viernes, 28 de mayo de 2010

LAS FORMAS VERTICALES


SON SISTEMAS ESTRUCTURALES QUE RECOGEN LAS CARGAS DE LOS PISOS HORIZONTALES COLOCADOS UNO ENCIMA DEL OTRO Y LAS TRANSMITEN VERTICALMENTE A LOS APOYOS.
DEBIDO A SU ALTURA Y LAS ACCIONES HORIZONTALES DE VIENTO Y SISMO,SU ESTABILIDAD LATERAL ES UN COMPONENTE PRINCIPAL DE LA EDIFICACION.PARA EL SOPORTE DE LAS Y SU ESTABILIDAD SE REQUIERE UNA MASA CONSIDERABLE EN LA SECCION DE LOS APOYOS O COLUMNAS,QUE REDUCE LA DISPONIBILIDAD ARQUITECTONICA DE LA PLANTA DEL EDIFICIO.
SON LAS ESTRUCTURAS USADAS EN LOS MODERNOS "RASCACIELOS",QUE YA SOBREPASAN LOS 100 PISOS DE ALTURA.LOS SISTEMAS DE TUBO,CERCHAS VERTICALES,TUBO EN TUBO,NUCLEO-PANTALLA Y COMBINACIONES DE ELLOS PERMITEN SOPORTAR LAS GRANDES EXIGENCIAS DE LOS VIENTOS Y SISMOS EN EDIFICACIONES EN ALTURA.
LOS "SISTEMAS DE TUBO" SE BASAN EN CREAR UNA ESTRUCTURA CON COLUMNAS EN LAS FACHADAS POCO SEPARADAS QUE SE UNEN CON LAS VIGAS EN CADA PISO.LOS ELEMENTOS ARQUITECTONICOS DE TIPO VERTICAL SE VUELVEN ESTRUCTURALES .CREANDO UN SISTEMA QUE ACTUA COMO UN TUBO PERFORADO O UNA CAJA RIJIDA QUE SE PROYECTA EN VOLADIZO DESDE EL SUELO ,BAJO LA ACCION DE LAS FUERZAS HORIZONTALES.ESTE SISTEMA ES DENOMINADO TAMBIEN DE "FACHADA RESISTENTE".LAS COLUMNAS TRABAJARAN CASI BASICAMENTE A TENSION O COMPRESION,SUMINISTRANDO LA CAPACIDAD A VOLCAMIENTO DE LA ESTRUCTURA,SIN MOMENTOS FLECTORES.LAS TORRES DEL COMERCIO EN NUEVA YORK DE 102 PISOS,TENIA ESTE SISTEMA EN ACERO ESTRUCTURAL.
TEMA DE "TUBO EN TUBO" COMBINA LA "FACHADA RESISTENTE",CON UN NUCLEO RIGIDO DE CONCRETO REFORZADO;LOS DOS SISTEMAS SE UNEN MEDIANTE UN CONJUNTO DE VIGAS EN CADA PISO;LA PLANTA BASICA DE CADA UNA DE LAS TORRES PETRONAS EN MALASIA TIENEN SISTEMAS EN CONCRETO REFORZADOS DE GRAN RESISTENCIA CONFORMADO CON DIEZ Y SEIS (16) COLUMNAS CIRCULARES DE CONCRETO REFORZADO DE ALTA RESISTENCIA UBICADAS EN EL POLIGONO CERRADO EXTERIOR,UNIDAS AL NUCLEO CENTRAL POR DONDE SE DISPONEN LOS ACENSORES Y ESCALERAS DE LAS TORRES.
EN LAS ESTRUCTURAS DE ACERO LAS COLUMNAS SE PUEDEN COLOCAR MAS SEPARADAS QUE EN LOS SISTEMAS DE TUBO.PERO CONECTANDOLAS COMO MIEMBROS DIAGONALES EN LA FACHADA,PARA HACER QUE TRABAJEN EN CONJUNTO .
EL SISTEMAS DE LOS "TUBOS EN PAQUETE" PERMITE APROVECHAR LAS COLUMNAS INTERIORES,QUE EN EL CASO DE SISTEMAS DE TUBO CON GRANDES AREAS DE PISO SERIAN POCO EFICACES ;SE DISPONEN LAS COLUMNAS CERCANAS EN MODULOS TUBULARES ,PARA MEJORAR SU FUNCIONAMIENTO BAJO FUERZAS HORIZONTALES COMO LAS DE VIENTO.EL EDIFICIO SEARS DE CHICAGO,CON SUS 110 PISOS ES EN LA ACTUALIDAD EL EDIFICIO MAS ALTO EN LAS AMERICAS CON ESTE SISTEMA.
LA CONSTRUCCION DE UN EDIFICIO ALTO REQUIERE DE UN TRABAJO EN EQUIPO MUY CUIDADOSO,PUES ADEMAS DE LAS CONSIDERACIONES DEL SISTEMA ESTRUCTURAL PARA SOPORTAR LAS FUERZAS HORIZONTALES Y LAS NECESIDADES ARQUITECTONICAS ,ESTOS CONTIENEN GRANDES Y COSTOSOS SISTEMAS VERTICALES DE TRANSPORTE DE PERSONAS Y SISTEMAS ELECTRICOS Y MECANICOS DE SUMINISTRO DE ENRGIA,DE COMUNICACION,INFORMACION,ENFRIAMIENTO Y/O CALEFACCION,QUE REQUIEREN GRANDES ALTURAS DE ENTREPISOS PARA PODER DISPONER DE ELLOS FACILMENTE,DURANTE LA CONSTRUCCION,Y SU MANTENIMIENTO POSTERIOR.
ADEMAS DE LA UBICACION DE LOS SISTEMAS ELECTROMECANICOS,DEBEN TENERSE EN CUENTA FACTORES TALES COMO: EL SISTEMA ESTRUCTURAL ADECUADO PARA SOPORTAR LAS ACCIONES HORIZONTALES,EL AREA DE CADA PISO,LA ALTURA TOTAL DEL EDIFICIO (NUMERO DE PISOS), LA ALTURA DEL ENTREPISO (QUE PERMITE DISMINUIR LAS CONGESTIONES DE DUCTOS PARA SERVICIOS),LAS LUCES (LOS ARQUITECTOS SIEMPRE BUSCAN GRANDES LUCES,PARA TENER ESPACIOS MAS LIBRES Y FLEXIBLES),LOS MATERIALES ESTRUCTUALES Y NO ESTRUCTURALES.

jueves, 27 de mayo de 2010

El World trade center y la Torre de ANTEL




Un proyecto hecho realidad: Torre 3 World Trade Center Montevideo
Hace algunos días estuve visitando la tercera torre ya inaugurada del complejo World Trade Center Montevideo, realmente quede impresionado por el desarrollo y el avance que en medios tecnológicos se le han incorporado en comparación con sus dos antecesoras.

Como usuario del complejo me asombre por la distribución de los espacios y el diseño que a nivel interior se ha implementado.

Desde todo punto de vista, considero que hoy en día es el mejor complejo de negocios que existe en Montevideo, no solamente por la calidad edilicia (AAA), sino también por el nivel de servicios complementarios que la zona también ofrece a los usuarios; la cercanía con el Shopping Center, filiales bancarias y servicios financieros.

Tuve la suerte de estar en la inauguración de la tercera torre, y realmente admiro y felicito a los emprendedores que han estado todo el tiempo detrás de este desarrollo, y especialmente a un visionario como el Cr. Carlos Lecueder, quien destacó como fue que comenzó este proyecto hace ya más de 20 años; en una sociedad por demás conservadora, el fue capaz de derribar varias barreras para llevar a cabo este fabuloso proyecto.

Muchas veces paso caminando por la plaza de las esculturas (un nuevo espacio entre la torre 3 y las primeras dos), y me fascino día tras día por tener la suerte de poder observar y utilizar tan brillante emprendimiento.
TORRE DE ANTEL
Quien no recuerda la famosa torre Antel
Es la sede de la compañía estatal de telecomunicaciones ANTEL. En la actualidad es el rascacielos más alto de Uruguay. El edificio es de estilo futurista, y desde lo alto se observa toda la Bahía de Montevideo. La torre consta de 35 plantas y lo componen dos volúmenes, uno más bajo con tan solo 27 plantas.

los 10 rascacielos más altos del mundo

A pesar de la crisis la carrera construir el edificio más alto del mundo sigue más activa que nunca.



Burj Dubai, ubicado en los Emiratos Árabes. Su fecha de finalización está pautada para 2010, y superará los 800 metros de altura



Taipei 101, en el centro de la capital taiwanesa, detenta el primer puesto con sus 508 metros de altura



El Shanghai World Financial Center alcanza los 492 metros y, sólo por ahora, se ubica en el segundo lugar, entre los edificios más altos del mundo



Las torres Petronas, construidas por el argentino César Pelli se mantienen en el tercer lugar



La torre Sears, el punto más alto de la arquitectura norteamericana



La torre Jin Mao detenta 421 metros de altura



El centro financiero de Hong Kong sobresale desde la bahía de la isla asiática



La torre CITIC Plaza es una de la cumbres de Shanghai



Shun Hing Square, otra de las obras de la creciente economía china



La emblemática cima del Empire State, que a más de 80 años de su construcción se mantiene entre los edificios más altos del mundo


La carrera que comenzó a mediados de siglo XX y que hasta hace algunos años se había estancando, de un tiempo a esta parte volvió a ser protagonista del mundo de la arquitectura. Con la aparición de nuevos proyectos en Asia (especialmente en China y en los países árabes), el ranking que durante algunos años se detuvo en las famosas Torres Petronas , diseñadas por el argentino César Pelli en Kuala Lumpur, recuperó una dinámica propia.

