Pasos anteriores
Si llegaste a este artículo de manera aislada, te recomiendo antes revisar las anteriores publicaciones que llevan al análisis que se explicará en este apartado
- Posición de Columnas y concepción estructural
- Cargas Gravitacionales en Edificios
- Predimensión de losas y vigas
- Montado del modelo matemático en software – Análisis de solicitaciones axiales en columnas para prediseño
- Descenso de cargas (paso alternativo al anterior)
- Predimensión de columnas
- Cargas laterales sobre la estructura
Adecuar el modelo
Hasta aquí ya tendríamos las cargas calculadas para aplicarlas a la estructura. El siguiente paso consiste entonces en adecuar el modelo para aplicar las cargas laterales, que en general son algo complejas de manejar.
Por ejemplo en el caso de análisis sísmico se deben reducir los grados de libertad del modelo matemático estático para analizar los modos de vibración de la estructura de manera efectiva y rápida.
En el caso del viento, especialmente en edificios muy altos, el problema radica básicamente en las vibraciones producidas en edificios con técnicas constructivas secas, con materiales livianos. A diferencia de edificios clásicos de mampostería, en rascacielos livianos las deflexiones laterales son tan grandes que pueden generar diferentes fenómenos no deseados en la estructura. Es por eso que en este tipo de estructuras se deberán tomar consideraciones especiales.
En edifcios de regular altura es suficiente con concentrar el empuje de viento estipulado por norma, en toda la cara lateral del perímetro de la losa y efectuar el análisis estático bajo las correspondientes combinaciones de carga
Nuevas Solicitaciones
A partir de las cargas laterales aplicadas, es normal suponer que las solicitaciones cambiarán considerablemente.
De hecho las solicitaciones laterales pueden ser tan fuertes, que cambian considerablemente el estado de esfuerzos en la estructura, especialmente en sismos para edificios de baja altura y particularmente por el viento en el caso de edificios de gran altura.
Rediseñar las columnas
A partir de las solicitaciones laterales más verticales, las columnas y vigas necesitarán nuevas secciones.
Las columnas en particular cambiarán tanto de sección como de cantidad de acero pues las dimensiones hasta este momento asiganadas a estos elementos resistían solamente las cargas verticales.
Al ser las columnas elementos tan susceptibles a cambios de solicitaciones por cargas laterales, es casi seguro que muchas de las columnas cambiarán de sección.
Cabe en este punto hacerse la pregunta: ¿Por qué entonces no cargar la estructura de inicio con cargas verticales y laterales?
La respuesta se centra en que para un cálculo de cargas laterales, especialmente por sismo, ya se necesita conocer la rigidez aproximada de las columnas para a partir de estas rigideces conocer las cargas laterales equivalentes estáticas del análisis dinámico. En otras palabras, se necesitan secciones tentativas de columna antes de conocer las cargas laterales de sismo
En viento para estructuras de gran altura sucede algo similar, pues el empuje del viento está en directa relación con la rigidez de la estructura.
Volver a analizar la estructura
Como se pudo ver en el esquema procedimental anterior, el proceso no termina al redimensionar las columnas producto de las cargas laterales asignadas a la estructura. Debido a que las rigideces de la estructura cambian drásticamente especialmente después de la primera iteración, todo el procedimiento de cálculo de cargas laterales debe realizarse de nuevo a partir de las nuevas secciones de columnas.
El proceso es iterativo y termina en la convergencia o equilibrio entre fuerzas externas y rigideces internas de la estructura.
Si bien el procedimiento puede parecer tedioso, con la experiencia adquirida y el buen manejo de software estructural, el trabajo se reduce a un par de iteraciones simplemente.
autor: Marcelo Pardo
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