proyecto estructural - smie | sociedad mexicana de ... · pdf filecomportamiento del edificio....

Javier Cesín Farah

Proyecto Estructural

Introducción � “Ingeniería es el arte de planificar el

aprovechamiento de la tierra, el aire y el uso y control del agua; así como de proyectar, construir y operar los sistemas y las máquinas necesarias para llevar el plan a su término” � Hardy Cross

“Los Ingenieros y las Torres de Marfil”

Introducción �  “tipo I: Construcciones que es indispensable

que permanezcan intactas cuando todas las otras han sido destruidas por un temblor, de las que depende la habitabilidad y seguridad de las poblaciones, como plantas de bombeo, depósitos de agua potable, estaciones de bomberos, plantas de energía, plantas de tratamiento de aguas negras y monumentos que se desea conservar” � Reglamento de las Construcciones del 23 de julio

de 1942 del Distrito Federal

¿Qué se espera de un ingeniero en estructuras? �  La respuesta trivial es:

“LOS PLANOS PARA CONSTRUIR” �  Aunque se espera algo más:

v Que estén bien calculados v Que la estructura sea segura v Que sea económica la estructura v Que cumpla con el reglamento v Que los planos estén bien detallados v Que no cueste mucho v Que sea rápido

… qué se espera

�  Si analizamos detalladamente:

Ø - Rapidez en entrega

Ø - Que sea barato el análisis

Ø - Bien calculado

Ø - Estructura económica

Ø - Cumplir cabalmente con el Reglamento

Ø - Planos detallados

… qué se espera

n  ¿Hasta donde se puede cumplir con todo?

n  ¿Hasta donde se debe cumplir con todo?

… qué se espera

Es evidente que no hay una respuesta única a estas preguntas,

… pero de una u otra manera, se plantean al inicio de cada proyecto

¿Qué es un Proyecto Estructural” � Además

� No está claro cual es el contenido de un “Proyecto Estructural”

� ¿Cuál debe ser el grado de detalle? � ¿Cuál debe ser el alcance del análisis? � ¿Cuánto se debe cobrar? � ¿Que preparación debe tener un ingeniero en

estructuras? � No hay normas oficiales sobre “Proyecto

Estructural”

Ejemplo Despacho A Despacho B

Costo del proyecto (precios 2006) $60,000 $26,000 Tiempo de entrega 4 semanas 2 semanas

Incluye visitas posteriores 2 --- Costo por visita $5,000 $5,000

Planos: General de Proyecto 1 ---

Cimentación 3 1 Muros de mampostería 2 ---

Columnas 2 --- Losas 6 3

Cisternas 1 1 Complementarios generales 3 3 Boletín de actualización 3

TOTAL 18 11 Costo por plano $3333 $2363

Precio de venta del edificio 5’500,000 5’500,000 Proyecto vs. Precio de Venta de Vivienda 1.09% 0.47%

… ejemplo � Aparentemente el despacho B es la mejor

opción, sin embargo: � No consideró bien el sismo y hubo que detener el

colado de columnas de PB (piso suave) para su refuerzo.

� No se entregaron detalles para resolver los desniveles de la cimentación.

� Se reforzaron muros de mampostería � Se pagaron visitas a obra

� Pero era más “barato” y más “rápido”

pero �  ¿Qué tan complejo es el modelo? �  ¿tiene impacto en la forma de abordar el

problema?

Hay detalles especiales que considerar

Considerar la forma

Alcocer et al

Considerar en que parte del proceso estamos

Concepción

Proyecto

Estudio Financiero

Construcción

Mantenimiento

Disfrute del bien

Adecuación

Reparación

Flujo de Actividades promotor inicia

desarrollo

estudio financiero y compra del

predio

trámite de licencia

construcción venta

arquitectobosquejo

del conjunto

ajuste del diseño supervisión

estructurista diseño preliminar

diseño definitivo

ajustes a diseño

DRO, CSE, CDA firma visitas a

obra

autoridad revisión del proyecto

otorga licencia

terminación de obra

bancootorga crédito puente

pago de crédito

Aquí se obtienen los recursos para la obra

El proyecto estructural se realiza, cuando el promotor desea invertir lo menos posible y le urge la licencia.

