{"id":2647,"date":"2008-10-01T14:50:54","date_gmt":"2008-10-01T19:50:54","guid":{"rendered":"http:\/\/72.167.124.155\/tilt-uptoday\/?p=2647"},"modified":"2015-06-08T03:25:10","modified_gmt":"2015-06-08T08:25:10","slug":"multi-story-tilt-up-buildings-a-design-approach","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/tilt-up.org\/tilt-uptoday\/es\/2008\/10\/01\/multi-story-tilt-up-buildings-a-design-approach\/","title":{"rendered":"Edificios de varios pisos construidos con el m\u00e9todo \u00abtilt-up\u00bb: un enfoque de dise\u00f1o"},"content":{"rendered":"

Por: Mark E. Remmetter, P.E., Shane A. Walters, P.E., Joseph J. Steinbicker, P.E., S.E., Steinbicker and Associates<\/em><\/p>\n

La construcci\u00f3n Tilt-Up contin\u00faa creciendo a un ritmo r\u00e9cord. En los \u00faltimos tres a\u00f1os, se han construido aproximadamente mil millones de pies cuadrados de paneles de muro Tilt-Up para proporcionar alrededor de 2.3 mil millones de pies cuadrados de espacio utilizable. Si bien un porcentaje significativo de este crecimiento ha provenido de la construcci\u00f3n de edificios de una sola planta, el mercado Tilt-Up de m\u00faltiples plantas ha comenzado realmente a florecer. El dise\u00f1o de estos edificios Tilt-Up de m\u00faltiples plantas es significativamente m\u00e1s complejo que el de los edificios de una sola planta.<\/p>\n

EOR frente a ingeniero especializado<\/strong><\/p>\n

<\/strong>Si bien muchos edificios de varios pisos construidos con paneles prefabricados en sitio (Tilt-Up) son dise\u00f1ados en su totalidad por el ingeniero responsable (EOR), a menudo el dise\u00f1o de los paneles Tilt-Up se deja en manos de un ingeniero especialista en Tilt-Up. Esta delegaci\u00f3n de funciones no tiene por qu\u00e9 ser un evento estresante para ninguno de los dos profesionales, siempre que cada uno sea consciente de sus responsabilidades espec\u00edficas. El alcance del ingeniero especialista en Tilt-Up puede limitarse \u00fanicamente al dise\u00f1o del espesor del panel y el refuerzo, o puede incluir muchos otros elementos, como el an\u00e1lisis de estabilidad de vuelco del panel y el dise\u00f1o de las conexiones panel-estructura y panel-panel.<\/p>\n

Es muy importante que el EOR aclare en los documentos de dise\u00f1o qu\u00e9 se espera del ingeniero especialista en Tilt-Up. Las cargas de piso y techo hacia los paneles de muro deben listarse en los planos de estructura, incluyendo tanto las reacciones de viga como las cargas distribuidas, como las que se presentan a lo largo de un muro de extremo. Estas cargas gravitacionales deben desglosarse en componentes de carga muerta y viva para lograr un dise\u00f1o eficiente de los paneles de concreto. Las cargas de succi\u00f3n por viento tambi\u00e9n deben especificarse para los elementos de la estructura del techo.<\/p>\n

Deber\u00eda ser evidente a partir de los planos de dise\u00f1o si se espera que los paneles Tilt-Up resistan cargas laterales en el plano de los diafragmas de piso y techo. Deben proporcionarse los valores de dise\u00f1o para las cargas de viento y s\u00edsmicas si son aplicables. Cada plano de planta debe indicar las cargas a cada muro individual que participa en la resistencia a las cargas laterales. Tenga en cuenta que estas cargas pueden variar de un piso a otro, especialmente en \u00e1reas de alta sismicidad.<\/p>\n

CARGAS EN EL PLANO Y ESTABILIDAD LATERAL<\/strong><\/p>\n

Muchas de las estructuras de concreto precolado de varios pisos que se construyen actualmente son edificios de oficinas. Estos var\u00edan de tres a seis pisos, suelen ser rectangulares en planta y tienen paneles de concreto precolado con numerosas aberturas para ventanas. En un edificio de oficinas rectangular, los muros extremos pueden no tener suficiente capacidad o estabilidad de volteo para resistir las cargas laterales. En este caso, se debe proporcionar arriostramiento interior o muros de corte para resistir las cargas laterales en la direcci\u00f3n corta del edificio. La rigidez del arriostramiento o de los muros de corte debe compararse con la rigidez de los muros extremos para asegurar que estos \u00faltimos no terminen resistiendo las cargas laterales.<\/p>\n

