TALLER VERTICAL DE ESTRUCTURAS S│V – NIVEL 3
ESTRUCTURAS DE TRANSICION Ing. Vicente Ariel
Ing. Vicente Ariel
Definimos las estructuras de Transición como el conjunto de elementos estructurales que se disponen a los efectos de cambiar la distribución y modulación de columnas entre dos plantas de un edificio.
DEFINICION
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ESTRUCTURAS DE TRANSICION
PLANTAS SUPERIORES
Por cuestiones de diseño y optimización del espacio arquitectónico, en muchas situaciones es necesario cambiar la distribución, modulación y densidad de columnas en las diferentes plantas de un edificio. Es en estas situaciones que resulta necesaria la interposición de elementos estructurales para generar una estructura de transición
Esencialmente toda estructura de transición implica un desvío lateral de cargas. Los desvíos de fuerzas pueden ser en el plano o bien espaciales
Edificio IBM. Arq. N. Alvarez
. PLANTA INFERIOR
Ing. Vicente Ariel
REQUISITOS
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ESTRUCTURAS DE TRANSICION RIGIDEZ: Los elementos de transición deben ser poco deformables, ya que su deformación generan descensos en las columnas que apean y estos se transfieren a los niveles superiores. En definitiva son descensos de apoyos en las vigas que apoyan en las columnas que apean en el elemento de transición..
Ing. Vicente Ariel
UBICACION
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ESTRUCTURAS DE TRANSICION
Estructura de transición inferior
Estructura de transición superior
El perímetro se encuentra apoyado en columnas
El perímetro se encuentra suspendido por medio de tirantes
Estructuras de transición Edificio Pirelli-CABA superior e intermedia Arq. Mario Bigongiari.
Ing. Vicente Ariel PROYECTO ARQUITECTONICO La forma pentagonal del terreno determinó la forma de la torre y la centralización de las zonas de servicio y circulaciones. Se busco trasparencia en el perímetro
UBICACION
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ESTRUCTURAS DE TRANSICION
PROYECTO ESTRUCTURAL. Núcleo de circulación central = estructura principal, En dicho núcleo se apoyan ménsulas continuas de hormigón postesado de dos niveles de altura, tipo vierendell, a nivel de cenefa, de los dos pisos estructurales y del helipuerto. Primero se construye el núcleo central hasta el primer piso estructural y después se cuelgan los distintos niveles. En las ménsulas, en el perímetro, se apoyan las vigas continuas de hormigón postesado, de 3 m de altura, de las que a su vez se toman los tensores. Los tensores de hormigón postesado, funcionaban como puntales en la etapa constructiva apoyados en columnas provisorias.
Ing. Vicente Ariel CLASIFICACION
CLASIFICACION
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ESTRUCTURAS DE TRANSICION
DESDE EL PUNTO DE VISTA ARQUITECTÓNICO
SINTESIS
DESDE EL PUNTO DE VISTA ESTRUCTURAL
ESTRUCTURAS A ESFUERZOS DIRECTOS DOMINANTES
FORMA CONCORDANTE ESTRUCTURAS CON FLEXIONES DOMINANTES FORMA DISCORDANTE
Ing. Vicente Ariel POR LA RELACIÓN ENTRE LA FORMA ARQUITECTÓNICA Y LA FORMA ESTRUCTURAL
CLASIFICACION
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ESTRUCTURAS DE TRANSICION
SINTESIS
FORMA CONCORDANTE
FORMA CONTRASTANTE
Ing. Vicente Ariel
Relación de síntesis entre la estructura de transición y la arquitectura
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ESTRUCTURAS DE TRANSICION
La estructura define parcialmente la forma arquitectónica y funciona a menudo como cerramiento del edificio.
World Trade Center
Ing. Vicente Ariel
Forma concordante entre estructura y arquitectura
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ESTRUCTURAS DE TRANSICION La forma arquitectónica y la forma estructural ni se integran ni se oponen, se desarrollan de manera conjunta.
Reserve Bank Buildin Boston
Ing. Vicente Ariel
Forma contrastante entre estructura y arquitectura
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ESTRUCTURAS DE TRANSICION Se percibe cierta yuxtaposición de cualidades arquitectónicas con la geometría, la escala, la materialidad o la textura. Los cable parabólicos soportan un edificio de líneas rectas en planta y en alzado generando un contraste de formas.
Reserva Federal de Minneapolis
Ing. Vicente Ariel
SEGÚN ESFUERZOS DOMINANTES
CLASIFICACIÓN ESTRUCTURAL
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ESTRUCTURAS DE TRANSICION ESTRUCTURAS A ESFUERZOS DE FLEXION DOMINANTES
ESTRUCTURAS A ESFUERZOS DIRECTOS DOMINANTES
Viga Vierendeel
Estructuras reticuladas
Cable parabólico Arcos
Viga Pared
Pórticos
Ing. Vicente Ariel
Estructuras a esfuerzos directos dominantes
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ESTRUCTURAS DE TRANSICION Como se aprecia, esta estructura luego se prolonga sobre las fachadas para actuar como estructura de transición cambiando la modulación de las columnas del frente.
