El sistema de truss escalonado es un tipo de armazón de acero estructural utilizado en edificios de gran altura. El sistema consta de una serie de cerchas de un piso que abarcan el ancho total entre dos filas de columnas exteriores y están dispuestas en un patrón escalonado en las líneas de columnas adyacentes. [1] William LeMessurier , fundador de la empresa de ingeniería de Cambridge, Massachusetts , LeMessurier Consultants, ha sido acreditado por el desarrollo de este sistema galardonado [2] como parte de su investigación en el Instituto de Tecnología de Massachusetts .
Historia
El sistema de truss escalonado surgió debido a una investigación patrocinada en los Departamentos de Arquitectura e Ingeniería Civil del Instituto Tecnológico de Massachusetts [1] en la década de 1960 por US Steel. [2] La investigación intentó lograr la misma altura de piso a piso con acero que se podría lograr con concreto plano. [2] El sistema fue presentado en la Conferencia AISC de 1966 (el predecesor de la actual Conferencia de Construcción de Acero de América del Norte ). [2] Los beneficios adicionales descubiertos fueron [2] la alta resistencia a las cargas de viento y la versatilidad de la distribución del piso con grandes áreas sin columnas. [1]
Se ha utilizado en varios trabajos de LeMessurier Consultants en hoteles como el Lafayette Place Hotel en Boston y el Aladdin Hotel en Las Vegas . [2] Otras ubicaciones que utilizan este sistema incluyen el Resorts International Hotel en Atlantic City, Nueva Jersey , [3] el hotel Embassy Suites en la ciudad de Nueva York, [4] Baruch College Academic Center en la ciudad de Nueva York, [4] Trump Taj- Mahal en Atlantic City Nueva Jersey, [4] y el Renaissance Hotel en Nashville TN [4]
Descripción
El sistema de truss escalonado para estructuras de acero es un sistema estructural eficiente para apartamentos, hoteles, moteles, dormitorios y hospitales de gran altura. La disposición de armaduras de pisos de altura en un patrón escalonado en líneas de columnas alternas proporciona grandes áreas sin columnas para la distribución de las habitaciones. [2] Estas áreas libres de columnas se pueden utilizar para salones de baile, vestíbulos y otras áreas grandes.
El sistema estructural de celosías escalonadas consta de celosías de acero de un piso de altura colocadas en líneas de columnas alternas en cada piso, de modo que el eje largo de una celosía siempre esté entre las celosías en el piso de abajo. [4] El sistema escalona las cerchas en un módulo de 12 ', lo que significa que en cualquier piso dado las cerchas estaban separadas por 24'. [2]
La interacción de los pisos, cerchas y columnas hace que la estructura funcione como una sola unidad, aprovechando al máximo la resistencia y rigidez de todos los componentes simultáneamente. Cada componente realiza su función particular, totalmente dependiente de los demás para su desempeño. [2]
El marco total se comporta como una viga en voladizo cuando se somete a cargas laterales. Todas las columnas se colocan en la pared exterior del edificio y funcionan como las alas de la viga, mientras que las cerchas que abarcan el ancho transversal total entre las columnas funcionan como el alma de la viga en voladizo . [1]
Mientras que los sistemas de celosías escalonadas anteriores utilizaban canales para diagonales y verticales de alma, hoy en día la mayoría de las celosías están diseñadas con secciones estructurales huecas (HSS) para miembros verticales y diagonales porque son más eficientes estructuralmente y más fáciles de fabricar. Las cerchas se fabrican con curvatura para compensar la carga muerta y se transportan al sitio, se almacenan y luego se montan, generalmente en una sola pieza. [4]
La fabricación de este tipo de estructura requiere soldadores certificados y puentes grúa capaces de levantar cerchas y columnas de 10 a 15 toneladas para proyectos de hasta 20 pisos. [3] La fabricación involucra los siguientes componentes: columnas, vigas enjutas, cerchas, columnas y vigas secundarias y el sistema de piso. [3]
Ventajas
- En el primer piso, es posible contar con áreas abiertas de gran espacio libre para salones de baile u otra explanada amplia, ya que las columnas están ubicadas solo en las caras exteriores del edificio. Esto permite espacios de hasta 60 pies en cada dirección con columnas que a menudo solo aparecen en el perímetro de una estructura. Esto también aumenta la flexibilidad del diseño, especialmente para la ubicación del atrio y los planos de planta de espacios abiertos.