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El dise\u00f1o de paneles con numerosas aberturas es mucho m\u00e1s complejo que el de paneles macizos simples. Si bien el esfuerzo cortante en el plano suele expresarse como una carga por metro de longitud de muro, la distribuci\u00f3n de esta carga entre paneles adyacentes no suele ser uniforme. Las cargas laterales se distribuyen entre los paneles del muro en funci\u00f3n de la rigidez relativa de las secciones de los pilares de hormig\u00f3n situadas entre las aberturas de los paneles. Este m\u00e9todo de distribuci\u00f3n de cargas se aplica no solo entre paneles, sino tambi\u00e9n entre franjas dentro de un mismo panel. Para edificios de varios pisos con muchos paneles y aberturas, lo m\u00e1s eficiente es modelar cada pared como una serie de marcos de hormig\u00f3n, incluyendo tanto las tiras de columnas entre aberturas como las tiras de vigas por encima y por debajo de las aberturas de cada panel. Los paneles se unen entre s\u00ed en cada nivel de piso en el modelo, de modo que las cargas laterales se distribuyen a trav\u00e9s de ellos. Las cargas verticales tambi\u00e9n se incluyen en este an\u00e1lisis, lo que proporciona una imagen completa de las cargas axiales, los esfuerzos cortantes y los momentos flectores en las tiras de columnas y las tiras de vigas.<\/p>\n

No es inusual encontrar que el resultado de las cargas verticales se desplace hacia un lado del panel debido al efecto de vuelco de las cargas laterales. Debido a la acci\u00f3n de p\u00f3rtico del panel, las franjas de viga por encima y por debajo de las aberturas pueden estar sujetas a cortantes y momentos relativamente grandes que deben tenerse en cuenta en el dise\u00f1o del refuerzo del panel. El dise\u00f1o de las franjas de columna debe tener en cuenta las cargas axiales, los momentos en el plano del an\u00e1lisis de p\u00f3rticos y los momentos fuera del plano causados por efectos de viento o s\u00edsmicos.<\/p>\n

PANELES PORTANTES FRENTE A PANELES NO PORTANTES<\/strong><\/p>\n

Los paneles de muro de concreto precolado para edificios de varios pisos pueden ser portantes o no portantes para los miembros de estructura interior. Para paneles no portantes, se proporcionan columnas perimetrales y vigas de borde para soportar las cargas verticales de piso y techo. Los paneles portantes eliminan la necesidad de esta estructura perimetral, lo que en la mayor\u00eda de los casos conduce a un dise\u00f1o m\u00e1s econ\u00f3mico. Adem\u00e1s, el uso de paneles no portantes como muros de corte es algo dif\u00edcil, ya que la conexi\u00f3n entre el panel y la estructura debe acomodar la deflexi\u00f3n vertical de la estructura perimetral. De hecho, es deseable utilizar paneles portantes como muros de corte porque las cargas verticales adicionales aumentan la resistencia al vuelco.<\/p>\n<\/div>\n

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Algunos edificios de oficinas de varios pisos recientes han utilizado una combinaci\u00f3n de paneles portantes y estructuras perimetrales. Las vigas de piso t\u00edpicas en las paredes laterales y la losa en los muros de los extremos son soportadas por los paneles, mientras que las reacciones de la viga principal se soportan en columnas perimetrales. Esta disposici\u00f3n funciona bastante bien cuando las reacciones de las vigas principales son grandes y de otro modo requerir\u00edan una secci\u00f3n de muro de concreto o un pilar reforzado.<\/p>\n

Las fuerzas verticales aumentadas en los paneles portantes pueden afectar el grosor del panel, el ancho de las patas entre las aberturas y el refuerzo del panel. Sin embargo, este efecto normalmente no es significativo, ya que para los paneles de varios pisos, la carga de construcci\u00f3n y la configuraci\u00f3n de elevaci\u00f3n tambi\u00e9n afectan el dise\u00f1o. En muchos casos, las cargas de construcci\u00f3n son en realidad m\u00e1s cr\u00edticas para el dise\u00f1o del grosor y el refuerzo del panel que las cargas de dise\u00f1o finales y en su lugar, aunque obviamente ambas deben tenerse en cuenta en el dise\u00f1o.<\/p>\n