En la actualidad, el edificio más alto del mundo es Taipei 101. Como su nombre lo indica, se encuentra en el corazón de la capital Taiwanesa. Ostenta una altura de 508 metros (sin contar su antena), y su particular forma busca imitar al bambú y a las tradicionales pagodas. También cuenta con el elevador más rápido del mundo, que puede recorrer los 101 pisos en 45 segundos.

El segundo lugar es ocupado por el Shanghai World Financial Center, una torre de 460 metros de altura y 101 pisos. La torre fue inaugurada en 2006 y se encuentra en el centro financiero Chino.

El tercer puesto es ocupado por las Petronas, las torres que se levantan en Kuala Lumpur, Malasia. Terminaron de construirse en 1998 y cuentan con 452 metros de altura y 88 pisos.

El cuerto lugar es ocupado por una de los edificios más antiguos: Sears Tower de Chicago. La torre de la famosa tienda de departamentos fue construida en 1974 y posee 110 pisos que la elevan a 442 metros de altura.

En quinto lugar se ubica la torre Jin Mao, otro de los proyectos nacidos desde Asia. El edificio de 88 pisos se eleva a más de 421 metros sobre el nivel del mar, y está ubicado en Shanghai, uno de los centros financieros más importantes del mundo.

El centro financiero de Hong Kong, una versión asiática del World Trade Center de Nueva York, es el sexto edificio más alto de la actualidad. Su infraestructura está formada por 88 pisos que alcanzan una altura de 415 metros.

El CITIC Plaza, ubicado en la ciudad china de Guangzhou, alcanza los 319 metros de altura, distribuidos en 80 pisos. La torre fue presentada en 1996. Ese mismo año, China se adjudicó el octavo lugar del ranking con el Shun Hing Square. La torre está ubicada en Shenzhen y tiene 69 pisos que se elevan 384 metros.

En el último puesto se encuentra el mítico Empire State. La torre insignia de Nueva York fue inaugurada en 1931 y con sus 381 metros y 102 pisos se mantiene firme entre los edificios más emblemáticos de todo el mundo.

Como yapa, y para completar el listado de los diez edificios más altos del mundo, se encuentra el Burj Dubai, una faraónica obra que se encuentra a pocos meses de finalización. Si bien todavía no se sabe cuál será su altura final se especula que superará los 800 metros, convirtiéndose en la construcción más alta.






DUBAI

EL Burj Khalifa -Dubai-


El Burj Khalifa llegó a los 818 metros desde el nivel de suelo hasta la punta de la antena, presumiblemente la altura máxima. Tiene 186 pisos, que en su punto más alto se encuentra a 768 metros, y a partir de ahí, la antena sube hasta la cota de 818 metros; aunque en datos generales, solamente se mencionan las plantas habitables. Por tanto, el Burj Khalifa tiene 162 plantas que llegan a los 624 metros. La fachada de vidrio fue concluida el 1 de octubre del 2009. A pesar de haber sido inaugurado ya, aun quedan trabajos interiores en el edificio y en sus alrededores (jardinería principalmente).

LOS 10 RASCACIELOSs MAS ALTOS DEL MUNDO

Sistemas estructurales de Altura activa (rascacielos)

LAS FORMAS VERTICALES

Son sistemas estructurales que recogen las cargas de los pisos horizontales colocados uno encima del otro y las transmiten verticalmente a los apoyos.



Figura 7.4

Debido a su altura y las acciones horizontales de viento y sismo, su estabilidad lateral es un componente principal de la edificación. Para el soporte de las cargas y su estabilidad se requiere una masa considerable en la sección de los apoyos o columnas, que reduce la disponibilidad arquitectónica de la planta del edificio.

Son las estructuras usadas en los modernos «rascacielos», que ya sobrepasan los 100 pisos de altura. Los sistemas de tubo, cercha vertical, tubo en tubo, núcleo- pantalla y combinaciones de ellos permiten soportar las grandes exigencias de los vientos y sismos en edificaciones en altura.




Figura 7.5 Esquema de los sistemas: tubo en tubo y tubos en paquete, adaptada de ref. 4

Los «sistemas de tubo» se basan en crear una estructura con columnas en la fachada poco separadas que se unen con las vigas en cada piso. Los elementos arquitectónicos de tipo vertical se vuelven estructurales, creando un sistema que actúa como un tubo perforado o una caja rígida que se proyecta en voladizo desde el suelo, bajo la acción de las fuerzas horizontales. Este sistema es denominado también de «fachada resistente». Las columnas trabajarán basicamente a tensión o compresión, suministrando la capacidad a volcamiento de la estuctura, sin momentos flectores. Las torres del comercio en Nueva York de 102 pisos, tenían este sistema en acero estructural.

El sistema de«tubo en tubo» combina la «fachada resistente», con un nucleo rígido de concreto reforzado (ver figura 7.5); los dos sistemas se unen mediante un conjunto de vigas en cada piso; la planta básica de cada una de las Torres Petronas en Malasia, tieneneste sistema en concreto reforzado de gran resistencia conformado con diez y seis (16) columnas circulares de concreto reforzado de alta resistencia ubicadas en el poligono cerrado exterior que se muestra en la figura 7.6, unidas al nucleo central por donde se disponen los aacensores y escaleras de las torres.


Figura 7.6. Esquema vertical y planta típica de las torres Petronas, Malasia, 452 m , 1997, adaptada de ref. 9

En las estructuras de acero las columnas se pueden colocar más separadas que en los sistemas en tubo, peroconectándolas con miembros diagonales en la fachada, para hacer que trabajen en conjunto (edificio John Hancock Center, de 100 pisos, en Chicago-figura 7.7).

El sistema de los «tubos en paquete» permite aprovechar las columnas interiores, que en el caso de sistemas de tubo con grandes áreas de piso serían poco eficaces; se disponen las columnas cercanas en módulos tubulares (ver figura 5.12 derecha), para mejorar su funcionamiento bajo fuerzas horizontales como las de viento. El edificio Sears de Chicago, con sus 110 piso es en la actualidad el edificio más alto en las Américas con este sistema (ver figura 3.2).



Figura 7.7. Edificio John Hancock, Chicago, acero estructural; sistema estructural: fachada resistente, reforzada con diagonales, 100 pisos, tomada de ref. 4
En la figura 7.8 se muestra la planta estructural de un piso típico (donde aún no se suspende ningún tubo) del edificio Sears, que conforma un «sistema de tubo en tubo», con tubos cuadrados aporticados de 75 pies (22,5 m aprox) de lado, separación de columnas de 15 pies (4,5 m) y empaquetado ennueve áreas o tubos, los cuales además, se interrumpen a diferentes alturas (ver figura 5.12), sin afectar la integridad estructural del edificio.




Figura 7.8. Planta típica de la Torre Sears en Chicago, piso 35 a 42, tomado de ref. 4



Figura 7.9: Torre Colpatria, en concreto reforzado, 50 pisos, Bogotá

La construcción de un edificio alto requiere de un trabajo en equipo muy cuidadoso, pues además de las consideraciones del sistema estructural para soportar las fuerzas horizontales y las necesidades arquitectónicas, estoscontienen grandes y costosos sistemas verticales de transporte de personas, y sistemas eléctricos y mecánicos de suministro de energía,de comunicación, información, enfriamiento y/o calefacción, que requieren grandes alturas de entrepiso para poder disponer de ellos fácilmente, durante la construcción, y su mantenimiento posterior.

Además de la ubicación de los sistemas electromecánicos antes mencionados, deben tenerse en cuenta factores tales como: el sistema estructural, adecuado para soportar las acciones horizontales, el área de cada piso, la altura total del edificio (número de pisos), la altura del entrepiso (que permita disminuir las congestiones de ductos para servicios), las luces (los arquitectos siempre buscan grandes luces, para tener espacios más libres y flexibles), los materiales estructurales y no estructurales.

Puede decirse que existe, tecnológicamente hablando, la posibilidad de construir edificios de 1000 m de altura. Sin embargo, los problemas de concentrar 20.000 o 30.000 personas en un espacio tan reducido, los nuevos problemas del «terrorismo», y las dificultades para lograr un comportamiento social satisfactorio, hacen que aún sea un reto esta idea, de la cual ya hay proyectos.

Con el atentado terrorista a las «torres gemelas en Nueva York» (sept 11 del 2001), la planeación y diseño de estas construcciones cambiará. La sicosis creada hace difícil que estas construcciones sean atractivas en el futuro. Sin embargo, siempre habrá soluciones, que recogerán experiencias anteriores en el uso de materiales y sistemas estructurales. El concreto reforzado de «alta resistencia» que fue usado en las columnas de las torres Petronas en Kuala Lumpur, Malasiapermite soportar los problemas creados por el fuego en los perfiles estructurales de acero y evitar el «colapso progresivo» como el ocurrido en las torres de WTC de NY.

En noviembre de 2003 se inauguró en Taipei (Taiwan) la denominada “Taipei 101 Tower” que con sus 508 m de altura (incluyendo su aguja de 60 m), es considerada por algunas organizaciones como el edificio más alto del mundo, sobrepasando la altura de las Petronas.

