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El cálculo estructural en la Arquitectura

Hoy te contamos cómo la Ingeniería y la Arquitectura se unen para sentar las bases en los proyectos 

 

Antes de poner una obra en marcha, son varios los pasos previos y el equipo de profesionales que participa, por lo que la realización de un proyecto implica varias etapas de trabajo. 

 

Cuando se encaran nuevos desafíos en la construcción el trabajo de proyecto y cálculo estructural de obras es pieza clave porque “plantea las distintas alternativas estructurales que existen para un mismo proyecto, teniendo en cuenta los requerimientos planteados por el arquitecto, el concepto de diseño que busca transmitir la obra y el lugar de implantación de la misma”, así nos adelantan las Ingenieras Mariana Janzen y Agustina Lamnek, asesoras en MNV Ingeniería. 

 

Entre ingenieros y arquitectos, definen cual es el sistema estructural adecuado para la obra, teniendo en cuenta no solo la resistencia sino también la logística constructiva más conveniente en cada caso. 

 

En esta parte del proceso se toman en cuenta aspectos como:

 

-Las características del tipo de suelo donde se construye, haciendo hincapié en las tensiones admisibles a considerar.

 

-Factores climáticos de la región.

 

-Existencia de riesgo sísmico.

 

Estas tres variantes definen un entorno que resulta clave al momento de dimensionar una estructura. 

 

Esta semana en el suplemento de Arquitectura & Diseño nos acercaremos al cálculo estructural, y su aporte.

 

¿Por dónde comenzar?

-Lo primero que se debe hacer es definir con qué sistema se desea trabajar, evaluado el comportamiento de los distintos materiales dentro de dicho entorno, los tiempos de obra con los que se cuentan y el fin con el que se está llevando a cabo dicho proyecto. El objetivo de todo sistema estructural es resistir el peso propio de la estructura en conjunto con las distintas cargas de usos y sobrecargas que se prevén para la misma, limitando las deformaciones a lo indicado en las distintas normativas. 

 

-¿A cargo de quien esta este tipo de trabajo? ¿Requiere presencia en el sitio de la obra, o se puede hacer a distancia? ¿Qué datos se necesitan para realizarlo bajo esta segunda modalidad? 

-El cálculo estructural de cualquier construcción a proyectar está a cargo de un Ingeniero Estructuralista. Si bien el trabajo se realiza en conjunto con el profesional a cargo del diseño de la obra, los cálculos netamente estructurales deben evaluarse por un profesional que cuente con los conocimientos necesarios para hacer frente a la incertidumbre a la que cualquier estructura se afronta. Es necesario asignar un valor a las cargas que actúan, de manera tal de obtener las solicitaciones que deben resistir cada elemento estructural, evaluando así cuál es la geometría y composición de estructura optima a diseñar en cada caso. 

 

El trabajo no requiere presencia en obra al 100% pudiéndose desarrollar a distancia sin ningún tipo de problema, siempre y cuando exista buena comunicación con los demás profesionales. Es fundamental la información otorgada por el estudio de suelos, y el concepto general que persigue el arquitecto en sus diseños manteniendo un ida y vuelta al momento de definir cuestiones de funcionalidad del hábitat que no se vean perjudicadas por el diseño de la estructura. 

 

 

-¿Cuáles son las etapas de proyecto y cálculo de estructuras? ¿Cómo influye la estructura en el diseño general de la vivienda? 

-Definir la estructura de una obra comienza con el análisis de las distintas alternativas estructurales que se puedan plantear, para luego evaluar los distintos factores influyentes y así definir cuál es la solución óptima en cada caso. 

 

Una vez definido el sistema y la distribución de los distintos elementos estructurales, se debe realizar un predimensionado completo con el fin de poder evaluar el peso propio de la estructura, junto con las cargas que se asignarán en función de los usos establecidos y sobrecargas. Con dicho análisis de carga, se procede a calcular las solicitaciones a las que se encuentra sometido cada elemento, y a partir de dichos esfuerzos se realiza el dimensionado final de la estructura, de manera tal que los valores de resistencia respeten lo establecido en los reglamentos. 