Edificio IBM (Nueva York)
La tipología estructural de las fachadas cumple la doble función de actuar como estructura de transición (cambia la modulación de las columnas perimetrales) y como estructura resistente frente a las acciones horizontales.
Alcoa Buildin (Pittsburg EE.UU)
Ing. Vicente Ariel
Sistema Bípodos
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ESTRUCTURAS DE TRANSICION
Av 9 de Julio y Santa Fe (CABA)
World Trade Center
Ing. Vicente Ariel OFICINAS HEARST. Obra de Norman Foster en Nueva York.
Sistema Bípodos
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ESTRUCTURAS DE TRANSICION La estructura de la torre es de acero, cerrada por un muro cortina de cristal.
Ing. Vicente Ariel
Sistema Tetrápodos
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ESTRUCTURAS DE TRANSICION
Embajada Italiana Brasilia/ P.L Nervi-1979
Ing. Vicente Ariel El arco parabólico como estructura de transición. Los entrepisos se suspenden mediante tirantes desde el arco.
Sistemas de arcos
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ESTRUCTURAS DE TRANSICION
Sistemas de pórtico
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ESTRUCTURAS DE TRANSICION Ing. Vicente Ariel
Sistemas de pórtico
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ESTRUCTURAS DE TRANSICION Ing. Vicente Ariel
Ing. Vicente Ariel
Sistemas tipo Vierendeel
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ESTRUCTURAS DE TRANSICION Estructuras de transición múltiples
Commerzbank (Frankfurt)
Bank of China Tower (China) Estructuras de transición simple
.
.
Sistemas mixtos
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ESTRUCTURAS DE TRANSICION Sistemas mixtos Ing. Vicente Ariel
Ing. Vicente Ariel
Sistemas flexivos y sistemas de esfuerzos directos
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ESTRUCTURAS DE TRANSICION
THE ACADEMY OF SCIENCE OF SAINT LOUIS
BANCO DE LONDRES. ROSARIO
Ing. Vicente Ariel TRANSaMERICAN PIRAMID. SAN FRANCISCO
Sistemas de esfuerzos directos
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ESTRUCTURAS DE TRANSICION
Ing. Vicente Ariel
5m Viga Vierendeel
METODO SIMPLIFICADO
ANALISIS DE CARGAS DE LOSA
RESOLUCION
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ESTRUCTURAS DE TRANSICION 5m
qTOTAL-------------------------------------1 t/m2 La carga por nivel en columnas interiores es; Ni= 1t/m2 x 5m x 5m = 25t Las columnas externas reciben la mitad. La carga sumada en los 5 niveles por encima de la viga es Ntot= 25t / nivel x 5 niveles = 125 t 125t 62,5t
125t
125t
125t
Pórtico tipo 62,5t
4m
Planta del edificio
REACCIONES
REACCIONES
METODO SIMPLIFICADO
125t
RESOLUCION
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ESTRUCTURAS DE TRANSICION 125t 125t 125t
62,5t
Observando la deformada de la viga vierendell pueden verse puntos de inflexión en el centro de cada tramo de los cordones y de los montantes. Estos puntos de inflexión se corresponden con cambios de signo del momento flector, es decir en dichos puntos M=0. El método simplificado consiste en transformar el hiperestático en isostático agregando articulaciones en los mencionados puntos de inflexión. Luego para la resolución alcanzan las ecuaciones de la estática.
Ing. Vicente Ariel 62,5t
312,5t 312,5t DIAGRAMAS GLOBALES DE Q y DE M QyM DIAGRAMAS GLOBALES 12,5m 7,5m 2,5m
4m
M2
M1
M1=(312,5-62,5) x 2,5m = 500 tm = 625 M5 M2=(312,5-62,5-125) x 7,5m -125 x 2,5m= 1562,5 tm = M4 M3= (312,5-62,5)x12,5-125*5-125*2,5=2187,5 tm
M3
M4
M5
250 125
-125 -250
Ing. Vicente Ariel
Solicitaciones en los cordones. Se separa la estructura por las articulaciones del cordón superior e inferior. Se descomponen los momentos M1 a M5 en pares de fuerza (compresión en cordón superior y tracción en cordón inferior).
METODO SIMPLIFICADO
125t
RESOLUCION
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ESTRUCTURAS DE TRANSICION
62,5t
Q1s=125
125t Q2s=62,5
Q3s=0
N3s=546,9
N1s=156,25
N2s=390,6
Q1i=125
Q2i=62,5
4m Q3i=0
A 312,5t
N1i=156,25
N3i=546,9 N2i=390,6
Q1s= Q1i = (312,5-62,5)/2 = 125t
Tomando momentos en A; N1s=(125+125)*2,5/4= 156,25t Por equilibrio horizontal N1s= N1i(sentido opuesto) = 156,25t Q2s= Q2i = (312,5-62,5-125)/2 = 62,5t Tomando momentos en A; N2s=((62,5+62,5)*7,5+125*5)/4= 1562,5/4 = 390,6 t Por equilibrio horizontal N2s= N2i(sentido opuesto) = 390,6t
Ing. Vicente Ariel
Solicitaciones en los cordones.