Esta torre destinada a oficinas, locales comerciales y parqueaderos es construída en acero estructural, con columnas tubulares de acero de 80 mm de espesor y rellenas de concreto de alta resistencia (10.000 psi), y tiene un dispositivo de amortiguación, con una esfera de acero de 800 t de peso, en el piso 88, que le permite controlar las oscilaciones normales del edificio; el efecto causado por los grandes sismos que afectan a la isla de Taiwan, no es atendido por este sistema.



Figura 7.10 Torre de Taipei, 508 m de altura, 101 pisos. Tomada dela Revista, El espectador, Nº 179

La altura de la aguja ha sido polémica entre las organizaciones que no tienen en cuenta la altura de las antenas, agujas o elementos de decoración para medir la altura de los rascacielos. Para ellos, la “Torre de Taipei” no sería el edificio más alto de mundo en la actualidad y tal vez lo sería el edificio Sears en Chicago, cuyo último piso está a 443 m.



Figura 7.11 Comparación de alturas de edificios más altos. Adaptada dela Revista, El espectador, Nº 179



Un rascacielos es un edificio particularmente alto y continuamente habitable. A menudo también se denomina rascacielos a aquellos edificios que destacan por su altura sobre los de sus alrededores; esto último se fundamenta en la definición del Council on Tall Building and Urban Hábitat (CTBUH).
"La altura de los rascacielos es un término relativo[1] , generalmente comparativo con el contexto. El primer edificio considerado como tal no tenía más que 5 alturas... y ahora se han alcanzado casi los 500 m de altura. No existe una medida internacional, aunque sí una definición dada por el Council on Tall Building and Urban Hábitat (CTBUH) con base en Pennsylvania que dice que un rascacielos 'es un edificio en el que lo vertical tiene una consideración superlativa sobre cualquier otro de sus parámetros y el contexto en que se implanta'. Hoy en día el significado es mezcla de lo anterior."
Comparativa de los rascacielos más altos del mundo. En rojo aquellos que se encuentran en construcción (la construcción del Chicago Spire se encuentra actualmente en suspenso).

También existe un criterio basado en altura bastante popular, situando el límite inferior en unos 500 pies (152,5 metros) de altura. A partir de 1000 pies de altura (unos 305 m) un edificio suele ser considerado rascacielos superalto. La razón de su construcción suele ser el máximo aprovechamiento económico del suelo. Por ello, suelen encontrarse múltiples rascacielos agrupados en las zonas comerciales o residenciales de grandes ciudades, donde el valor del suelo es elevado. Sin embargo, en el caso de los grandes rascacielos, la motivación económica suele ser en realidad inexistente, pues el exceso de altura conlleva gastos todavía mayores. En estos casos la motivación es puramente publicitaria, ya que estos grandes edificios, en especial si logran la etiqueta de "edificio más alto" (de la ciudad o país), adquieren relevancia y notoriedad, y dotan de una imagen de poder y bonanza económica a sus propietarios.

Estas agrupaciones de rascacielos suelen dibujar una línea de horizonte característica de muchas ciudades, como Nueva York, Chicago, Ciudad de México, Ciudad de Panamá, Shanghái, Hong Kong, Tokio, Fráncfort del Meno, Madrid, Dubái ó São Paulo.
Contenido
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* 1 Historia
o 1.1 Torres
o 1.2 Proyectos futuros
* 2 Ventajas e inconvenientes
* 3 Referencia
* 4 Véase también
* 5 Enlaces externos

Historia [editar]
En 1998 las Torres Petronas ocuparon el primer puesto como las torres más altas del mundo, superando al Sears Tower en Chicago.
Torre Mayor de la Ciudad de México.

Creados en Chicago (Estados Unidos), y perfeccionados en Nueva York, los rascacielos fueron una creación estructural que revolucionó el panorama urbano de los últimos cien años, siendo hoy día un símbolo de modernidad en todo el mundo. El elemento principal que permitió el desarrollo de los rascacielos fue el ascensor, si bien otros avances técnicos posibilitaron el progresivo aumento de altura. Entre ellos destacan el acero, el hormigón armado, el vidrio, y la bomba hidráulica. Antes del siglo XIX los edificios de más de seis plantas eran raros, ya que su excesiva altura los hacía poco prácticos. Además, los materiales y técnicas necesarios para construir un rascacielos son notablemente diferentes de los empleados en edificios convencionales.

Los primeros rascacielos aparecieron a finales del siglo XIX en ciudades con altos índices de población como Nueva York, Londres o Chicago. Sin embargo, los constructores de Londres y Chicago se encontraron con normas que limitaban su altura, y en la Europa continental hubo dudas acerca de su seguridad frente a incendios o a su estética, por lo que en los primeros años del siglo XX Nueva York fue la ciudad pionera en este tipo de construcciones.

El primer edificio considerado como rascacielos fue el Home Insurance Building, diseñado por el estadounidense William Le Baron Jenney. Fue construido entre 1884 y 1885 y constaba de diez plantas. No obstante, hoy en día su altura no resulta impresionante y, de hecho, si fuera construido en la actualidad no sería considerado rascacielos. Otro posible candidato a primer rascacielos sería el World Building, de 20 plantas y construido en Nueva York en 1890. Sin embargo, para los estándares modernos, el primer rascacielos auténtico sería el Park Row Building de Nueva York, con 30 plantas, construido en 1899. En Europa el primer rascacielos fue el Edificio Telefónica, construido en Madrid, entre 1926 y 1929.

A partir de los años 30 comenzaron a aparecer rascacielos en ciudades de Iberoamérica (São Paulo,Ciudad de México, Buenos Aires, Caracas, Panamá, Santiago, Bogotá) y también en Asia (Shanghái, Hong Kong, Tokio,Taiwan, etc.)

Tras la Segunda Guerra Mundial la Unión Soviética planificó la construcción de ocho grandes torres; las Torres Stalin, siete de las cuales fueron llevadas a cabo. El resto de Europa comenzó también a construir grandes edificios: en Madrid se construye el primer edificio de más de 100 metros en 1950 (Edificio España).

Otro rascacielos notorio es la torre Sears, terminada en 1976. Mide hasta su techo 442 m, pero contando sus antenas, alcanza los 527 m. Las Torres Petronas son las torres gemelas más altas del mundo, con 452 metros. El Shanghai World Financial Center tiene una altura de 492 m, siendo el más alto sin contar las antenas. El Taipei 101 alcanza los 502 m, y 529 contando la antena. Pero, desde principios de 2010, el edificio más alto del mundo es el Burj Dubai, de 200 pisos,[2] que se eleva hasta los 828 m y está ubicado en Dubái, la ciudad más poblada de Emiratos Árabes Unidos.
Torres [editar]

Las torres no son propiamente rascacielos, pues sólo están habitadas parcialmente, pero durante mucho tiempo han rivalizado con los rascacielos por obtener el récord de altura: en los años 70 se terminó la Torre CN, que superaba por pocos metros a la Torre Ostankino moscovita, de los años 60. Ambas han sido recientemente superadas por la Torre de televisión de Cantón, todavía sin inaugurar.
Proyectos futuros [editar]

Se ha empezado también a trabajar en el que podría ser el futuro rascacielos más alto del mundo, que estaría ubicado en Buenos Aires, Argentina. El edificio tendría una altura de 1000 m, y se llamaría Forum baf. De realizarse, el edificio tendría prevista como fecha de inauguración el 2016.

Este rascacielos sería superado por el Al Burj; una propuesta que de concretarse mediría 1.050 m de altura.

A su vez, en junio de 2009 se anunció que el Rascacielos más alto del mundo va a construirse en Arabia Saudí.[3]
Ventajas e inconvenientes [editar]
El Taipei 101 fue el edificio más alto del mundo hasta el 2007, su estructura se puso a prueba cuando un terremoto azotó la ciudad, mientras estaba en construcción.

La principal ventaja de los rascacielos es la de obtener una gran cantidad de superficie útil en un espacio de suelo reducido. Este suele ser el motivo por el que los promotores inmobiliarios deciden emprender este tipo de obras, ya que la posibilidad de vender o alquilar una gran cantidad de viviendas u oficinas suele compensar el enorme coste de construir estos edificios.
El Empire State es el rascacielos mas simbólico de Estados Unidos; al fondo el edificio Chrysler.

La razón por la que las empresas tienden a agruparse en estos edificios es que la concentración de personas y servicios en un área reducida permite una mayor eficiencia económica. La concentración de sus empleados en un único edificio permite a las empresas obtener un mayor rendimiento, ya que se hacen innecesarios los viajes o los envíos por correo o por servicios de mensajería. Por las mismas razones, la concentración de un número elevado de empresas facilita los intercambios entre ellas. Esto, por supuesto, podría hacerse en edificios de menor tamaño, pero los rascacielos permiten que esto se dé en el centro de las grandes ciudades, donde los medios de transporte público facilitan el acceso a empleados y clientes.

Además, esta concentración permite la utilización de medios de transporte público como el metro en lugar del automóvil o el autobús, con lo que esto supone en la reducción de contaminación atmosférica. Relacionado con lo anterior, los medios de transporte verticales (ascensores y escaleras mecánicas) son más eficientes que los medios de transporte horizontales (automóviles, autobuses...). De esta forma, el consumo energético derivado del transporte se reduce.

