UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA “Norte de la Universidad Peruana”
SISTEMAS APORTICADOS I.
INTRODUCCION Los sistemas aporticados vienen a ser uno de los sistemas más usados con fines estructurales en nuestro país, gracias a la nobleza y la durabilidad y otros aspectos que estaremos tratando en este informe Iniciaremos haciendo un breve repaso a los diferentes tipos de sistemas constructivos vigentes en nuestro país, para luego tocar a fondo nuestro tema “SISTEMA APORTICADO – DUAL”, donde detallaremos los aspectos
importantes referido a sus principales características así como también a sus respectivas ventajas y desventajas para así tener un panorama más amplio de este sistema y poder aplicarlo de manera más efectiva durante el desarrollo de nuestra carrera profesional. Esperando que el presente informe esté a la altura de las exigencias del curso y cumplir con las capacidades mostradas en el sílabo, dejamos a su criterio. II.
MARCO TEORICO 2.1.SISTEMAS ESTRUCTURALES. ESTRUCTURALES. El sistema constructivo no siempre define la edificación en su totalidad, es más común que defina cada una de sus partes; por ej. En un mismo edificio se pueden hacer muros mampuestos, reforzados, estructurales, o una combinación de los mismos. Mientras que se puede usar una cimentación flotante, aislada, corrida, o combinación de estas. Si se habla del sistema de carga de un edificio, se puede hablar de un sistema aporticado (vigas y columnas, de nudos rígidos) o un sistema de muros portantes, o una combinación de los dos. Cuando se hace referencia a las losas de entrepiso, se puede hablar, por ejemplo de losas macizas, aligeradas, en metal deck (o de refuerzo en lámina), etc. Para cada sistema constructivo, se usan diferentes procedimientos de construcción, diferentes materiales y su funcionamiento estructural, asi como su precio, también varían de uno a otro. 2.2. TIPOS DE SISTEMAS ESTRUCTURALES 2.2.1. ALBAÑILERIA CONFINADA. La albañilería confinada es el sistema estructural más usado en la construcción de viviendas unifamiliares y multifamiliares debido a su buen comportamiento sísmico y lo económico que resulta el aprovechar los muros divisorios como elementos portantes de carga Vertical y lateral.
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2.2.2. ALBAÑILERIA ARMADA. La albañilería armada plantea una técnica de diseño estructural que se basa en criterios de resistencia y desempeño sísmico, los cuales han sido estudiados y analizados ante los terremotos ocurridos en el pasado, planteando así recomendaciones para lograr un adecuado comportamiento sísmico en este tipo de construcción. 2.2.3. ALBAÑILERIA APORTICADA O DUAL
Un sistema aporticado es aquel cuyos elementos estructurales principales consisten en vigas y columnas conectados a través de nudos formando pórticos resistentes en las dos direcciones principales de análisis (x e y). 2.2.4. ESTRUCTURAS METÁLICAS. Una estructura metálica es un “conjunto de elementos resistentes
capaz de mantener sus formas y cualidades a lo largo del tiempo, bajo la acción de las cargas y agentes exteriores que ha de estar sometido”. Estas estructuras cumplen con los mismos condicionantes
que las estructuras de hormigón, es decir, que deben estar diseñadas para resistir acciones verticales y horizontales. 2.3. SISTEMA APORTICADO – DUAL 2.3.1. CONCEPTO. También conocido como pórtico resistente, marco rígido, estructuras aporticadas, pórtico resistente o sistema dual. El tipo de estructuración más común hoy en día para edificios tanto de concreto como de acero es el que utiliza marcos rígidos. Los marcos formados por columnas y trabes están unidos formando uniones rígidas capaces de transmitir los elementos mecánicos en la viga sin que haya desplazamientos lineales y/o angulares entre sus extremos y las columnas en que se apoya. Marcos de concreto Los marcos de concreto se usaron para edificios de 20 - 30 pisos, para reducir el costo con este sistema estructural. Sin embargo, hay pérdida de área útil por las dimensiones de columnas cada vez mayores a medida que aumentaba el número de pisos. Se limitó el empleo de este sistema y dio lugar al desarrollo de otros que no tuvieran esa deficiencia.
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2.4. CARACTERISTICAS
Es el sistema de construcción más difundido en nuestro país. Basa su éxito en la solidez, la nobleza y la durabilidad. Sus elementos estructurales principales consisten en zapatas, vigas y columnas conectados a través de nudos formando pórticos resistentes en las dos direcciones principales de análisis (x e y). Se recomienda para edificaciones desde 4 pisos a más. Los muros o tabiquería divisorios son movibles. sismo resistentes (buena resistencia a la vibración). A luces más largas puede resistir cargas mayores. Las instalaciones hidro-sanitarias y eléctricas pueden ser ubicadas entre las viguetas.
2.5.VENTAJAS
El sistema aporticado tiene la ventaja al permitir ejecutar todas las modificaciones que se quieran al interior de la vivienda, ya que en ellos muros, al no soportar peso, tienen la posibilidad de moverse. Proceso de construcción relativamente simple y del que se tiene mucha experiencia. El sistema aporticado posee la versatilidad que se logra en los espacios y que implica el uso del ladrillo. El sistema aporticado por la utilización muros de ladrillo y éstos ser huecos y tener una especie de cámara de aire, el calor que trasmiten al interior de la vivienda es poco. Poder construir con altura y llegar a edificaciones del orden de los 50 pisos. El marco rígido de acero fue el preferido para los rascacielos, por la rapidez de construcción y por la poca área de columnas que se tiene en las plantas (mayor espacio utilizable). El marco resiste carga laterales esencialmente por flexión, lo que lo hace poco, especialmente cuando los claros son considerables. Lo anterior ocasiona que la estructuración a base de marcos no sea muy eficiente para edificios altos.
