Estructura de edificios en altura

Cap´ıtulo 4
Estructura de edificios en altura
4.1 Introducci´on
La caracter´ıstica distintiva de edificios en altura es, desde el punto de vista estructural, la
necesidad de resistir cargas horizontales. As´ı es que entre los estados de carga postulados para
el dise˜no de la estuctura, tendr´an especial importancia aquellos debidos a cargas variables o
accidentales. Las cargas horizontalespueden ser debidas al viento o a sismos. Excepcionalmente
puede reconocer otras causas, como podr´ıa ser el caso de explosiones.
Las presiones del viento que inciden lateralmente en el edificio son, en el litoral argentino, la
principal fuente de fuerzas horizontales para el c´alculo estructural de edificios. La determinaci´on
de estas presiones est´a normalizada en el Reglamento CIRSOC 102.En general en edificios que no sean demasiado esbeltos o demasiado flexibles (m´as precisamente,
cuyo per´ıodo natural de vibraci´on se sit´ua por debajo de 1 segundo), la acci´on del viento
se traduce en una presi´on lateral que puede aceptarse actuando est´aticamente. Las presiones
del viento var´ıan con la altura pero, conservativamente, pueden tomarse con valor constante
resultando as´ı,para edificios prism´aticos, en un conjunto de fuerzas laterales uniformemente
distribuidas con la altura. Esta aproximaci´on es frecuentemente utilizada para describir la acci
´on del viento (figura 4.1.a).
La actividad s´ısmica en nuestro pa´ıs var´ıa seg´un la regi´on y en las zonas de mediano o alto
riesgo este estado de solicitaci´on pasa a ser determinante para el proyecto de laestructura. La
acci´on del sismo es sustancialmente distinta de la anterior y se manifiesta como un movimiento
de la base de la construcci´on. Sin embargo, para el c´alculo antis´ısmico de edificios corrientes, un
procedimiento reglamentario simplificado se basa en reemplazar la acci´on s´ısmica por un conjunto
de fuerzas est´aticas horizontales equivalentes. De modo que puede pensarse en la acci´ons´ısmica
como la de un conjunto de cargas horizontales, al igual que en el caso del viento. La variaci´on
de esas fuerzas con la altura es diferente a la del viento y una aproximaci´on usual consiste en
suponer una distribuci´on variable linealmente con la altura (figura 4.1.b). En algunos casos a
este diagrama triangular de cargas suele agregarse una carga concentrada en el extremo superior
afin de mejorar la representaci´on de las fuerzas equivalentes. El Reglamento INPRES-CIRSOC
103 contiene directivas para el c´alculo antis´ısmico de edificios.
La estructura de un edificio debe poseer resistencia y rigidez. Resistencia para poder garantizar
la seguridad m´ınima requerida frente a las posibilidades de colapso de la construci´on. Rigidez
para evitar desplazamientos o deformacionesexcesivas, controlar las vibraciones y contribuir a
la estabilidad del edificio. Las deformaciones excesivas, adem´as de los problemas que podr´ıan
ocasionar por el uso habitual de la construcci´on, conducen generalmente a fallas en materiales
o elementos no estructurales (vidrios, revoques, revestimientos, etc.). Las vibraciones excesivas
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58 CAP´ITULO 4. ESTRUCTURA DE EDIFICIOS EN ALTURAFigura 4.1: Cargas de viento y sismo sobre un edificio: (a) Cargas de viento; (b) Fuerzas s´ısmicas
equivalentes
tienen incidencia en el confort de las personas o en la utilizaci´on de m´aquinas o equipos sensibles.
En niveles excesivos pueden hacer intolerable la presencia de las personas y a´un producir
problemas en elementos o maquinarias all´ı dispuestos. La estabilidad del edificio, ensu conjunto,
exige una determinada rigidez m´ınima del mismo. En vista de lo indicado puede inferirse que la
estructura debe ser suficientemente resistente y suficientemente r´ıgida. A estas dos condiciones
se agrega, en el caso particular de estructuras antis´ısmicas, el requerimiento de ductilidad. Esto
es, la estructura debe en este caso ser capaz de sufrir suficientes deformaciones...