4. SISTEMAS_ESTRUCTURALES_PARA_EDIFICIOS_ALTOS..ppt

República Bolivariana de Venezuela.
La Universidad del Zulia.
Facultad de Arquitectura y Diseño.
Programa de Arquitectura.
Departamento de Construcción y Tecnología.

EXIGENCIAS BÁSICAS DE UNA ESTRUCTURA:
1.- EQUILIBRIO: Exigencia fundamental que implica que todas las partes de una edificación no presenten
movimientos, o que la resultante de las fuerzas aplicadas sea igual a cero.
2.- ESTABILIDAD: Condición relacionada con los movimientos que puede presentar un edificio en su
totalidad debido a la aplicación de las fuerzas, ya que, si una fuerza genera ciertos desplazamientos en el
edificio, este debe estar en capacidad de absorberlos y mitigarlos, de lo contrario se vuelve inestable, siendo
esta una condición no deseada en la edificación.
3.- RESISTENCIA: Termino referido a la capacidad de soportar las cargas que se aplican en la estructura sin
presentar fallas.
4.- FUNCIONALIDAD: Toda estructura debe cumplir a cabalidad con la función asignada, por ello se debe
evitar deformaciones grandes en la estructura de manera tal que los usuarios no sientan cómodo el uso del
edificio.
5.- ECONOMIA: Aspecto fundamental en toda estructura que cumpla un fin utilitario. Ya que por lo general
todo proyecto debe atenerse a un presupuesto disponible para la construcción.
6.- ESTETICA: Esta influencia impone a la estructura elementos para la escogencia del sistema estructural
adecuado, pero se debe tener en cuenta que en proyectos de gran tamaño el sistema estructural es expresión de
la arquitectura, por lo que un error de enfoque estructural puede afectar la belleza del edificio. (Salvador y
Heller, 1.998).

PROBLEMAS ESTRUCTURALES ESPECIFICOS EN EDIFICIOS DE ALTURA
FLEXIÓN DESPLAZAMIENTO VUELCO CORTADURA DOBLES ROTURA TORSIÓN VIBRACIÓN

Pórticos de Columnas y Vigas
Pórticos de Columnas y Losas (Flat Slab).
Estructuras Mixtas (Pórticos y Pantallas).
Pantallas Acopladas.
Pantallas Paralelas.
Pantallas Alternadas (Colmenas).
Núcleo Central y Pantallas en Fachada.
Núcleo Central y Pórticos Rígidos.
Entrepisos Suspendidos.
Entrepisos en Cantiliver.
Núcleos Múltiples.
Tubo Aporticado o Fachada Resistente.
Tubo en Tubo.
Multitubos.
Fachadas Cercadas.
PÓRTICOS
PANTALLAS
NÚCLEOS
TUBOS
Pórticos Espaciales.
Macro Pórticos.
Pórticos Paralelos.
Pantallas Paralelas
(Propiamente Dichas).
Estructuras Túnel.
Muros de Mampostería.

Pórticos: Son estructuras cuyo comportamiento está gobernado por la flexión. Están conformados
por la unión rígida de vigas y columnas. Es una de las formas más populares en la construcción de
estructuras de concreto reforzado y acero estructural para edificaciones de vivienda multifamiliar u
oficinas.
Los sistemas aporticados, o de esqueleto estructural, proporcionan "mayor libertad y flexibilidad
para la disposición del espacio interno.

Viga: es un elemento estructural donde una de sus dimensiones es mucho mayor que las otras dos, y
a través de uno o más apoyos transmiten a las fundación u otros elementos estructurales (columnas)
las cargas aplicadas transversalmente a su eje, en algunos casos se les aplica cargas en la dirección
de su eje.
Columna: es una pieza estructural vertical y de forma alargada que sirve para sostener el peso de la
estructura y transferir las cargas a las fundaciones o vigas.
Los pórticos rígidos son un sistema estructural conformado por una retícula espacial de vigas
horizontales y columnas verticales conectados rígidamente probablemente es el sistema mas
utilizado en nuestro país y se adapta muy bien hasta edificios de 15 pisos, generalmente son de dos
tipos:
• Conformado por Vigas y Columnas.
• Conformado por una losa Plana apoyado directamente sobre las Columnas.

