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EDIFICIOS ALTOS

1.- INTRODUCCIÓN

Los Edificios Altos en la actualidad son el resultado de la evolución de diversas construcciones de altura hechas en todo el mundo, y aparecen como la alternativa y una solución óptima para el uso de suelo, aprovechamiento del espacio y evitar el crecimiento de la mancha urbana.

La definición de un “Edificio Alto” resulta tener mucha subjetividad, debido a que depende del lugar, tiempo y espacio del cual estemos hablando y se ubique; la construcción de este tipo de obras se encuentra aparejada al crecimiento demográfico, al desarrollo tecnológico y económico de la sociedad.

“Un Edificio Alto no está definido por su altura o número de pisos, sino que es “alto” cuando su altura crea condiciones diferentes en el diseño, construcción y uso, con respecto a los que existen en “edificios comunes” de una cierta región y época.”

Bajo este marco es que se procederá a la simulación estructural de un edificio alto tomando en cuenta las consideraciones que amerita como ser las características dinámicas de las solicitaciones (Sismo y Viento), Efecto P-Delta, Análisis modal, etc.

A todo esto se planteara un sistema estructural con una adecuada configuración para la resistencia a las solicitaciones, que también se acomode al diseño arquitectónico de la edificación y obviamente provea el confort y la seguridad necesaria para los usuarios.

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2.- CARACTERÍSTICAS DE LA EDIFICACIÓN.

PROYECTO: EDIFICIO MULTIFAMILIAR DEPARTAMENTO : LA PAZDISTRITO : 12ZONA : CENTRAL(VIACHA)

RELACION DE SUPERFICIES

NUMERO DE PLANTAS : 25SUP. LOTE : 196.50 M²

PLANTA SOTANO : 154.25 M²PLANTA BAJA : 154.25 M²1° PISO A 23° PISO : 151.18 M²SUP. CONST. TOTAL : 3781.64 M²

Características de los materiales, normas y software utilizados:Datos adoptados:

Concreto de Alta Resistencia: f´c=350 kgf/cm2 (Columnasy Muros de corte)

Concreto de Normal: f´c=250 kgf/cm2 (Losas, Escaleras y Vigas)

Acero de refuerzo: fy=5000 kgf/cm2

Peso específico del hormigón armado: 2200 kg/m3 (Concreto Estructural Liviano Losas)

Peso específico del hormigón armado: 2500 kg/m3 (Concreto de alta resistencia)

Coeficiente de amortiguación del hormigón: 8%

Módulo de elasticidad del hormigón: Ec=wc1.5*0.14* f´c0.5 = 228419 kgf/cm2

Módulo de elasticidad del hormigón: Ec=wc1.5*0.14* f´c0.5 = 327395 kgf/cm2

Coeficiente de Poisson: 0.19

Norma empleada: ACI 318-08, UBC 97

Nombre del Software empleado: Sap2000 v14.0.0

3.- ALCANCE DEL PROYECTO.

Simulación Estructural:

La asimilara a un modelo estructural de sistemas de Pórtico o sistema Dual de forma

tridimensional. Para ello se asocia tanto las vigas como las columnas como elementos

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unidimensionales, denominados frames en tanto los puntos de los puntos de

intersección de los mismos como nodos joints.

En el segundo sistema aparte de lo anterior se utilizan muros estructurales y losas

macizas, Idealizadas como elementos shell para luego discretizarlos.

Utilización de trechos rígidos:

Este fenómeno que influye a las columnas de amplias dimensiones (columna pared)

con las vigas conectadas a ellas, se ha representado suponiendo una columna-pared

idealizado con eje vertical y el referidas a las vigas adicionadas de una longitud igual al

semi-ancho del soporte o columna de rigidez infinita, a estas partes indeformables se

les denomina trechos rígidos. Este hecho parte de la pauta que los esfuerzos de diseño

deberían ser considerados a partir de la cara de la columna y no así como los

resultados de los simuladores que nos presentan que es de nodo a nodo.

Diafragma Rígido de Piso:

En la idealización tridimensional es usual considerar las losas con rigidez infinita para la

deformación en su propio plano, como también despreciar la rigidez de flexión en losas.

Se dice entonces que el comportamiento se asimila a diafragmas. Para ello la

idealización con lleva la discretización en elementos finitos. La implementación de estos

conceptos en el simulador estructural con lleva la selección de los nodos de la losa y

atribuirles una constricción tipo Diafragma de tal manera que los desplazamientos a

nivel de piso se den de manera casi conjunta.

Confort Humano:

Existen estudios que han demostrado que el hombre tiene una reacción desfavorable

en su bien estar ante el oscilamiento de su entorno, estos efectos pueden conducir

desde un simple mareo a enfermedades fóbicas. Para ello la estabilidad de la

edificación es primordial en el afán de proporcionar confort humano, se han establecido

criterios que puedan ayudar a establecer el grado de conformidad que presenta una

edificación.

