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Efecto p delta en edificios altos
Tipo: Monografías, Ensayos
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Autor: Jose Rodrigo Vidal Gonzales
1. INTRODUCCION Actualmente se ha incrementado de manera significativa la construcción de edificios esbeltos, esto debido a la falta de espacios de interés en las zonas céntricas o comerciales de las ciudades, este aumento en la construcción de esta clase de edificaciones lleva consigo varios problemas a ser interpretados y resueltos, uno de los cuales es conocido como el efecto P- Delta, dicho efecto es causado por la interacción entre las cargas axiales del edificio que llegan a estar en el mismo eje en la que esta la altura del mismo y los desplazamientos horizontales generados con mayor intensidad en los últimos pisos de la edificación, dicha interacción provoca momentos, que de ser significativos, pueden llegar a causar la inestabilidad de la edificación y en el peor de los casos el derrumbe. Por esta razón es de suma importancia entender en que consiste el efecto P-Delta, cuales son las causas principales y sus consecuencias y como se puede contrarrestar estos efectos con el entendimiento del diseño estructural de edificaciones, generando de esta manera construcciones estables y seguras. 2. CONCEPTO EN QUE SE BASA EL EFECTO P DELTA El efecto P Delta se aborda desde el punto de vista estructural como “un efecto secundario sobre la estructura. También se conoce como efecto de no linealidad geométrica” (Villegas Peralta, 2021, p7), lo que se refiere a que es un efecto no lineal de segundo orden que es producido por la interaccion entre las cargas verticales producidas en el eje axial de la edificacion y los desplazamientos laterales producidos generalmente por los vientos, lo que afecta a la rigidez de la estructura, si es que esa afectacion es significativa se produce una inestabilidad en la estructura y en el peor de los casos el desplome. Para entender esta interaccion es necesario definir lo que son los componentes de principales dentro del efecto P Delta.
Las cargas axiales son aquellas que se producen en la misma dirección del eje de la estructura, por lo que se puede inferir que se trata en gran medida del peso propio de la estructura, tanto columnas, vigas, losas y muros, también se refieren a las cargas vivas o de diseño que tiene la estructura. Por otro lado, los desplazamientos laterales son movimientos horizontales producidos en la parte superior de la edificación producto de los vientos, estos movimientos crecen a medida que la edificación va creciendo. Figura 1. Interaccion entre carga axial y desplazamiento lateral Nota: En la siguiente imagen se muestra la interaccion que existe entre la crga axial y el desplazamiento general lo que provoca un momento que genera inestabilidad en la estructura.
3. CRITERIO PARA LA CONSIDERACION DEL EFECTO P DELTA Para determinar la consideración del efecto P Delta al momento de diseñar las edificaciones se debe tomar en cuenta la esbeltez del edificio, la magnitud de las cargas laterales y las deformaciones permisibles para evitar que se produzca una inestabilidad estructural. Para entender mejor el criterio que se utiliza partir de la interacción de cargas axiales y desplazamientos verticales utilizaremos las siguientes formulas.
Para determinar si el efecto P Delta es un factor de inestabilidad en la estructura, hay que basarse en 3 puntos fundamentales: 4.1. AMPLIFICACION DE DESPLAZAMIENTOS Se entiende que al sufrir los efectos de viento o sismos en la parte superior de la edificación, se van amplificando los desplazamientos, por lo que al llegar al limite permisible de deformación de la estructura, se debe considerar los efectos P Delta, evitando que este efecto genere desplazamientos que afecten la estabilidad estructural 4.2. MAGNITUD DE LAS CARGAS AXIALES Ya descritos los efectos que producen la amplificación en los desplazamientos, se debe tomar en cuenta que la magnitud de las cargas axiales influye significativamente en la estabilidad estructural y el efecto P Delta, produciéndose una relación directamente proporcional al incremento de carga axial con la inestabilidad de la estructura, debido a que al no controlar estas cargas se produce un ciclo re retroalimentación negativa, que aumenta el momento en la parte superior de la estructura, lo que puede desencadenar en el colapso de la misma. 4.3. REDUCCION DE LA RIGIDEZ Como se ha explicado anteriormente la rigidez de la estructura es afectada por el momento producido por la interacción de las cargas axiales y los desplazamientos horizontales, llegando a un limite permisible de estabilidad estructural que va disminuyendo significativamente a medida que aumenta la esbeltez del edificio, debido a que edificios muy altos son mas sensibles a esta perdida de rigidez, por mas pequeña que sea la perdida.
5. CONCLUSIONES - Habiendo descrito lo que es el efecto P Delta se recomienda darle la importancia debida a dicho efecto al momento de diseñar edificaciones altas y en zonas donde se tiene registro de fuertes ventarrones o zonas sísmicas.