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TORRE CUBE II

internacional

Descripcin y Justificacin de la Solucin Estructural AdoptadaLa torre Cube II es un edificio singular de oficinas de 150 m de altura total desde la base. Est estructurado mediante un ncleo central rgido de concreto armado, marcos tridimensionales y forjados pos-tensados con zonas de losa maciza. Globalmente, el edificio tiene una inclinacin de 4 grados, siendo cada planta de dimensiones variables en cada nivel. De forma general, se dispone de un ncleo central y dos reas contiguas de forma triangular donde se ubicarn las oficinas. En cada esquina de la planta (vrtice de cada tringulo) se dispone de un pilar con trabes que van a las pantallas centrales, con solo un pilar de borde por lado. Por tanto, en cada planta se dispone del ncleo central, dos pilares de esquina y cuatro pilares de borde, dejando todo el interior de las oficinas difano.

Un aspecto muy interesante de esta torre es que dispone de una planta difana de 20 m x 17 m sin pilares interiores, resuelta con un emparrillado de vigas en forma de A. Este emparrillado de vigas, ligeramente pos-tensadas, de solo 60 cm de peralte, une la columna inclinada de cada vrtice del tringulo de la planta con los dos pilares de fachada y con el ncleo central. Entre viga y viga se dispone de una losa aligerada pos-tensada o maciza segn la luz vare entre ms de 4 m (solucin postensada) o no. De esta forma, las oficinas disponen de un rea libre muy poco habitual en edificios de altura. En este caso, la planta libre es, como se ha indicado, un tringulo de 20 m x 17 m.

Con relacin a los materiales seleccionados, los forjados, muros y pilares son de hormign H50-H30 (resistencia 500kg/cm2-

Edificio en Guadalajara, Mxico.

Un proyecto de estructuras del Ing. Luis Bozzo.

300kg/cm2). Las barras corrugadas son de fy = 4,200kg/cm2 y los cables de pos-tensados de alta resistencia (>17,600kg/cm2).

El sistema de cargas laterales se basa en la combinacin del ncleo central rgido y los prticos tridimensionales de concreto, siendo el ncleo el que por rigidez transfiere gran parte de las solicitaciones. Las losas pos-tensadas aligeradas permiten reducir peso con espacios interiores difanos, siempre muy elegantes para oficinas. Tal como se ver en este artculo, los desplazamientos de entrepiso en el evento de un sismo extremo con coeficiente ssmico de 0.36 (sin reduccin por comportamiento) son muy reducidos e inferiores a 0,0063 en una direccin y 0,0043 en la otra, lo cual permite asegurar que durante un sismo de tal extrema intensidad no se produciran dao en elementos no-estructurales.

El diseo de la estructura se realiz segn el criterio ms restrictivo entre los siguientes documentos:

Acciones Previstas en el Clculo

Normativa del hormign estructural EHE, Espaa.Normativa de diseo en acero, AISC LRFD (9na edicin), Estados Unidos.Acciones en la edificacin NBE-AE-88, Espaa.Reglamento de Construccin y desarrollo urbano del municipio de Zapopan, Jalisco.Building Code Requirements for Reinforced Concrete (ACI).

a)b)

c) d)

e)

Cargas superficiales consideradasLas intensidades consideradas de las acciones gravitatorias de peso propio, cargas permanentes y sobrecargas de uso, se detallan a continuacin:

Losa pos-tensada aligerada (forjado tipo):Peso propio (adicional al pp trabes y columnas) 290kg/m2Permanentes 200kg/m2Cargas de fachada en cada borde 10kN/mS/c de uso 250kg/m2

Acciones ssmicasLa expresin fundamental propuesta en la normativa mexicana es:V = Cs W / Q

Donde Cs es el coeficiente ssmico, W es el peso efectivo y Q es el coeficiente de reduccin de las fuerzas ssmicas en funcin del perodo estructural, el sistema estructural y el perodo del suelo. En esta normativa no se emplea el factor de uso o importancia del edificio. El coeficiente ssmico se obtiene directamente de las tablas incluidas en esta normativa en funcin de la zona ssmica y de las condiciones de suelo locales.

