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Javier Cesín Farah
Proyecto Estructural
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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”
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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
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¿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
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… 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
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… qué se espera
n ¿Hasta donde se puede cumplir con todo?
n ¿Hasta donde se debe cumplir con todo?
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… 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
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¿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”
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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%
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… 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”
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pero � ¿Qué tan complejo es el modelo? � ¿tiene impacto en la forma de abordar el
problema?
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Hay detalles especiales que considerar
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Considerar la forma
Alcocer et al
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Considerar en que parte del proceso estamos
Concepción
Proyecto
Estudio Financiero
Construcción
Mantenimiento
Disfrute del bien
Adecuación
Reparación
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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.
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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
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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
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DISEÑO ESTRUCTURAL
Estructu-ración Modelo Análisis
Estructural Diseño
Estructural Planos y memoria
Diseño Estructural
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¿y que tan complejo?
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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
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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.
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Análisis Estructural � Elástico / inelástico � Interacción suelo
estructura � Modelo de muros y
otros elementos � Uso de elemento
finito � Efectos de segundo
orden
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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
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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.
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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
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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.
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¿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
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Costos � Impacto de la
inversión en un proyecto
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Costo del Diseño vs. Otras Partidas de Construcción
0%
5%
10%
15%
20%
25%
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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
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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
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-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
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-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
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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
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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
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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
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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
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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
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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.
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Propuesta de cambios a la NTC de mampostería
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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.
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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.
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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.
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Modelo de vivienda .. 1
Muro sobre trabe
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Modelo 1
Diagrama de momento flexionante. Carga muerta (ton-m)
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Modelo 1
¡El muro y el castillo se encuentran a tensión!
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Modelo de vivienda 2
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Modelo 2 Los elementos mecánicos crecen 5 veces. El muro se consideró como carga. Conclusión: - El modelo debe ser
consistente con el procedimiento constructivo.
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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.
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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.
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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.
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Edificios altos de mampostería
� ¿se pueden?
� ¿Qué se requiere incluir en la norma?
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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.
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Comportamiento de conjunto
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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.
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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”
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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.