¿Qué es una columna de caja de acero?
Una columna de cajón de acero es una sección hueca cerrada formada soldando cuatro placas de acero en un tubo cuadrado o rectangular, o suministrada directamente como una sección hueca cuadrada/rectangular fabricada. La geometría cerrada distribuye el material lejos del centroide, dando a la columna grandes momentos de inercia alrededor de ambos ejes principales. Por lo tanto, las columnas de cajón proporcionan resistencia y rigidez uniformes en ambas direcciones horizontales, alta resistencia a la torsión y buena estabilidad local, lo que las hace comunes en edificios de gran-altura, estructuras-de luces largas, pilares de puentes y pórticos industriales pesados donde las demandas de flexión biaxial, torsión o sísmica son significativas.
¿Qué es una columna de acero en forma de H-?
Una columna de acero en forma de H-es una sección de ala ancha-abierta, producida mediante laminación en caliente o soldando tres placas en un perfil en H. Las alas anchas soportan la mayor parte de la flexión alrededor del eje fuerte, mientras que el alma resiste el corte. Las secciones H-están altamente estandarizadas, son fácilmente disponibles y económicas, y son la sección de columna predeterminada para la mayoría de las plantas industriales, almacenes y edificios de altura baja a media donde la acción principal es la compresión axial combinada con una fuerte flexión del eje-.
Comparación mecánica y de sección transversal
| Propiedad | Columna de cuadro | Columna en forma de H- |
|---|---|---|
| Sección transversal- | Sección hueca cerrada cuadrada o rectangular | Sección I/H abierta con alma y dos alas. |
| capacidad axial | Alto, con grandes momentos de inercia en ambos ejes. | Ligeramente más bajo para la misma área debido al eje menor más débil |
| Resistencia torsional | Muy alto; La sección cerrada resiste la torsión y la deformación. | Bajo; Las secciones abiertas son propensas a sufrir torsión y deformación. |
| flexión biaxial | Uniforme y superior en ambos ejes principales. | Bien en el eje fuerte, limitado en el eje débil. |
| Estabilidad local | Fuerte; el tubo cerrado resiste el pandeo local | El alma delgada y las alas anchas necesitan controles de rigidez y control de esbeltez. |
Comparación de costos y fabricación
| Aspecto | Columna de cuadro | Columna en forma de H- |
|---|---|---|
| Fabricación | Tienda-soldada a partir de placas o suministrada como secciones huecas terminadas; Cuatro soldaduras longitudinales necesitan un estricto control de calidad. | Secciones estándar laminadas en caliente-con alta disponibilidad o secciones armadas-soldadas |
| Trabajo de fabricación | Mayor volumen de soldadura, márgenes de soldadura y coste de inspección. | Corte, perforación y empalme más sencillos; menor volumen de soldadura |
| Posición de costos | Mayor costo unitario, justificado en estructuras altas, pesadas o especiales | Menor costo unitario; generalmente el más económico para marcos comunes |
| Personalización | Las dimensiones y el espesor de la pared se pueden ajustar según los requisitos de diseño. | Las secciones estándar cubren la mayoría de las necesidades; Las secciones-desarrolladas añaden flexibilidad. |
Cómo elegir entre columnas en forma de cuadro y H-
Elija columnas en forma de H-para plantas industriales estándar, almacenes, edificios comerciales y residenciales de varios-pisos y puentes donde las cargas son predominantemente axiales con una fuerte-flexión del eje, y donde dominan la velocidad de construcción y el presupuesto.
Elija columnas en forma de caja para edificios-de gran altura y muy altos, estructuras espaciales-de gran-envergadura, como terminales de aeropuertos y centros de exposiciones, y plantas industriales pesadas donde la flexión biaxial, la torsión o los estrictos requisitos sísmicos rigen el diseño.
Elija columnas en cajón donde se requiera una alta rigidez general para controlar la deriva lateral, o donde la columna permanecerá visible y se prefiere un perfil limpio y cerrado por razones arquitectónicas.
Cuando la estructura se rige por la estabilidad al pandeo o la deflexión en lugar de la resistencia pura, verificar que una sección más fuerte o más grande realmente mejora el estado límite crítico antes de pagar una prima.
Para ambos tipos de sección, los grados de material siguen la especificación vigente: las opciones comunes son Q235B y Q355B según GB/T 1591, S235JR y S355JR/J0/J2 según EN 10025-2, y ASTM A36 o A572 Grado 50, con diseño realizado según GB 50017, EN 1993-1-1 o AISC. 360. GNEE suministra tanto columnas en caja como columnas en forma de H con planos de taller, END y protección de superficies según las especificaciones del proyecto.
Preguntas frecuentes
¿Qué columna es más fuerte en torsión, en forma de caja o de H-?La columna del cuadro. Su sección transversal-cerrada proporciona una rigidez torsional muy superior a la de una sección en H abierta, que se tuerce y deforma bajo momentos de torsión.
¿Por qué se prefieren las columnas tipo caja en los edificios-de gran altura?Ofrecen resistencia y rigidez uniformes en ambos ejes, alta resistencia a la torsión y gran estabilidad local, lo que se adapta a las grandes cargas axiales y al control de la deriva lateral de los edificios altos.
¿Las columnas en forma de H-son más baratas que las columnas en forma de caja?Generalmente sí, porque las secciones H-laminadas en caliente-se producen-en masa y requieren menos trabajo de fabricación. Las columnas de caja se vuelven rentables-cuando su mecánica superior reduce el tonelaje total de acero o la profundidad estructural.
¿Cómo se protegen las columnas cajón contra la corrosión y el fuego?La protección contra la corrosión utiliza sistemas de recubrimiento como imprimación rica en zinc-más capa final o galvanización por inmersión en caliente-. La protección contra incendios sigue el código de construcción, normalmente revestimientos intumescentes o revestimientos de tableros resistentes al fuego hasta la clasificación de resistencia al fuego requerida.
¿Se pueden combinar las columnas cajón con hormigón?Sí. Los tubos de acero-llenos de hormigón y las columnas compuestas de hormigón-de acero combinan el confinamiento de la caja con la capacidad de compresión del hormigón, aumentando tanto la capacidad de carga como la resistencia al fuego.
¿Qué estándares rigen el diseño de cajas y columnas en forma de H-?El diseño suele ser según GB 50017, EN 1993-1-1 o AISC 360, con material según GB/T 1591, EN 10025-2 o ASTM A36/A572 y ejecución de fabricación según EN 1090-2 cuando corresponda.