28 Dic INOCENTEMENTE UN INCIDENTE ESTRUCTURAL. Factores de Mayoración de Carga.
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| Ing. Joaquín Bojórquez Acuña 28 de diciembre de 2020. Hermosillo, Sonora, México. |
Mccomarc y Russell (2011), definen que los factores de mayoración de carga se usan para aumentar las cargas estimadas a las estructuras. También, concluyen que estos factores sirven para considerar las incertidumbres involucradas en la estimación de sus magnitudes.
En las siguientes ecuaciones, se representan diversas combinaciones de carga donde tienen implícitos los factores de mayoración para el cálculo de la resistencia estructural requerida. Resistencia requerida (U), carga muerta (D), carga viva (L), cargas debido al peso y presión de fluidos (F), efectos de temperatura (T), cargas debido al peso y presión lateral del suelo (H), carga viva de techo (Lr), carga de nieve (S), carga pluvial (R), carga eólica (W), efectos de sismo (E).
Considerando lo anterior, en esta ocasión te hago la siguiente pregunta:
¿Cuántas veces te han dicho no le cargues tanto al factor miedo en el diseño estructural que se te contrató?
Me imagino que demasiadas.
El trabajo de un especialista en estructuras, es determinar qué elementos serán necesarios para resistir las solicitaciones de carga en función a un código de referencia y no el de un adivino que trabaja sobre especulaciones o en creencias que buscan satisfacer los requerimientos y necesidades de un cliente considerando solo el costo de ejecución de obra mas no la seguridad e integridad estructural.
En el inciso b del capítulo H de las Normas Técnicas Complementarias del reglamento de construcción de Hermosillo, estipula que para las acciones variables de carga viva se podrá utilizar el ASCE-07-08, para las acciones accidentales (viento) CFE-2008 y el ACI318S-14 para el diseño estructural de concreto entre otros y en todos los casos aplicable los códigos más actuales.
En el 2019, se publicó una actualización del código ACI-318. En el cuál, también proporciona diversas ecuaciones para estimar la carga de diseño según la tabla 5.3.1 del código ACI-318-19. En dos de ellas, se puede encontrar una pequeña diferencia muy importante para el especialista en estructuras, pero poco perceptible para algunas personas que desconocen del tema y para otras que le restan la importancia considerando las repercusiones que se pueden tener en la respuesta estructural frente a una carga accidental.
Si no la detectaste, te comento que el factor aplicable a la carga eólica (W), se redujo de 1.6 a 1 según la ecuación 9-4 y la 5.3.1d de la imagen 1 y 2 respectivamente. También esto se puede observar en la ecuación 9-6 y la 5.3.1f. A primera impresión, algunos pensarían que la resistencia requerida por el código ACI-318-19 es inferior al ACI-318-08 y con ello las obras a realizar con el código más actual serían más económicas por que la carga de diseño se reduce. Sin embargo, esto no es así.
Todos los códigos y manuales siempre tienen un marco teórico de referencia y en específico el ACI-318-19, las combinaciones de carga las toma del ASCE-7-16 en el cuál se presenta la misma reducción en el factor de mayoración aplicado a la carga eólica (W). Si las NTC para el diseño estructural del reglamento de construcción de Hermosillo te dicen que utilices el ACI-318 más actual para el diseño de elementos estructurales de concreto y CFE-2008 para el cálculo de la carga eólica (W), ¿qué combinación utilizarías cuando se considera la carga eólica (W)?
En el capítulo C.26.5.1 del ASCE-7-16, se menciona que a partir del ASCE-7-10 se utilizan mapas de velocidades de viento para diferentes categorías de riesgo con un factor de 1.0 en vez de usar un solo mapa con un factor de mayoración de carga de 1.6. Una de las consideraciones que se tomaron en cuenta para fundamentar lo anterior, es de que tener mapas separados elimina inconsistencias con el uso de factores de importancia que variaban con la ubicación.
En la imagen anterior, se muestra un mapa básico de velocidades de viento para una categoría II y que se basa en modelos de simulación de huracanes en Estados Unidos y no de México. Con esto, se puede deducir que para México la incertidumbre de las cargas eólicas no está presente en los mapas de velocidades máximas haciendo necesario la utilización de los factores de mayoración aplicados a las cargas eólicas (W) para las combinaciones de carga en el diseño estructural.
La conclusión anterior, la fundamento mediante el capítulo C.1.2 Acciones del Manual de Diseño de Obras Civiles CFE (2014) para los criterios generales de análisis y diseño y que el reglamento de construcción de Hermosillo no hace referencia. En él, también se hacen recomendaciones de diversas ecuaciones de combinación de cargas mayoradas para el diseño estructural y se puede observar que para las cargas eólicas (SW) se considera un factor de mayoración de 1.3 reforzando mi deducción sobre la incertidumbre de las cargas máximas eólicas de los mapas de velocidades máximas de viento según CFE (2008).
En muchos softwares, estas combinaciones de carga ya están predefinidas y según la versión de estos la actualización de los códigos y manuales de referencia pueden diferir. En otros softwares, estas ecuaciones se deben de ingresar de manera manual por lo que cualquiera de las dos opciones es necesario la experiencia del especialista en estructuras para definirlas adecuadamente.
Tal vez si el análisis y diseño estructural no es tu profesión, todo lo anterior te puede parecer demasiado complejo. Sin embargo, no lo es para el especialista en estructuras por lo que hago las siguientes recomendaciones:
1.- No juegues con la incertidumbre lucrando con suposiciones de cargas no fundamentadas y utiliza los factores aplicables para tu caso de estudio o de diseño.
2.-No exijas bajarle al factor miedo si no sabes que significa lo que estas pidiendo.
3.- Para el caso desarrollado en la presente publicación, estima la carga eólica (W) con CFE (2008) y aplica las ecuaciones del ACI-318-19 modificando el factor de mayoración de 1.0 por 1.6 en donde se involucren las cargas eólicas (W).
Recuerda que no tomar en cuenta la recomendación 1, no te hace inocente en el caso de un incidente que involucre una falla en la estructura que diseñaste o construiste como lo estipula el artículo 7º del código penal para el Estado de Sonora aplicable para el especialista en estructuras, propietario, Director Responsable de Obra (DRO) entre otros.
En el Colegio de Ingenieros Civiles de Sonora A.C. (CICS) se cuenta con profesionistas que pueden ayudar en el análisis y diseño estructural de la edificación que pretendes construir como lo son el grupo de Calculistas y Estructuristas de Sonora A.C y el ACI capítulo Noroeste.
Joaquín Bojórquez Acuña
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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.
Linkedin: https://www.linkedin.com/in/joaquin-bojorquez-a-04b2bb43/
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