Sistemas rigidizantes para edificios en altura

Sistemas rigidizantes para edificios en altura. Estado del arte.
La característica distintiva de edificios en altura es, desde el punto de vista estructural, la necesidad de resistir acciones horizontales, así como también verticales (cargas y sobrecargas gravitatorias, CIRSOC 101). Así es que en los estados de carga postulados para el diseño de la estructura, tendrán especial importanciaaquellos debido a cargas variables o accidentales.
Las cargas horizontales pueden ser debidas al viento o a sismos. Excepcionalmente puede reconocer otras causas, como podría 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 cálculo estructural de edificios. La determinaciónde estas presiones está normalizada en el Reglamento CIRSOC 102.
Las presiones del viento varían con la altura pero, conservativamente, pueden tomarse como valor constante resultando así, para edificios prismáticos, en un conjunto de fuerzas laterales uniformemente distribuidas con la altura. Esta aproximación es frecuentemente utilizada para describir la acción del viento (Figura 1.a).186055029972000Figura 1
La acción del sismo es sustancialmente distinta del anterior y se manifiesta como un movimiento de la base de la construcción. Sin embargo, para el cálculo antisísmico de edificios corrientes, un procedimiento reglamentario simplificado se basa en reemplazar la acción sísmica por un conjunto de fuerzas estáticas horizontales equivalentes. De modo que puede pensarse en la acciónsísmica como la de un conjunto de cargas horizontales, al igual que en el caso del viento. La variación de esas fuerzas con la altura es diferente a la del viento y una aproximación usual consiste en suponer una distribución variable linealmente con la altura. El Reglamento CIRSOC 103 contiene directivas para el cálculo antisísmico de edificios (Figura 1.b).
81724529019500Figura 1
La estructura deun edificio debe poseer resistencia y rigidez. Resistencia para poder garantizar la seguridad mínima requerida frente a las posibilidades de colapso de la construcción. Rigidez para evitar desplazamientos o deformaciones excesivas, controlar las vibraciones y contribuir a la estabilidad del edificio.
Elementos constituyentes de la estructura
Los elementos que conforman la estructura de unedificio en altura pueden agruparse en elementos principales y elementos de distribución.
Elementos principales:
Son cada uno de los voladizos que forman la estructura principal del edificio. Se consideran 3 elementos básicos: pórtico, tabique y tubo. Los dos primeros son elementos planos y el tercero, espacial.
Pórtico:
Formado por vigas y columnas unidas rígidamente. Es un elemento estructuralflexible. La deformación, para el caso de cargas laterales, está dada principalmente por la flexión de columnas y vigas y, globalmente, se deforma en un modo de corte (Figura 2).
210248522161500Figura 2
Deformada.
Modo de deformación de corte.
Tabique:
Es un voladizo de alma llena. Su deformación, frente a cargas horizontales, se produce en un modo de flexión. La curvatura en cadasección depende del valor del momento flector y es máxima en la base (Figura 3).
Figura 3
153352522923500
Deformada.
Modo de deformación de flexión.
Tubo:
Esta estructura consiste en un conjunto de vigas y columnas dispuestas sobre la periferia formando una especie de tubo perforado. La distribución de tensiones entre sus elementos se aparta de la correspondiente a una viga de alma llena. Ladeformación de este elemento es intermedia a las deformaciones de flexión y corte mencionadas anteriormente (Figura 4).
Figura 4
153352524765000
(a)
(b)
Estructura del edificio.
Distribución de fuerzas normales en columnas.
Elementos de distribución
Son elementos que vinculas a los elementos principales. El caso típico es el de las losas de un edificio. Éstas trabajan solicitadas por...