28 Ago Proyecto estructural y su contribución a la mitigación del riesgo
Considerar las espeficaciones implícitas dentro del proyecto estructural contribuye benéficamente la mitigación del riesgo para la protección civil. Es decir, el analista estructural considera una gran diversidad de solicitaciones a la que será sometida la estructura proyectada en condiciones de servicio.
El presente artículo hace referencia a las publicaciones de Alejandra Valencia respecto a la certificación ACI de inspectores de campo y colocación del concreto. Así como también, la importancia del control de calidad de los insumos utilizados en las edificaciones y seguir las especificaciones del proyecto estructural.
También en este artículo, se muestra la respuesta de un sistema de un grado de libertad (1GDL) sometido a un sismo con una aceleración máxima de 4.23 cm/s^2 para tres casos que difieren únicamente en la resistencia del concreto (f’c). El caso 1 a base de concreto con f’c=150 kg/cm2, el caso 2 a base de concreto con f’c=200 kg/cm2 y el caso 3 a base de concreto con f’c=250 kg/cm2.
Bazán y Meli (2018) definen que las fuerzas inducidas en las estructuras no solo están en función de la intensidad del movimiento. Si no también, de las propiedades de la estructura, modos y frecuencias de vibrar donde estos dos últimos se obtienen calculando los autovalores y autovectores por aproximación mediante métodos numéricos.
Es muy común, que en muchas obras no se respete lo estipulado en el proyecto estructural. Así como también, por opiniones de terceras personas que sin la capacitación y el conocimiento toman decisiones en función de lo económico y concluyen cambiando materiales o modificar el proyecto sin consentimiento de un especialista.
Considerando que el elemento de soporte es una estructura cuadrada de 1.20×1.20 m de lado y de altura 10.00 m, donde la rigidez y el momento de inercia están dadas respectivamente por las siguientes ecuaciones:
Donde el Módulo de elasticidad (E) se determina mediante la siguiente ecuación implícita en el código ACI-318-19:
Definición del sismo:
Para el cálculo de la fuerza sísmica, se considera la siguiente ecuación:
Donde “a”, es la aceleración en m/s2.
Como se observa, las fuerzas son proporcionales a la masa.
Con todas las variables definidas, se plantean las siguientes dudas razonables:
¿El comportamiento dinámico de la estructura para los 3 casos difiere en función de los materiales?
¿Se deben considerar las mismas solicitaciones para el diseño estructural en los 3 casos propuestos?
¿Las cuantías de acero para el reforzamiento pueden diferir según las solicitaciones y resistencia del concreto?
Utilizando la ecuación recursiva o integral de Duhamel se obtienen los desplazamientos de la estructura sometida al sismo y considerando 5% de amortiguamiento estructural:
Como se puede observar en la imagen anterior, los desplazamientos se incrementan con la reducción de la rigidez por lo que el comportamiento dinámico no es similar exigiendo más ductilidad a la estructura cuando se presentan mayores desplazamientos, así como tampoco son similares las solicitaciones de desplazamiento en el análisis para los 3 casos.
Si tienes la experiencia que en tu proyecto estructural se requiere una resistencia de concreto y que en obra se coloca un concreto de resistencia superior, no necesariamente es un beneficio para la edificación dado que modificas la rigidez. Donde el diseño estructural se hace bajo ciertas condiciones por lo que la respuesta de la edificación será distinta a lo considerado en el análisis y tu memoria de cálculo no sería representativa a lo ejecutado. Poniendo el ejemplo y sin considerar solicitaciones dinámicas, según la ecuación que a continuación se muestra del código ACI-318-19, se puede observar que el reforzamiento por cortante para una columna está en función del f’c del concreto:
Es decir, si el f’c es mayor el requerimiento por acero de cortante se incrementa.
Así como la ecuación anterior, se tiene una gran diversidad de ecuaciones para el diseño de distintos elementos también implícitos en el código antes citado y es por ello la importancia de seguir lo estipulado en el proyecto estructural y memoria de cálculo propuesto por un especialista. Por lo que en respuesta de la última interrogante, los requerimientos de ductilidad estructural están en función de la respuesta de la estructura frente a solicitaciones dinámicas donde el acero mínimo de reforzamiento recomendado, es lo estipulado por el código ACI-318-19.
En la siguiente tabla se muestra la rigidez estructural, frecuencias angulares (w), frecuencias de vibración (f), periodo estructural (t) y desplazamientos máximos (D) para cada caso tomados como ejemplo:
El apartado V del artículo 4 de las normas técnicas complementarias del reglamento de construcción de Hermosillo define lo siguiente:
El propietario es responsable de que la obra civil se ejecute en base a los planos constructivos autorizados por la COORDINACIÓN, firmados por el RDE y por el ROM.
El apartado VI del mismo artículo, establece que la resistencia, calidad y características de los materiales empleados en la construcción, serán las que se señalen en las especificaciones de diseño y en los planos constructivos y deberán ser compatibles con las normas de calidad que fijen los códigos, Reglamentos, manuales o normas en referencia adoptadas.
Con lo anterior, se ratifica la responsabilidad civil compartida del proyecto por lo que se recomienda contratar profesionistas certificados para que el proyecto sea seguro y sobre todo cuando se construyan estructuras de múltiples grados de libertad que aglomeran gran número de personas como la estructura que a continuación se muestra sometida a solicitaciones sísmicas:
El desarrollo de Hermosillo, ha ocasionado que la ingeniería tradicional evolucione para pasar a una ingeniería más compleja. De tal manera, que es necesario que CIDUE y los profesionistas debidamente capacitados e inscritos en la coordinación, trabajen de la mano. Donde el primero, no permita la ejecución de obras si no se cuenta con un proyecto estructural y profesional certificado (Arquitecto o Ingeniero) que garantice la integridad estructural por medio de la supervisión.
Tal vez, sea necesario cambiar leyes donde la responsabilidad civil recaiga también en los servidores públicos en turno y en los mismos propietarios de las edificaciones que no contaron con licencia de construcción y supervisión durante el proceso de ejecución independientemente si se cuente con licencia de regularización posterior a la construcción del proyecto.
En el Colegio de Ingenieros Civiles de Sonora A.C. (CICS) se cuenta con especialistas en control de calidad, el grupo de Calculistas y Estructuristas de Sonora A.C representando a SMIE que te pueden apoyar en tu proyecto estructural y sobre todo con el equipo ACI capítulo Noroeste como soporte técnico para tu proyecto y certificador de profesionales del ramo.
Código de análisis elaborado para la presente publicación:
https://drive.google.com/file/d/1Bl-r874Njt0s2XS2BGUuY-DoQ-dNMSU2/view?usp=sharing
Joaquín Bojórquez Acuña
Ingeniero Civil con Maestría en Valuación Inmobiliaria, Industrial y de Bienes Nacionales, Maestría en Ingeniería Económica y Financiera, Maestría en Estructuras Urbanas, Máster internacional en Estructuras de Edificación con CYPE, Maestría en Ingeniería Estructural y Sísmica, colaborador del consejo INCIDE, miembro del Colegio de Ingenieros Civiles de Sonora A.C, miembro de la Sociedad Mexicana de Ingeniería Estructural A.C. SMIE, miembro del grupo de Calculistas y Estructuristas de Sonora A.C., emprendedor PYME con más de 10 años de experiencia.
Linkedin: https://www.linkedin.com/in/joaquin-bojorquez-a-04b2bb43/
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