Análisis Estructural Campus Universitario

CAPÍTULO VIIESTRUCTURA Y ARQUITECTURA

¿Qué se quiere lograr?

Debido al planteamiento del edificio como transición, resulta indispensable mantener una continuidad visual entre lo preexistente. Por esta razón se pretende lograr que el proyecto se entienda como dos volumenes, donde uno esta anclado al terredo yy el otro da la sensación de flotar, produciendo un vacio que se convierte en el espacio de transición.

Alternativas acorde al concepto

Se obtuvieron dos alternativas que permitían responder al concepto que se esta trabajando.

la primera corresponde a ds estructuras que trabajan de forma independiente, donde una resuelve los espacios de la cancha y el auditorio y la otra el area de salones (pequeñas luces).

Como segunda alternativa se plantea una sola estructura que amarra los tres volúmenes y permite generar la dilatación que se onvierte posteriormente en el espacio de transición.

Opción 2

Opción 1

Opción 2

Esta opción se elige, ya que aporta no solo beneficios estructurales sino también arquitectónicos.

Por el lado estructural, al tener estos tres elementos que confinan los volúmenes, los voladizos que se generaban en los salones se reducen a la mitad, lo cual permite que su desarrollo se realice de una forma mas fácil.

Por otra parte, al analizar estos elementos desde lo arquitectónico, empiezan a determinar una pauta y un ritmo en fachada que permite leer el proyecto como un unidad, ya que se estructura de forma más clara y contundente.

Sistema estructural

El edificio se resuelve a partir de tres núcleos estructurales que conforman grandes pórticos a los cuales se anclan las placas. Debido a esto el material elegido para estos elementos es concreto ya que trabajan como muros portantes.

Adicionalmente, las placas se plantean en acero para aligerar el peso del sistema.

CAPÍTULO VIIIANÁLISIS ESTRUCTURAL

Variación 1La cancha

En la tabla de la derecha se muestra el cálculo de cargas realizado para la estructura de la cancha, el cual también permite establecer cual será la fuerza sísmica bajo la cual estará el sistema.

ANALISIS DE CARGA (q)PISO CAFETERIA

CARGA MUERTAACABADOS ESPESOR DENSIDAD PESO Ton/m2PLACA (Steeldeck) 0,15 2,4 0,36Ton/m2BALDOSÍN 0,005 2,4 0,012Ton/m2MUROS DRYWALL 0,8 0,012Ton/m2

TOTAL CARGA MUERTA 0,384Ton/m2

CARGA VIVACAFETERIA 0,5Ton/m2

TOTAL CARGA VIVA 0,5Ton/m2

TOTAL CARGAS 0,884Ton/m2

PISO CANCHACARGA MUERTA

ACABADOS ESPESOR DENSIDAD PESO Ton/m2PLACA (Steeldeck) 0,15 2,4 0,36Ton/m2MORTERO 0,05 2,2 0,11Ton/m2MADERA LAMINADA 0,02 0,6 0,012Ton/m2


CARGA VIVACARGA PARA CANCHA MULTIPLE 0,5Ton/m2



CUBIERTA CANCHACARGA MUERTA

ACABADOS ESPESOR DENSIDAD PESO Ton/m2PLACA (Steeldeck) 0,15 2,4 0,36Ton/m2DECK MADERA 0,04 0,6 0,024Ton/m2CAPA VEGETAL 0,1 1,4 0,14Ton/m2


CARGA VIVACUBIERTA TRANSITABLE 0,5Ton/m2



La canchaDeformaciones y desplazamientos

En general la estructura se comporta de manera adecuada, sin embargo, de acuerdo al grafico de deformada es posible concluir que los elementos que más sufren son las cerchas, ya que deben salvar una luz de 16 m, por lo cual tienden a flectarse con mayor facilidad.