INTEGRIDAD ESTRUCTURAL \u2013 PANELES DE ALTURA COMPLETA VERSUS PANELES APILADOS<\/strong><\/p>\n

Los edificios \"tilt-up\" de hasta tres pisos de altura generalmente se construyen utilizando paneles de altura completa. Para edificios m\u00e1s altos con m\u00e1s pisos, puede ser m\u00e1s econ\u00f3mico construir el muro utilizando una disposici\u00f3n de paneles apilados. Una configuraci\u00f3n de paneles apilados se construye ubicando una junta de panel horizontal a pocos pies por encima de uno de los pisos soportados, t\u00edpicamente en una ubicaci\u00f3n de remate para que la junta pueda ocultarse. La altura de los paneles individuales en la pila puede variar seg\u00fan el dise\u00f1o y las cuestiones de construcci\u00f3n. Los paneles inferiores del edificio se erigen primero, seguidos de la construcci\u00f3n de los pisos soportados hasta el nivel superior de ese panel. Luego, el segundo nivel de paneles se erige sobre los paneles inferiores y se arriostra hasta el piso ya construido. La selecci\u00f3n de las alturas de los paneles y la secuenciaci\u00f3n de los paneles apilados deben involucrar al contratista general que realizar\u00e1 la construcci\u00f3n.<\/p>\n

Una variedad de factores pueden influir en la decisi\u00f3n de usar una disposici\u00f3n de paneles apilados. Estos incluyen el \u00e1rea disponible para el vaciado de paneles, el tama\u00f1o de la gr\u00faa, la capacidad del equipo de elevaci\u00f3n, el espesor del panel, la configuraci\u00f3n del arriostramiento del panel y la secuencia y el momento de la construcci\u00f3n.<\/p>\n

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ACI 318 tiene disposiciones de integridad estructural que deben incorporarse en el dise\u00f1o de edificios de varios pisos de concreto precolado. Estos requisitos abordan las necesidades de anclaje longitudinal y transversal para las losas soportadas, as\u00ed como los requisitos de anclaje vertical a tensi\u00f3n para los paneles de muro, incluidas las configuraciones de paneles apilados. Para estructuras de muros de carga de tres o m\u00e1s pisos de altura, existen requisitos espec\u00edficos de carga y espaciado para las conexiones de integridad estructural.<\/p>\n

Las conexiones entre paneles apilados est\u00e1n dise\u00f1adas para transferir todas las cargas de dise\u00f1o a trav\u00e9s de la junta. Estas incluyen el cortante en el plano de las cargas del diafragma, las fuerzas de viento y s\u00edsmicas fuera del plano, las fuerzas de tensi\u00f3n debidas al vuelco del panel y los momentos en el plano a trav\u00e9s de la junta horizontal. Los requisitos de integridad estructural no se suman a estas cargas de dise\u00f1o. No se permiten conexiones que dependan \u00fanicamente de la fricci\u00f3n para transferir cargas. Para paneles apilados, se requiere un m\u00ednimo de dos conexiones entre paneles capaces de proporcionar una resistencia nominal a la tracci\u00f3n de 3000 libras por pie horizontal de muro. Cada conexi\u00f3n debe tener una resistencia nominal a la tracci\u00f3n de 10,000 libras. Estas conexiones se colocan t\u00edpicamente a una distancia m\u00e1xima de cuatro pies entre centros, con cierta concentraci\u00f3n en cada extremo del panel. Un tipo de conexi\u00f3n com\u00fanmente utilizado que cumple con los requisitos de dise\u00f1o anteriores utiliza barras de refuerzo que se extienden desde el panel inferior y se insertan en una manga de lechada en el panel superior.<\/p>\n<\/div>\n

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OPCIONES DE ARRIOSTRAMIENTO PARA MONTAJE<\/strong><\/p>\n

