|
|
|
|||
|
|||
|
Este Módulo II reproduce los contenidos del Módulo II de la publicación ESTRUCTURAS EN ARQUITECTURA - Primer Nivel cuyo autor es el Ingeniero José Luis Gómez |
|||
|
MÓDULO II |
|||
|
Consideraciones sobre diseño estructural
|
|||
|
La estructura es y ha sido siempre un componente esencial de la Arquitectura, y es precisamente el Arquitecto quien, durante el proceso de diseño, debe crear o inventar la estructura y darle proporciones correctas. |
|||
|
Para crear y darle proporciones correctas debe seguir el camino intuitivo y el científico, tratando de lograr una combinación armónica entre la intuición personal y la ciencia estructural. |
|||
|
El diseño es un proceso creativo mediante el cual se definen las características de un sistema de manera tal que cumpla, en forma óptima, con sus objetivos. Precisamente, el objetivo de un sistema estructural es equilibrar las fuerzas a las que va a estar sometido, y resistir las solicitaciones sin colapso o mal comportamiento (excesivas deformaciones). La bondad del diseño depende esencialmente del acierto que se haya tenido en componer un sistema estructural, o mecanismo resistente, que resulte el más idóneo para resistir las acciones exteriores. |
|||
|
Veamos la intervención de la estructura en las distintas etapas del proceso de diseño. Desde su primera actividad como diseñador, la de los croquis preliminares, el Arquitecto deberá organizar en el espacio que está creando los distintos planos o elementos estructurales que aportarán estabilidad (para cargas verticales y laterales) a la forma arquitectónica. De esta manera logrará que el fenómeno del equilibrio no sólo esté presente en el proceso de diseño, sino que sea uno de sus generadores. Durante los croquis preliminares debe tenerse en cuenta la estructura, integrándola a la generación de la forma arquitectónica, de modo tal que no resulte un agregado puramente tecnológico, sin valor en sí mismo o, como muchas veces ocurre, con valores negativos. |
|||
|
En la segunda etapa del proceso de diseño, la de anteproyecto, el Arquitecto deberá dar proporciones a los elementos estructurales, esto es predimensionarlos de manera de poder asegurar la factibilidad del diseño. El conocimiento conceptual del funcionamiento de los distintos mecanismos resistentes es una gran ayuda para poder cumplir exitosamente con esta intervención. |
|||
|
Finalmente, en la etapa de proyecto definitivo, los cálculos y comprobaciones servirán para definir detalles, ratificar las proporciones dadas a las piezas estructurales, o en su defecto, rechazar la viabilidad del sistema propuesto. |
|||
|
Condiciones mínimas de estabilidad
|
|||
|
Como criterio general para lograr la estabilidad de un edificio frente a la acción de cargas gravitatorias y cargas laterales (viento, sismo), es necesario contar con un mínimo de planos resistentes, éstos son: tres planos verticales, no todos ellos paralelos ni concurrentes, y un plano superior perfectamente anclado a los planos verticales anteriormente mencionados (figura MII-1). |
|||
|
|||
| Cuando se habla de fuerzas laterales se refiere a fuerzas provenientes de la acción del viento o sismo sobre las estructuras. Para el diseño sísmico en particular, se manejan en la actualidad métodos de análisis estructural basados en hipótesis (simplificadas o no) que tratan de representar, lo más fielmente posible, el hecho físico real o comportamiento del edificio en el momento del sismo. | |||
|
|
|||
|
Uno de los métodos de diseño que se utiliza está basado en efectos estáticos equivalentes. Esto significa que se consideran fuerzas horizontales aplicadas al edificio de manera que produzcan efectos similares a los que sufriría en el momento del sismo. En definitiva, se quiere con ello predecir el comportamiento del edificio (figura MII-2). |
|||
|
Aspectos formales de la estructura
|
|||
|
Los sismos han demostrado repetidamente que las estructuras más simples tienen la mayor oportunidad de sobrevivir. |
|||
|
Teniendo en cuenta que el sismo es un hecho físico eminentemente dinámico, para que el método estático mencionado anteriormente sea representativo, es necesario contar con cierta SIMETRÍA ESTRUCTURAL: REGULARIDAD EN PLANTA Y EN ALTURA. Si esto no ocurre, no se puede predecir el comportamiento del edificio diseñado y los cálculos que se realicen posiblemente no tengan mucho que ver con la realidad. |