CONSIDERACIONES GENERALES PARA EL DISEÑO DE EDIFICIOS APORTICADOS:
1.- Al ubicar las columnas deberán establecerse líneas de resistencia claramente definidas en las dos
direcciones principales de la edificación.
2.- Debe establecerse una ubicación balanceada de los elementos resistentes en relación con el centro
de gravedad de la planta del edificio, para evitar torsiones.
3.- Los elementos mas rígidos deben ubicarse hacia el centro del edificio.
4.- Generalmente resulta mas económico que la losa tenga luces mas cortas que las luces de las vigas.
5.- En un edificio de planta rectangular, los pórticos principales deben ir en el sentido mas angosto
del edificio.
6.- Los edificios deben poseer vigas rígidas en las dos direcciones para poder absorber las fuerzas
horizontales.
7.- Las luces de los volados no deben ser mayores a 1/3 la luz del vano inmediato interior.
8.- Las columnas deben ser en lo posible de forma cuadrada.
9.- Las columnas exteriores e interiores del edificio deben tener dimensiones similares, ya que las
columnas exteriores reciben menor carga vertical pero son las que absorben la carga horizontal
(sismo y viento).
10.- cuando se tengan columnas rectangulares, el lado mas largo debe llevar el mismo sentido de las
vigas de carga principales.
11.- El ancho de la base de la viga, de ser posible debe ser igual al de la columna.
12.- Las dimensiones mínimas para columnas serán de 0.30 x 0.30 mts. hasta 10 pisos y de 0.40 x 0.40
mts. hasta 20 pisos.
13.- en edificios de hasta 3 pisos y con luces pequeñas, se pueden utilizar columnas de 0.25 x 0.25 mts

Losas: elementos horizontales, donde dos de sus tres dimensiones son
mucho mayores, existen varios tipos:
Losacero: es adecuada para pórticos de acero, por el poco peso, En cuanto
al costo de los materiales es más económica, pero este tipo de losa es
apropiado para la distribución y resistencia de fuerzas laterales (viento y
sismo).
Losas de concreto armado: pueden armarse en una o dos direcciones. Las
primeras se apoyan en vigas que van en la dirección más larga, las segundas
poseen vigas principales en ambos sentidos. Cuando la losa es vaciada en
sitio, esta colabora con la resistencia de las vigas formando una viga de
concreto con sección en T.
Losas reticulares: son ventajosas cuando las cargas son muy pesadas, como
estacionamientos, áreas de almacenamiento y edificios con luces muy
grandes, ya que necesita pocas columnas intermedias.

PANTALLAS:
Son paredes de concreto armado que van de forma continua por todo lo alto del edificio. Este sistema
se emplea con frecuencia en edificios de mas de 15 a 30 pisos y cuando el sistema de pórticos no sea
suficiente para resistir las fuerzas horizontales o también cuando resulte conveniente aprovecharlas
como paredes para soportar las cargas verticales.
Los edificios de pantallas se generan en base a una serie de pantallas paralelas que proporcionan
resistencia necesaria para soportas las cargas verticales y horizontales, su aplicación esta reservada a
las edificaciones donde las paredes proyectadas tengan carácter permanente.
La separación entre pantallas dependerá del tipo de losa de entrepiso adoptado. Para evitar grandes
torsiones en los entrepisos, es fundamental que la geometría en planta sea totalmente simétrica
Los Muros o Pantallas generalmente se disponen paralelamente en el sentido mas corto de la planta
de la edificación, deben tener un espesor no menor de 0.15 mts. en el piso superior de la edificación y
en sentido vertical de arriba hacia abajo, por cada tres pisos debe aumentarse una pulgada
aproximadamente.
En el caso de viviendas de dos niveles, puede tener 0.10 mts. de espesor a todo lo alto del mismo.
Las pantallas pueden tener aberturas para puertas y ventanas, siempre que no exceda el 30% del área
del mismo.

PANTALLAS: PIRELLI TOWER, Arq. Pier Luigi Nervi.
PORTICOS Y PANTALLAS:
Tal vez sea el Sistema Estructural más eficiente para el diseño de edificios de mediana altura (entre
15 – 45 niveles), ya que combina las ventajas de la flexibilidad arquitectónica de los pórticos y la
resistencia a las fuerzas horizontales de las pantallas. En algunos casos las pantallas son eliminadas
en los pisos superiores y se transforman con pórticos. Tal es el caso del edificio Pirelli.

