Calculadora de predimensionamiento de columnas de acero

La sección manual no reduce el límite elástico por el espesor del material. La resistencia utilizada puede ser inadecuada para secciones gruesas. Comprueba el límite elástico para el espesor real según la norma aplicable.

¿Cómo se dimensiona una columna de acero?

Un pilar (columna) de acero comprimido suele perder capacidad por pandeo antes de que el material alcance el límite elástico. Por ello, su elección depende del área de la sección, de la longitud, de las condiciones en los extremos y del radio de giro respecto al eje débil. Eurocode 3 lo recoge mediante el factor de reducción por pandeo χ: N_b,Rd = χ × A × f_y / γ_M1.

Pasos del cálculo

Primero se obtiene la longitud de pandeo, L_cr = K × L. Después, la carga crítica de Euler N_cr = π² E I / L_cr² y la esbeltez relativa λ̄ = √(A f_y / N_cr). El factor de reducción utiliza el factor de imperfección α de la curva de pandeo, que depende de la fabricación del perfil: Φ = 0,5 [1 + α (λ̄ − 0,2) + λ̄²] y χ = 1 / (Φ + √(Φ² − λ̄²)). Se calcula para ambos ejes y gobierna la menor resistencia. En perfiles I y H suele ser el eje débil.

Ejemplo

Una columna HEB 360 de acero S235, con longitud de pandeo de 6,5 m en ambos ejes, soporta una carga de cálculo de 2000 kN. Respecto al eje débil, N_cr = 4974 kN y λ̄ = 0,924. La curva c da Φ = 1,104 y χ = 0,585. Con un límite elástico de 235 MPa, la resistencia al pandeo es 0,585 × 180,6 cm² × 235 MPa = 2483 kN y el grado de utilización es 0,81. Estas cifras coinciden con un ejemplo publicado de Eurocode.

Cómo utilizar la herramienta

Hay tres pestañas. En Comprobar un perfil eliges serie y tamaño para obtener esbeltez, χ en ambos ejes, resistencia y grado de utilización. Buscar el perfil más ligero recorre las series IPE, HEA, HEB y HEM e indica el más ligero de cada una que resiste la carga. En Sección manual introduces el área y los segundos momentos de área para secciones armadas o formas que no figuran en la tabla.

Factor de longitud de pandeo

El factor K describe las condiciones de los extremos. Los valores teóricos son 1,0 para ambos extremos articulados, 0,5 para ambos empotrados, 0,7 para uno empotrado y otro articulado y 2,0 para un voladizo. Si hay elementos laterales que sujetan la columna respecto al eje débil, el factor de ese eje disminuye. En pórticos traslacionales, el factor supera 1,0 y se obtiene mediante un análisis del pórtico.

Límites

La herramienta solo trata la compresión centrada. Si la columna también soporta momento, hace falta una comprobación de interacción y el perfil elegido puede resultar insuficiente. Las secciones de clase 4, el pandeo por torsión y el diseño de uniones quedan fuera del alcance. El resultado sirve para predimensionar.