Momento, cortante, Axial

Para el caso de momento los elementos más afectados son las columnas que soportan las cerchas, Debido a que son los únicos apoyos que reciben toda la carga. Por otro lado, la cortante se concentra en los mismos elementos, no obstante su magnitud es más homogénea en los elementos verticales, ya que en los horizontales la cortante se concentra en los apoyos. Finalmente, la estructura trabja en su mayoría a compresión salvo los cordones inferiores que conforman cada una de las cerchas.

AxiialCortantelMomento

Deriva y torsión

Para el primer intento, la deriva no cumplia con lo reglamentado, sin embargo al corregir el modelo la deriva empieza a cumplir, por lo tanto la estructura se desplaza dentro del rango permitido.

1

2

Deriva y torsión estructura inicial

NIVEL NODO DESP. X (mm) DERIVA X % DESP. Z (mm) DERIVA Z %CUBIERTA 43 13,086 0,16% 13,086 0,16%

PISO 3 20 0,921 0,02% 0,921 0,02%PISO 2 170 0,244 0,01% 0,244 0,01%PISO 1 40 0 0,00% 0 0,00%

Análisis torsión nodos de cubiertaDx1 13,086 Torsión en x 16,5132Dx2 14,436

Dz1 13,086 torsión en z 16,5132Dz2 14,436

Deriva y torsión estructura intervenida

Debido a la falta de rigidez en una de las caras, la estructura sufre de torsión, ya que carece de simetría


PISO 3 3 0,555 0,01% 0,555 0,01%PISO 2 1 0,24 0,01% 0,24 0,01%PISO 1 2 0 0,00% 0 0,00%

Análisis torsion nodos de cubiertaDx1 12,973 Torsión en x 15,9576Dx2 13,623

Dz1 12,973 torsión en z 15,9576Dz2 13,623

Variación 1Los salones

En la siguiente tabla se muestra el cálculo de cargas realizado para la estructura de la cancha, el cual también permite establecer cual será la fuerza sísmica bajo la cual estará el sistema.

ANALISIS CARGAS SALONES DE CLASE

PISO TIPO

CARGA MUERTAACABADOS ESPESOR DENSIDAD PESO Ton/m2PLACA (Steeldeck) 0,1 2,4 0,24Ton/m2MORTERO 0,05 2,2 0,11Ton/m2PISO DE VINILO 0,002 1,2 0,0024Ton/m2MUROS DRYWALL 0,2Ton/m2


CARGA VIVASALONES DE CLASE 0,2Ton/m2

TOTAL CARGA VIVA 0,2Ton/m2TOTAL CARGAS 0,7524Ton/m2

CUBIERTACARGA MUERTA

ACABADOS ESPESOR DENSIDAD PESO Ton/m2PLACA (Steeldeck) 0,1 2,4 0,24Ton/m2MORTERO 0,05 2,2 0,11Ton/m2GRAVILLA SECA 0,08 1,6 0,128Ton/m2


CARGA VIVACUBIERTA NO TRANSITABLE 0,035Ton/m2

TOTAL CARGA VIVA 0,035Ton/m2TOTAL CARGAS 0,513Ton/m2

Los salonesDeformaciones y desplazamientos

En principio a estructura no complía con el desplazamiento máximo admitido para los voladizos, por lo cual fue necesario la adición de tensores que contrarrestaran dicha deformación y también el aumento en la sección de algunos elementos.


El momento máximo se ve concentrado en los elementos horizontales, ya que estos son los encargados de soportar el voladizo. Para el caso de la cortante, los elementos más criticos son los que se encuentran vinculados al voladizo de 12 m, FInalmente, la estructura trabaja a compresión, salvo las diagonales que soportan el voladizo, ya que estos elementos conectan los extremos de las placas con el núcleo.


Deriva y torsión

Debido a que el núcleo es un elemento muy rígido, en ninguno de los dos modelos sufrió por deriva. Sin embargo, a causa del gran voladizo concentrado en un extremo, la estructura sufre de torsión en el primer modelo y posteriormente, al corregirlo, aunque se reduce no es posible lograr que la estructura deje de fallar por esto.