Organigrama

Promotor

Arquitecto

Estructurista Mecánica de Suelos

Análisis Financiero

No queda clara la relación Promotor – Estructurista – Metas Financieras

La relación queda supeditada al Arquitecto, quién no tiene responsabilidad sobre el resultado financiero del proyecto

Se da por hecho esta relación, pero no se consideran incluso modificaciones al proyecto arquitectónico

Proceso de Decisión Financiero Propuesto

Proyecto Arquitectónico

Proyecto Estructural

Experiencia Construcción Precuantificación

Revisión Meta Financiera

Propuesta Financiera

Optimización

A nivel Promotor, es necesaria una interacción Financiera – Arquitectura – Estructura – Construcción para optimizar un proyecto

DISEÑO ESTRUCTURAL

Estructu-ración Modelo Análisis

Estructural Diseño

Estructural Planos y memoria

Diseño Estructural

¿y que tan complejo?

Estructuración �  Interacción con el

Arquitecto � Actividad que puede

involucrar los mayores ahorros o excesos en el costo del proyecto.

� Requiere interactuar con el mecánico de suelos

Modelo �  Los errores en el

modelo, repercuten en todo el proyecto.

�  Es un “arte”, requiere experiencia y sentido físico.

�  Se considera poco su enseñanza en la formación de los profesionistas.

Análisis Estructural � Elástico / inelástico �  Interacción suelo

estructura � Modelo de muros y

otros elementos � Uso de elemento

finito � Efectos de segundo

orden

Diseño Estructural �  Detallado suficiente de

elementos �  Considerar y verificar la

información dada por el análisis

�  Prever condiciones de construcción: proceso, tecnología en campo, etc.

�  Evitar decisiones en obra

Planos y Memoria �  Esta es la palabra del

estructurista �  Implica claridad y

especificaciones completas

�  Indicar propiedades de material, método de construcción, detalles especiales.

�  Contenido y tamaño adecuados para obra.

Además: �  No perder de vista que la resistencia y la

deformación, no lo es todo. �  También:

� Resistencia al fuego � Resistencia a la intemperie � Mantenimiento � Propiedades térmicas � Durabilidad � Afinidad con acabados � Temporalidad

Es decir �  Que es posible que no tengamos algo que ver

con las propiedades adicionales señaladas, pero nuestras soluciones deben ser afines a ellas.

�  Cada vez se requiere de mayor interacción con el proyectista, con el ingeniero en instalaciones y más conocimiento hasta de … acabados.

¿Dónde estamos? � Se planteó:

� Que no hay una definición formal ni norma de qué es un Proyecto Estructural

� Que el ingeniero en estructuras interviene en un proyecto, cuando menos fondos existen