Pero existen también inconvenientes: la alta concentración de población que suponen los rascacielos exigen grandes inversiones en infraestructuras de transporte, instalaciones de suministro de agua, electricidad, comunicaciones, saneamiento, etc. Instalaciones cuyo coste recae en las instituciones municipales, que a cambio cobran grandes cantidades de dinero para otorgar ese tipo de licencias.
Complejo Parque Central, los rascacielos más altos de Sudamerica.

Existen también problemas derivados de su gran altura:

* Hacer que el agua llegue a los pisos más altos sin que revienten las tuberías de los pisos más bajos. Para ello se bombea por etapas y se guarda en depósitos en los pisos intermedios.
* Los ascensores deben ser rápidos, por la necesidad de no emplear mucho tiempo en llegar al piso deseado, pero unas aceleraciones excesivas pueden provocar desmayos.
* Peores condiciones para soportar terremotos. Sin embargo, esto se tiene en cuenta en su diseño llegando a ser más resistentes que los edificios bajos construidos por métodos convencionales. Los 5 más resistentes son: El Taipei 101, el U.S. Bank Tower, La Torre Mayor, la Torre Pemex y la Torre Latinoamericana.[cita requerida]
* Un edificio alto soporta peor el viento, y en el cálculo de su estructura se tienen en cuenta las oscilaciones horizontales, tanto por la altura como por el hecho de que el viento es más fuerte cuanto más nos distanciemos del suelo.
* Los cimientos deben soportar mucho peso y grandes momentos debidos a la fuerza horizontal ejercida por el viento. Por ello deben ser anchos y profundos, y además deben diseñarse de una forma especial para soportar los terremotos.
* La acumulación de una gran masa en la misma vertical puede producir a nivel geológico y geofísico desequilibrios sismológicos, como los sucedidos en Taipei [1].

domingo, 23 de mayo de 2010

Casa Alemana

http://www.lacasaalemana.com

La “Casa Alemana” es un prototipo de casa energéticamente eficiente que se basa en las propuestas ganadoras de la Universidad Técnica de Darmstadt en el concurso “Solar Decathlon”. Como tal, muestra nuevas e innovadoras tecnologías alemanas para la construcción de viviendas y su abastecimiento energético, mediante el aprovechamiento de la energía solar.

Además de la aplicación e integración de la tecnología para el aprovechamiento de la energía solar y el incremento de la eficiencia energética con medidas pasivas, la “Casa Alemana” demuestra que la estética y el confort son capaces de armonizar con la eficiencia energética y el uso de energías renovables.

Uniendo arquitectura sofisticada y tecnología innovadora, se demuestra que la sustentabilidad, así como la calidad del diseño, son conceptos viables con gran potencial en los mercados latinoamericanos.

A través de una exposición itinerante, enmarcada dentro de la Iniciativa de Exportación en Energías Renovables y Eficiencia Energética de la República Federal de Alemania, se podrá ver y vivir la “Casa Alemana” a lo largo de toda Latinoamérica. Esta exposición es impulsada por el Ministerio Federal de Economía y Tecnología de Alemania (BMWi) junto con el Ministerio Federal de Transportes, Obras Públicas y Urbanismo de Alemania (BMVBS).














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martes, 18 de mayo de 2010

MADERAS

miércoles, 12 de mayo de 2010

Sistemas estructurales de forma activa ( cables)

Son aquellas en que su comportamiento predominan, básicamente, los esfuerzos axiales de tensión o compresión. Los cables representan los elementos a tensión y las columnas y los arcos las estructuras a compresión. Son formas muy eficientes, estructuralmente hablando, pues permiten resistir el máximo de carga con el mínimo de material estructural.


EL CABLE

E s la estructura a tensión típica. Los cables son las formas más eficientes que se han construido. Son muy flexibles y cambian de forma bajo la acción de cargas concentradas, no poseen rigidez a la flexión, ni resisten fuerzas de compresión. En la naturaleza, la telaraña, nos sirve de ejemplo y muestra las bondades de su comportamiento.
Bajo la acción de fuerzas concentradas grandes (con peso del cable pequeño con relación a las cargas aplicadas), se deforma, presenta tramos rectos entre los apoyos y los puntos de aplicación de las cargas; pierde su perfil original y alcanza el denominado polígono funicular.
Cuando las cargas son más repartidas se obtienen formas curvas, como la parábola, comúnmente presentada en los puentes colgantes. Para mantener el equilibrio es necesario que en los apoyos del cable, además de la reacción vertical que equilibra las cargas, exista una reacción horizontal hacia afuera. La magnitud de las tensiones (tracciones) en el cable dependerá no solo de las cargas, sino de la magnitud de esa fuerza horizontal y ésta a su vez del inverso de la distancia vertical entre la cuerda que une los apoyos y el cable (denominada flecha). El cable no solo funciona estructuralmente en el plano, sino que se puede usar para cubrir áreas, colocando grupos de cables paralelos, uno junto a otro o usando conjuntos de cables que conformen sistemas de doble curvatura, unos cables con curvatura convexa y otros perpendiculares con curvatura cóncava; los cables también se usan en sistemas radiales, que permiten cubrir superficies redondas.
El cable colgante es la forma estructural reina de las grandes luces. Su forma parabólica ha sido prácticamente imbatible y empleada en los puentes de mayor luz. La mayor luz principal construida llega a 1.990 m de luz principal en el puente AKASHI (Japón) inaugurado en 1998.

E l desarrollo tecnológico ha creado los cables de alta resistencia (torones de acero galvanizado), usados con formas estructurales nuevas: los modernos “puentes atirantados”, con cables rectos, conformados por torones paralelos de diámetros pequeños ( 15 mm ), que se anclan individualmente. Estos cables de peso reducido son mucho más fáciles de colocar y reemplazar que los antiguos cables colgantes, en los cuales los procesos de colocación eran muy dispendiosos y demorados y su reemplazo prácticamente imposible.

LOS CABLES RECTOS

Como lo expresamos anteriormente, los cables cuando están sometidos a cargas concentradas superiores al peso del mismo, pierden la forma curva y toman formas rectas, semejantes a un polígono. Para el estudio de estos cables se supone que los tramos entre los puntos de aplicación de las cargas son rectos, por lo que la tensión del cable se puede determinar mediante un modelo similar al usado en las cerchas (método de los nudos). La tensión es axial y sigue la trayectoria de los cables. La tensión en cada tramo del cable se puede encontrar mediante un simple equilibrio de fuerzas en cada nudo, el cual mediante los vectores puede manejarse de manera sencilla. Se supondrá que no existe fricción entre el cable y el apoyo cuando se cambia la dirección del cable, como sucedeen la parte superior de las torres de los puentes colgantes, y por lo tanto la componente horizontal de la tensión delcable será la misma en todos los puntos del cable. Con esta hipótesis, la tensión del cable depende del ángulo (j) que hace el cable con la horizontal.


EL ARCO

Entre las «formas activas» a compresión, el ARCO ha sido la forma estructural que más ha perdurado en la construcción de puentes y una de las más hermosas conquistas del espíritu humano.
Como las fuerzas internas principales son de compresión.
El arco no posee la liviandad, ni la flexibilidad geométrica del cable, porque la sección transversal de un miembro sometido a compresión debe tener mucho más masa que la de un cable, con el fin de evitar el pandeo bajo los esfuerzos de compresión.
Además de la reacción vertical es necesario la existencia de una fuerza horizontal en los apoyos, hacia adentro, que contrarreste la fuerza horizontal hacia afuera que hace el arco. La presencia de esta reacción horizontal se facilita cuando los apoyos se hacen en macizos rocosos; también puede darse en el caso de arcos de luces múltiples, en los que las fuerzas horizontales se anulan en los apoyos interiores o con el uso de tirantes, que unan los extemos del arco o mediante pilotajes en suelos blandos.
Los arcos pueden usarse para cubrir superficies, ya sea colocándolos paralelos, resultando en una superficie en forma de cilindro, o radialmente, dando una superficie de domo.
Los arcos se clasifican según las restricciones de los apoyos en:
Biempotrados
Biarticulados
Triarticulados.
Los arcos biempotrados se construyen generalmente en concreto reforzado y en cañones profundos, donde los apoyos pueden soportarse en roca resistente.
Los biarticulados son los más comunes. En estos, la reacción horizontal algunas veces se da por el terreno y en otras mediante un elemento interno a tensión, son los denominados arcos «atirantados».
Los arcos triarticulados se construyen generalmente en madera estructural laminada o en acero y son estructuras insensibles al asentamiento de los apoyos y pueden analizarse mediante los métodos de la Estática , estudiados hasta el presente.

lunes, 10 de mayo de 2010

Sistemas estructurales de superficie activa ( membranas y cascaras)