La ciudad de Guadalajara y por tanto el edificio propuesto estn en la Zona ssmica I y, por tanto, las velocidades y aceleraciones mximas son:

Perodo de recurrencia

Velocidad mxima (cm/seg)

Aceleracin mxima(cm/seg2)

50

100

500

7,0

9,0

19,0

50

60

110

Para T > Ta o para un perodo de suelo desconocido, el coeficiente de reduccin Q, se determina como:

Q = Q

Mientras que para T < Ta se calcula mediante la expresin:

Q = 1 + ( T / Ta)(Q 1)

Donde Ta es el perodo fundamental del suelo y Q es un factor que depende del sistema estructural y que vara entre 1 y 4.

El anlisis modal efectuado indica los siguientes perodos:

Suponiendo condiciones locales del terreno correspondientes al 1tipo II y dada la irregularidad del edificio se adopt un valor Q = Q

= 3.Modo 1: (principal en Y)

Diseo sismorresistente de edificios. Tcnicas convencionales y avanzadas, Luis M. Bozzo y Alex Barbat. Editorial Reverte. 2000.

Ts = 3,19s

Modos 2 y 3: (principales en X)

Ts = 3,08s

Ts = 2,3s

El coeficiente ssmico de la zona es de 0.36 y el espectro sin reduccin por comportamiento es:

Figura Espectro elstico sin reduccin por comportamiento

Por otra parte la figura previa de los modos muestra que el nmero de modos necesarios para obtener una masa modal del 95% es de 50, valor muy superior al mnimo de la normativa del 90%

El modelo considerado corresponde a un modelo de barras en el espacio con las cargas trasmitidas por los forjados pos-tensados y elementos finitos para representar a los muros. Las condiciones de apoyo son empotradas en la cimentacin y se considera el terreno por detrs de los muros como resortes elsticos. Estos ltimos son importantes durante un sismo pues reducen o restringen el movimiento horizontal y, por tanto, el efecto ssmico. El modelo se muestra a continuacin:

Resultados Especficos del Anlisis

-Modelo

Estructura de la planta tipo:

Las cargas en servicio se muestran a continuacin para una plantatipo:

Pp:

Permanentes:

Uso:

Cada elemento est definido con sus caractersticas de resistencia, seccin y refuerzo interno corrugado, tal como se aprecia a continuacin para pilares:

-Anlisis ssmicoDesplazamiento mximo de entrepiso:

Combinacin 100% sismo X

(Valor mximo de 78,8cm con Q=1)

Segn la altura de 125 m, desde la cota cero, se obtiene un desplazamiento de entrepiso de 0,0063 inferior al estricto lmite de 0,007 de las normativas modernas. En este sentido, las indicaciones de la antigua normativa ssmica de Guadalajara que acepta un valor mximo de desplazamiento de entrepiso de: 0,015 H, donde H es 125 m son, en nuestra opinin, demasiado permisivas y daran por resultado un valor en exceso elevado de 188cm >> 78,8 cm .

Por tanto, se cumple con un lmite estricto de 0,0063 que asegura no se tendr daos en elementos no estructurales en el caso de un sismo muy severo con un coeficiente ssmico, tambin en nuestra opinin, muy elevado como es el de 0.36 para Guadalajara.

De la misma manera se efecta el anlisis en la otra direccin, y se obtiene un desplazamiento de entrepiso de 0,00456 inferior al estricto lmite de 0,007 de las normativas modernas. En este sentido las indicaciones de la antigua normativa ssmica de Guadalajara que acepta un valor mximo de desplazamiento de entrepiso de: 0,015 H, donde H es 125 m son, en nuestra opinin, demasiado permisivas y daran por resultado un valor en exceso elevado de 188 cm >> 57 cm.

Por tanto se cumple con un lmite estricto de 0,0046 que asegura no se tendr daos en elementos no estructurales en el caso de un sismo muy severo con un coeficiente ssmico, tambin en nuestra opinin, muy elevado como es el de 0.36 para Guadalajara.

Datos:

Para las vigas de cada planta se us 26 kg/m2 de acero corrugado, con 2 kg/m2 de acero de cables pos-tensados.

Corte-Elevaci n noreste

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