NÚCLEOS:
Estos suelen ser pantallas cerradas, las cuales
conforman en planta figuras como: círculos,
cuadrados, rectángulos, hexágonos, triángulos.
El interior de estos núcleos generalmente se utiliza
para: escaleras, ascensores o servicios.
Estructuralmente los Núcleos cumplen las funciones
de las pantallas, también suelen servir como puntos de
apoyo de la edificación, concibiéndose esto como un
puente cuyos apoyos son los núcleos.
Pueden existir edificaciones con uno, dos o mas
Núcleos, los cuales deben estar dispuestos de forma
simétrica y estos pueden combinarse con pórticos y
pantallas
Cuando el Núcleo se combina con pórticos, indica
que el núcleo va en el centro y los pórticos en el
perímetro del edificio, en esos casos por lo general se
utilizan losas de concreto pretensado.

NÚCLEO CENTRAL – PETRONA TOWERS. Arq. Cesar Pelli. Kuala Lumpur Malasya.

COMBINACIONES CON NÚCLEO CENTRAL
COLGADA.
SOPORTADA.
MENSULAS
SUCESIVAS.

NÚCLEO CENTRAL: TURNING TORSO, Arq. Santiago Calatrava – Suecia.

TUBOS:
Como su nombre lo indica, suelen ser tubos
agujereados que coinciden con la periferia del edificio.
Este tipo de estructura tiene aplicación en edificios de
30 a 50 pisos.
La planta de estos edificios suele ser de forma
cuadrada, rectangular o circular.
Las fuerzas horizontales son absorbidas por la
estructura tubular de la periferia mientras que la carga
vertical de los entrepisos es soportada por los pórticos
tradicionales.
En Venezuela las Torres de oficina “PARQUE
CENTRAL” – Arq. Daniel Fernández-Shaw son un
ejemplo de este tipo de estructuras.

SOLUCIONES TIPICAS
CON TUBOS EXTERIOR.
SOLUCIONES CON TUBOS INTERIOR.
MARINA CITY – Chicago Illinois.

TUBO EN TUBO:
Es el sistema que surge en base a la siempre imperante
necesidad de tener espacios libres de columnas, donde es
conveniente disponer de un sistema estructural que aporte
esta condición.
Los edificios altos de oficinas generalmente tienen una
gran área destinada a los servicios y resulta ventajosa
agruparlas en un núcleo central formado por pantallas o una
estructura tubular.
En este tipo de estructuras, el tubo central tiene como
función principal absorber la carga vertical, es decir sirve de
apoyo a las vigas que soportan el entrepiso y el tubo exterior
es el encargado de resistir las fuerzas horizontales.

ESTRUCTURA MULTITUBULAR:
Las estructuras Multitubulares o de Haz de Tubos están formadas por un grupo de estructuras
Tubo agrupadas entre si, las cuales forman una sola pieza. Cuando el ancho de la fachada de una
estructura tubo es mayor a 20 mts, se presentan deformaciones considerables en el tubo perimetral.
Estas deformaciones pueden ser contrarrestadas creando líneas de resistencia entre las fachadas
opuestas. Estas líneas de resistencia son también pórticos tipo tubo, que hacen que el tubo
perimetral este subdividido internamente en grupo de tubos mas rígidos.
Ejemplo: Torres Sears – Chicago.

RESUMEN:
Los sistemas de Pórticos o de esqueleto estructural, proporcionan "mayor libertad y flexibilidad
para la disposición del espacio interno.
Los sistemas de pantallas requieren un planteamiento cuidadoso para evitar fuertes torsiones en
planta; debe hacerse una distribución regular de las pantallas, estableciendo el criterio de la simetría.
Los grandes muros de concreto tienden a limitar la flexibilidad en la distribución de los espacios
internos, es por ello que en los edificios donde el uso requiere gran versatilidad, como por ejemplo,
en edificios para oficinas, resulta muy conveniente ubicar las pantallas limitando las áreas de
circulación vertical y de servicios.
Los sistemas de fachada resistente, condicionan de manera significativa el aspecto externo del
edificio, pero facilitan mucho la organización del espacio interno (distribución).
Los edificios con pisos suspendidos, permiten tener en la planta baja grandes espacios abiertos
por no existir columnas en las fachadas, en los edificios sobre pilotes, está ventaja puede extenderse a
los demás pisos del edificio.

TIPOLOGIAS ESTRUCTURALES
PANTALLAS.
PÓRTICOS
Y
PANTALLAS.
SISTEMAS
PUENTE.
TUBO
INTERIOR.
TUBO
EXTERIOR.
TUBO
EN
TUBO.
MASTIL
Y
PANTALLA.
TUBO
RIDIGIZADO
(DIAGONAL).
HAZ
DE
TUBOS.

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