|||
|
Por lo enunciado precedentemente, se hace necesario plantear algunos principios básicos para la selección de sistemas estructurales para los edificios ubicados en zonas sísmicas. |
|||
|
La estructura debe:
|
|||
|
Sin lugar a dudas, la restricción a la libertad arquitectónica que implican los conceptos anteriores, agrega un condicionante más al diseño en zonas sísmicas, pero por otra parte obligan al proyectista a incorporar conceptos básicos de equilibrio y organización u ordenamiento estructural desde la primera etapa del proceso de diseño. |
|||
|
SISTEMAS ESTRUCTURALES RESISTENTES A FUERZAS LATERALES
|
|||
| La mayoría de los sistemas estructurales de edificios lateralmente resistentes consisten en alguna combinación de elementos verticales con elementos horizontales o inclinados. Los elementos verticales más comunes son los muros de mampostería con la tecnología adecuada para resistir fuerzas laterales en su plano, las triangulaciones y los marcos rígidos o pórticos. El elemento horizontal más frecuente es la estructura de cubierta o entrepiso, con suficiente resistencia y rigidez para crear un plano indeformable denominado diafragma. Éste funciona recibiendo fuerzas horizontales en un nivel determinado del edificio y distribuyéndolas entre los elementos verticales del sistema lateralmente resistente. | |||
|
Planos verticales
|
|||
|
|||
|
|||
| Es conveniente recomendar que en zonas sísmicas no se diseñen configuraciones en planta que presenten excentricidades muy superiores al 15% de la dimensión de la planta normal a la dirección examinada. | |||
| La figura MII-5 ilustra diversas situaciones referidas a la ubicación en planta de los planos resistentes verticales y las condiciones de estabilidad frente a la acción de fuerzas laterales que producen traslación o rotación del sistema estructural. | |||
|
|
|||
|
Configuración en planta
|
|||
| Se ha hablado de la necesidad de proyectar plantas estructurales regulares, con el fin de poder predecir su comportamiento, con el método basado en efectos estáticos equivalentes (fuerzas hipotéticas que producen, en la construcción, los mismos efectos que la acción sísmica). En la figura MII-6a se ilustran, en forma cualitativa, las disposiciones en planta que resultan recomendables y las que son inconvenientes. | |||
|
|
|||
| La posición de los planos resistentes en la planta, y con relación al centro de masas, puede producir situaciones desfavorables desde el punto de vista del diseño, generando torsiones iniciales importantes. En este caso se denominan torsiones de diseño. En la figura MII-6b se ejemplifican algunas situaciones. | |||
|
|
|||
| Mientras más largo sea la un edificio en planta, hay mayores posibilidades de que sus extremos se muevan en forma diferente, resultando difícil prever sus efectos, como se observa en la figura MII-6c. | |||
|
|
|||
| Las plantas asimétricas con salientes significativos con forma L o T bajo acciones sísmicas presentan vibraciones complejas. | |||
|
Las plantas en forma de H con salientes significativos a pesar de que poseen simetría presentan problemas, porque es difícil prever su comportamiento. |
|||
|
Si la forma H tiene como objeto dar un poco de movimiento a la fachada a través de pequeñas entrantes, puede adoptarse con confianza. |
|||
| Los cubos extremos de ascensores o escaleras no son recomendables pues tienden a comportarse independientemente, causando efectos torsionales, difíciles de predecir. | |||
|
Uso de juntas de control
|
|||
| El método general de diseño para cargas laterales consiste en ligar toda la estructura para garantizar su movimiento como una unidad. Sin embargo, a veces, debido a la forma irregular o al gran tamaño del edificio, puede ser deseable controlar el comportamiento bajo cargas laterales mediante el uso de juntas de separación estructural, permitiendo el movimiento completamente independiente de las partes separadas del edificio (figura MII-7). | |||
|
|
|||
| Se evitarán formas no-compactas, asimétricas y situaciones que impliquen cambios bruscos de rigidez y/o resistencia. | |||
|
Plantas alargadas
|
|||
|
|
|||
|
IRREGULARIDADES EN PLANTA
|
|||
|
|
|||
|
|
|||
|
Distribución de masas y de rigideces
|
|||
|
|
|||
|
|
|||
|
{{{{{ }}}}} |
|||
|
|||
|
INDEX
