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Proyecto básico: Resistencia a acciones horizontales en edificios aporticados de acero
de varias plantas
SS009a-ES-EU
Proyecto básico: Resistencia a acciones horizontales en
edificios aporticados de acero de varias plantas
Describe los diferentes medios para resistir acciones horizontales en edificios aporticados
de acero de varias plantas y proporciona una guía inicial para el dimensionamiento.
Índice
1.
Tipos de construcción
2
2.
Tipos de arriostramiento
2
3.
Estabilización mediante núcleo de hormigón
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Proyecto básico: Resistencia a acciones horizontales en edificios aporticados de acero
de varias plantas
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1.
Tipos de construcción
Las acciones horizontales provienen de cargas de viento, fuerzas estabilizadoras y, en algunas
regiones, de acciones de sismo. Se pueden utilizar varios tipos de sistemas de estabilización
dependiendo de la altura y la escala horizontal del edificio, como sigue:
Edificios de altura media (4-8 pisos):
Paños arriostrados alrededor del núcleo o en la
fachada
o núcleo de hormigón
Edificios altos (8-20 pisos):
Núcleo de hormigón
o núcleo de acero
Edificios Ultra-altos (20+ pisos):
Arriostramiento externo
o concepto de ‘estructura tubular’
El comportamiento de pórtico rígido puede utilizarse como una alternativa a la utilización de
paños arriostrados. Sin embargo, esto incrementa el tamaño de las columnas e incrementa
considerablemente el costo de las uniones. Por economía, se deben evitar las estructuras de
uniones rígidas, siempre y cuando, la arquitectura del edificio lo permita. Para edificios
medianos a altos, las estructuras semi-rígidas pueden ser algo más económicas y su uso está
contemplado en los Eurocódigos.
2.
Tipos de arriostramiento
El arriostramiento puede efectuarse de varias formas, tales como X, K y V, tal como se
muestra en la Figura 2.1. Cuando se utilizan arriostramientos en X, los elementos pueden
diseñarse para trabajar sólo a tracción (son elementos esbeltos que se pandean con fuerzas de
compresión bajas, es decir no son efectivos cuando trabajan a compresión). Cuando se utilizan
arriostramientos en K o V, los elementos de arriostamiento deben tener la capacidad de
soportar fuerzas de compresión.
Se pueden utilizar chapas planas o angulares para arriostramientos en X, pero en general se
utilizan secciones tubulares o en H para arriostramientos en K o V.
(a)
(b)
Leyenda:
(a)
Arriostramiento en X
(b)
Arriostramiento en K
Figura 2.1
(c)
(d)
(c)
(d)
Arriostramiento en V
Arriostramiento en X
Diferentes tipos de arriostramiento
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La naturaleza de las fuerzas en los elementos del arriostramiento se muestra en la Figura 2.2
(la magnitud de las fuerzas depende de la geometría del pórtico arriostramiento). Como se
muestra, las fuerzas de compresión son ignoradas en los sistemas de arriostramiento
redundantes.
+
0
+
0
_
+
0
_
0
+
+
_
+
_
0
+
0
_
_
+
(a)
0
+
+
0
_
_
_
+
0
+
0
+
_
+
(b)
0
_
0
+
_
_
(c)
+
+
(d)
Fuerzas de compresión positivas, fuerzas de tensión negativas.
Leyenda:
a. Arriostramiento en cruz de San
Andrés
b. Arriostramiento en V
Figura 2.2
c. Arriostramiento simple
d. Arriostramiento en K
Fuerzas en arriostramientos X, K y V
Generalmente, es posible ubicar el arriostramiento dentro de la anchura de las paredes; así se
minimiza su impacto en el detalle arquitectónico. El arriostramiento en X es el que produce
menor interferencia. El arriostramiento en V invertida o el arriostramiento simple, se pueden
requerir para permitir ubicar aberturas en muros.
Se muestra una ilustración en la Figura 2.3
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Figura 2.3
Arriostramiento en X en un edificio de 11 plantas
(Fotografía cortesía de Bison Structures Ltd)
3.
Estabilización mediante núcleo de hormigón
Frecuentemente, se emplean núcleos de hormigón en los edificios de varias plantas, y se
ubican en planta, con el criterio de optimizar el acceso y las rutas de servicio. Para edificios
altos, estos se ubican normalmente en la zona central, como se indica en la Figura 3.1 y se
construyen utilizando ‘encofrados deslizantes’, previamente a la instalación de los elementos
de acero. Su tamaño está en función del número de ascensores, conducciones de servicio,
baños y zonas de circulación. El área del núcleo representa normalmente alrededor del 5-7%
del área de la planta en el caso de edificios medianos o altos, pero ésta puede incrementarse
hasta un 12-20% para edificios muy altos.
Las vigas de acero se unen al núcleo de hormigón de varias formas:
‰ Embebiendo una chapa de acero dentro del muro mediante conectores, a la cual se une la
viga en obra
‰ Creando huecos o cavidades en el muro en los cuales se colocan las vigas.
El método de la chapa de acero embebida permite uniones soldadas, teniendo en cuenta las
tolerancias en obra. El espesor de los muros de hormigón está comprendido usualmente entre
200 y 300 mm, el cual, suficientemente reforzado, estárá dimensionado para resistir las
acciones cíclicas causadas por el viento. Frecuentemente, los dinteles de hormigón por encima
de las aberturas, requieren una gran cantidad de armadura.
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15 m
12 m
10 m
15 m
Figura 3.1
Ejemplo de un núcleo de hormigón en un edificio de pórticos de acero
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Registro de Calidad
TÍTULO DEL RECURSO
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Referencias(s)
DOCUMENTO ORIGINAL
Nombre
Compañía
Fecha
Creado por
R.M. Lawson
SCI
Ene 05
Contenido técnico revisado por
G.W. Owens
SCI
May 05
Contenido editorial revisado por
D.C. Iles
SCI
May 05
1. Reino Unido
G.W. Owens
SCI
26/05/05
2. Francia
A. Bureau
CTICM
26/05/05
3. Suecia
A. Olsson
SBI
26/05/05
4. Alemania
C. Mueller
RWTH
11/05/05
5. España
J. Chica
Labein
20/05/05
6. Luxemburgo
M. Haller
PARE
26/05/05
G W Owens
SCI
11/12/06
Traducción realizada y revisada por:
eTeams International Ltd.
30/09/06
Recurso de traducción aprobado por: J Chica
Labein
24/10/06
Contenido técnico respaldado por los
siguientes socios de STEEL:
Recurso aprobado por el
Coordinador técnico
DOCUMENTO TRADUCIDO
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