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El presente blog fue resultado e inspiración del Ing. Rodrigo Mendivil, del cual dejamos sus redes sociales y recomendamos su web de cursosIMECA ESTRUCTURAS en donde te enseñaran cursos de análisis estructural de 0 a 100, recomendado por este servidor.
Ahora bien, tomaremos ideas del ingeniero adaptándolas a nuestra opinión personal, tratando de explicar detalladamente las etapas en la elaboración de un proyecto estructural, y con ello dar una idea más clara a la comunidad sobre el cálculo de estructuras o dar un alcance a los profesionales que miran con buenos ojos desarrollarse en el cálculo de estructuras para empresas privadas, públicas o de manera independiente.
Etapas de un proyecto estructural
Para elaborar un proyecto estructural, se necesita desarrollar componentes o etapas bajo un mismo criterio, con el fin de desarrollar el cálculo de la estructura y modelar su comportamiento frente a agentes externos o también llamadas solicitaciones. Es por ello que, un proyecto estructural o memoria de cálculo es tan importante como un expediente técnico, puesto que este necesita de insumos que lo compongan, y de necesitar más datos o no tenerlos, el resultado no cumpliría con las expectativas, obteniendo un resultado deficiente.
Estas etapas se darán sea cualquiera el material de diseño, como lo pueden ser: el concreto armado, armaduras metálicas, u otro tipo de material especialutilizado en el diseño de la estructura.
Recordemos también que el cálculo estructural tiene un papel fundamental en nuestra carrera como ingenieros civiles o estructurales, puesto que garantizamos a base de experiencia y matemáticas la seguridad y vida útil de la estructura.
Ian Guevara (CEO de Ingegeek)
Hablemos entonces sobre estas etapas, su concepción y diseño para consolidar un proyecto estructural, por lo que ahondaremos paso a paso en cada una de ellas, siendo a mi criterio las siguientes:
1. Etapa creativa – Concebir a la estructura
Para comenzar el diseño estructural de cualquier estructura, es necesario saber la funcionalidad que esta va tener dentro de toda su vida útil, puesto que consideraciones posteriores a la construcción, tendrán una incidencia directa en los elementos y las cargas que estos puedan soportar, por lo que se aconseja al propietario o ingeniero encargado, tener en claro el propósito de dicha estructura.
Aclarado el tema del uso o funcionalidad que cumplirá nuestra estructura, se define el sistema estructural, de acuerdo a las normativas vigentes de cada país, y que dependerá de los materiales que se puedan encontrar en la zona de diseño o al gusto del cliente de tener el presupuesto adecuado, tomando en cuenta a su vez la experiencia del ingeniero consultor, para dar una mejor viabilidad tanto económicamente y funcional al diseño de la estructura. En esta etapa comenzamos a analizar todas las cargas que este va soportar, considerando todos los niveles, así como las cargas muertas o vivas que incidirán sobre la estructura.
2. Empezamos con el cálculo – Estructuración y Pre-Dimensionamiento
En esta etapa definimos la ubicación de los elementos estructurales en planta, y a través de fórmulas ya establecidas de predimensionamiento empezamos con la estimación de dimensiones que tendrá cada elemento. Mientras vayas adquiriendo más experiencia en el cálculo de estructuras, tendrás con más exactitud el valor de las dimensionas de tus elementos sin necesidad de iterar muchas veces.
Aquí te dejo un video de un programa que realicé en la universidad para el curso de Concreto Armado que podíapredimensionarmecon facilidad el peralte de una viga, metrados de cargas y muros:
Así como este programa, puedes tener tus propias hojas de cálculo que te puedan ayudar al predimensionamiento de elementos de manera fácil para comenzar con la siguiente etapa del análisis estructural.
3. Toca utilizar software de diseño – Análisis Estructural
En el pre-grado siempre el ingeniero a cargo del curso de análisis estructural nos mencionaba que si no sabíamos calcular la estructura, al momento de diseñar con los software de diseño, nunca obtendríamos un resultado adecuado, es por ello que como consejo de este servidor, les propongo a que antes de aprender los software de diseño, dediquemos nuestro tiempo a leer bibliografía sobre análisis estructural y las bases de este, para que cuando interactuemos con el software podamos interpretar de manera clara y precisa los resultados que nos «arroja».