- Los tramos de piso pueden tener longitudes de bahía cortas, mientras que proporcionan un espacio de bahía de dos columnas para arreglos de habitaciones. [1] Esto da como resultado alturas de piso a piso bajas. Por lo general, se logra una altura de piso a piso de 8'-8 ". [4]
- Las columnas tienen momentos flectores mínimos debido a la gravedad y las cargas de viento, debido a la acción en voladizo del sistema de doble plano de entramado. [1]
- Las columnas están orientadas con su eje fuerte resistiendo fuerzas laterales en la dirección longitudinal del edificio. [1]
- Se pueden lograr reducciones máximas de carga viva porque las áreas tributarias pueden ajustarse para adaptarse a los requisitos del código. [1]
- Los cimientos se encuentran únicamente en las líneas de columnas y pueden constar de dos zapatas de tira. [1] Debido a que las cargas verticales se concentran en unos pocos puntos de columna, se requiere menos encofrado de cimentación. [4]
- La deriva es pequeña, porque la estructura total actúa como una armadura rígida con cargas axiales directas que solo actúan en la mayoría de los miembros estructurales. La flexión secundaria ocurre solo en los cordones de las cerchas. [1]
- Se pueden usar aceros de alta resistencia con ventaja, porque todos los elementos de celosía y columnas están sujetos, para todos los propósitos prácticos, a cargas axiales únicamente. [1]
- Una estructura de acero liviana se logra mediante el uso de aceros de alta resistencia y un sistema de armazón eficiente. [1] Dado que esto reduce el peso de la superestructura, existe un ahorro sustancial de costos en el trabajo de cimentación. [4]
- Más rápido de montar que estructuras de hormigón comparables. Una vez que se erigen dos pisos, la instalación de la ventana puede comenzar y permanecer justo detrás del montaje de acero y piso. No se pierde tiempo esperando a que otros oficios, como los albañiles, comiencen a trabajar. A excepción de los cimientos, la losa superior y la lechada, se eliminan todos los oficios "húmedos". [4]
- Resistente al fuego; el acero se localiza en las armaduras, que solo ocurren cada 58 a 70 pies en un piso, por lo que la operación de protección contra incendios se puede completar de manera eficiente. Además, las cerchas se colocan típicamente dentro de las paredes desmontables y es posible que la clasificación contra incendios necesaria pueda ser completamente encerrando las cerchas con paneles de yeso para muros. Por último, si se desea protección mediante pulverización, el espesor aplicado se puede mantener al mínimo debido a la naturaleza compacta de los elementos del truss. [4]
Referencias
- ^ a b c d e f g h i j k l http://aisc.org/Content/ContentGroups/Documents/Engineering_Journal4/263_EJ_scalzi.pdf
- ^ a b c d e f g h i http://www.aisc.org/Content/ContentGroups/Modern_Steel_Construction3/March_1999_Issue/9903_news.pdf
- ^ a b c Montaje del sistema de truss escalonado: una vista desde el campo
- ^ a b c d e f g h i j k Registro arquitectónico | Beneficios de los sistemas de truss escalonados en aplicaciones residenciales de varios pisos y otras aplicaciones
enlaces externos
- Edificios: artículo "Convertir el verde en oro" sobre el hotel Aladdin en Las Vegas
- Estudio de caso de registro arquitectónico: Hotel Embassy Suites
- Sistemas de armazón de celosía escalonada que utilizan ETABS
- Sistemas de armazón de celosía de aluminio