RESUMEN:
El tipo de sistema que debe utilizarse en un proyecto de construcción depende de las necesidades del edificio, la altura, su capacidad de carga, las especificaciones del suelo y además los materiales de construcción dictan el sistema estructural necesario para un edificio.
En particular, estos sistemas han evolucionado para centrarse en la construcción a medida que el suelo no urbanizado se ha vuelto escaso y para el caso de Colombia, el sistema combinado y el sistema dual, por ejemplo se explican y detallan en la NSR-10.
Sistema combinado:
Es un sistema estructural en el cual:
- Las cargas verticales son resistidas por un pórtico no resistente a momentos, esencialmente completo, y las fuerzas horizontales son resistidas por muros estructurales o pórticos con diagonales, o,
- Las cargas verticales y horizontales son resistidas por un pórtico resistente a momentos, esencialmente completo, combinado con muros estructurales o pórticos con diagonales, y que no cumple los requisitos de un sistema dual.
En el sistema combinado se debe realizar un conjunto de dos subtemas como lo son: el estructural y de pórticos para que así resistan a esfuerzos de tracción y compresión. Es un sistema un poco complejo puesto que los sistemas se complementan de manera directa. Este sistema es utilizado en grandes rascacielos; se combina la acción de los muros perimetrales y céntricos o núcleo con los marcos y entramados. Los marcos y entramados toman las cargas gravitacionales (Carga Viva y Muerta) y los muros las cargas laterales (vientos y sismos).
Sistema dual:
Es un sistema estructural que tiene un pórtico espacial resistente a momentos y sin diagonales, combinado con muros estructurales o pórtico con diagonales. Para que el sistema estructural pueda clasificarse como sistema dual se deben cumplir los siguientes requisitos:
- El pórtico espacial resistente a momentos, sin diagonales, esencialmente completo, debe ser capaz de soportar las cargas verticales.
- Las fuerzas horizontales son resistidas por la combinación de muros estructurales o pórticos con diagonales, con el pórtico resistente a momentos, el cual puede ser un pórtico con capacidad especial de disipación de energía (DES), cuando se trata de concreto reforzado o acero estructural, un pórtico con capacidad moderada de disipación de energía (DMO) en el caso de concreto reforzado, o un pórtico con capacidad mínima de disipación de energía (DMI) de acero estructural. El pórtico resistente a momentos actuando independientemente, debe diseñarse para que sea capaz de resistir como mínimo el 25 por ciento del cortante sísmico en la base.
- Los dos sistemas deben diseñarse de tal manera que en conjunto sean capaces de resistir la totalidad del cortante sísmico en la base, en proporción a sus rigideces relativas, considerando la interacción del sistema dual en todos los niveles de la edificación, pero en ningún caso la responsabilidad de los muros estructurales, o de los pórticos con diagonales, puede ser menor del 75 por ciento del cortante en la base.
A pesar de las diferencias en el funcionamiento estructural entre estos dos últimos sistemas, básicamente ellos combinan la capacidad resistente entre los pórticos y las pantallas que puedan contener. Las pantallas normalmente se localizan en los ductos de los ascensores, escaleras o en lugares donde no afecten la arquitectura, pero para que realmente sean eficientes, deben localizarse dentro de los pórticos desde el cimiento hasta donde haya requerimientos de rigidez, pudiendo transformarse en columnas en los pisos superiores.
Los pórticos al contener columnas facilitan los espacios según los requerimientos arquitectónicos localizando las pantallas en los ductos o perimetralmente donde ello sea factible y preferencialmente en forma simétrica en planta para no introducir efectos torsionales adicionales. Este sistema genera una estructura con una resistencia y rigidez lateral sustancialmente mayor al sistema de pórticos, lo cual lo hace muy eficiente para resistir fuerzas sísmicas; siempre y cuando haya una buena distribución de los elementos rígidos. Debe prestarse especial cuidado en cuanto a la configuración de los elementos rígidos, ya que tienen una extrema diferencia de rigidez comparado a los pórticos y esto puede causar concentraciones excesivas de esfuerzos en algunas zonas del edificio y una mala distribución de cargas hacia las fundaciones.
Este sistema se utiliza cuando en el edificio se tendrán fuerzas de distintos tipos: por compresión, flexión o tracción, y especialmente para proyectos con características especiales, como grandes voladizos o cargas concentradas en ciertos puntos, así como también en regiones sísmicas altas.
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Nota aclaratoria de responsabilidad: Las observaciones contenidas en este documento son de carácter informativo y deben ser aplicadas y/o evaluadas por el constructor o usuario solamente en caso de considerarlas pertinentes. Por lo tanto, estas observaciones no comprometen a Argos, a sus filiales o a sus subordinados.
“En el sistema combinado se debe realizar un conjunto de dos subtemas como lo son: el estructural y de pórticos para que así resistan a esfuerzos de tracción y compresión”.
CONCLUSIÓN
Las soluciones estructurales que se adopten en un proyecto están sujetas a las restricciones que existen con las interacciones de otros aspectos del proyecto, como el arquitectónico, instalaciones sanitarias, entre otros. La adecuada selección del sistema estructural también depende de la altura del edificio, riesgo sísmico que exista en el área, capacidad portante del suelo, entre otros; por lo cual deben evaluarse todos los aspectos y de este modo proceder al diseño más óptimo para el proyecto.
