Método del pórtico (o portal): El método aproximado más común para analizar las estructuras de los edificios sujetos a cargas laterales, es el de los pórticos o marcos. Debido a su sencillez, es satisfactorio para edificios de hasta 25 pisos. Deben formularse por lo menos tres hipótesis por cada marco o por cada trabe. En este método la estructura se considera dividida en pórticos o marcos independientes, y se establecen los tres supuestos siguientes: 1.
Las columnas se deforman de manera que en su punto medio existe un punto de inflexión.
2.
Las trabes se deforman de modo que existe un punto de inflexión i nflexión en su línea central.
3.
Las fuerzas cortantes horizontales en cada nivel están distribuidas arbitrariamente entre las columnas. Una distribución que se emplea comúnmente consiste en suponer que l a fuerza cortante se reparte entre las columnas según la siguiente relación: una parte para las columnas exteriores y dos para las interiores, dado que se supone que cada columna interior forma parte de dos marcos, mientras que cada columna exterior solo sirve para uno.
Análisis de la estructura: El análisis se basa en suponer que el viento produce tensión en las columnas exteriores de la parte en la que las fuerzas actúan y compresión en las columnas exteriores opuestas. En resumen los cálculos se realizan como sigue: a) Cortante en columnas: primero se obtienen la fuerza cortante en cada columna para los diversos niveles, de forma general:
Donde x: fuerza cortante en cada columna exterior. n: número total columnas en cada nivel. Obtenido el valor de x el cortante en cada columna interior es 2x. b) Momento en las columnas: se supone que las columnas tienen puntos de inflexión en sus puntos medios, de ahí que el momento flexionante en sus partes superior e inferior, es igual al producto de la fuerza cortante en la columna por la mitad de la altura. c)
Momento y cortante en trabes: en cualquier nudo de la estructura, la suma de los momentos flexionantes en las trabes es igual a la suma de los momentos en las columnas, los cuales han sido determinados previamente. Comenzando en la esquina superior izquierda del marco total, y avanzando de izquierda a derecha, por suma o resta de los momentos, según el caso. Se concluye que, ubicados l os puntos de inflexión en la línea
central de cada trabe, la fuerza cortante en esta es igual al momento flexionante correspondiente dividido entre la mitad de la longitud de la trabe. d) Fuerza axial en columnas: la fuerza axial en las columnas se puede obtener directamente a partir de las fuerzas cortantes de trabe. Método del voladizo: Otro método sencillo para analizar estructuras de edificios sujetos a fuerzas laterales, es el de voladizo. Se dice que este método es alg o mas adecuado para edificios altos y de relativamente poca anchura, que el de marcos, pudiéndose utilizar satisfactoriamente para edificios con no mas de 25 a 35 pisos. Sin embargo, no se usa tanto como el procedimiento de pórticos. El método del voladizo emplea las hipótesis del de pórtico con respecto a la ubicación de los puntos de inflexión en columnas y trabes, pero l a tercera es algo diferente. En vez de suponer que la fuerza cortante en un nivel particular se reparte entre las columnas conforme a una cierta relación, se considera que la fuerza axial en cada columna es proporcional a su distancia al centro de gravedad de todas las columnas en ese nivel. Las cargas producidas por el viento tienden a volcar el edificio comprimiendo las columnas que se encuentran a sotavento, y tensando las que están a barlovento. Cuanto mayor sea la distancia de una columna al centro de gravedad de todo el grupo, tanto mayor será su fuerza axial. Análisis de la estructura: a) Fuerza axial en columnas: se realizan relaciones de fuerzas entre sí para luego tomar momentos con respecto a un punto de inflexión de una columna para luego distribuir las fuerzas axiales una vez obtenida dicha fuerza. b) Cortante en trabes: el siguiente paso consiste en obtener la fuerza cortante en las trabes a partir de las fuerzas axiales en las columnas. Estas fuerzas cortantes se obtienen comenzando en la esquina superior izquierda, recorriendo el nivel mas alto, sumando o restando las fuerzas axiales en las columnas, según su signo. Este procedimiento es semejante al método de los nudos empleado para calc ular las fuerzas en los elementos de una armadura. c)
Momento en columnas y trabes, y c ortante en columnas: los momentos flexionantes en las trabes, como antes, son iguales al producto de las fuerzas cortantes en ellas, por la mitad de su longitud. Los momentos flexi onantes en las columnas se obtienen comenzando en la esquina superior izquierda, recorriendo sucesivamente cada nivel, y sumando o restando los momentos en trabes y en columnas, obtenidos previamente. La fuerza cortante en las columnas es igual al momento flexionante en estas dividido entre la mitad de la altura de la columna.