 

Podemos decir que la estructura es el esqueleto de cualquier obra de arquitectura. En el caso de la vivienda, no es lo primero que percibimos debido a que predominan variables como el diseño o la funcionalidad, pero es la responsable de que se puedan materializar esas ideas. Debemos pensar la  estructura al comienzo de cualquier proyecto, en conjunto con el diseño de manera tal de lograr satisfacer los distintos requerimientos del hábitat. 

 

 

- ¿En qué consisten las estructuras de hormigón, que son las que más habitualmente vemos en las construcciones de nuestra zona? 

 

Las estructuras comúnmente se desarrollan en hormigón armado, siendo éste un material compuesto por hormigón (cemento portland, arena y piedra partida) y barras de acero conformadas. 

 

El principio de funcionamiento de este material se basa en que el hormigón al ser un material altamente resistente posee una rotura frágil, no siendo apto para resistir grandes esfuerzos de tracción. Es por ello que se emplea el uso de las barras de acero inmersas en la masa de hormigón que brindan ductilidad al elemento haciéndolo apto para resistir esfuerzos de tracción. 

 

Como resultado se obtiene un material económico y durable, que puede ser adaptado a distintos proyectos gracias al uso de encofrados que van moldeando las formas deseadas; como limitaciones se encuentra su elevado peso propio que hace que las grandes luces no sean convenientes. 

 

 

- ¿Que hay que tener en cuenta al realizar este tipo de estructuras en climas fríos? 

Como primera consideración debe tenerse en cuenta las temperaturas mínimas de colocación y protección del hormigón rondando entre los 10 y los 13 oC para elementos con espesores variables entre 30 y 90 cm. Esta limitación hace necesario que deba calcularse la temperatura del hormigón fresco a la salida de la planta elaboradora teniendo en cuenta las pérdidas de calor durante el transporte que permita cumplir con la temperatura mínima de colocación. 

 

A fin de alcanzar las temperaturas mínimas de colocación establecidas se pueden calentar los materiales componentes debiendo respetar la temperatura máxima del agua de mezclado y de los agregados dada por el reglamento. No se deben descongelar los agregados usando sales o productos químicos y se deben utilizar agregados que no contengan hielo adherido a su superficie. 

 

Para proteger el hormigón del efecto de las bajas temperaturas se deben utilizar cubiertas con aislantes térmicos que aprovechen el calor de hidratación, o cerramientos que permitan calentar con vapor de agua el recinto en que se encuentra la estructura. 

 

En cuanto a posibles aditivos a considerar se pueden emplear aditivos acelerantes y/o reductores de agua, debiendo evitar aditivos que contengan cloruros. En zonas con susceptibilidad a ciclos de congelamiento y deshielo, incluir aditivos incorporadores de aire. 

 

 

Más alternativas y Viedma como protagonista

 

Toda construcción también pasa a convertirse un traje a la medida, en la que distintos aspectos entran en juego “al emplazar una estructura en climas fríos debe pensarse en el entorno, el viento, clima y las temperaturas máximas y mínimas que se desarrollan. En el caso de Viedma el clima frío requiere que más allá del tipo de estructura que se elija para materializar la vivienda nos enfoquemos en la envolvente, de manera tal de lograr un ambiente habitable. 

 

No es suficiente pensar solo en la estructura, sino que se debe abordar todo lo relacionado a la envolvente de cada proyecto. El sistema estructural debe adaptarse a formas compactas, las aberturas son recomendables de paños fijos con pequeños paños de ventilación con orientación norte. Se prefieren las aberturas pequeñas, en caso de estar obligado a utilizar una gran superficie vidriada, se recomienda doble fachada de doble DVH con el fin de reducir las fugas de calor y de minimizar puentes térmicos. 

 

Los materiales actuales nos permiten aislar de manera adecuada el interior, como ser la madera y la fibra de vidrio. Es esencial crear una capa de aislación para poder aprovechar la energía calórica que se produzca en el interior. En cuanto a la cubierta la acumulación de nieve es aprovechada como capa aislante y es aconsejable el uso de áticos debiendo dividir el aislamiento entre el cielorraso y el entrepiso”.

