ColumnasUna columna es un elemento largo de forma vertical sujeto a

una fuerza de compresión axial, se utilizan como soporte para estructuras como edificios, puentes, etc. Siempre que se diseña una columna, es necesario que se satisfagan requisitos específicos de resistencia, deflexión y estabilidad. En algunas columnas, si son muy rasgas o esbeltas la carga puede ser suficientemente grande como para provocar que se reflexionen lateralmente (llamada pandeo). Con suma frecuencia el pandeo de una columna puede conducir a una repentina y dramática falla de una estructura o mecanismo y, por tanto, debe presentarse especial atención al diseño de columnas, de modo que sean capaces de soportar cargas sin pandearse.

La carga máxima que una columna puede soportar cuando está a punto de pandearse se llama carga crítica, Pcr. Cualquier carga adicional provocara que la

columna se pandee y, por consiguiente, se deflexiones lateralmente.

En rigor, según lo antes expuesto, las columnas no son perfectamente rectas, y la mayoría tiene esfuerzos residuales en ellas, sobre todo debido al enfriamiento no uniforme durante su fabricación. Asimismo, los apoyos de las columnas son menos que exactos, y los puntos de aplicación y las direcciones de las cargas no se conocen con absoluta certeza. Para compensar estos efectos, los cuales en realidad varían de una columna a otra, muchos códigos de diseño especifican el uso de formulas empíricas. Realizando un gran número de pruebas experimentales en un gran número de columnas axialmente cargadas, los resultados pueden ser graficados y una formula de diseño ajustando una curva a la medida de los datos. 

Para considerar el comportamiento de las columnas de diferente longitud,  los códigos de diseño casi siempre especifican varias formulas  que se ajustaran mejor a los datos en el intervalo de columnas cortas, intermedias y largas. Por consiguiente, cada formula será valida solo para un intervalo especifico de razones de esbeltez, y por tanto es importante que el ingeniero observe con cuidado los limites de KL/r dentro de los cuales una

formula particular es válida.

A continuación se analizaran algunas formulas de diseño de columnas de acero. El objetivo es dar una idea sobre cómo se diseñan las columnas en la práctica. Sin embargo, estas formulas no deben utilizarse para el diseño de columnas reales, a menos que se consulte el código del cual se tomaron.

Columnas de acero. Las columnas de acero estructural se diseñan con base en formulas propuestas por el Structural Stability Research Council (SSRC). A estas formulas se les aplicaron factores de seguridad y han sido adoptadas como especificaciones en la industria de la construcción por el American Institute of Steel Construction (AISC). Básicamente, estas especificaciones estipulan dos formulas para el diseño de columnas, cada una de las cuales da el esfuerzo permisible máximo en la columna para un intervalo especifico de razones de esbeltez.

Para las columnas largas se propone la formula de Euler:

La aplicación de esta fórmula requiere que se aplique un factor de seguridad F.S. = 1.92. Por tanto, para diseño,

Según lo expuesto esta ecuación es aplicable para una razón de esbeltez limitada por 200 y (KL/r) c. Si se exige que se utilice la formula de Emular solo

para comportamiento de material elástico se obtiene un valor especifico de (KL/r) c. Mediante experimentos se ha determinado que en secciones de acero laminadas pueden existir esfuerzos residuales de compresión cuya magnitud puede ser hasta de la mitad del esfuerzo de cadencia.

Las ecuaciones empleadas para el diseño de columnas dependerán del tipo de material con el cual se fabricaran las columnas por ejemplo para columnas de aluminio la Alúmina Asociación especifica el diseño de columnas de aluminio por medio de tres ecuaciones cada una aplicable dentro de un intervalo especifico de razones de esbeltez. Como existen varios tipos de aleaciones de aluminio, hay un juego de formulas para cada tipo de aleación.

Para columnas de madera usadas en construcciones de madera se diseñan con base en formulas publicadas por la National Forest Products Association (NFPA) y el American Institute of Timber Construction (AITC).

Si se utilizan las formulas anteriores para diseñar una columna, es decir, para determinar el área de su sección transversal para una carga y una longitud efectiva dadas, entonces, por lo general debe seguirse un procedimiento de tanteos, si la columna tiene una configuración compuesta, tal como una sección de patín ancho, Ello es necesario porque el esfuerzo permisible depende de la razón de esbeltez tal como lo indican las formulas. En cada caso, siempre que se repita un procedimiento de tanteo, la selección de un área se determina mediante el área requerida previamente calculada. En la práctica este método de diseño en general se acorta mediante el uso de programas de computadora o tablas y graficas publicadas. Como se puede observar el diseño de una columna no es algo que debe tomarse a la ligera ya que pueden causar problemas en la estructura o mecanismo en los cuales empleamos columnas. Cuando se utilice cualquiera de las formulas mencionadas anteriormente para analizar una columna, es decir, para hallar su carga permisible, primero es necesario calcular la razón de esbeltez con el fin de determinar cual formula es valida.