¿Qué es el cálculo de estructuras?
El cálculo de estructuras, también llamado análisis estructural, es la parte del diseño de estructuras. Su objetivo es llevar a cabo una correcta y segura ejecución de obra. Implica la realización de cálculos para medir los efectos de las cargas, así como de fuerzas internas (su propio peso) y externas (como lluvia o movimientos sísmicos) que puedan incidir en las construcciones. Toda esta información está expresada en un documento.
El documento lo prepara un ingeniero civil, un arquitecto o ambos. Su labor, además, implica el desarrollo y registro de la memoria del proyecto y los planos de la estructura.
El análisis de estructuras es indispensable para cualquier tipo de obra. Desarrollar un sistema de cálculo estructural garantiza la seguridad de una estructura gracias a que permite saber cuánta carga puede soportar. El estudio debe realizarse, independientemente de si se trata de una mejora o de una construcción nueva, o de si se aplica a obras residenciales, industriales o infraestructuras públicas.
¿Qué debe incluir el cálculo de estructuras?
- Prever la rigidez de la estructura.
- Cumplir con la normativa de la localidad en la que se va a construir la obra, así como con las regulaciones que pueda tener el uso de determinados materiales.
- Contener cálculos numéricos y gráficos para diseñar y, posteriormente, ejecutar la obra.
- Reunir los requisitos indispensables para llevar a cabo la obra.
- Ir acompañado de planos detallados de la obra, así como de información e instrucciones de uso y mantenimiento, tanto de materiales como de equipos y sistemas.
- Incluir el análisis profundo del cálculo aplicado, contemplando factores como: características del terreno, periodo previsto de uso de la infraestructura, posibles modificaciones a las bases de la construcción, incidencias producto de factores externos como la lluvia o los sismos, el cálculo de resistencias, entre otros.
¿Qué elementos se toman en cuenta a la hora de hacer un cálculo de estructuras?
En líneas generales, el cálculo de estructuras debe tener un resumen de:
- Memoria del cálculo:
- Fuerzas horizontales.
- Cargas y sobrecargas verticales.
- Tensiones admitidas.
- Indicaciones de las condiciones de medianería y previsiones.
- Planos de las estructuras:
- Secciones generales.
- Detalles de construcción.
- Plantas de fundaciones, organización de grupos de pisos y especificidades de cada piso.
- Especificaciones técnicas.
- Detalles de las juntas de dilatación.
¿Qué cálculos de estructura se realizan?
Dentro del proyecto de diseño y construcción de una obra de ingeniería civil, se realizan los siguientes cálculos para garantizar la estabilidad de la estructura, así como la seguridad en su uso:
- Cálculos de tensiones, es decir, de la reacción que se produce en una estructura cuando se le aplica una carga que es de la misma magnitud y se ejerce en sentido contrario.
- Cálculo de momentos flectores, es decir, de la fuerza que hace que un elemento de la estructura se doble cuando se le aplica una fuerza a una distancia determinada, causando una deformación.
- Cálculos de carga y presión de viento.
- Cálculo del esfuerzo cortante, es decir, cuando se aplica una fuerza de forma paralela o tangencial al área de una superficie, provocando una torsión en una parte de la estructura.
- Cálculos de movimientos sísmicos.
¿Qué herramientas digitales se utilizan para realizar cálculos de estructuras?
El análisis de todos los elementos constitutivos de una estructura puede realizarse de una manera rápida, óptima y avanzada a través de distintos softwares especializados. Estos programas informáticos hacen posible realizar réplicas virtuales de una estructura para facilitar el avance en su construcción.
Algunos de los más conocidos son:
- Sap200: con una interfaz gráfica 3D es capaz de dimensionar puentes, edificios, presas, entre otras estructuras.
- Cypecad: aplicación BIM utilizada para el modelaje de estructuras; diseña, calcula y dimensiona estructuras, tanto metálicas como de otros materiales, como el hormigón.
- Midas: un software especializado en cálculo y diseño de estructuras de carácter civil y de ingeniería mecánica.
- Autodesk Robot: utilizado para calcular uniones de acero, estructuras de madera o secciones de armado.
