prisionero

Fig.27 - Transmisión de carga con collar de acero.

31

Fig.28 - Transmisión de carga a través de placa de unión insertada.

DISEÑO A FUEGO DE COLUMNAS DE PERFIL TUBULAR RELLENAS DE

HORMIGÓN.

Principios básicos

Durante un incendio, la distribución de temperaturas resultante en una columna de SHS vacía,

ya sea con o sin protección externa, es más o menos uniforme. Por el contrario, el

comportamiento al calentamiento de una columna de SHS rellena de hormigón es

significativamente diferente: al combinar materiales con conductividades térmicas muy

diferentes, se produce un comportamiento con transitorios de calentamiento acusados y

fuertes diferencias de temperatura a través de la sección transversal.

A causa de estos diferenciales las columnas de SHS rellenas de hormigón pueden calcularse

para que tengan una resistencia al fuego de hasta 120 minutos o más sin protección externa.

Sin embargo, no pueden utilizarse los modelos simples de cálculo para el diseño a fuego

basados en el factor de forma (masividas) Am/V. Es necesario un método especial de cálculo a

fuego que tenga en cuenta las diferentes características térmicas de los diferentes materiales y

el calentamiento transitorio resultante.

32

Columnas sin protección – respuesta térmica y mecánica.

Debido a su diferente localización en la sección transversal, los componentes de una columna

SHS rellena de hormigón tendrán cada uno diferentes características de reducción de

resistencia dependiente del tiempo. Las láminas de acero expuestas directamente, no

protegidas, se calentarán rápidamente y presentarán una significativa reducción de la

resistencia en un breve periodo de tiempo.

El núcleo de hormigón, con su masa importante y su baja conductividad térmica, mantendrá

durante un tiempo una proporción significativamente alta de su resistencia, principalmente en

la zona interior del núcleo más que cerca de la superficie.

Si se utiliza armadura, estará normalmente situada cerca de la superficie, pero protegida

habitualmente por 25-50 mm de hormigón. Por esta razón, se producirá en ella una reducción

lenta de la resistencia.

La figura 29 muestra este comportamiento característico y puede considerarse como el

diagrama básico para describir el comportamiento a fuego de columnas de perfiles tubulares

huecos rellenos de hormigón.

Figura 29 – Diagrama típico de reducción de resistencia de los diferentes componentes de una columna de SHS rellena de hormigón sometida a fuego.

La capacidad de carga R de una sección transversal es la suma de las capacidades de cada uno

de sus componentes rj. En caso de fuego, las capacidades de todos los componentes dependen

del tiempo de resistencia al fuego t.

33

∑= )()( trtR j

En el cálculo a temperatura ambiente es probable que la lámina de acero sea el componente

resistente dominante, debido a la alta resistencia del acero y a la situación en el perfil. Sin

embargo, tras un tiempo de fuego t1, sólo puede aprovecharse un pequeño porcentaje de la

capacidad resistente original de la lámina de acero Esto significa que en caso de incendio la

parte principal de la carga resistida por el perfil de acero se redistribuirá al núcleo de

hormigón que pierde resistencia y rigidez más lentamente que el acero Si esta carga

redistribuida sobrepasara la capacidad del hormigón, la columna se rompería en breve tiempo.

Por lo tanto puede concluirse lo siguiente:

- debe minimizarse la capacidad de carga del acero, lo que supone un bajo espesor de la

lámina y un tipo resistente de acero bajo.

- se deberá optimizar la capacidad de carga del núcleo de hormigón, lo que supone

resistencia del hormigón alta y cuantía de armadura elevada.

Esto también implica que las diferencias en las características del perfil tubular - tales como si

no tiene costura, si está soldado, acabado en caliente o conformado en frío - no influirán de

forma significativa en el comportamiento a fuego de una columna de SHS rellena de

hormigón.

En el cálculo a temperatura ambiente es fácil obtener una alta capacidad resistente para

dimensiones bastante pequeñas de sección transversal. Pero con pequeñas dimensiones de

sección transversal la resistencia al fuego es normalmente limitada. La figura 30 compara el

comportamiento a calentamiento de dos perfiles SHS circulares, de diferentes diámetros. De

la figura se deduce que el perfil más pequeño se calentará tan rápidamente que sólo se

dispondrá de un tiempo significativo de resistencia al fuego para niveles de carga aplicada

bajos.

Como la reducción de resistencia de los componentes se ve afectada directamente por las

características de calentamiento relativo de la sección transversal, se necesita, con frecuencia,

una dimensión mínima de la sección transversal de la columna para satisfacer una resistencia

al fuego exigida.

Al aumentar la temperatura, disminuyen la resistencia y el módulo de Young. Por lo tanto, la

capacidad resistente de un elemento estructural disminuye con el tiempo mientras que su

34

deformación aumenta. En el cálculo práctico a fuego, también deberá tenerse en cuenta la

esbeltez de la columna.

Figura 30 – Calentamiento relativo de columnas de SHS de diferente tamaño rellenas de hormigón

La figura 31 muestra la disminución, dependiente del tiempo, de la resistencia total R1 de un

elemento estructural mixto. Cuando la resistencia R1 del elemento ha disminuido hasta el nivel

de carga actuante S1, se ha alcanzado un tiempo de rotura tfr(1/1)

La figura 31 también muestra diferentes posibilidades básicas que influyen en el tiempo de

rotura tfr (tiempo de resistencia al fuego).

A un nivel de carga S2 más bajo, el punto de intersección con la característica R1 de capacidad

de carga de la columna se modificará de tfr(1/1) a tfr(2/1). Esto es equivalente a aumentar la

resistencia al fuego mediante un sobredimensionamiento, lo cual es un método bastante

conservador pero eficaz en ocasiones. Un método mejor para alcanzar un tiempo de rotura

más alto tfr es mejorar la resistencia del propio elemento estructural, cambiando la curva R1 a

R2 mediante un cálculo a fuego del elemento. El tiempo de rotura aumentará de tfr(1/1) a tfr(1/2).

