Sistemas estructurales estabilizadores para edificios de gran altura: Lo que necesita saber: Explicación en video

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Los estabilizadores son sistemas estructurales laterales internos proporcionados para mejorar la rigidez y la resistencia al vuelco de los edificios de gran altura. Es un sistema de resistencia a cargas laterales instalado en un edificio. Todo el sistema consiste en una estructura central conectada a los pilares perimetrales del edificio por miembros estructurales llamados estabilizadores. Los estabilizadores pueden tener la forma de vigas horizontales, cerchas o paredes.

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Los estabilizadores se clasifican como sistemas estructurales internos que funcionan de manera eficiente hasta 150 pisos. Esta es una de las configuraciones exitosas y estables utilizadas en edificios de gran altura. Los sistemas estructurales de voladizos han sido populares en la construcción desde la década de 1980 debido a su combinación única de flexibilidad arquitectónica y eficiencia estructural.

Este artículo describe los principios de funcionamiento y las características clave del sistema estructural de estabilizadores.

Sistema estructural de estabilizadores

La estructura estabilizadora del rascacielos funciona uniendo dos sistemas (ver Figura-2).

1. sistema central
2. Sistema periférico

Como se muestra en la Figura-1, la estructura central es la unidad más importante de un rascacielos. Una combinación de unidades como ascensores, escaleras y conductos. El sistema perimetral es una combinación de megacolumnas. El sistema central y las megacolumnas circundantes están conectadas mediante estabilizadores. La figura 2 muestra estabilizadores tipo viga conectados a columnas perimetrales. Además de los estabilizadores, la estructura también tiene armaduras de cinturón alrededor para aumentar la resistencia lateral.

Tanto los sistemas centrales como los periféricos, junto con los estabilizadores, controlan el movimiento de todo el edificio. Esto se logra mediante la interacción activa entre los sistemas central y periférico a través de estabilizadores.

Principio del sistema estructural de estabilizadores

Los edificios de gran altura sufren grandes deformaciones laterales debido a los efectos del viento y los terremotos. La estructura del núcleo de un rascacielos sufre una deformación en voladizo como se muestra en la Figura 3, mientras que la estructura del marco que rodea el núcleo sufre una deformación tipo pórtico. Esto crea un alto efecto de deriva y vuelco en la estructura.

La incorporación de estabilizadores suprime de forma efectiva la deriva excesiva debido a las cargas laterales. Por lo tanto, esto puede prevenir daños estructurales y no estructurales a la estructura. Como se muestra a continuación, los estabilizadores reducen el momento central de arriba hacia abajo bajo cargas laterales.

La acción estructural del sistema de voladizos de un edificio de gran altura se basa en pares de tensión-compresión inducidos en las columnas exteriores, como se muestra en la Figura 5. Las estructuras sin un sistema de soporte lateral pueden volcarse cuando se aplican cargas laterales.

La Figura 5 y la Figura 6 muestran una estructura de gran altura con un sistema estructural estabilizador. Aquí los estabilizadores actúan como brazos rígidos que se conectan a los pilares circundantes. Enganche los pilares exteriores con el núcleo central para una transferencia de carga segura. Cuando una estructura con un sistema de estabilizadores se carga lateralmente, la fuerza lateral de la estructura central se transmite a través de los estabilizadores a las columnas circundantes y luego al suelo. De esta manera se reduce el momento de vuelco total.

El rendimiento de un sistema estructural de estabilizadores depende de:

1. altura del edificio
2. profundidad del miembro estabilizador
3. Material estructural principal de la estructura.
4. Número de etapas estabilizadoras

Tipo de sistema estabilizador

Según la ubicación y ubicación de los estabilizadores en el rascacielos, los sistemas de estabilizadores se pueden clasificar en los siguientes tipos:

1. Sistema de estabilizador convencional

En los sistemas estructurales de estabilizadores tradicionales, los estabilizadores están conectados directamente a la estructura central y los puntales se colocan alrededor del perímetro de la estructura.

Con 492 metros de altura y 101 pisos, el Shanghai World Financial Center fue diseñado por Leslie E. Roberston Associates en 2008.

2. Sistema de estructura de estabilizador compensado

En este sistema, los estabilizadores se colocan fuera del plano con respecto a la pared del núcleo. Esta disposición conserva todos los beneficios de los estabilizadores y se ha observado que reduce la desviación lateral en edificios altos en comparación con los sistemas de estabilizadores convencionales.

Para un sistema de voladizos desplazados eficiente, los brazos voladizos y la losa del piso deben ser lo suficientemente rígidos para transferir el corte del plano horizontal de la losa entre los voladizos y el núcleo. Cuando un edificio con un sistema de voladizos desplazados se carga lateralmente, la fuerza de la losa acopla los voladizos. Para combatir esto, las columnas circundantes crean parejas de inhibición. Este par restrictivo de las columnas circundantes corre de vuelta a través de las losas hasta la estructura central.

Se utiliza un sistema de estabilizadores desplazados en la construcción de la Torre Dubai de 90 pisos en Doha, que tiene 438 m de altura. Es una combinación del sistema de estructura de voladizo convencional y el sistema de estructura de voladizo compensado.

3. Sistema de estabilizadores virtuales

En un sistema de voladizo virtual, los momentos de vuelco se transfieren desde la estructura central a los puntales sin una conexión directa entre el núcleo y los puntales circundantes. Esto se logra usando un diafragma de piso que usa un par horizontal para transferir los momentos de vuelco del núcleo al exterior.

Otro tipo de sistema de estabilizador virtual es la armadura de cinturón. Las armaduras de cinturón se construyen conectando los pilares circundantes como se muestra en la Figura-1 y la Figura-10.

Características del sistema estructural de estabilizadores

Outrigger crea diseños únicos que conectan el núcleo y los sistemas estructurales circundantes para brindar soluciones a los problemas de edificios de gran altura. Algunas de las características del sistema estructural de estabilizadores son:

1. El sistema de estabilizadores se utiliza para edificios con un gran momento de vuelco en comparación con el corte y el tendido.
2. Los estabilizadores estructurales reducen la deriva general y el momento del viento central.
3. El sistema de estabilizadores reduce la aceleración general del edificio provocada por los fuertes vientos y mejora la comodidad de los ocupantes.

Ventajas del sistema estructural Outrigger

Algunos de los beneficios del sistema estructural de estabilizadores son:

1. Los edificios de gran altura con sistemas estructurales de estabilizadores pueden reducir los momentos de vuelco en un 40 %.
2. Reduce la deriva general del edificio bajo carga lateral. La reducción depende de la rigidez relativa del núcleo y los estabilizadores.
3. El sistema de estabilizadores se acopla a los pilares perimetrales de la estructura para reducir efectivamente el momento de vuelco.
4. El sistema estructural de estabilizadores ayuda a distribuir las cargas de vuelco a los cimientos de manera efectiva. Por lo tanto, esto reduce las fuerzas de cimentación del núcleo.

Preguntas más frecuentes

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