Especialistas consultadas: Ing. Mariana Janzen e Ing. Agustina Lamnek - Asesoras en MNV Ingeniería . Contacto: info@mnvingenieria.com  @mnv.ingenieria 

 

Por: Leomarys Ñañe 

Fotos: Gentileza MNV Ingeniería

 

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El cálculo estructural en la Arquitectura

Hoy te contamos cómo la Ingeniería y la Arquitectura se unen para sentar las bases en los proyectos 

 

Antes de poner una obra en marcha, son varios los pasos previos y el equipo de profesionales que participa, por lo que la realización de un proyecto implica varias etapas de trabajo. 

 

Cuando se encaran nuevos desafíos en la construcción el trabajo de proyecto y cálculo estructural de obras es pieza clave porque “plantea las distintas alternativas estructurales que existen para un mismo proyecto, teniendo en cuenta los requerimientos planteados por el arquitecto, el concepto de diseño que busca transmitir la obra y el lugar de implantación de la misma”, así nos adelantan las Ingenieras Mariana Janzen y Agustina Lamnek, asesoras en MNV Ingeniería. 

 

Entre ingenieros y arquitectos, definen cual es el sistema estructural adecuado para la obra, teniendo en cuenta no solo la resistencia sino también la logística constructiva más conveniente en cada caso. 

 

En esta parte del proceso se toman en cuenta aspectos como:

 

-Las características del tipo de suelo donde se construye, haciendo hincapié en las tensiones admisibles a considerar.

 

-Factores climáticos de la región.

 

-Existencia de riesgo sísmico.

 

Estas tres variantes definen un entorno que resulta clave al momento de dimensionar una estructura. 

 

Esta semana en el suplemento de Arquitectura & Diseño nos acercaremos al cálculo estructural, y su aporte.

 

¿Por dónde comenzar?

-Lo primero que se debe hacer es definir con qué sistema se desea trabajar, evaluado el comportamiento de los distintos materiales dentro de dicho entorno, los tiempos de obra con los que se cuentan y el fin con el que se está llevando a cabo dicho proyecto. El objetivo de todo sistema estructural es resistir el peso propio de la estructura en conjunto con las distintas cargas de usos y sobrecargas que se prevén para la misma, limitando las deformaciones a lo indicado en las distintas normativas. 

 

-¿A cargo de quien esta este tipo de trabajo? ¿Requiere presencia en el sitio de la obra, o se puede hacer a distancia? ¿Qué datos se necesitan para realizarlo bajo esta segunda modalidad? 

-El cálculo estructural de cualquier construcción a proyectar está a cargo de un Ingeniero Estructuralista. Si bien el trabajo se realiza en conjunto con el profesional a cargo del diseño de la obra, los cálculos netamente estructurales deben evaluarse por un profesional que cuente con los conocimientos necesarios para hacer frente a la incertidumbre a la que cualquier estructura se afronta. Es necesario asignar un valor a las cargas que actúan, de manera tal de obtener las solicitaciones que deben resistir cada elemento estructural, evaluando así cuál es la geometría y composición de estructura optima a diseñar en cada caso. 

 

El trabajo no requiere presencia en obra al 100% pudiéndose desarrollar a distancia sin ningún tipo de problema, siempre y cuando exista buena comunicación con los demás profesionales. Es fundamental la información otorgada por el estudio de suelos, y el concepto general que persigue el arquitecto en sus diseños manteniendo un ida y vuelta al momento de definir cuestiones de funcionalidad del hábitat que no se vean perjudicadas por el diseño de la estructura. 

 

 

-¿Cuáles son las etapas de proyecto y cálculo de estructuras? ¿Cómo influye la estructura en el diseño general de la vivienda? 

-Definir la estructura de una obra comienza con el análisis de las distintas alternativas estructurales que se puedan plantear, para luego evaluar los distintos factores influyentes y así definir cuál es la solución óptima en cada caso. 

 

Una vez definido el sistema y la distribución de los distintos elementos estructurales, se debe realizar un predimensionado completo con el fin de poder evaluar el peso propio de la estructura, junto con las cargas que se asignarán en función de los usos establecidos y sobrecargas. Con dicho análisis de carga, se procede a calcular las solicitaciones a las que se encuentra sometido cada elemento, y a partir de dichos esfuerzos se realiza el dimensionado final de la estructura, de manera tal que los valores de resistencia respeten lo establecido en los reglamentos. 