Existen tres opciones b\u00e1sicas para el arriostramiento de paneles de varias plantas. La configuraci\u00f3n m\u00e1s simple y com\u00fan es el arriostramiento a la losa sobre el terreno en el interior del edificio. La losa debe ser verificada para asegurar que puede resistir las fuerzas de arriostramiento. Esto incluye verificar que cumple no solo los requisitos de estabilidad para las fuerzas de levantamiento y deslizamiento de la reacci\u00f3n del arriostre, sino tambi\u00e9n que la losa tiene la resistencia (es decir, espesor y refuerzo) para resistir estas cargas. Los paneles tambi\u00e9n pueden ser arriostrados al exterior del edificio utilizando un anclaje de peso muerto fundido in situ o anclajes terrestres helicoidales. El uso de los anclajes terrestres helicoidales solo se ha aplicado recientemente a la construcci\u00f3n con paneles prefabricados. Tienen la ventaja de una r\u00e1pida instalaci\u00f3n y remoci\u00f3n, as\u00ed como una capacidad verificable. Los anclajes se prueban en campo para asegurar que cumplen con los requisitos de carga de los arriostres del panel.<\/p>\n

Con paneles apilados, el arriostramiento de los paneles superiores a la estructura del piso del edificio se convierte en una preocupaci\u00f3n. Los arriostramientos se fijan al piso soportado debajo de la junta horizontal de los paneles entre los paneles apilados. La capacidad de la losa de piso soportada debe verificarse para asegurar que tenga la resistencia para resistir las fuerzas de arriostramiento. De manera similar, la estructura del piso debe tener la resistencia para soportar las cargas de arriostramiento. Para un sistema de piso de concreto prefabricado, las cargas y ubicaciones de arriostramiento deben proporcionarse al proveedor de prefabricados para su incorporaci\u00f3n en el dise\u00f1o de esos elementos.<\/p>\n

DISE\u00d1O DE CONEXIONES EN LOSAS Y TECHO<\/strong><\/p>\n

<\/strong>Se requieren conexiones de paneles prefabricados para la estructura principal que resistan cargas de gravedad, viento (en y fuera del plano), s\u00edsmicas (en y fuera del plano) y pandeo t\u00e9rmico. Las conexiones de paneles no portantes a la estructura deben dise\u00f1arse para permitir la deflexi\u00f3n vertical del marco de acero o concreto portante perimetral. Las inserciones ranuradas suelen ser suficientes para lograr esto y est\u00e1n disponibles en varios fabricantes. Adem\u00e1s de las fuerzas de viento y s\u00edsmicas fuera del plano, las conexiones tambi\u00e9n deben dise\u00f1arse para resistir el pandeo t\u00e9rmico. El m\u00e9todo de c\u00e1lculo para estas fuerzas se puede encontrar en el PCI Design Handbook.<\/p>\n

En los edificios construidos con paneles portantes y losas de piso moldeadas in situ, las vigas o viguetas que se apoyan en los muros laterales suelen conectarse a los paneles mediante \u00e1ngulos de armaz\u00f3n o uniones encajadas fijadas a placas de anclaje moldeadas en la cara del panel. No se recomienda el uso de uniones con cavidades, ya que pueden interrumpir el refuerzo vertical en las franjas estructurales entre las aberturas. En los muros de extremo del edificio, los paneles se conectar\u00e1n directamente a la losa de hormig\u00f3n in situ mediante tirantes de armadura para muros o un sistema similar. Estos tirantes transferir\u00e1n las cargas del diafragma, las fuerzas e\u00f3licas y s\u00edsmicas fuera del plano y las cargas de gravedad. En el caso de las losas de hormig\u00f3n sobre cubierta met\u00e1lica en los muros de extremo, las cargas de gravedad se apoyan en un \u00e1ngulo de borde continuo, que a su vez se apoya en placas de anclaje moldeadas en el panel. Tambi\u00e9n se deben utilizar tirantes de pared en las paredes laterales para transferir las cargas laterales a los paneles y las cargas fuera del plano desde los paneles al sistema de piso. Para edificios con sistemas de piso y techo de concreto prefabricado, se requiere la coordinaci\u00f3n entre el proveedor de prefabricados y el ingeniero de paneles Tilt-Up para determinar las ubicaciones y los tipos de conexiones que se necesitan. Para el soporte de la carga de gravedad de los sistemas prefabricados, a menudo se incorpora un voladizo en el dise\u00f1o del panel de pared. Este puede ser un voladizo continuo para losas alveoladas o voladizos individuales para vigas de doble T. Se sigue requiriendo una conexi\u00f3n positiva con los paneles para transmitir las fuerzas dentro y fuera del plano entre el sistema de piso y los paneles de pared, al tiempo que se acomoda la deflexi\u00f3n vertical de los elementos en los muros de extremo.<\/p>\n<\/div>\n