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2.6. DESVENTAJAS.
Las luces tienen longitudes limitadas cuando se usa concreto reforzado tradicional (generalmente inferiores a 10 metros). La longitud de las luces puede ser incrementada con el uso de concreto pretensado. Generalmente, los pórticos son estructuras flexibles y su diseño es dominado por desplazamientos laterales para edificaciones con alturas superiores a 4 pisos. Este tipo de construcción húmeda es lenta, pesada y por consiguiente más cara. A medida que crece el número de pisos, son de mayores dimensiones las vigas y columnas. Debido a la necesidad de resistir cargas laterales en las caras. Para edificios de gran altura, no conviene económicamente.
2.7. ELEMENTOS ESTRUCTURALES En el diseño de estructuras aporticadas intervienen los siguientes elementos estructurales. a) Losas: aligeradas, macizas, nervadas. b) Columnas. c) Zapatas: aisladas, combinadas. d) Muros no portantes. e) Cimentaciones corridas para muros no portantes. 2.8.CONDICIONES DE DISEÑO DE PORTICOS PRINCIPALES Y SECUNDARIOS
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Los pórticos principales soportan el peso de las losas es decir las vigas de los pórticos reciben las cargas y se transmiten a las columnas y estas a las zapatas. Las zapatas transmiten las cargas al suelo. En la figura mostrada los pórticos principales son A-A, B-B, C-C debido a que estos soportan el peso de la losa.
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Para el metrado de cargas se tendrá en cuenta el ancho tributario de losa que reciban las vigas principales así como el peso propio de la misma, más las cargas vivas. Estas vigas son por lo general de gran peralte y tienen función estructural. Las columnas de los pórticos, se diseñaran de acuerdo a las cargas que reciben. Estas tienen función estructural. Las columnas de los pórticos secundarios no soportan el peso de las losas y en la figura anterior, están constituidas por los ejes 1-1 y 2-2. Si la losa se arma como en la figura de la derecha los pórticos principales serán los ejes 1-1, 2-2 y los secundarios serán A-A, B-B y C-C. Este tipo de pórticos conocidos como pórticos simples es uno de los más sencillos. Tiene la ventaja que permiten usar los espacios libremente. Se utiliza para estructuras no muy altas ya que en caso contrario las dimensiones de las columnas aumentan considerablemente. Los pórticos van cada 4 o 5 metros. El espaciamiento de estos estará en función de los peraltes de las losas y las vigas. Si el espaciamiento es muy grande entre los pórticos entonces los peraltes serán mayores.
2.9.CRITERIOS PARA UNA BUENA ESTRUCTURACIÓN. 2.9.1. CIMENTACIONES Las estructuras aporticadas se caracterizan porque las columnas reposan sobre zapatas. Las zapatas aparecen cuando la capacidad de resistencia de la columna no soporta el peso que recibe y es necesario ensanchar la base para que las cargas se transmitan al suelo. INGENIERIA CIVIL
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2.9.2. COLUMNAS. Al estructurar se busca que la ubicación de las columnas y vigas tengan la mayor rigidez posible, de modo que el sismo al atacar, estas soporten dichas fuerzas sin alterar la estructura. 2.9.3. VIGAS En el caso de las vigas se colocaran buscando que la viga repose sobre su menor dimensión. 2.9.4. LOSAS El espesor de la losa estará en función de la separación entre los apoyos. Si la losa es aligerada las viguetas se armaran en la dirección en que la separación entre apoyos sea la menor. Según el reglamento Peruano de Concreto Armado el espesor de la losa será L/25 donde L es la luz libre entre ejes. ILUSTRACIÓN DE LA ESTRUCTURA EN 3D 1. SISTEMA APORTICADO.
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2. ZAPATAS, VIGAS Y COLUMNAS.
3. CIMIENTOS, SOBRECIMIENTOS Y COLUMNAS.
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4. CIMIENTOS CORRIDOS, VIGAS Y COLUMNAS
III.
RECOMENDACIONES
Distribuir de manera uniforme y simétrica los elementos rígidos en la planta intentando evitar la obstrucción al uso del espacio interno del edificio. Es preferible no concentrar los elementos rígidos y resistentes cercanos al centro de masa ya que son menos efectivos para resistir torsión y las columnas de la periferia serán más susceptibles al cortante por torsión. Si estos elementos son ubicados en la periferia de la estructura de forma simétrica su efectividad se incrementará considerablemente. Para lograr un diseño económico y estructuralmente óptimo se debe considerar la interacción del sistema aporticado y de muros para resistir todas las solicitaciones. De esta forma se reducen los momentos flectores en los muros, debido a la participación de los pórticos, y se mejora el desempeño de estos si se diseña considerando su aporte para resistir cargas gravitacionales, ya que las cargas gravitacionales pueden compensar los momentos volcantes debidos a las cargas laterales. Se debe verificar que los esfuerzos transmitidos por los muros al suelo no sobrepasen su capacidad portante, esto se puede lograr aumentando la cuantía de muros en planta o aumentando el espesor de estos. Se espera la buena crítica al informe para así mejorar nuestras habilidades adquiridas a diario.
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