 

Podemos decir que la estructura es el esqueleto de cualquier obra de arquitectura. En el caso de la vivienda, no es lo primero que percibimos debido a que predominan variables como el diseño o la funcionalidad, pero es la responsable de que se puedan materializar esas ideas. Debemos pensar la  estructura al comienzo de cualquier proyecto, en conjunto con el diseño de manera tal de lograr satisfacer los distintos requerimientos del hábitat. 

 

 

- ¿En qué consisten las estructuras de hormigón, que son las que más habitualmente vemos en las construcciones de nuestra zona? 

 

Las estructuras comúnmente se desarrollan en hormigón armado, siendo éste un material compuesto por hormigón (cemento portland, arena y piedra partida) y barras de acero conformadas. 

 

El principio de funcionamiento de este material se basa en que el hormigón al ser un material altamente resistente posee una rotura frágil, no siendo apto para resistir grandes esfuerzos de tracción. Es por ello que se emplea el uso de las barras de acero inmersas en la masa de hormigón que brindan ductilidad al elemento haciéndolo apto para resistir esfuerzos de tracción. 

 

Como resultado se obtiene un material económico y durable, que puede ser adaptado a distintos proyectos gracias al uso de encofrados que van moldeando las formas deseadas; como limitaciones se encuentra su elevado peso propio que hace que las grandes luces no sean convenientes. 

 

 

- ¿Que hay que tener en cuenta al realizar este tipo de estructuras en climas fríos? 

Como primera consideración debe tenerse en cuenta las temperaturas mínimas de colocación y protección del hormigón rondando entre los 10 y los 13 oC para elementos con espesores variables entre 30 y 90 cm. Esta limitación hace necesario que deba calcularse la temperatura del hormigón fresco a la salida de la planta elaboradora teniendo en cuenta las pérdidas de calor durante el transporte que permita cumplir con la temperatura mínima de colocación. 

 

A fin de alcanzar las temperaturas mínimas de colocación establecidas se pueden calentar los materiales componentes debiendo respetar la temperatura máxima del agua de mezclado y de los agregados dada por el reglamento. No se deben descongelar los agregados usando sales o productos químicos y se deben utilizar agregados que no contengan hielo adherido a su superficie. 

 

Para proteger el hormigón del efecto de las bajas temperaturas se deben utilizar cubiertas con aislantes térmicos que aprovechen el calor de hidratación, o cerramientos que permitan calentar con vapor de agua el recinto en que se encuentra la estructura. 

 

En cuanto a posibles aditivos a considerar se pueden emplear aditivos acelerantes y/o reductores de agua, debiendo evitar aditivos que contengan cloruros. En zonas con susceptibilidad a ciclos de congelamiento y deshielo, incluir aditivos incorporadores de aire. 

 

 

Más alternativas y Viedma como protagonista

 

Toda construcción también pasa a convertirse un traje a la medida, en la que distintos aspectos entran en juego “al emplazar una estructura en climas fríos debe pensarse en el entorno, el viento, clima y las temperaturas máximas y mínimas que se desarrollan. En el caso de Viedma el clima frío requiere que más allá del tipo de estructura que se elija para materializar la vivienda nos enfoquemos en la envolvente, de manera tal de lograr un ambiente habitable. 

 

No es suficiente pensar solo en la estructura, sino que se debe abordar todo lo relacionado a la envolvente de cada proyecto. El sistema estructural debe adaptarse a formas compactas, las aberturas son recomendables de paños fijos con pequeños paños de ventilación con orientación norte. Se prefieren las aberturas pequeñas, en caso de estar obligado a utilizar una gran superficie vidriada, se recomienda doble fachada de doble DVH con el fin de reducir las fugas de calor y de minimizar puentes térmicos. 

 

Los materiales actuales nos permiten aislar de manera adecuada el interior, como ser la madera y la fibra de vidrio. Es esencial crear una capa de aislación para poder aprovechar la energía calórica que se produzca en el interior. En cuanto a la cubierta la acumulación de nieve es aprovechada como capa aislante y es aconsejable el uso de áticos debiendo dividir el aislamiento entre el cielorraso y el entrepiso”.

Especialistas consultadas: Ing. Mariana Janzen e Ing. Agustina Lamnek - Asesoras en MNV Ingeniería . Contacto: info@mnvingenieria.com  @mnv.ingenieria 

 

Por: Leomarys Ñañe 

Fotos: Gentileza MNV Ingeniería

 

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