Flexión biaxial: ¿cómo se diseña una columna sometida simultáneamente a momentos en ambos ejes según la Norma E.060?

Cuando las columnas están sujetas simultáneamente a momentos flectores en sus dos ejes principales, el diseño deberá hacerse a partir de las hipótesis y principios dados en 10.2 y 10.3.¹

Alternativamente, se podrá usar la siguiente ecuación aproximada, aplicable a columnas cuadradas o rectangulares con armadura longitudinal simétrica²:

1/Pn = 1/Pnx + 1/Pny − 1/Pon (Ecuación 10-22)

Donde:

• Pn = resistencia nominal a carga axial en flexión biaxial.

• Pnx = resistencia nominal bajo la acción de momento únicamente en el eje X (ey = 0).

• Pny = resistencia nominal bajo la acción de momento únicamente en el eje Y (ex = 0).

• Pon = resistencia nominal bajo la acción de carga axial únicamente (ex = ey = 0), calculada mediante:

0,85 f'c (Ag − Ast) + fy Ast

Finalmente, deberá verificarse que la resistencia de diseño no exceda de lo especificado en 10.3.6.³

¹ Nota: Las hipótesis de los numerales 10.2 y 10.3 corresponden a las bases generales del diseño por resistencia (compatibilidad de deformaciones, equilibrio interno y comportamiento de la sección). La ecuación simplificada no reemplaza dichos principios, sino que constituye una alternativa de cálculo.

² Nota: La ecuación aproximada es válida únicamente para columnas cuadradas o rectangulares con refuerzo longitudinal distribuido simétricamente. Para geometrías o distribuciones de acero diferentes debe emplearse un análisis más riguroso.

³ Nota: Aunque se obtenga una resistencia nominal mediante la ecuación (10-22), el resultado debe cumplir además con las limitaciones generales establecidas en el numeral 10.3.6, evitando sobreestimar la capacidad resistente de la columna.

Ejemplo práctico:

Una columna de 40 × 40 cm recibe una carga axial y momentos simultáneos en las direcciones X e Y debido a la acción combinada del sismo y las cargas gravitacionales. El ingeniero determina las resistencias uniaxiales Pnx y Pny, calcula Pon con las propiedades de la sección y del acero, y aplica la ecuación (10-22) para obtener Pn. Finalmente verifica que la resistencia de diseño resultante cumple con las restricciones del numeral 10.3.6, confirmando que la columna es adecuada para trabajar en flexión biaxial.