Transparencias Tipologia Edificios Altos

Tipología Estructural de Edificios enAltura

Victorio E. Sonzogni

UTN FRSF

Tipologıa Estructural de Edificios en Altura – p. 1/36

Edificios en altura

Característica distintiva desde el punto de vista estructural:necesidad de resistir acciones horizontales.

Cargas horizontales:

viento

sismos

otros (explosiones...)

Cargas sobre un edificio:(a) Cargas de viento; (b) Fuerzas sísmicas equivalentes


RIMAC

Texto

file:///C:/Users/RIMAC/Downloads/Transparencias_Tipologia_Edificios_Altos.pdf

Edificios en altura

La estructura resistente a cargas horizontales debe poseer:

Resistenciapara evitar colapso o rotura de secciones o elementos.

Rigidez

para evitar deformaciones excesivaspara evitar vibraciones excesivaspara contribuir a la estabilidad

Edificio → voladizo (globalmente)

Un sistema eficiente:no incrementar las dimensiones de los elementos estructurales(vigas, columnas, ...) más allá de las dimensiones necesarias debidoa las cargas verticales.


Tipología estructural

Elementos constituyentes

Elementos principalesSon los encargados de transmitir las fuerzas horizontales a lafundación

Elementos planos

PórticosTabiques

Elementos espacialesTubo

Elementos de distribuciónSon los encargados de distribuir las fuerzas entre los elementosprincipales.


Pórtico

(Marco)(Frame)

(a) Deformada; (b) Modo de deformación de corte


Tabique

(Muro de cortante, pantalla, pared)(Shear wall)

(a) Deformada; (b) Modo de deformación de flexión


Tubo estructural


Tubo estructural

Distribución defuerzas axialesen el tubo perforado

Repartición de fuerzas axiales en la ménsula

Lado a barlovento

Viento

Distribución de fuerzas normales en columnas


Elementos de distribución

Encargados de vincular los desplazamientos de los elementosprincipales

Losas de entrepiso

Losas infinitamente rígidas en su plano: con tres grados de libertadpuede describirse el movimiento del piso correspondiente en eseplano.

Una losa maciza de hormigón armado puede considerarse comosuficientemente rígida en su plano.

También puede serlo una losa alivianada siempre que la capa decompresión sea no inferior a un valor límite (generalmente 5 cm) yposea adecuada armadura de repartición.

En general en lo que sigue se supondrá que las losas sonsuficientemente rígidas para caer dentro de este caso descripto.


Sistemas estructurales

Con los elementos descriptos → sistemas estructurales

Al aumentar la altura, hay un punto en el cual losdesplazamientos (rigidez) controla el diseño.

Este punto depende del tipo de sistema estructural



a) Sistema de Pórticos

Estructurado exclusivamente con pórticos.

Es un sistema flexible. Si se desa incrementar la rigidezdebe incrementarse la sección (el momento de inercia aflexión) de las vigas o columnas, o disminuir la longitudde las vigas (por interposición de más columnas).

Este sistema es eficiente para alturas no mayores de15-20 pisos.



a) Sistema de Pórticos



b) Sistema de Tabiques y Tabiques acoplados

La resistencia a cargas horizontales está confiadaexclusivamente a tabiques

Tabiques acoplados se da cuando dos (o más) tabiquescoplanares son conectados entre sí por medio de vigas(dinteles) a nivel de cada losa.Esto se presenta, por ejemplo, cuando un tabique debe ser perforado en cada piso

para permitir el paso de una puerta. El acoplamiento de los tabiques confiere a éstos

una mayor rigidez y mejora su comportamiento.

Este sistema es eficiente para alturas no mayores de20 a 30 pisos.



b) Sistema de Tabiques y Tabiques acoplados



Tabiques acopladosf1

q(x)

f2 f3f1 f2

f3

M1 M1 M2 = M0 2M3

M0 M0

N3l l

N3N3

M3M3M1 M1M2

s1s2

s3

s3

N

s3

M

( )a ( )c( )b



c) Sistema de Pórticos y Tabiques combinados

Sistema de buen comportamiento

Cada elemento contribuye a suplir las deficiencias delotro.