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Las conexiones de techos para edificios de varios pisos con estructura de acero y construidos con paneles prefabricados de concreto (Tilt-Up) son muy similares a las utilizadas para estructuras de un solo piso. Las cargas laterales del diafragma sobre las paredes laterales se transmiten a los paneles de pared a trav\u00e9s de las conexiones de los miembros del marco o directamente al panel de pared a trav\u00e9s de un \u00e1ngulo perimetral continuo, que se puede conectar al panel de pared con pernos o placas empotradas. Las cargas fuera del plano se transfieren directamente a los miembros del marco del techo. En los muros de remate del edificio, la conexi\u00f3n del \u00e1ngulo perimetral a los paneles de pared transfiere cargas de levantamiento por viento y gravedad, cizalladuras del diafragma y cargas fuera del plano entre el panel Tilt-Up y la estructura del techo. Las conexiones de panel a estructura de techo para sistemas de techo de concreto prefabricado son similares a las utilizadas para sistemas de piso de concreto prefabricado.<\/p>\n<\/div>\n

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Conclusiones<\/strong><\/p>\n

Si bien el dise\u00f1o de edificios Tilt-Up de varios pisos comparte muchas similitudes con el dise\u00f1o de edificios Tilt-Up de un solo piso, existen una serie de problemas de ingenier\u00eda adicionales que deben abordarse. El ingeniero de dise\u00f1o debe comprender la ruta de carga y c\u00f3mo las cargas aplicadas pueden afectar el dise\u00f1o del panel de muro, que puede tener partes afectadas por torsi\u00f3n, flexi\u00f3n uniaxial, flexi\u00f3n biaxial, tensi\u00f3n y compresi\u00f3n. Adem\u00e1s, es igualmente importante una comprensi\u00f3n profunda de las herramientas de dise\u00f1o (es decir, programas inform\u00e1ticos) utilizadas para dise\u00f1ar los paneles de muro Tilt-Up.<\/p>\n

El dise\u00f1o y la construcci\u00f3n de edificios es un esfuerzo de equipo. La cooperaci\u00f3n y coordinaci\u00f3n entre los profesionales del dise\u00f1o (es decir, el ingeniero responsable de la ingenier\u00eda y el ingeniero especialista en Tilt-Up) es fundamental para el dise\u00f1o exitoso de un edificio Tilt-Up. Comparten un objetivo com\u00fan: el dise\u00f1o e ingenier\u00eda seguros y la construcci\u00f3n de un edificio que cumpla con las necesidades de su propietario.<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

By: Mark E. Remmetter, P.E., Shane A Walters, P.E., Joseph J. Steinbicker, P.E., S.E., Steinbicker and Associates Tilt-Up construction is continuing to grow at a record pace. Over the past three years, about one billion Leer m\u00e1s\u2026<\/a><\/div>","protected":false},"author":2,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[1],"tags":[26,50,118],"class_list":{"0":"post-2647","1":"post","2":"type-post","3":"status-publish","4":"format-standard","6":"category-uncategorized","7":"tag-architecture","8":"tag-engineering","9":"tag-tilt-up"},"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/tilt-up.org\/tilt-uptoday\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/2647","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/tilt-up.org\/tilt-uptoday\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/tilt-up.org\/tilt-uptoday\/es\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/tilt-up.org\/tilt-uptoday\/es\/wp-json\/wp\/v2\/users\/2"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/tilt-up.org\/tilt-uptoday\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=2647"}],"version-history":[{"count":10,"href":"https:\/\/tilt-up.org\/tilt-uptoday\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/2647\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":7529,"href":"https:\/\/tilt-up.org\/tilt-uptoday\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/2647\/revisions\/7529"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/tilt-up.org\/tilt-uptoday\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=2647"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/tilt-up.org\/tilt-uptoday\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=2647"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/tilt-up.org\/tilt-uptoday\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=2647"}],"curies":[{"name":"la hora de","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}