NOMBRES: Viviana Vásquez y María José García CODIGOS: 201315824 y 201313999

ANÁLISIS U.I. TECTÓNICA Y ESTRUCTURAL

TALLER: ESTRUCTURA VERTICAL

MODELO 1 MODELO 2 CONCLUSIONES

DE

FO

RM

AC

ION

El aumento en la deformación del sistema estructural 2 frente al 1 es claro en el nodo 47, donde la deformación en el modelo 1 es de -3.063 y en el modelo 2 es de -7.624, dado que el modelo 2 carece de soportes para las columnas centrales, generando que la transmisión de cargas sea discontinua y afectando el comportamiento del sistema.

DE

SP

LA

ZA

MIE

NT

O

De acuerdo con el análisis de las derivas realizado para cada uno de los pisos, concluimos que la mayor incidencia estructural se encuentra en os dos primeros pisos, dado que las derivas del modelo 1 son de 0.0086 (nodo 56)y 0.0099 (nodo 57), mientras que en el modelo 2 son de 0.0135 (nodo 56) y 0.0105 (nodo 57). La deriva referenciada en el 11º piso (nodo 84) es menor en el modelo 2 con respecto al modelo 1, dado que al establecer, en este ultimo, un sistema estructural de 7 columnas, el edificio tiende a desplazarse hacia el costado derecho dadas las cargas aplicadas, mientras que el sistema estructural con columnas discontinuas genera que se contrarreste el desplazamiento hacia la derecha por la falta de columnas centrales en primer piso, generando un mayor esfuerzo en el centro por la fuerza de gravedad.

MO

ME

NT

O

El momento es homogéneo en toda la estructura dada la simetría y continuidad de los elementos estructurales, específicamente tomando el segmento 81 (columna) en el modelo 1 y modelo 2, donde la flexión es de -0.023 y -1.642 respectivamente, pues al quitar los apoyos centrales, el momento cambia drásticamente, dado que la placa que antecede a la columna solo posee soporte en los extremos generando que esta tenga un mayor esfuerzo, y que la placa carezca de soporte en uno de los extremos, concentrando las cargas en un mismo elemento.

CO

RT

AN

TE

Dada la sumatoria de fuerzas a las que los elementos dentro del sistema estructural se ven expuestas, la carencia de soportes centrales, evita la disipación de las cargas como sucede en los puntos donde es sistema establece columnas, de tal forma que en los elementos centrales las cargas perpendiculares como las laterales, manipulen las placas y columnas de forma tal que la cortante sea mayor, y los elementos tiendan a fallar. En esta medida, el nodo 47 del modelo 1 como el mas critico es homogéneo en todo el sistema, mientras que en el modelo 2 el nodo 47 (el cual carece de columnas) presenta una mayor cortante, y con la información establecida en el unity check es uno de los elementos cuyo esfuerzo es de 1,99 estableciendo que el elemento fallara dentro del funcionamiento de sistema estructural.

DERIVAS

MODELO 1

NODO PISO DESPLAZAMIENTO DIFERENCIA DERIVA

PESO 84 11 356,14 8,45 0,0021

157,598

77 10 347,68 16,45 0,0041

197,92 70 9 331,24 22,79 0,0057

203,221

63 8 308,45 31,13 0,0078

203,649 62 7 277,32 38,18 0,0095

203,221

61 6 239,14 39,64 0,0099

197,92 60 5 199,50 30,84 0,0077

157,598

59 4 168,66 33,23 0,0083

1321,127 KN

58 3 135,44 36,18 0,0090 57 2 99,26 39,40 0,0099 56 1 59,86 59,86 0,0086

MODELO 2

NODO PISO DESPLAZAMIENTO DIFERENCIA DERIVA

PESO 84 11 393,13 7,36 0,0018

174,726

77 10 385,77 16,78 0,0042

458,896 70 9 368,98 22,59 0,0056

458,896

63 8 346,39 31,17 0,0078

174,726 62 7 315,22 38,39 0,0096

1267,244 KN

61 6 276,83 40,29 0,0101 60 5 236,54 30,19 0,0075 59 4 206,35 33,35 0,0083 58 3 173,01 36,12 0,0090 57 2 136,88 42,17 0,0105 56 1 94,71 94,71 0,0135

UN

ITY

CH

EC

K

Dadas las cargas laterales aplicadas al sistema las columnas del modelo 2 son insuficientes, en la medida en que en las centrales (cuyo esfuerzo es de 1,58 y 1,73) se concentran los esfuerzos de los soportes intermedios, absorbiendo las cargas provenientes de estos elementos, de igual forma la columna final (cuyo esfuerzo es de 1,11) es la que soporta el desplazamiento del sistema, cuyo desplazamiento mayor fue de 0.0099 (nodo 57), y por ende también es un elemento que falla dentro del sistema estructural.