MEMBRANAS

Elementos estructurales de superficie curva. En incisos anteriores se vio como puede aprovecharse la forma de un elemento lineal para transferir cargas transversales a los apoyos de la manera más eficiente. Este toma la forma de un cable para equilibrar las cargas exteriores mediante tensión axial o de un arco para hacerlo por medio de compresión.
De manera semejante un elemento placa puede tomar la curvatura más adecuada para transmitir cargas por medio de esfuerzos axiales. La membrana es un elemento superficial de espesor pequeño que colgándose de sus apoyos, toma la forma que le permite eliminar la flexión y transformar en tensión las cargas transversales aplicadas. Es el equivalente en el espacio del cable colgante que adquiere bajo una condición de carga dada se denomina, en forma semejante a lo que se hacía para el cable, superficie funicular. Sus características de funcionamiento estructural son también similares a las del cable; gran eficiencia estructural con mínimo peso propio de la estructura; rigidez transversal despreciable que lleva a la necesidad de cambiar de forma para soportar cada estado de fuerzas diferente; transmisión de elevadas fuerzas de anclaje concentradas en algunos puntos y con dirección inclinada que exigen una estructura de soporte que puede resultar particularmente costosa. La rigidez de una membrana se incrementa notablemente si se aplican tensiones en sus extremos para que quede reesforzada antes de la carga. De esta manera la membrana sufre sólo pequeños cambios de forma al pasar de un estado de carga a otro. Una forma muy conveniente de lograr buena rigidez es una membrana es asociando una doble curvatura con preesfuerzo. El material ideal para membrana es el acero, por su alta resistencia en tensión; este se utiliza ya sea en superficies continuas, como en el caso de paredes de recipientes a tensión, o en redes de cables, como en las cubiertas colgantes. Las lonas de fibras naturales o artificiales han sido también empleadas en cubiertas colgantes y resultan muy eficientes.
La acción de membrana se desarrolla también como un mecanismo secundario para resistir fuerzas en elementos planos de espesor no despreciable que transmiten las cargas por flexión. Si estos llegan a tener flechas muy elevadas en relación a su espesor, comienzan a resistir las cargas por efecto de membrana al colgarse de sus apoyos. El cascarón es un elemento de superficie curva que resiste cargas esencialmente por esfuerzos de compresión. El cascarón es la membrana como el arco es el cobre: para que esté sujeto a compresión pura su forma debe ser el inverso del funicular de cargas. Esto es que deben considerarse en el diseño. Por lo cual, la transmisión de cargas implica casi siempre la aparición de tensiones, de cortantes y ocasionalmente de flexiones cuya magnitud debe tratarse de mantener mínima por medio de la adopción de la forma más eficiente y, especialmente, con el aprovechamiento de la doble curvatura. Por otra parte, debido a los pequeños espesores que se logran en los cascarones por la gran eficiencia estructural de su forma, la resistencia puede estar regida por pandeo local de la superficie. También, por la misma razón, la resistencia del cascarón ante flexiones es reducida, por lo que su capacidad para soportar cargas concentradas es pequeña, excepto en zonas donde las curvaturas sean muy grandes. Otro aspecto que debe tomarse en cuenta son las concentraciones de esfuerzos que suelen presentarse en los apoyos y en los bordes, las que requieren frecuentemente de engrosamientos locales o de elementos de rigidización.

HISTORIA DE LAS ESTRUCTURAS CON MEMBRANA TENSADA

Historia de las estructuras con membrana tensada. En 1957, el renombrado Arquitecto alemán Otto Frei (1925) funda en Berlín el Centro para el Desarrollo de Estructuras Ligeras, dedicando su vida y trabajo a la creación de formas tensadas complejas. Paralelamente, en España se funda en 1957 la IASS como punto de encuentro para los profesionales interesados en el desarrollo de domos y otras estructuras, que hasta entonces se realizaban mayoritariamente en concreto. Pero ya para principios de los sesenta, el uso de las membranas arquitectónicas comenzó a sustituir paulatinamente el costoso proceso constructivo del concreto, y su falta de versatilidad. El pabellón alemán para la EXPO de 1968 en Montreal y los techos tensados para las Olimpíadas de Munich, ambas de Otto Frei, constituyeron el punto de partida para la siguiente generación de estructuras espaciales, mediante el uso del acero, lonas de PVC y cables de tensión. Hasta mediados de los noventa el material a ser tensado era una tela de poliéster cubierta con PVC pero actualmente se emplea el ya nombrado, el cual posee una durabilidad de hasta 20 años y resulta menos contaminante.
Este versátil sistema ha conseguido adeptos de renombre internacional como los son el arquitecto canadiense Frank Gehry , el arquitecto polaco-estadounidense Daniel Libeskind, el inglés Michael Wilford, los japoneses Tadao Ando, Arato Isozaki, el francés Paul Andreu, y los dos mayores exponentes modernos de estas estructuras: el español Santiago Calatrava y el inglés Nicholas Grimshaw. En la arquitectura textil tienen que tenerse en cuenta unas pocas características de diseño, que resultan de las propiedades especificas de la membrana. La mayor ventaja de poder cubrir grandes superficies en este tipo de arquitectura es que la membrana para estos propósitos de estabilización, está siempre en una condición de tensión. El material de cubierta sólo puede ser puesto bajo tensión, no bajo presión. Para proveer a la cubierta textil de estabilidad, es indispensable aplicar un a pre-tensión, siempre teniendo en cuenta de darle una forma que no colapse. Sólo por tensión opuesta o biaxial puede alcanzarse la firmeza estática requerida de la membrana. Para evitar roturas de la membrana, no deben diseñarse ángulos o dobleces amplios. Cuanto más grande sea el nivel de deformación de la membrana, menos fuerzas de pre-tensión deben aplicarse.
Formas básicas. Las formas clásicas de la arquitectura textil son: De velas: para establecer una cubierta con forma de velas se requiere un mínimo de cuatro esquinas. Las puntas están sujetadas diagonalmente a las columnas mediante cables tensores de anclaje. Debido a las diferentes alturas de las columnas, se obtienen superficies onduladas. La membrana se estabiliza con columnas exteriores. De arcos: generalmente, estas superficies están cercadas por un marco de acero. El marco absorbe las fuerzas circunferenciales de la membrana. Para lograr una superficie arqueada, se montan arcos de acero en ciertos intervalos, sobre las columnas, que le dan la forma a la membrana. De punta: Este tipo de membrana se establece instalando estructuras de soporte montadas linealmente o en puntos específicos. Estas estructuras pueden situarse sobre o debajo de la membrana.
Sub-estructuras. Usualmente, en las construcciones de marcos de soporte se usa madera, acero o incluso concreto reforzado. Los diseños textiles de este tipo de edificios se construyen, hoy en día, con envergaduras de hasta 40 metros. La disposición del diseño les permite el mismo nivel de absorción de presión de nieve que cualquier otro edificio. Además, su estabilidad garantiza que soporten vientos extremos.
Diseños suspendidos. Se utilizan generalmente cuando lo predominante es el diseño artístico. Es característico el uso de columnas y tensores para estirar las membranas y darles forma de puntas, además de estirar los bordes. A pesar de las cargas de nieves y vientos, está probado que este tipo de cubiertas puede alcanzar envergaduras de hasta cien metros sin deformarse o romperse.
Cubiertas de aire. Además de una superficie pretensionada mecánicamente, puede lograrse una superficie pretensionada neumáticamente (infladas con aire). Mediante una alta presión de aire en una estructura cerrada de membrana, el peso de cargas exteriores puede balancearse. Para lograr esto, debe instalarse un ventilador de presión que asegure el abastecimiento de aire. La desventaja de este sistema es que la permanente alta presión dentro de la estructura resulta una gran incomodidad. Este tipo de arquitectura abre nuevas puertas para los diseños de edificios, especialmente en las cubiertas. Gracias a su gran flexibilidad, su escaso peso, que provee a la estructura de gran fuerza tensil y la transmisión de luz del material, es posible:
**Crear grandes techos sin grandes cargas.
**Diseñar espacios inundados de luz.
**Crear nuevas formas estructurales.
**Generar atención por su versatilidad de diseños y colores.
**Establecer estructuras temporales, e instalarlas en un nuevo lugar.
**Construir ahorrando recursos.
**Desarrollar áreas de construcción completamente nuevas.
El material de cubierta se elige según los requerimientos del proyecto. Las ambiciones creativas y estéticas son factores determinantes en la elección del color y el nivel de transmisión de luz. La terminación de la superficie depende de los recursos financieros de que se dispone (hay pinturas que proveen longevidad y recursos estéticos originales, a un alto costo). El teflón se usa cuando se requiere una superficie fácil de limpiar, que repela la suciedad o que sea inmune al fuego y al agua.
La eficiencia del sistema es otro factor importante en la elección del mismo. La construcción textil insume poco gasto de material, fases de planificación cortas, rápida realización y poco tiempo de montado, además de bajos costos de manutención. En este sistema de construcción se utiliza sólo un tercio de los materiales utilizados en la construcción tradicional, lo que implica un ahorro de materias primas. Además, los materiales utilizados se adaptan al medioambiente donde son emplazados sin contaminarlo. La aplicación de los edificios de membranas es altamente diversa. La construcción textil se enfoca en las siguientes áreas:
Eventos públicos. Cubiertas temporarias o permanentes, e incluso edificios cerrados forman una atractiva opción para llevar a cabo exhibiciones, recitales, conciertos, shows, eventos deportivos, etc.
Turismo y catering. Gracias a su liviandad y expansión, provee un atractivo acento para la protección contra viento, lluvia y sol.
Parque y espacios de paisajismo. Los espacios para visitantes tienen un importante significado en la adaptación del medio ambiente.
Teatros al aire libre. En particular, las cubiertas movibles permiten mantener el carácter estético y personal de los teatros, y al mismo tiempo ofrecer protección contra los cambios climáticos.
Espacios para el ocio. Diseños imaginativos ofrecen una atractiva alternativa, especialmente en los parques de diversiones y aventuras.
Construcciones deportivas. Además de ofrecer protección contra los cambios de clima, ofrece formas imaginativas de cubiertas, manteniendo la luminosidad y la ventilación que caracteriza a estos edificios.
Accesos. Ofrece distintas alternativas estéticas para las entradas a eventos, exhibiciones, teatros o cualquier edifico, ofreciendo protección para los eventuales problemas climáticos.
Centros comerciales y exhibiciones. Permite decoraciones sorprendentes, livianas, fáciles de instalar y desarmar.
Estaciones, aeropuertos, etc. Las construcciones no convencionales con membrana ofrecen estética y función en un solo paso.. Colaborado por: Rocio Nolasco Quinoz, Mexico. [ Equipo arquitectura y construcción de ARQHYS.com].


