Columnas en movimiento en el proyecto Laurel Rittenhouse Square
Acerca de las columnas en movimiento
Una columna en movimiento hace referencia a una columna estructural que no está alineada verticalmente entre plantas, lo que significa que la columna superior no se apoya directamente sobre la columna inferior. En cambio, la columna "camina" o se desplaza horizontalmente de un nivel a otro a lo largo de una serie de plantas. Esta transición gradual distribuye la carga de manera más uniforme en lugar de trasladarla toda de una vez.
Con una amplia experiencia en ingeniería estructural, IMEG ha estado a la vanguardia del diseño e implementación de soluciones para proyectos complejos. Su experiencia se refleja no solo en su trabajo en desarrollos de alto perfil, sino también en su compromiso con la difusión del conocimiento a través de conferencias del sector. Reconociendo la necesidad de herramientas analíticas avanzadas, IMEG integró las soluciones de IDEA StatiCa en su flujo de trabajo hace cuatro años, mejorando su capacidad para abordar diseños estructurales complejos con mayor precisión y eficiencia.
\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Walking Columns – A Proposed Design Methodology October 20, 2021, Presented by: Clifford Schwinger, PE}}}\]
La teoría en la práctica
¿Qué tienen en común el Seminole Hard Rock Hotel & Casino en Hollywood, Vancouver House en Vancouver o The Laurel Rittenhouse Square en Filadelfia? Superar desafíos mediante columnas en movimiento y diseño por parte de los ingenieros de IMEG.
\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Vancouver House, The Laurel Rittenhouse Square, Seminole Hard Rock Hotel and Casino}}}\]
Mientras que en el Seminole Hard Rock Hotel y en Vancouver House el enfoque se centró principalmente en la forma arquitectónica al utilizar columnas en movimiento e inclinadas, en The Laurel Rittenhouse Square, las columnas en movimiento se utilizaron para ampliar las plantas superiores hacia el oeste preservando al mismo tiempo un edificio histórico en la base. Es un proyecto reciente de IMEG.
The Laurel Rittenhouse Square es una torre residencial de ultra lujo de 50 plantas y 583.000 pies cuadrados, y el edificio residencial más alto de Filadelfia. Diseñada por Solomon Cordwell Buenz e ingeniada por The Harman Group (ahora IMEG), cuenta con 65 condominios, 184 apartamentos y un pódium de tres plantas con espacio comercial y gastronómico.
\[ \textsf{\textit{\footnotesize{The Laurel Rittenhouse Square in Philadelphia}}}\]
Un desafío estructural clave fue preservar un edificio histórico adyacente de tres plantas mientras se maximizaba la superficie de planta. Para lograrlo, los ingenieros implementaron columnas en movimiento, desplazando gradualmente las columnas portantes a lo largo de cuatro plantas para soportar las más de 40 plantas superiores.
Desafíos de ingeniería
Actualmente, no existe una metodología ACI 318 establecida para el diseño de columnas en movimiento. Los ingenieros estructurales deben, por tanto, utilizar principalmente un enfoque basado en principios fundamentales de ingeniería estructural y en la experiencia. Esto puede resultar complicado, ya que las columnas en movimiento pueden presentar condiciones únicas. Sin embargo, se trata de regiones de discontinuidad y, por ello, las columnas se diseñan según cómo la normativa aborda dichas zonas: el método Biela-y-tirante (SaT), aunque el ACI no menciona explícitamente las columnas en movimiento. Por ello, se necesitan ingenieros con mayor experiencia para considerar todos los datos y condiciones que intervienen en el cálculo. El método SaT se basa en una hipótesis inicial. Sin embargo, si esta hipótesis es incorrecta, puede no reflejar con precisión la realidad, por lo que la experiencia resulta esencial.
Soluciones y resultados
IMEG implementó IDEA StatiCa Detail para realizar un análisis comparativo frente a los cálculos manuales de biela y tirante según ACI 318-14. Este enfoque fue fundamental para validar los comportamientos estructurales clave y garantizar el cumplimiento de las mejores prácticas de ingeniería.
IDEA StatiCa Detail desempeñó un papel fundamental en la evaluación de la transmisión de cargas a través de múltiples plantas, en la valoración del impacto de las fuerzas de empuje aplicadas a las plantas por el desplazamiento de las columnas, y en la identificación de posibles zonas de fisuración por tracción derivadas de las bielas en botella. Estos conocimientos son esenciales para optimizar las soluciones de diseño y mitigar los riesgos estructurales.
\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Hand calculation of walking column}}}\]
El software mejoró la fiabilidad de las decisiones de ingeniería en escenarios complejos al proporcionar un análisis más refinado de las distribuciones de tensiones y las interacciones de fuerzas.
\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Model and results of walking column in IDEA StatiCa Detail}}}\]
Desde enero de 2021, la oficina de Filadelfia de IMEG ha integrado el software IDEA StatiCa en su flujo de trabajo para analizar elementos estructurales no estándar y ofrecer soluciones para desafíos arquitectónicos complejos.
IDEA StatiCa Detail proporciona una solución para el análisis de regiones de discontinuidad (regiones D) mediante el Método del Campo de Tensiones Compatible (CSFM) no lineal. Este método permite a los ingenieros obtener una comprensión más profunda del comportamiento estructural real, incluyendo los patrones de distribución de cargas, las concentraciones de tensiones y las demandas de armadura en los elementos de hormigón.
Conclusión
Las columnas en movimiento representan un desafío estructural único que requiere un enfoque cauteloso. IMEG ha demostrado su experiencia en este campo, aplicando metodologías y herramientas avanzadas como IDEA StatiCa para verificar otros métodos. Al integrar con éxito columnas en movimiento en proyectos de alto perfil como The Laurel Rittenhouse Square, IMEG ha demostrado cómo el ingenio en ingeniería puede superar obstáculos arquitectónicos y estructurales.
A medida que el sector continúa evolucionando, el uso de columnas en movimiento probablemente se irá perfeccionando, con soluciones de software avanzadas que desempeñarán un papel crucial para garantizar diseños seguros y eficientes.
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