Figura 31 – Capacidad de carga de columnas de SHS rellenas de hormigón en función del tiempo.

35

Los dos métodos anteriores pueden combinarse: una mejora en el diseño del elemento (R2) y

una menor utilización (S2) llevarán al punto de rotura tfr(2/2).

Uniones viga a pilar de perfil tubular relleno de hormigón sometidas a fuego.

Las columnas de perfil tubular rellenas de hormigón cumplen normalmente los requisitos de

protección frente al fuego sin necesidad de tomar más precauciones. Por razones económicas,

este método de construcción necesita de uniones de fácil montaje entre las columnas y las

vigas, que preferiblemente deberían corresponderse con las utilizadas en la construcción

normal en acero. Las uniones diseñadas adecuadamente serán resistentes al fuego y pueden

incluso mejorar el comportamiento a fuego de toda la estructura. Sin embargo, las cargas han

de transferirse de las vigas a las columnas de tal forma que todos los componentes

estructurales - acero estructural, armaduras y hormigón - contribuyan según su resistencia a la

capacidad de carga.

Una unión columna/viga bien construida deberá:

- ofrecer una instalación sencilla;

- optimizar la prefabricación de columnas y vigas;

- asegurar una resistencia al fuego adecuada sin perjudicar a cualquier revestimiento

protector externo.

Si una estructura de edificio está arriostrada (núcleo central), las uniones normalmente

transfieren sólo cargas de esfuerzo cortante En las construcciones de acero se utilizan dos

tipos diferentes de uniones entre vigas y columnas

Figura 32 - Unión de viga a columna para vigas continuas (a) y columnas continuas (b);boceto esquemático

- para vigas continuas (ver figura 32a):

Las columnas se unen a la viga mediante chapas extremas, los esfuerzos cortantes se

transfieren a las colurtinas mediante apoyo directo sobre los extremos superiores. Este

36

tipo de uniones pueden clasificarse en la misma categoría de resistencia al fuego que las

vigas mixtas y columnas, sin otras disposiciones respecto al diseño.

- para columnas continuas (ver figura 32b):

La unión de la viga a las columnas se calcula como articulada. Los elementos de la unión

transfieren los esfuerzos cortantes a las columnas. Para conseguir una alta resistencia a

fuego, estos elementos pueden protegerse, sobredimensionarse o diseñarse de forma

especial de manera que las fuerzas puedan transferirse incluso si el material pierde su

resistencia por la acción del fuego Se han investigado dos tipos de uniones articuladas

Figura 33 - Unión de viga a columna con un casquillo de unión "simple" (a) y "reforzado" (b) ((a) se utilizará únicamente bajo requisitos de baja resistencia al fuego)

Uniones que tienen un casquillo de unión instalado verticalmente:

Aunque los casquillos de unión pueden estar sujetos al perfil de acero sin tomar ninguna otra

precaución (ver figura 33a) se recomienda que parte de la carga se transfiera al núcleo de

hormigón mediante tornillos o pernos (ver figura 33b) o utilizando una placa de unión

continua atravesando el perfil (ver figura 34). Estas medidas garantizan la transferencia de

carga del esfuerzo cortante al hormigón y también impiden la rotación del casquillo de unión

en la pared del SHS, lo que puede reducir la resistencia al fuego de la viga adyacente. Esta

transferencia de carga debe producirse, tanto si la columna de SHS rellena se diseña como una

columna mixta en condiciones de temperatura ambiente o como una columna no protegida

rellena de hormigón y diseñada específicamente para resistir al fuego.

37

Figura 34 - Unión de viga a columna con pieza de unión atravesando la columna

Uniones en las que las vigas asientan sobre tacos de apoyo:

Si el taco de apoyo está únicamente soldado al perfil tubular de la columna mixta, la pared del

tubo puede pandear localmente después de aproximadamente 20 minutos de acción del fuego.

Esto puede llevar, al menos, a rotaciones significativas del apoyo y, probablemente, a que la

viga se deslice del mismo. Pueden obtenerse resistencias al fuego más altas si se sueldan

pernos de cortante a la cara posterior del taco de apoyo (ver figura 35) que se pasan a través

de agujeros del perfil tubular y se embeben en el hormigón de la columna, de manera que el

taco de apoyo queda completamente asegurado bajo la acción del fuego.

Figura 35 - Unión de viga a columna con un taco de apoyo para la viga

El diseño del taco y de los pernos se basa en las reglas de cálculo a temperatura ambiente.

El diseño de nudos rígidos en combinación con columnas de SHS rellenas de hormigón se

encuentra en estudio en estos momentos. Por lo tanto, no pueden darse recomendaciones

generales de cálculo.

BIBLIOGRAFÍA

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Colección Construcción con perfiles tubulares de acero; L. Twylt, R. Hass, W. Klingsch,

M. Edwards, D. Dutta; CIDECT-TÜV Verlag

• Guía de diseño para columnas de perfiles tubulares rellenos de hormigón bajo cargas

estáticas y sísmicas; Colección Construcción con perfiles tubulares de acero; R.

Bergmann, C. Matsui, C. Meinsma, D. Dutta; CIDECT-TÜV Verlag.

• Guía de diseño para la fabricación, ensamble y montaje de estructuras de perfiles

tubulares; Colección Construcción con perfiles tubulares de acero; D. Dutta, J. Wardenier,

N. Yeomans, K. Sakae, Ö. Bucak, J.A. Packer; CIDECT-TÜV Verlag