CÁSCARAS Y PLACAS PLEGADAS
Reglamento CIRSOC 201 Cap.19 - 417

19.0. SIMBOLOGÍA
Ec módulo de elasticidad del hormigón, en MPa (ver el artículo 8.5.1.).
f'c resistencia especificada a la compresión del hormigón, en MPa.
f'c raíz cuadrada de la resistencia a la compresión del hormigón, en MPa.
fy tensión de fluencia especificada de la armadura no tesa, en MPa.
h espesor de la cáscara o de la placa plegada, en mm.
ld longitud de anclaje, en mm.
φ factor de reducción de resistencia. (Ver el artículo 9.3.).
19.1. CAMPO DE VALIDEZ Y DEFINICIONES
19.1.1. Las prescripciones del Capítulo 19 se aplican a cáscaras delgadas y a placas plegadas de hormigón, incluyendo nervaduras y elementos de borde.
19.1.2. Todas las prescripciones de este Reglamento que no estén específicamente excluidas ni en contraposición con las especificaciones del Capítulo 19, se deben aplicar al diseño de cáscaras delgadas.
19.1.3. Cáscaras delgadas
Las cáscaras delgadas son estructuras espaciales tridimensionales, constituidas por una o más placas curvas o placas planas plegadas, cuyo espesor es pequeño en comparación con sus otras dimensiones. Las cáscaras delgadas se caracterizan por su comportamiento tridimensional frente a la carga, determinado por la geometría de sus formas, por la manera en que están apoyadas y por la naturaleza de la carga aplicada.
19.1.4. Placas plegadas
Las placas plegadas son una clase especial de estructuras tipo cáscara, constituidas por placas planas delgadas unidas a lo largo de sus bordes para crear estructuras espaciales.
Reglamento Argentino de Estructuras de Hormigón Cap. 19 - 418
19.1.5. Cáscaras nervuradas
Las cáscaras nervuradas son estructuras espaciales con el material colocado principalmente a lo largo de ciertas líneas o nervaduras, y con el espacio entre ellas abierto o cubierto por losas delgadas.
19.1.6. Elementos auxiliares
Los elementos auxiliares son las nervaduras o vigas de borde que se utilizan para dar rigidez, reforzar y/o apoyar la cáscara. Por lo general los elementos auxiliares actúan en forma conjunta con la cáscara.
19.1.7. Análisis elástico
El análisis elástico consiste en un análisis de deformaciones y esfuerzos internos basado en el equilibrio, en la compatibilidad de las deformaciones y en el supuesto comportamiento elástico, y que representa, con adecuada aproximación, la acción tridimensional de la cáscara junto con sus elementos auxiliares.
19.1.8. Análisis inelástico
El análisis inelástico consiste en un análisis de deformaciones y esfuerzos internos basado en el equilibrio, en relaciones tensión-deformación no lineales para el hormigón y la armadura, en la consideración de la fisuración, en los efectos dependientes del tiempo y en la compatibilidad de las deformaciones. El análisis debe representar, con una adecuada aproximación, la acción tridimensional de la cáscara junto con sus elementos auxiliares.
19.1.9. Análisis experimental
El análisis experimental es un procedimiento de análisis basado en la medición de las deformaciones de la estructura o de su modelo. El análisis experimental se basa tanto en el comportamiento elástico como en el inelástico. 19.2.
ANÁLISIS Y DISEÑO
19.2.1. El comportamiento elástico constituye una base aceptada para determinar tanto los esfuerzos internos como los desplazamientos en las cáscaras delgadas.
El comportamiento elástico se determina mediante cálculos basados en un análisis de la estructura de hormigón no fisurada, en la que se supone que el material es linealmente elástico, homogéneo e isótropo. El coeficiente de Poisson del hormigón se puede suponer igual a cero.
19.2.2. El Reglamento permite utilizar análisis inelásticos cuando se demuestre que estos métodos proporcionan una base segura para el diseño.
19.2.3. Con el fin de asegurar la consistencia de los resultados, se deben realizar verificaciones del equilibrio entre las resistencias internas y las cargas externas.
Reglamento CIRSOC 201 Cap.19 - 419
19.2.4. El Reglamento permite utilizar el análisis experimental o numérico cuando se demuestre que dichos procedimientos constituyen una base segura para el diseño.
19.2.5. El Reglamento permite la utilización de métodos aproximados de análisis cuando se pueda demostrar que dichos métodos constituyen una base segura para el diseño.
19.2.6. En las cáscaras pretensadas, el análisis debe también contemplar el comportamiento de la estructura bajo la acción de las siguientes cargas: cargas inducidas durante el pretensado; carga de fisuración, cargas mayoradas.
Cuando los cables de pretensado estén ubicados dentro de la cáscara, el diseño debe considerar las componentes de las fuerzas resultantes del trazado espacial del cable sobre la cáscara.
19.2.7. El espesor de una cáscara y su armadura deben estar dimensionados para las condiciones de resistencia y de servicio exigidas, utilizando el método de diseño por resistencia.
19.2.8. El diseño o proyecto estructural debe investigar la inestabilidad de la cáscara y demostrar que se han adoptado todas las medidas para evitarla.
19.2.9. Los elementos auxiliares se deben dimensionar de acuerdo con las prescripciones de este Reglamento que resulten de aplicación.
El Reglamento permite suponer que una franja de la cáscara, igual al ancho del ala, de acuerdo con el artículo 8.10., actúa en forma conjunta con el elemento auxiliar. En dichas áreas de la cáscara, la armadura perpendicular al elemento auxiliar debe ser como mínimo igual a la especificada en el artículo 8.10.5., para el ala de una viga T.
19.2.10. El diseño por resistencia última de cáscaras delgadas en régimen membranal solicitadas a flexión, se debe basar en la distribución de tensiones y deformaciones que se determine a partir de un análisis elástico o inelástico.
Reglamento Argentino de Estructuras de Hormigón Cap. 19 - 420
Figura 19.2.6. Ejemplo de una cáscara cilíndrica pretensada en la que el cable no se encuentra contenido en el mismo plano.
Reglamento CIRSOC 201 Cap.19 - 421
19.3. RESISTENCIA DE DISEÑO DE LOS MATERIALES
19.3.1. La resistencia especificada a la compresión del hormigón f’c a la edad de 28 días debe ser:
f’c ≥ 20 MPa
19.3.2. La tensión de fluencia especificada de la armadura no tesa fy , debe ser: fy ≤ 420 MPa
19.4. ARMADURA DE LA CÁSCARA
19.4.1. La armadura de la cáscara se debe dimensionar para: resistir las tensiones de tracción originadas por los esfuerzos membranales, resistir la tracción producida por los momentos flexores y torsores, controlar la fisuración por contracción y temperatura, actuar como armadura especial en los bordes de la cáscara, en los puntos de aplicación de la carga y en las aberturas de la cáscara.
19.4.2. La armadura traccionada se debe ubicar en dos o más direcciones y se debe dimensionar de manera tal que su resistencia en cualquier dirección iguale o exceda a la componente de las esfuerzos en esa dirección.
En forma alternativa, la armadura para las esfuerzos membranales se debe dimensionar como la armadura requerida para resistir los esfuerzos de tracción axiales, más los esfuerzos de tracción debidos al corte por fricción requeridos para trasmitir el corte a través de cualquier sección transversal de la cáscara.
El coeficiente de fricción supuesto no debe exceder de 1,0 λ siendo λ = 1,0 para hormigón de densidad normal, 0,85 para hormigón liviano con arena de densidad normal y 0,75 para hormigón con todos sus componentes livianos. Se permite interpolar linealmente cuando se utilice reemplazo parcial de arena.
19.4.3. El área de la armadura de la cáscara en cualquier sección, medida en dos direcciones ortogonales, debe ser mayor o igual que la armadura por contracción y temperatura que se exige para losas en el artículo 7.12.
19.4.4. La armadura para absorber corte y momento flexor según los ejes en el plano de la cáscara, se debe determinar de acuerdo con los Capítulos 10, 11 y 13.
Reglamento Argentino de Estructuras de Hormigón Cap. 19 - 422
19.4.5. El área de la armadura traccionada de la cáscara se debe limitar de manera tal que alcance la fluencia antes de que tenga lugar el aplastamiento del hormigón por compresión o el pandeo de la cáscara.
19.4.6. En las zonas de grandes tracciones, la armadura de la cáscara se debe colocar, cuando resulte práctico, según las direcciones principales de tracción. De lo contrario el Reglamento permite colocar la armadura de la cáscara en dos o más direcciones.
19.4.7. Cuando la dirección de la armadura difiera en más de 10° con respecto a la dirección del esfuerzo principal de tracción en la cáscara, se debe verificar la cantidad de armadura necesaria para controlar la fisuración bajo carga de servicio.
19.4.8. Cuando la magnitud de la tensión principal de tracción membranal varíe en forma significativa sobre la superficie de la cáscara, se podrá concentrar la armadura para la tracción total en las zonas de mayores tensiones de tracción, siempre que se pueda demostrar que esto proporciona un diseño seguro. Sin embargo, la cuantía de armadura de la cáscara, determinada con el espesor total de la cáscara, en cualquier área traccionada, deberá ser ≥ 0,0035.
Figura 19.4.8. Concentración de la armadura de una cáscara.
19.4.9. La armadura requerida para resistir los momentos flexores de la cáscara debe ser dimensionada considerando la acción simultánea de los esfuerzos membranales.
Cuando para absorber los momentos flexores, se requiera armadura sólo en una cara de la cáscara, se deberán colocar cantidades iguales de armadura cerca de ambas superficies, aún cuando el análisis no indique inversión de los momentos flexores.
Reglamento CIRSOC 201 Cap.19 - 423
19.4.10. La armadura de la cáscara, en cualquier dirección, debe tener una separación máxima de 200 mm, o 2 veces el espesor de la cáscara. Cuando la tensión membranal principal de tracción, debida a las cargas mayoradas, exceda de f'c 3 1 φ , la armadura deberá tener una separación ≤ 1,5 veces el espesor de la cáscara.
19.4.11. La armadura de la cáscara, en su unión con los elementos de apoyo o con los elementos de borde, se debe anclar o prolongar dentro de dichos elementos de acuerdo con las especificaciones del Capítulo 12, excepto que la longitud de anclaje mínima debe ser: 1,2 ld ≥ 500 mm
19.4.12. Las longitudes de empalme de la armadura de la cáscara deben verificar las especificaciones del Capítulo 12, excepto que la longitud mínima de empalme de las barras o alambres traccionados debe ser: 1,2 veces el valor indicado en el Capítulo 12, ≥ 500 mm
El número de empalmes en la armadura principal traccionada se debe mantener dentro de un mínimo práctico desde el punto de vista constructivo.
En los lugares donde se necesiten empalmes, los mismos se deben separar, como mínimo, una distancia igual a ld y no se debe empalmar más de 1/3 de la armadura en cualquier sección.
19.5. CONSTRUCCIÓN
19.5.1. Cuando el desencofrado dependa de un valor determinado del módulo de elasticidad del hormigón, debido a consideraciones de estabilidad o deformación, el valor de Ec se debe determinar mediante ensayos de flexión de probetas curadas en obra. El Director de Obra debe especificar el número de probetas, las dimensiones de las mismas y los procedimientos de ensayo.
19.5.2. El diseñador o proyectista estructural debe especificar las tolerancias para la forma de la cáscara. Cuando la construcción presente desviaciones de la forma mayores que las tolerancias especificadas, se debe realizar un análisis del efecto de las desviaciones y se deben adoptar las medidas correctivas necesarias para garantizar un comportamiento seguro.