� Hay presión para entrega rápida y económica

� Se comentaron las actividades que deben ser parte de un proyecto

Costos �  Impacto de la

inversión en un proyecto

Costo del Diseño vs. Otras Partidas de Construcción

0%

5%

10%

15%

20%

25%

020,00040,00060,00080,000100,000120,000140,000160,000180,000200,000

0.00 1.00 2.00 3.00 4.00

# de proyectos

Prec

io d

e pr

oyec

to

30 viviendas

Demanda de Proyectos

Demanda de Proyectos

020,00040,00060,00080,000100,000120,000140,000160,000180,000200,000

0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00

# de proyectos

Prec

io d

e pr

oyec

to

demanda de Proyectos Oferta 1 de proyectos Oferta 2 de proyectos

-45,000

-40,000

-35,000

-30,000

-25,000

-20,000

-15,000

-10,000

-5,000

0

0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00

# de proyectos

Val

or

adec

uac

ión

po

r vi

v

30 viviendas

Adecuaciones a Viviendas por Carencias en Proyecto

-45,000

-40,000

-35,000

-30,000

-25,000

-20,000

-15,000

-10,000

-5,000

0

-1,600,000 -1,200,000 -800,000 -400,000 0

Reparación Total

Valo

r ade

cuac

ión

por v

iv

30 viviendas

Costo Total de las Adecuaciones al Promotor

020,00040,00060,00080,000

100,000120,000140,000160,000180,000200,000

-1,600,000 -1,200,000 -800,000 -400,000 0

Reparación Total

Prec

io d

e Pr

oyec

to

30 viviendas

Valor de Proyecto vs. Costo Total de Adecuaciones

020,00040,00060,00080,000100,000120,000140,000160,000180,000200,000

0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00

# de proyectos

Pre

cio

de

pro

yect

o

30 viviendas

-45,000

-40,000

-35,000

-30,000

-25,000

-20,000

-15,000

-10,000

-5,000

0

0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00

# de proyectos

Val

or

adec

uac

ión

po

r vi

v

30 viviendas

-45,000

-40,000

-35,000

-30,000

-25,000

-20,000

-15,000

-10,000

-5,000

0

-1,600,000 -1,200,000 -800,000 -400,000 0

Reparación Total

Val

or

adec

uac

ión

po

r vi

v

30 viviendas

020,00040,00060,00080,000

100,000120,000140,000160,000180,000200,000

-1,600,000 -1,200,000 -800,000 -400,000 0

Reparación Total

Pre

cio

de

Pro

yect

o30 viviendas

Valor de Proyecto vs. Costo de Adecuaciones

Valor de Proyecto vs. Adecuaciones

0

1,000,000

2,000,000

3,000,000

4,000,000

5,000,000

6,000,000

7,000,000

8,000,000

9,000,000

10,000,000

0 50,000 100,000 150,000 200,000 250,000 300,000 350,000 400,000

Proyecto Estructural

Repa

raci

ón /

Adec

uaci

ón

30 viviendas 72 viviendas 224 viviendas

Valor de Proyecto vs. Costo de Adecuaciones

Elasticidad Reparación Valor de Proyecto

0

10,000,000

20,000,000

30,000,000

40,000,000

50,000,000

60,000,000

70,000,000

80,000,000

90,000,000

100,000,000

0 50,000 100,000 150,000 200,000 250,000 300,000 350,000 400,000

Proyecto Estructural

Repa

raci

ón /

Adec

uaci

ón

30 viviendas 72 viviendas 224 viviendas 2220 viviendas

Memoria de Cálculo �  Debe ser concebida para ser leída en el orden en que

se revisa, no en el que se prepara. �  Contenido:

�  Título �  Índice �  Objeto de la memoria: cálculo, revisión, etc. �  Datos generales: descripción, localización, zona, etc. �  Acciones: cargas permanentes, accidentales. �  Modelo empleado. �  Principales resultados: Prop. dinámicas, distorsiones de

entrepiso, elem mecánicos principales. �  Conclusiones �  Bibliografía �  Soporte

Proyecto �  Contenido en planos:

� Plano 00: Lista de planos, materiales, sismo, viento, cargas, detalles importantes del proceso.

� Plantas con localización de elementos � Detalles de plantas � Columnas � Cortes � Mampostería: Materiales, conexiones, refuerzo

interior, liga a la estructura sobre todo, de elementos no estructurales.

Propuesta de cambios a la NTC de mampostería

RCDF NTC Mampostería �  Dilema manual vs reglamento

� Modificar estructura al concepto reglamento más documento de comentarios. (ej ACI).

�  La norma reconoce la alta variabilidad en las propiedades de la mampostería y premia el conocimiento, es decir, se debe conocer de antemano prácticamente hasta la marca del material a emplear. � Es necesario un apartado que indique toda la

información que debe asentarse en planos.