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Consideración Dinámica del Viento:

La altura del edificio es el principal factor para escoger los criterios de análisis

estructural y dimensionamiento más adecuados. En este sentido si el coeficiente de

esbeltez es mayor a 5 entonces es imprescindible el análisis del viento dinámicamente,

limitando las deformaciones en función del periodo propio.

Esta consideración dinámica del viento se resuelve con el software Sap2000 bajo el

influjo de la opción Time History Function donde se refleja la variación del impacto del

aire en forma de fuerzas en los nudos a través del tiempo.

Consideración Dinámica del Sismo:

Para las cargas de naturaleza sísmica es necesario recurrir a un análisis de tipo

dinámico, el análisis modal espectral (o método de la respuesta espectral), es un

método ventajoso para estimar los desplazamientos y fuerzas en los elementos de un

sistema estructural. El método implica el cálculo solamente de los valores máximos de

los desplazamientos y las aceleraciones en cada modo usando un espectro de diseño

para este caso el espectro de diseño de la norma UBC97, el mismo que representa el

promedio a la envolvente de espectros de respuestas para diversos sismos, con

algunas consideraciones adicionales expuesto en los códigos de diseño. Luego se

combinan estos valores máximos, por ejemplo mediante un promedio ponderado entre

la media y la raíz cuadrada de la suma de los cuadrados de tales valores máximos; otro

método es el de la combinación cuadrática completa (método CQC) que considera

además de una correlación entre los valores modales máximos. De este modo, se

obtiene los valores más probables de desplazamientos y fuerzas. Esta consideración de

dinámica del sismo se resuelve con el software Sap2000 bajo el influjo de la opción

Response Spectrum donde se refleja el espectro de respuesta del sismo que actuara

sobre la estructura.

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DETERMINACIÓN DE CARGAS

Antecedentes: Esta etapa del proyecto está destinada a definir las distintas acciones y

sus magnitudes de las mismas que por cierto recaerá en los distintos elementos

estructurales.

Como es proceder deberemos generar un modelo estructural de la edificación que

simulara los elementos estructurales llámense vigas, columnas, soportes, fundaciones,

etc. Estos elementos serán sustituidos por barras o nodos que por su carácter

unidimensional solo soportaran cargas lineales o puntuales. Por tal causa las cargas

que en la realidad se comporten de diferente manera a esta (lineal o puntual),

deberemos equipararlas con cargas de ese tipo tratando de que los efectos sean casi

similares.

Acciones permanentes o cargas muertas (CM). Este tipo de cargas se denominan como

permanentes por el hecho de que actúan en toda circunstancia ya que constituyen la

misma estructura, estas pueden ser: Peso propio de los elementos estructurales: Peso

de columnas, vigas, losas.

Peso propio de unidades constructivas: Techo, Muros.

Peso de instalaciones fijas, etc.

Acciones variables o cargas vivas (CV)

Se diferencian de las anteriores porque su accionar es aleatorio en el tiempo. De igual

forma pueden constituirse de forma concentrada o distribuida. Entre las más

importantes, se tienen las siguientes Acciones:

Acciones variables : Peso de las personas, muebles, instalaciones amovibles,

productos almacenables, vehículos, etc.

Acciones climáticas, varían con la acción del viento, lluvia, nieve, etc.

Acciones del terreno, se deben a su peso y fuerzas de empuje del terreno, sismo.

Acciones variables debidas al proceso de construcción.

DIMENSIONES DE ELEMENTOS

ELEMENTO DIMENSION [cm x cm]Columnas Inferiores 60 x 30Columnas superiores 40 x 30Vigas 30 x 25

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ELEMENTO ESPESOR [cm]Losa 15Escalera 16Muro de Estructural 25

Edificio para vivienda:

TIPO DE CARGA VIVA (L) [Kg/m2]En losas 250En escaleras 400

TIPO DE CARGA MUERTA (D) [Kg/m2]Contrapiso y piso 70Piso cerámico 32Cielo raso y revoques 10Ins. Electricas y Sanitarias 5Muros 208Total 325

COMBINACIONES DE CARGAS ( Según ACI):

COMBINACION 1: 1.2D+1.6L

COMBINACION 2: 1.2D+1.0L±E

COMBINACION 6: 1.2D+1.0L± W

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4.- SIMULACION ESTRUCTURAL.

Vista en planta:

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Configuración estructural :

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Análisis Dinámico de Viento: Time History Function:

0.00 1.13 2.29 3.47 4.99 6.37 7.75 8.96 10.24 11.62 13.04 14.04 15.30 16.56 17.89 19.29 19.96

-0.2000

-0.1500

-0.1000

-0.0500

0.0000

0.0500

0.1000

0.1500

0.2000

Acelerograma de VientoAcelerograma de Viento

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Análisis Dinámico de Sismo: Espectro UBC 97:

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Espectro para Cochabamba: Norma Boliviana de Diseño Sísmico 2006

Deformación Máxima (7.95 cm) Htotal=67.9m DefAdm=Htotal/800= 8.49cm :

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DEFORMACION POR SISMO Y VIENTO

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DEFORMACION MODO 1 Y MODO 2

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