METODO SIMPLIFICADO
Se separa la estructura en las articulaciones de los montantes y se plantea el equilibrio de cada parte (ΣFx=0 y ΣFy=0 ). Con ello se obtiene axil y corte en los montantes.
RESOLUCION
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ESTRUCTURAS DE TRANSICION
62,5t
Q1s=125
125t
N1s=156,25 187,5
Q2s=62,5
125t
N2s=390,6
62,5
N3s=546,9
62,5 156,3
234,3
156,3 187,5
Q3s=0
62,5
62,5
Q1i=125
Q2i=62,5
Q3i=0
N1i=156,25
N2i=390,6
N3i=546,9
A 312,5t
Por equilibrio horizontal y vertical de cada segmento comprendido entre articulaciones
Ing. Vicente Ariel
Esfuerzos internos. N3s=546,9
62,5
+ N1i=156,25
AXIL (N)
-
+ N2i=390,6
-
62,5
-
-
-
-
+ N3i=546,9
N1s=156,25
-
-
62,5
N1s=156,25
N2s=390,6
-
+ N2i=390,6
-
187,5
N2s=390,6
62,5
N
187,5
METODO SIMPLIFICADO
Se obtienen los diagramas de esfuerzo para cada porción de estructura y luego se ensamblan.
RESOLUCION
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ESTRUCTURAS DE TRANSICION
-
+ N1i=156,25
Ing. Vicente Ariel
Esfuerzos internos.
Q2s=62,5 Q4s=62,5
+
-
+
CORTE (Q)
Q1i=125
+ Q2i=62,5
-
156,3
-
156,3
234,3
Q3s=0
-
Q3i=0
Q5s=125
+
+
Q4I=62,5
Q5i=125
+
156,3
+
234,3
Q1s=125
156,3
METODO SIMPLIFICADO
Se obtienen los diagramas de esfuerzo para cada porción de estructura y luego se ensamblan.
RESOLUCION
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Ing. Vicente Ariel
Esfuerzos internos.
METODO SIMPLIFICADO
Se obtienen los diagramas de esfuerzo para cada porción de estructura y luego se ensamblan.
RESOLUCION
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ESTRUCTURAS DE TRANSICION
156,2
468,1 156,2 312,5
+ -
-
-
+ 312,5
MOMENTO (M)
++ -
+
+
+ +
Ing. Vicente Ariel PREDIMENSIONADO
H 1.- MONTANTES
B
METODO SIMPLIFICADO
Se adopta b=B=60 cm
RESOLUCION
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ESTRUCTURAS DE TRANSICION
Ď„=
đ?‘¸ đ?’ƒ Ă—đ?&#x;Ž,đ?&#x;—Ă—đ?’‰
→ �=
Q Ď„Ă—đ?&#x;Ž,đ?&#x;—Ă—đ?’ƒ
, donde Ď„ = 20 Kg/cm2, tensiĂłn admisible de
b
corte y Q=234 t, corte en el montante mas solicitado. h=
đ?&#x;?đ?&#x;“đ?&#x;”đ?&#x;‘đ?&#x;Žđ?&#x;Ž
đ?&#x;?đ?&#x;ŽĂ—đ?&#x;Ž,đ?&#x;—Ă—đ?&#x;”đ?&#x;Ž
= 144 cm se adopta 150 cm.
h
(h debe ser de 2 a 2,5 b)
2.- CORDONES SUPERIOR E INFERIOR Se adopta B=b=60 cm
đ?‘Ż=
đ?‘´Ă—đ?œ¸
, donde đ??ˆđ?’ƒđ?’Œ= 200 Kg/cm2, tensiĂłn admisible del hormigĂłn y đ?œˇ = đ?&#x;Ž, đ?&#x;?đ?&#x;”. đ?‘Ż =
đ?‘ŠĂ—đ?œˇĂ—đ??ˆđ?’ƒđ?’Œ
1,37m, se adopta 1,40m
đ?&#x;‘đ?&#x;?đ?&#x;?đ?&#x;Žđ?&#x;Žđ?&#x;ŽĂ—đ?&#x;?,đ?&#x;•đ?&#x;“ đ?&#x;Ž,đ?&#x;”đ?&#x;ŽĂ—đ?&#x;Ž,đ?&#x;?đ?&#x;”Ă—đ?&#x;‘đ?&#x;Žđ?&#x;Ž
=
Ing. Vicente Ariel
DISEร O EN ACERO
METODO SIMPLIFICADO
1.- CORDONES SUPERIOR E INFERIOR (flexiรณn compuesta)
RESOLUCION
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ESTRUCTURAS DE TRANSICION
M=312 tm --- N=156 t ๐ ๐ = 2400 Kg/cm2, tensiรณn admisible del acero ฯ = M/W +N/A Adopto tubo 50x100 e=2,5cm
W=15650cm3 A=750 cm2
ฯ = 31200000/15650 +156000/750 = 1994+208 =2204Kg/cm2 < 2400 Kg/cm2
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ESTRUCTURAS DE TRANSICION Ing. Vicente Ariel