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El sistema estructural de altura activa, tiene por principio, dotar al arquitecto de todo el conocimiento relacionado a esfuerzos que presenta este tipo de construcción, el cual no solamente se debe a agentes internos, sino externos, como el choque de viento que puede en muchos casos originar diagramas en el diseño inicial, por lo cual se debe conocer e incorporar en el diseño el tema de “Aerodinámica”.

La importancia de la geometría en el diseño de la estructura activa, mejora los sistemas de descargas por vector, sección, superficie o forma, los cuales podrán formar conjunciones que le permitan convertirse en uno solo, para proporcionar mayor estabilidad ante aplastamiento, vuelco, torque y cortante, generando deterioros en edificaciones de altura (edificios).

Teoría: El concepto de planta en el diseño de altura activa, deberá relacionarse a estudios realizados para el terreno donde se realizará la de edificación, siendo obviamente los más importantes:

La resistencia de suelo, que da a conocer las posibilidades de carga máxima a plantearse en la edificación.

La predominancia de viento, para poder crear geometrías que disipen esfuerzos por empuje lateral de choque, evitando diseñar caras planas en los puntos contrarios a la misma.

El conocido libro Sistemas de Estructuras, del Autor Henrich Engel, muestra claramente los conceptos que debe tomar el arquitecto para diseñar novedosas estructuras en altura, las cuales posteriormente pasen a ser grandes edificaciones que no dañaran el medio ambiente y el entorno.

El sistema estructural de Altura, analiza los momentos de cada elemento para posteriormente someterlos a estudios geométricos por diseño, que incrementan la resistencia hacia esfuerzos propios y desencadenados por agentes internos y externos.

Estructuras de núcleo: Son aquellas que se sitúan en el centro de una edificación de altura, en la mayoría de los casos parte de la circulación vertical, con conceptos iníciales de planta libre, logran incorporar diseños de estabilidad por equilibrio, generado voladizos articulados que puedan sostener sus plantas (basado en la estabilidad de un árbol, la raíz, el tronco y ramas), ya que la naturaleza es el ejemplo a seguir, para que cualquier ingeniería sea posible.

Estructura del nucleo

El núcleo en sistema de masa activa, en este caso será una mega estructura monumental, que no solo realizara un traslado de cargas a compresión por verticalidad, sino será el que equilibre los pesos en voladizo, para lo cual se deberán realizar compensaciones por diseño.

Estructuras de tubo en tubo: El sistema para altura activa resuelve utilizar masa y vector activo, como sistema estructural separado, izando un gran núcleo de hormigón en la parte central de la edificación a fin de transmitir cargas de vigas y losas apoyadas en el.

Para equilibrar el sistema se utiliza una estructura vectorial de cerramiento en todo el perímetro de la edificación, logrando absorber cargas de mínimas en extremos de vigas y la carga total del cerramiento externo o envolvente de la edificación, a fin de compensar diagramas de vuelco central, reduciendo la sección de núcleo y profundidad de la fundación.

Envolvente vectorial

Altura Activa Mixta: En el diseño de edificios en altura de este tipo, se emplean todos los sistemas estructurales en masa o sección, vector, superficie y forma activa, logrando geometrías tecnológicas e innovadoras, en las cuales también se destaca el uso de distintos materiales de construcción estructurales y de cerramientos para espacios, existiendo casos en los que el núcleo se realiza con hormigón, la envolvente con acero vectorial y el cerramiento con membrana de superficie y forma activa por tenso estructura.

Un buen ejemplo para el concepto de altura activa mixta, es el hotel Burj Al Arab, situado en Dubái, que es una obra maestra de la arquitectura en ingeniería, combinando los métodos y sistemas para ser un hito, conocido y reconocido a nivel mundial.

Ejemplo de altura activa mixta

Sistema Convencional: La altura activa, en un 90% de los casos, se presenta en sistemas convencionales para la edificación de edificios de masa activa, hormigón y acero, siendo fundamental el concepto estructural “Soporte de núcleo”, localizando una serie de columnas en su perímetro para conformar pórticos hiperestáticos, que puedan resistir de mejor manera los empujes laterales, y disipar esfuerzos de carga hacia la fundación por varios cuadrantes. (Ver cursos: Columnas de Acero Hormigonado, Columnas de Hormigón Armado).

Planta. Construccion

La importancia de la proyección arquitectónica e ingenieril al realizar estructura de altura, radica en el estudio de momentos que intervienen sobre el diseño inicial, realizando ejercicios mecánicos sobre la edificación planteada, en programas de diseño y cálculo computarizado, así como pruebas de aerodinámica de maquetas físicas en túneles de viento.

La incorporación de materiales de alta tecnología, es importante al construir edificios de altura, ya que el constructor deberá optimizar recursos y tiempos de ejecución, siendo falso, que en el 100% de los casos, la incorporación de nuevos materiales, incrementa el costo del proyecto.

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