Sistemas estructurales de Vector Activo (Reticulados)









CERCHAS
Definición: las cerchas son vigas caladas, constituidas por elementos simples llamados barras. El principio fundamental de las cerchas es unir elementos rectos para formar triángulos. Esto permite soportar cargas transversales, entre dos apoyos, usando menor cantidad de material que el usado en una viga, pero con el inconveniente de que los elementos ocupan una altura vertical considerable.
Definición de barra: elementos resistentes lineales, cortos (en relación a la luz que cubren), sólidos y rectos, que componen a las estructuras, los cuales, debido a su reducida sección en relación con su longitud, pueden transmitir solamente esfuerzos en sentido de ésta: tracción y/o compresión.
Las estructuras de barras son los sistemas estructurales que actúan principalmente por la colaboración de sus elementos resistentes. También son denominados sistemas de vector activo, llamado así porque sus fuerzas se descomponen en varias direcciones manteniendo vectorialmente el equilibrio por fuerzas opuestas.
Estos tipos de estructuras resultan indeformables en su conjunto cuando se cumple:
B=2v-3
Siendo b el numero de barras y v el numero de articulaciones del sistema.
Las articulaciones a las que concurren dos o más barras se denominan nudos.
Las piezas comprimidas o extendidas, ensambladas triangularmente, forman una composición estable y completa en si misma que es capaz de recibir cargas asimétricas y variables, transmitiéndolas a los extremos, las piezas dispuestas según una cierta forma y formando en conjunto un sistema con nudos articulados pueden dirigir las fuerzas y transmitir las cargas a grandes distancias sin soportes intermedios, sistemas estructurales activos vectorialmente. Las características de los sistemas estructurales de vector activo es la disposición triangulada de las piezas rectas.
Por su configuración triangulada, las barras dispuestas convenientemente resisten las cargas permanentes del edificio y las accidentales provocadas por el viento y las acciones sísmicas.
Estos arrostramientos en edificios altos tienen por misión resistir los empujes horizontales que actúan sobre el edificio, y transmitir dichos esfuerzos a la cimentación. La variedad de formas que es posible obtener a partir de la asociación de triángulos es prácticamente ilimitada y por lo tanto también es ilimitada la posibilidad formal de este tipo estructural.
Las cerchas se disponen entre los pilares o elementos de apoyo del techado y entre cercha y cercha se coloca la tirantería o envigamiento secundario, que, a su vez, recibe la carga de los elementos de cubierta. En las siguientes figuras (dibujarlas) se detállanos dos tipos fundamentales de cerchas que se construyen; la primera se distingue por la barra central vertical, llamada pendolón, y de aquí su nombre de “cercha con pendolón”; la segunda no tiene pendolón y se llama “cercha polonceau”.
Los puntos A y B son los apoyos de las cerchas y la distancia entre A y B es la luz. Los dos pares de las cerchas constituyen el “cordón superior” y el tensor o los tirantes forman el “cordón inferior”. Los puntos donde se unen varias barras se llaman nudos.
Una cercha cuando está cargada trabaja como viga; por lo tanto las barras que constituyen el cordón superior trabajan a la compresión, mientras que las del cordón inferior lo hacen a la extensión. Respecto a la forma en que trabajan los demás elementos de una cercha, montantes y diagonales, no es posible decirlo así a priori se requiere un estudio especial para determinarlo; indicaremos que al efecto de la realización de estos cálculos se supone que las barras están articuladas en los nudos, por lo que los esfuerzos que podrán recibir solo serán de compresión o de extensión. Esto determina que las dimensiones de las barras sean bajas, lo cual hace económica la estructura. Las barras del cordón superior además de los esfuerzos de compresión que deben soportar, están sometidos a la flexión que les provoca el envigado secundario que va entre cercha y cercha y que en ellas se apoyan. Para cerchas comunes y en los casos generales, la distancia entrenudos esta normalmente comprendida entre 1.80 m y 2.50 m.
De acuerdo con las conveniencias de la construcción a realizar, técnicas y económicas, pueden adoptarse variantes en las disposiciones de las cerchas.
Las estructuras pueden ser planas (cuando todas sus barras pertenecen al mismo plano) o espacial (cuando las barras que concurren a cualquiera de sus nudos no están contenidas en el mismo plano.
Sistemas Planos Triangulados
Es uno de los sistemas más difundidos debido a que resiste notablemente la acción de las distintas cargas de servicio en relación con su peso propio. Esta ventaja permite su aplicación en espacios de grandes luces.
Estructuras planas trianguladas de cordones paralelos
En esta tipología, según su posición, las barras constitutivas de estos sistemas reciben el nombre de cordón superior, cordón inferior y barras intermedias formando diagonales y montantes. Los más comunes son los denominados Viga PRATT, Viga WOWE, Viga WARREN y Viga en K.
• Viga PRATT: se utiliza para luces medianas y grandes luces (superiores a 100 metros con alturas entre1/5 a 1/8 de su luz). Las diagonales trabajan a tracción y las montantes están comprimidas.
• Viga WOWE: utilizadas para luces medianas, en ella las diagonales trabajan a la compresión y las montantes a tracción.
• Viga WARREN: se usan en luces reducidas, medianas y grandes, presenta la ventaja de poseer una malla menos tupida.
La Warren con montantes, las barras montantes agregadas tienen por finalidad reducir las luces de las barras comprimidas, o reducir la flexión en las barras del cordón inferior.
Tanto las Pratt, Wowe, Warren o K, cuando las luces a salvar pasan cierto valor (ej. 60 metros) es más económico construir el cordón superior en arco.
Las Pratt y Warren pueden también ser dobles o compuestas por subdivisión de las barras constitutivas con la finalidad de disminuir las grandes luces libres entre nudos.
Armaduras Cabreadas
Son sistemas estructurales de barras muy utilizados para realizar techos con pendiente. Según la posición de las barras se pueden clasificar en: Cordón superior (pares), Cordón inferior (tensor) y barras intermedias (diagonales – montantes).
Sistemas Curvos Triangulados
Existen tres tipos de sistemas:
• Sistemas Curvos Triangulados de sectores que van formando superficies de simple curvatura, por ej., sup. Cilíndricas. La combinación de estos sectores pueden cubrir plantas de forma triangular, cuadrada, rectangular, hexagonal, octogonal, etc.
• Sistemas Curvos Triangulados de sectores que van formando superficies doble curvatura total negativa, por ej. Sup. Con forma de paraboloide hiperbólico. Con la combinación de varios sectores se pueden cubrir plantas de forma triangular, cuadrada rectangular, hexagonal, octogonal, etc.
• Sistemas Curvos Triangulados de sectores que van formando superficies de doble curvatura total positiva, por ej. Superficies esféricas. Con estas superficies se pueden cubrir plantas de variadas formas, pero fundamentalmente para cubrir plantas circulares. Las cúpulas geodésicas son unos de los más interesantes tipos de superficies de doble curvatura total positiva.
Otros tipos de cerchas
Las Cerchas para Cobertizos, tienen la apariencia de una “media cercha” común y se utilizan para hacer techados de galpones y cobertizos en general, de dimensiones no muy grandes, aprovechando paredes existentes para utilizarlas de apoyo en un lado.
Las Marquesinas, son techados en voladizo, con un solo apoyo, y se emplean en la protección de pasajes junto a fachadas exteriores o de patios interiores de edificios; en el muro de la fachada debe haber un empotramiento de las barras de las cerchas, principalmente las del cordón superior, que son las que trabajan a la extensión.
El shed, es un techo que por su disposición permite obtener una buena iluminación en el local que está cubriendo, sin dejar penetrar directamente los rayos solares.
La Mansarda, proviene de una disposición ideada por el Arq. Mansard que permite el aprovechamiento del espacio en la parte inferior del techado, formando lo que se llama comúnmente la bohardilla; se compone de cuatro superficies planas inclinadas dos a dos con pendientes diferentes ; las superiores tienen pendientes comunes y forman el techo propiamente dicho y las inferiores, casi verticales , constituyen las paredes de la bohardilla.
Los Lucernarios, permiten efectuar la ventilación e iluminación de los locales por medio de aberturas dispuestas en las paredes verticales de zonas centrales del techado que se hacen más elevadas que el resto del techo, las cerchas son del tipo corriente a las que se agregan los elementos necesarios para levantar la cubierta en la forma deseada; las aberturas pueden tener dispositivos de regulación.
CONSTRUCCION DE LAS CERCHAS
Las cerchas se hacen de madera, de hierro o de hormigón armado, a veces también se hacen mixtas, con elementos de hierro y otros de madera.
Las cerchas de madera se hacen de maderas duras de buena calidad y estacionamiento; se suele hacerlas de pio tea, curupay, ñandubay, etc. Las distintas barras se hacen utilizando piezas escuadradas que son ligada mediante ensambles simples, reforzados con burlones, abrazaderas y chapas de hierro.
Las cerchas de hierro son usadas en los casos de tenerse grandes luces o donde se quiera asegurar más efectivamente la incombustibilidad de los materiales de los elementos resistentes. Cuando se trata de grandes luces, más de 20 metros las cerchas de madera resultan caras y convienen la de hierro que además de incombustibles y económicas, resultan de mayor esbeltez en sus líneas.
La construcción, en general, se realiza utilizando perfiles laminados normales, los cuales se colocan de a dos para cada barra; los nudos se resuelven por medio de chapas de hiero a las cuales se unen las barras, un perfil de cada lado; estas chapas se llaman “escudos” ; las uniones se consiguen mediante bulonado, remache o soldadura. Las chapas utilizadas para hacer los nudos son de espesores comprendidos entre 8 y 16 mm., según los casos.
Las uniones con burlones(tornillos con tuercas) o con roblones (remaches) de hierro, requieren diámetros comprendidos entre 12 y 19 mm.
También se hacen cerchas mixtas en las barras comprimidas se realizan en madera y las extendidas, en hierro.
Las cerchas de hormigón armado son de uso restringido ya que además de su peso relativamente grande frente al de cerchas de hierro o de madera, tienen un costo elevado; no obstante, su mayor aplicación esta en aquellas construcciones donde la incombustionabilidad de los materiales sea factor preponderante. Tienen también la ventaja de su menor costo de conservación.
Sistemas de Reticulados Espaciales
Las cerchas pueden usarse para cubrir y soportar cargas distribuidas sobre una superficie. Usando el tetraedro, extensión espacial del triángulo y combinándolos se obtienen las denominadas «estructuras espaciales» o entramados espaciales articulados, usados para soportar techos de grandes luces, como los que se presentan en bodegas, centrales de transporte, auditorios y estaciones de servicio. Los miembros se construyen con elementos tubulares, de sección circular o cuadrada de acero estructural. Las uniones son los elementos más elaborados y en algunos casos se usan esferas

