Taller Sistemas de Soporte Simón Fernández Arenas - 201631051 Estructura Inicial:
La estructura inicial que se plantea en el ejercicio, al ser unos pórticos convencionales y no tener refuerzo, no se comportan muy bien al verse afectados por fuerzas que actúan horizontalmente sobre la estructura. En el ejercicio se aplican 50 toneladas de fuerzas horizontales. Como se puede ver en las imágenes la estructura un su punto más alto se desplaza 3.334 metros desde su punto inicial; una distancia muy grande y que por supuesto no cumple con los requisitos de la estructura. Después del análisis y ver que la estructura no cumple en ningún punto con el chequeo de la derivada limite, se necesitan agregar refuerzos en los vanos para que la estructura se rigidice. Las dos soluciones básicas son: • Modificar la geometría • Modificar el material: mayor E
20 cruces
En todos los casos se utilizaron vigas de 60 x 60 cm y vigas de 40 x 40 cm. En los casos donde hay diagonales, estas tienen las mismas dimensiones que las vigas.
Taller Sistemas de Soporte Simón Fernández Arenas - 201631051 Estructura modificada con diagonales en todos los vanos:
En esta primera estructura modificada hay con redundancia estructural, pues cuenta en cada vano con diagonales en ambas direcciones. Esto genera que casi no haya desplazamiento al momento de aplicar fuerzas horizontales (50 toneladas) pues la estructura se rigidiza casi completamente y genera estabilidad completa de la estructura. A comparación de la estructura anterior (desplazamiento en el punto crítico de 3344m), sin refuerzo alguno, en este caso el punto mas critico de la estructura solo se desplaza .094 m. Lo que evidencia claramente la eficiencia de este sistema de rigidización. Al ver que este sistema fue redundante estructuralmente, se prueban diferentes soluciones para rigidizar la estructura inicial sin gastar tanto material como en esta modificación.
Taller Sistemas de Soporte Simón Fernández Arenas - 201631051 10 cruces Estructura modificada con diagonales en en todos los vanos de un solo costado:
Otra propuesta para rigidizar la estructura inicial es aplicar los refuerzos diagonales solo en un costado del edificio y no en ambos cotados. Como se puede ver en la tabla de análisis de derivadas, todos los puntos pasan la prueba lo que muestra como este sistema rigidiza la estructura y en este caso es muy eficiente pues solo se usa la mitad de material que en la estructura anterior. En este caso, el punto más critico se mueve 332 mm que es una distancia aceptable. Es una estructura que, aunque se rigidiza puede que no sea la mas efectivo al momento de un sismo pues, la rigidización al estar solo en un costado, genera que toda la estructura esté desbalanceada y la mitad sin refuerzos va a ser mucho mas flexible y por en de se va a romper de la otra mitad.
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10 cruces Estructura modificada con diagonales mas largas dejando un piso de por medio:
Esta propuesta cuenta con diez cruces, pero esta vez están repartidas en toda la estructura, es decir cada dos pisos. Es la estructura mas eficiente de todas pues utiliza la geometría de todo el edificio para rigidizarlo y mantener una continuidad en todos los pisos sin ser redundante estructuralmente. Como se ve en la tabla el desplazamiento es mínimo, y los porcentajes de deriva son los más bajos dentro de todas las propuestas. Se utilizan las mismas dimensiones que en todas las otras propuestas para generar la mejor opción posible utilizando elementos diagonales mas largos pero que a su vez están repartidos mas eficientemente dentro del trazado de los pórticos y que de esta forma sean mas efectivos al momento de recibir las 50 toneladas de carga horizontal.
Taller Sistemas de Soporte Simón Fernández Arenas - 201631051 Experimento con 10 cruces Estructura modificada con vanos solo en la mitad inferior del edificio:
Experimento de trazado de diagonales solo en la parte inferior del edificio. Con esto se esperaba que al rigidizar la parte inferior de la estructura esta rigidizara el resto. Como se puede ver tanto en la tabla como en la imagen, son evidentes los errores del trazado de esta estructura. Como era previsible, la parte de abajo esta rígida, pero en el momento en el que se acaban las diagonales, la estructura se comporta como una estructura convencional de pórticos sin diagonales. La estructura no es efectiva.
Taller Sistemas de Soporte Simรณn Fernรกndez Arenas - 201631051
Referentes de la vida real: Residencia de la University of California, Berkeley, California