PISO 7 56 15,513 0,07% 75,792 0,43%PISO 6 69 12,604 0,08% 58,612 0,42%PISO 5 71 9,351 0,08% 41,656 0,39%PISO 4 27 5,526 0,07% 22,866 0,32%PISO 3 14 2,801 0,05% 10,126 0,22%PISO 2 18 1,043 0,03% 3,084 0,10%PISO 1 210 0 0,00% 0 0,00%

Análisis torsion nodos de cubiertaDx1 18,843 Torsión en x 22,8048Dx2 19,165

Dz1 92,679 torsión en z 111,1806Dz2 92,622

Variación 2

En la tabla de la derecha se muestra el cálculo de cargas realizado para la estructura de la cancha, el cual también permite establecer cual será la fuerza sísmica bajo la cual estará el sistema.

ANÁLISIS DE CARGAS (q)

PISOS INTERMEDIOSCARGA

MUERTA

ACABADOS ESPESOR DENSIDAD PESO Ton/m2 PLACA (Steeldeck) 0,15 2,4 0,36 Ton/m2 BALDOSÍN 0,005 2,4 0,012 Ton/m2 MORTERO 0,05 2,2 0,11 Ton/m2

TOTAL CARGA MUERTA 0,372 Ton/m2

CARGA VIVA CIRCULACIONES 0,2 Ton/m2

TOTAL CARGA VIVA 0,2 Ton/m2TOTAL CARGAS 0,572 Ton/m2

PISO CANCHA

CARGA MUERTA

ACABADOS ESPESOR DENSIDAD PESO Ton/m2 PLACA (Steeldeck) 0,15 2,4 0,36 Ton/m2 MORTERO 0,05 2,2 0,11 Ton/m2 MADERA LAMINADA 0,02 0,6 0,012 Ton/m2


CARGA VIVA

CARGA PARA CANCHA MULTIPLE 0,5 Ton/m2


PISO CAFETERIA

CARGA MUERTA

ACABADOS ESPESOR DENSIDAD PESO Ton/m2 PLACA (Steeldeck) 0,15 2,4 0,36 Ton/m2 BALDOSÍN 0,006 2,4 0,0144 Ton/m2 MUROS DRYWALL 0,8 0,012 Ton/m2 DECK MADERA 0,05 0,6 0,03 Ton/m2 CAPA VEGETAL 0,1 1,4 0,14 Ton/m2


CARGA VIVA CAFETERIA 0,5 Ton/m2


SALONES DE CLASE 1CARGA MUERTA

ACABADOS ESPESOR DENSIDAD PESO Ton/m2 PLACA (Steeldeck) 0,1 2,4 0,24 Ton/m2 MORTERO 0,05 2,2 0,11 Ton/m2 PISO DE VINILO 0,002 1,2 0,0024 Ton/m2 MUROS DRYWALL 0,2 Ton/m2 CAPA VEGETAL 0,1 1,4 0,14 Ton/m2 MUROS MAMPOSTERÍA Peso Ton/m2 Total m2 Área placa m2 0,2296 240 630 0,0875 Ton/m2


CARGA VIVA SALONES DE CLASE 0,2 Ton/m2


SALONES DE CLASE 2

CARGA MUERTA ACABADOS ESPESOR DENSIDAD PESO Ton/m2 PLACA (Steeldeck) 0,1 2,4 0,24 Ton/m2 MORTERO 0,05 2,2 0,11 Ton/m2 PISO DE VINILO 0,002 1,2 0,0024 Ton/m2 MUROS DRYWALL 0,2 Ton/m2 CAPA VEGETAL 0,1 1,4 0,14 Ton/m2 MUROS MAMPOSTERÍA Peso Ton/m2 Total m2 Área placa m2 0,2296 416,1 630 0,1516 Ton/m2