Otro punto a tener en cuenta, es que no debemos tener recelo con estos software de diseño, ya que estos son una herramienta indispensable para ahorrar lo mas valioso que tiene el ser humano, que es el tiempo, ya que como muchos sabrán, las horas interminables que nos demorábamos calculando mediante el método de Cross articulaciones o pórticos en 2D, basándonos en este ejemplo, no nos imaginemos lo que demoraría analizar una estructura mucho más compleja en estos tiempos que la tecnología ayuda a reducir procesos y aumentar el rendimiento profesional, por ello, es necesario aprender de los software y aprovechar de su tecnología, pero mucho más, como vuelvo a recalcar, es aprender las bases del diseño estructural.
Para esta etapa, utiliza el software con el que más te sientas familiarizado, tienes los programas de la compañía CSi Caribe o CYPECAD por citar algunos, cuyos programas son muy recomendados, y se han convertido en el estándar de diseño entre los profesionales del rubro, pero todos estos cumplen el mismo objetivo, conocer la respuesta de la estructura, de acuerdo a las dimensiones y ubicaciones de los elementos estructurales, frente a las cargas o solicitaciones de diseño (Sísmico o no), es decir: Deformaciones y fuerzas internas.
4. Diseña cada elemento
Seguimos con los software de diseño, o si gustas a puro cálculo manual u hojas de cálculo personal, como repito, son gustos, todas son correctas mientras se respeten la normativa y un buen criterio del análisis estructural.
En esta etapa se determinará si la sección (De cada elemento) resistirá las solicitaciones, y de no ser así, empezamos a iterar nuevamente hasta encontrar las dimensiones óptimas (Volveríamos a la etapa 3), aquí ya interviene la cantidad de acero que se colocará en cada elemento (Si corresponde a concreto armado), y recordando que los software de diseño incluyen esta etapa de diseño, sin embargo, nadie lo hace tan óptimo como tu propio cálculo y criterio, por lo que en esta ocasión, intervienes tú y nadie más que tú.
5. Documentación – Memoria de Cálculo
Este viene a ser la información que se entrega al cliente o se anexa al expediente técnico según sea el caso, también llamada Memoría de Cálculo, ya que contiene toda la información realizada en la elaboración del proyecto en las 4 etapas anteriores: Cargas, verificaciones, diseño, etc. Se adjunta planos en 2D, y de ser el caso algunos en 3D, otros toman screenshot a los software de diseño con el modelamiento de la estructura, así como los detalles de cada elemento con la distribución adecuada de los refuerzos.
Tenemos que tener en cuenta que, mientras el proyecto sea «más grande», requerirá mucha más precisión en los detalles que se entregarán, y me refiero a los planos, por lo que es mejor que sobren los detalles a que falten, para evitar problemas durante la ejecución de los elementos, por lo que es indispensable incluir todas las planillas de acero, por cada nivel según corresponda.
A manera de obsequio, dejo un link de descarga sobre un modelo de memoria de cálculo donde pueden observar su estructura y sus criterios de diseño, para uso netamente educativo:
Los proyectos estructurales realmente son una pasión y es el origen de ser de muchos ingenieros, por lo que espero que con este blog, se pueda aclarar un poco más sobre las etapas que comprenden dichos cálculos.
En resumen, realizar un buen cálculo estructural es la combinación de un correcto conocimiento de análisis estructural (Mucha bibliografía), uso de un software de diseño y la experiencia adquirida conforme pasa el tiempo y vayas calculando más estructuras, de esta manera podemos concebir un proyecto de manera óptima. Otro consejo, es siempre darle valor agregado a nuestro trabajo con algunos gadgets que podemos comprar y complementar a la hora de ofrecer nuestros servicios.
Si estas interesado en aprender más sobre análisis estructural, tenemos cursos en la nube (diplomados, talleres, etc.) que pueden ayudar a tu formación, puedes contactarnosdando click en el ícono de WhatsApp
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Excelente artículo, muy resumido y despeja bastantes dudas en cuanto al proceso específico que debe llevarse acabo en el diseño estructural…
¡Gracias Daniel!
Utilizó el SAP 2000, algún otro software que me recomiendes?.
CYPE está tomando mas popularidad.
Etabs es un software igual de popular y ROBOT tiene vínculo con toda la gama de AUTODESK y metodología BIM.