MODELOS ALTERADOS Se hicieron tres tipos de alteraciones al modelo inicial, en las cuales se buscaba contrarrestar la falta de continuidad vertical en las columnas centrales. En la alternativa 1 se decidió eliminar las columnas que no llegaban al primer piso, dejando vigas con una luz mayor de la que se tenia en el modelo inicial, así se evita generar peso adicional a la estructura en zonas donde las cargas deben ser disipadas a través de elementos estructurales horizontales y no de forma vertical hacia el suelo. La segunda alternativa conserva las columnas eliminadas en el modelo anterior (alternativa 1) sin embargo se eliminan las columnas centrales, al igual que en la alternativa 3, y se disponen elementos en diagonal que ayuden a disipar los esfuerzos sin sobre cargar los elementos horizontales, por medio de estas piezas también se unen las columnas que terminan sobre la viga de primer piso, con las siguientes columnas que si llegan a apoyarse al suelo. La alternativa 3 es un modelo con el mismo principio de la segunda alternativa, con la diferencia de que solo que ubican las diagonales del primer piso, para disipar las cargas de las columnas centrales que no apoyan, hacia los apoyos de las siguientes. ALTERNATIVA 1 ALTERNATIVA 2 ALTERNATIVA 3

DE

FO

RM

AC

ION

AX

IALE

S

MO

ME

NT

O

CO

RT

AN

TE

UN

ITY

CH

EC

K

ALTERNATIVA 1

NODO PISO DESPLAZAMIENTO DIFERENCIA DERIVA

PESO 84 11 1029,58 41,00 0,0102

153,171

77 10 988,58 58,42 0,0146

346,724 70 9 930,17 74,24 0,0186

346,724

63 8 855,93 92,69 0,0232

153,171 62 7 763,24 107,24 0,0268

999,79 KN

61 6 656,00 108,80 0,0272 60 5 547,20 107,85 0,0270 59 4 439,35 113,75 0,0284 58 3 325,60 98,12 0,0245 57 2 227,48 98,74 0,0247 56 1 128,74 128,74 0,0184

ALTERNATIVA 2

NODO PISO DESPLAZAMIENTO DIFERENCIA DERIVA

PESO 84 11 527,95 36,68 0,0092

173,816

77 10 491,27 39,44 0,0099

554,125 70 9 451,83 40,15 0,0100

554,125

63 8 411,68 42,39 0,0106

173,816 62 7 369,29 43,99 0,0110

1455,882 KN

61 6 325,3 45,95 0,0115 60 5 279,35 46,58 0,0116 59 4 232,77 49,6 0,0124 58 3 183,17 47,84 0,0120 57 2 135,33 51,92 0,0130 56 1 83,41 83,41 0,0119

ALTERNATIVA 3

NODO PISO DESPLAZAMIENTO DIFERENCIA DERIVA

PESO 84 11 599,39 24,04 0,0060

161,071

77 10 575,35 34,11 0,0085

441,466 70 9 541,24 42,6 0,0107

441,466

63 8 498,64 53,28 0,0133

161,071 62 7 445,36 62,61 0,0157

1205,074 KN

61 6 382,75 66,45 0,0166 60 5 316,3 57,29 0,0143 59 4 259,01 60,48 0,0151 58 3 198,53 63,2 0,0158 57 2 135,33 62,48 0,0156 56 1 72,85 72,85 0,0104

CONCLUSIONES

Se puede ver que los 3 modelos alternativos se comportan de forma similar en términos de momento, cortante, esfuerzos axiales y en el análisis unitario (unity check), sin embargo podemos ver que en términos de deriva el primer modelo tienen un desplazamiento mayor en todos los pisos en comparación con los otros dos , por ejemplo mientras en el ultimo piso del primer modelo la deriva es del 1.02%, en el segundo y tercero es de 0.92% y 0.60% respectivamente.

Al comparar el aspecto del peso en las tres estructuras propuestas, se puede decir que el primer modelo es el mas liviano, con un peso de 999,79 KN, debido a que posee menos elementos estructurales a pesar de que los horizontales del centro son con mayor sección para vencer la luz propuesta; de igual forma el segundo modelo es el mas pesado, con un peso de 1455,882 KN debido a la cantidad de diagonales que se proponen para rigidizar la estructura en las partes mas susceptibles a fallar, el tercer modelo tiene un peso de 1205,074 KN, situándose junto con el modelo 1 por debajo del peso del modelo inicial (1267,244 KN), lo cual establece una clara eficiencia estructural en los modelos alternativos.

En términos de estética, el segundo modelo presenta los elementos en diagonal que ayudan a la riqueza estructural y visual, mientras que los otros dos modelos son mucho mas conservadores, siguiendo los parámetros básicos para las conformación de estructuras a porticadas en altura.