La deformación del pórtico es del tipo de corte y la deltabique, de flexion

La losa rígida obliga a desplazarse solidariamente.

Se han llegado a construir edificios de hasta 40 pisos.



c) Pórticos y Tabiques combinados



c) Pórticos y Tabiques combinados



d) Viga pared escalonada




Plano resistente k Plano resistente k+1




Ventaja de poder obtener grandes luces libres (7 a 20m)

Se han construido hasta unos 40 pisos de altura.



e) Tubos estructurales

Usa tubo estructural

Ventaja de poder disponer de columnas más próximas entre sí ytener mayor sección en vigas y columnas que en el caso de pórticos.La separación entre columnas es del orden de 1,5 a 3 m y la alturade vigas puede ser de 0,60 a 1,50 m.

Otras ventajas:Mejor distribución de la estructura, al ubicarla en el perímetro (mayor momento deinercia de la sección global); a la vez que confiere una buena resistencia y rigideza la torsión del edificio.

Las columnas y vigas interiores son solamente para resistir las cargasgravitacionales. Esto posibilita una tipificación de la construcción.

Puede darse mejor aprovechamiento al espacio interior.







Variantes: tubos incluidos (tube-in-tube), tuboscombinados o tubos con diagonales en fachada

Con estos sistemas se han construido los edificios másaltos en las décadas de 1970-1980: con alturas entre50 y 100 pisos.



f) Sistemas de megacolumnas con tabiques

Un núcleo (tabiques o porticos rigidizados condiagonales) responsable de resistir las solicitaciones decorte

Mega-columnas en la periferia, conectadas con eltabique central a través de grandes vigas (oentramados) que se colocan cada varios pisos.

Esas vigas transmiten (por corte) fuerzas verticales alas mega-columnas, que trabajan a compresión y atracción.




Vigas

MegacolumnasNúcleo







Vigas detransferencia

Tabique

Columnasexteriores

CompresiónTracción


Edificios construidos

Edificio Union e Benevolenza (Rosario)Fue el primer edificio en torre de la ciudad, en 1943.17 pisos, 52 m de alturaEstructura de pórticos de hormigón armado.Ver imagen



Edificio Minordo (Rosario)25 pisos, 75 m de alturaEstructura de tabiques.Dirección longitudinal: muros medianeros demampostería.Dirección transversal: tabique de hormigón (núcleode circulaciones verticales). Tabiques acoplados.Ver imagen



Mentor (Rosario)Construido en 196121 pisos, 63 m de alturaEn dirección longitudinal, sistema de pórticos ytabiques combinados. (Excepto en planta baja: solopórticos)En dirección transversal, sistema de pórticos.Ver plantaVer alzada



Torres El Faro (Buenos Aires)Construido en 2003, es el edificio más alto deArgentina.47 pisos, 160 m de alturaSistema de tubos estructurales incluidos(tube-in-tube)Ver fotoVer plantaVer construccion



Edificios en hormigón armadoKavanagh, Buenos Aires (1934), en su momento eledificio más alto de América Latina y el más alto delmundo con estructura de hormigón armado, con 120m de altura, 31 pisos. Ver fotoWater Tower Place, Chicago (1976), 74 pisos y 262m de alturaCentral Plaza, Hong Kong (1992), 78 pisos y 309 mde altura. El más alto del mundo con estructura dehormigón armado.



Edificios en aceroEmpire State, New York (1931), 102 pisos y 381 mde altura.World Trade Center, New York (1972), 110 pisos y417 m de alturaSears Tower, Chicago (1974), 110 pisos y 443 m dealtura. El edificio más alto con estructura de acero.



Edificios acero y hormigón (mixta)Torres Petrona, Kuala Lumpur, Malasia (1998), 88pisos y 452 m de altura.Taipei 101, Taipei, Taiwan (2003), 101 pisos y 508 mde altura.Ver fotoVer planta



Council on Tall Buildings and Urban Habitat

Top 100

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Torres El Faro, Buenos Aires

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Torres El Faro, Buenos Aires

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Edificio Kavanagh, Buenos Aires

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Torre Taipei

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Torre Taipei

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