Outriggers

N.º 97 Momento restrictor · ubicación óptima · λόγος ἀίδιος

Análisis elástico de sistemas outrigger? para edificios de gran altura: un núcleo a flexión enlazado por brazos rígidos a columnas perimetrales que, movilizadas a tracción-compresión, introducen un momento restrictor que reduce la deriva de tope y el momento en la base. El arbotante gótico resuelto en el siglo XXI.

El nombre nace del outrigger de la canoa polinesia: el brazo que une el casco al flotador lateral («ama») e impide que la nave vuelque ante el oleaje (CTBUH, 2012). El mismo principio que sostiene la nave de Odiseo frente a Poseidón —la ingeniería que vence al mar.

Datos de entrada

Núcleo · columnas · carga lateral
d = separación entre las dos columnas perimetrales que forman el par resistente. El momento restrictor es M = (fuerza axial de columna) · d.
EI del núcleo (muro/tubo) gobierna la flexión del voladizo. EA es de UNA columna perimetral; el par completo aporta rigidez rotacional 2·EA·(d/2)²=EA·d²/2. Un belt truss/wall que moviliza todas las columnas perimetrales aumenta la EA efectiva del par y acerca α→1 respecto de mega-columnas aisladas (CTBUH, 2012; Taranath, §3.13).
Uniforme q=w (viento); triangular q=w·(y/H) creciente hacia el tope (proxy de distribución sísmica tipo primer modo); puntual P en el tope (resultante equivalente).

Geometría del estudio de costos de Takva et al. (2023): 60 pisos, 240 m, outriggers en pisos 20/40/60. Sus reducciones publicadas (desplazamiento −11.9% X / −27.9% Y; costo total −7.2%) provienen de un modelo de elementos finitos completo en Sta4Cad y se ofrecen como contraste, no como salida de esta app (aquí se usan rigideces representativas de un núcleo de hormigón).

Resultados

Configuración analizada
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Reducción de deriva
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Reducción M base
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M restrictor total kN·m
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Axial máx. columna kN
OutriggerAltura [m]z/H topeMi [kN·m]% de ΣM
Ejecute el cálculo

Referencias

    Hipótesis del modelo. Análisis elástico lineal. Outrigger infinitamente rígido a flexión (impone rotación del núcleo = rotación del par de columnas). Núcleo prismático (EI constante) empotrado en la base. Columnas perimetrales prismáticas (EA constante) que trabajan sólo axialmente formando un par de brazo d. No se incluye deformación por corte del núcleo ni flexibilidad propia del outrigger; ambas reducen la eficiencia real y pueden incorporarse como extensiones. Tampoco se modela el acortamiento diferencial de columnas (fluencia y retracción) ni la secuencia constructiva, que en estructuras de hormigón inducen fuerzas relevantes en los outriggers y condicionan su detallado (CTBUH, 2012, §2.6).
    Liberación de responsabilidad. Esta herramienta es de carácter educativo y de apoyo preliminar al diseño. Los resultados provienen de un modelo simplificado y no sustituyen el criterio del ingeniero responsable, el análisis estructural detallado, ni la verificación conforme a la normativa aplicable. El autor no asume responsabilidad alguna por decisiones de diseño, construcción o de otra índole tomadas a partir de su uso. Verifique siempre de forma independiente.