SALONES DE CLASE 3CARGA MUERTA

ACABADOS ESPESOR DENSIDAD PESO Ton/m2 PLACA (Steeldeck) 0,1 2,4 0,24 Ton/m2 MORTERO 0,05 2,2 0,11 Ton/m2 PISO DE VINILO 0,002 1,2 0,0024 Ton/m2 MUROS DRYWALL 0,2 Ton/m2 CAPA VEGETAL 0,1 1,4 0,14 Ton/m2 MUROS MAMPOSTERÍA Peso Ton/m2 Total m2 Área placa m2 0,2296 161,7 502,2 0,0739 Ton/m2




TERRAZA

CARGA MUERTA

ACABADOS ESPESOR DENSIDAD PESO Ton/m2 PLACA (Steeldeck) 0,1 2,4 0,24 Ton/m2 MORTERO 0,05 2,2 0,11 Ton/m2 CAPA VEGETAL 0,1 1,4 0,14 Ton/m2 MUROS MAMPOSTERÍA Peso Ton/m2 Total m2 Área placa m2 0,2296 46,2 336 0,0316 Ton/m2


CARGA VIVA CUBIERTA TRANSITABLE 0,5 Ton/m2


CUBIERTA

CARGA MUERTA

ACABADOS ESPESOR DENSIDAD PESO Ton/m2 PLACA (Steeldeck) 0,1 2,4 0,24 Ton/m2 MORTERO 0,05 2,2 0,11 Ton/m2 GRAVILLA SECA 0,08 1,6 0,128 Ton/m2


CARGA VIVA CUBIERTA NO TRANSITABLE 0,035 Ton/m2


SELFWEIGHT 3042,1074 Ton/m2

NÚMERO DE PISOS 10 CANTIDAD SELFWIGTH

POR PISO 304,21 Ton/m2

AREA PISO (m2) EQ POR PISO Ton/m2

EQ PRIMEROS PISOS 735,5 519,86 Ton/m2EQ PISO TIPO1 630 467,11 Ton/m2EQ PISO TIPO2 502,2 403,21 Ton/m2EQ PISO TIPO3 336 320,11 Ton/m2EQ CUBIERTA 161 232,61 Ton/m2

Deformaciones y desplazamientos

El edificio se encuentra dentro de los desplazamientos admitidos, sobre todo en la parte de los voladizos. Sin embargo, al contar esta vez solo con voladizo hacia uno de sus lados la estructura tiende a volcarse hacia allí, por lo cual es necesario incluir tensores que contrarresten esta deformación.



El momento se encuentra concentrado en gran medida en los pórticos estructurales que amarran todo el proyecto, particularmente en el primer de derecha a izquierda. Esto se debe a que este pórtico asume la carga de los salones y una parte de la cancha y el auditorio. En cuanto a cortante, se mantiene homogénea a lo largo de todo el edificio. Finalmente, la estructura trabaja en su mayoría a compresión y el esfuerzo máximo se encuentra en el lado derecho del primer núcleo ya que aquí es donde se ancla el voladizo del proyecto.

Deriva y torsión

Esta estructura siempre umple en deriva, devido a la rigidez por parte de los núcleos, sin embargo, continúa fallando por torsión, ya que el voladizo tiende a concentrar el desplazamiento hacia un mismo lado.


PISO 10 120 40,235 0,18% 89,389 0,36%PISO 9 119 33,205 0,18% 75,002 0,37%PISO 8 9 26,141 0,17% 60,265 0,37%PISO 7 206 19,497 0,13% 45,407 0,29%PISO 6 7 14,461 0,14% 33,798 0,33%PISO 5 232 10,002 0,14% 23,296 0,33%PISO 4 343 5,669 0,08% 12,743 0,21%PISO 3 324 2,575 0,04% 4,958 0,09%PISO 2 308 1,182 0,04% 1,845 0,06%PISO 1 307 0 0,00% 0 0,00%

Análisis torsión nodos de cubiertaDx1 45,71 Torsión en x 62,2038Dx2 57,963

Dz1 100,522 torsión en z 119,6904Dz2 98,962

CAPÍTULO IXPLANIMETRÍA ESTRUCTURAL

Planta estructural auditorio

Planta estructural cancha

Planta estructural salones tipo

Engineering

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