Modelado �  Los programas actuales, permiten modelar con

facilidad los muros como elementos panel o “shell”. �  Indicar límites de estos modelos. A veces se hacen

trabajar los muros a “tensión” en el modelo y no se percibe.

�  Sigue mezclándose el concepto de marco plano y en el espacio. � Es inoperante en la práctica el mejorar las

propiedades de un muro, si está arriostrado con un muro adicional.

Modelado �  Es necesario ahondar más en las propiedades de

los muros en el modelo, tal como el área de cortante. � Esto se debe a que en un muro de mampostería,

importa tanto el trabajo a flexión como cortante. � Se piensa que un muro no tiene capacidad de

momento, dado que el mortero no tiene capacidad de tensión, pero si la carga es lo suficientemente alta, no llegan a presentarse tensiones y si, en cambio; deformación por momento, interactuando castillos y tabiques.

Modelo de vivienda .. 1

Muro sobre trabe

Modelo 1

Diagrama de momento flexionante. Carga muerta (ton-m)

Modelo 1

¡El muro y el castillo se encuentran a tensión!

Modelo de vivienda 2

Modelo 2 Los elementos mecánicos crecen 5 veces. El muro se consideró como carga. Conclusión: -  El modelo debe ser

consistente con el procedimiento constructivo.

Piezas de mampostería �  Es necesario incluir conceptos como la forma de

los alveolos. No basta el área bruta y área neta sino que también importa el como se “dibuja” una pieza.

�  Incluir referencias a absorción: inmediata, una hora y 24 horas, � Tienen diferente importancia y afectan la forma en

que el mortero se adhiere e incluso el plomo del muro.

Construcción �  En la mampostería, el impacto de un muro “más

o menos” fabricado, es mucho más severo que en otros materiales. � La reducción de resistencia puede ser incluso de un

50%. � Es necesario revisar los procesos de verificación de

calidad, de acuerdo al tamaño de obra. �  Se están empleando piezas “grandes”.

� Se cuenta con poca o nula información de su comportamiento.

Detallado �  En la mampostería, el comportamiento depende

más de un correcto detallado que a veces, de la propia resistencia de las piezas. � Es necesario revisar incluso los lugares

recomendados para los castillos.

Edificios altos de mampostería

�  ¿se pueden?

�  ¿Qué se requiere incluir en la norma?

Forma estructural �  Incluir restricciones respecto de las losas de

acoplamiento entre los diversos cuerpos de una estructura.

�  Incluir comentarios sobre la estructuración de edificios que forman parte de conjuntos. � La norma sigue considerando los edificios como

entes aislados.

Comportamiento de conjunto

Conclusiones

�  El alcance del análisis estructural, está íntimamente ligado al proyecto arquitectónico y también el comportamiento del edificio.

�  Es necesario considerar que el nivel de detalle y calidad de un proyecto estructural reduce las decisiones en campo que deben ser tomadas sobre la marcha, lo cual disminuye el riesgo de fallas constructivas.

�  Es necesario valorar que un buen proyecto permite a su vez una buena cuantificación y presupuesto de obra, lo cual puede traducirse en un buen control, lo que en producción masiva de vivienda es muy necesario.

Conclusiones

� El costo del proyecto estructural no es relevante contra el costo del conjunto.

� Se requiere definir que es un “Proyecto Estructural” y los aranceles correspondientes.

� Malas decisiones en proyecto pueden conllevar a costos muy altos en reparaciones posteriores

� El cliente no cuenta con elementos para calificar que es un “buen proyecto”

Conclusiones

�  Para revalorar el trabajo del ingeniero en estructuras, es necesario que éste entregue proyectos de alta calidad acordes a la magnitud de la obra y que el Promotor valore que el pagar por un proyecto de estas características, lo beneficia directamente.