Si un reticular se diseña para su ejecución en un único material, este debe ser apto para asumir trabajos de tracción y compresión indistintamente. También pueden combinarse los materiales, como la madera y el acero, en soluciones en las que el primero trabaja a la compresión y el segundo a la tracción. En este caso, siendo los dos materiales aptos para ambas solicitaciones, esta distribución del trabajo estructural se basa en las posibilidades constructivas que permite el empleo del acero en barras, combinadas con la madera de escuadrías.
Pero la decisión sobre las formas de las secciones de estas piezas tensores o barras esbeltas con exposición al pandeo también está fundada en el diseño constructivo de los nudos, los que en ciertos casos puede constituirse en factor decisorio.
Las barras que llegan a un nudo deben tener sus ejes orientados concéntricamente hacia un mismo punto. Esta es una exigencia para el funcionamiento mecánico de la articulación.
Para una barra que empuja hacia el nudo, bastaría el contacto a tope para concretar su acción, pero se requiere sujetarla ante variaciones de su comportamiento. El problema más importante lo plantean las barras que tiran del nudo.
Los materiales utilizados ofrecen posibilidades distintas. El acero cuenta con la técnica de la soldadura que incuestionablemente simplifica el problema en relación con el roblonado o remachado. Con la soldadura, se resuelven todos los enlaces de las piezas, ya sean traccionados o comprimidos. El nudo puede ser resuelto con una pieza intermediaria chapa de unión, pañuelo a la que llegan adosadas las barras por ambas caras, de modo de mantener la simetría con respecto al plano de la estructura.
El aluminio se presentan como alternativa a la utilización del acero para trabajos a la tracción, ya que tienen una resistencia igual a la de este tipo de solicitación, con la ventaja de tener un peso mucho menor la tercera parte.
Las aleaciones de aluminio y tratamientos especiales permiten obtener productos como el duraluminio, que cuenta con estas características, aunque en 3 veces más deformable que el acero.los enlaces se resuelven por soldadura de gas, de punto, de tipo costura, tornillos, broches, etc.
En madera, pueden distinguirse reticulares con barras resueltas casi exclusivamente con tirantes de una sola sección y las de secciones compuestas.
En estos casos el problema de enlace, principalmente el de las barras traccionadas, requiere elementos adicionales, el que proporcionan planchuelas metálicas que se aseguran abulonándolas.
El hormigón armado, por sus características y propiedades emergentes de su monolitismo, no es un material indicado para resolver reticulares. En este material no tiene sentido resolver barras traccionadas, en todo caso se conciben como tensores de acero revestidos de hormigón. Además, las uniones, por las propiedades elásticas del material y por las preponderantes dimensiones que toman, aunque sean mínimas, ya no pueden ser consideradas como articulaciones: el nudo es básicamente rígido. Esto es lo que llevo al Ing. Vierendeel a concebir la viga que lleva su nombre: los nudos acusan un diseño acentuado por su rigidez, y las diagonales desaparecen al ser innecesarias, puesto que los cuadrados, rectángulos, o trapecios, con sus nudos rígidos, son figuras indeformables. Al ser rígidos los nudos, las distintas barras se transmiten efectos de flexión, por lo que resultan sometidas a un trabajo compuesto: flexo – tracción o flexo – compresión.
Con la técnica del pre moldeado se han plantado algunas soluciones en las que las barras traccionadas han sido resueltas como tensores en acero, algo similar a la combinación entre madera y acero.
LAS CERCHAS DE PUENTES
La cercha es una de las formas estructurales más ampliamente usada en la construcción de puentes de luces pequeñas y medianas. Normalmente la disposición de los puentes de cercha es como se muestra en la figura 5.. Se colocan dos cerchas paralelas que se arriostran entre sí; la transmisión de las cargas de los vehículos se hace en dos tipos: de tablero inferior (la forma más común) y de tablero superior, según el gálibo sobre el cauce lo permita. En estos puentes además de las cerchas paralelas se usa un conjunto de vigas transversales que trasladan las cargas de peso propio y de los vehículos a los nudos inferiores de la cercha. Para alimentar las vigas transversales se usan también vigas longitudinales sobre las cuales se apoya directamente la placa de concreto reforzado que sirve de tablero al puente
Los miembros de la cercha se unen mediante platinas, soldadas o pernadas. En las cerchas de madera las uniones se hacen con pernos y o puntillas.
Los sistemas de vector activo tienen grandes ventajas como sistema estructural vertical para edificios de gran altura. Compuestos de forma conveniente pueden combinar las funciones estructurales de agrupación lineal de las cargas, de transmisión directa de estas, y de estabilidad lateral contra el viento.
Los sistemas estructurales de vector activo, a causa de sus ilimitadas posibilidades de expansión en las tres dimensiones con elementos normalizados y con un mínimo de obstrucción del espacio constituyen la forma estructural conveniente para las dinámicas ciudades del futuro.