Cálculos estructurales

¿Qué son los cálculos estructurales?

Los cálculos estructurales determinan los costos potenciales y destacan los riesgos asociados con un proyecto. Analizan cada posible aspecto de la construcción, incluyendo paredes, cimientos y otras estructuras.

Cualquiera que planifique un nuevo proyecto necesitará un informe de cálculos estructurales que cumpla con los requisitos de permisos de construcción. Ayuda a demostrar que un edificio es apto para su uso.

Los contratistas lo utilizan en el sitio de trabajo para detectar y discutir los desafíos de construcción antes de que comience el proyecto. Por ejemplo, un diseño propone la eliminación de una pared. Un contratista puede verificar rápidamente si es de carga. Si es así, eliminar la pared no sería simple, y podría idear una solución alternativa. A largo plazo, ahorra tiempo, dinero y esfuerzo al equipo.

Muchos contratistas e ingenieros de construcción aprovechan el software de diseño de ingeniería civil para visualizar la estructura y realizar cálculos confiables.

Beneficios de los cálculos estructurales

El cálculo estructural es vital para la seguridad, eficiencia y éxito de un proyecto de construcción. Proporciona una base científica para las decisiones de diseño y contribuye a prácticas de construcción rentables y sostenibles. A continuación se presentan algunos de sus beneficios notables.

• Garantía de seguridad: Estos cálculos ayudan a identificar puntos débiles y posibles fallos y aseguran que una estructura pueda soportar cargas y fuerzas sin comprometer la seguridad.
• Cumplimiento de códigos y normas: Los cálculos estructurales aseguran que el diseño y la construcción de una estructura sigan los códigos y normas de construcción relevantes.
• Optimización del uso de materiales: Los ingenieros estructurales optimizan el uso de materiales calculando los tamaños y cantidades mínimas requeridas para cumplir con los criterios de seguridad y rendimiento.
• Diseño eficiente: Los ingenieros utilizan cálculos estructurales para refinar el diseño identificando las configuraciones más eficientes.
• Mitigación de riesgos: Los cálculos estructurales fomentan el análisis y evaluación temprana de riesgos potenciales.
• Predicción del rendimiento: Las estructuras se comportan de manera diferente bajo diferentes condiciones de carga. Con cálculos estructurales, los ingenieros pueden predecir estas variaciones y diseñar en consecuencia.

Elementos clave de un informe de cálculo estructural

Un informe de cálculo estructural es una parte esencial del proceso de diseño. Los ingenieros estructurales examinan varios elementos al crear este informe, incluyendo:

• Cálculos de carga: Esto implica calcular las fuerzas que actuarán sobre una estructura. Los tipos comunes de cargas estructurales incluyen cargas muertas, cargas vivas, cargas de viento, cargas de nieve, cargas sísmicas y más. Las cargas muertas son las cargas permanentes o estáticas sobre una estructura. Las cargas vivas son cargas temporales o dinámicas como el peso de los ocupantes y el mobiliario. Las cargas de viento son las fuerzas ejercidas por el viento sobre una estructura.
• Análisis de la estructura: Un ingeniero estructural examina el diseño estructural para asegurar la estabilidad y verificar si la estructura puede soportar las cargas a las que está expuesta.
• Cálculos de materiales: El tamaño y la resistencia de todos los materiales necesarios para una estructura se determinan a través de cálculos de materiales. Incluye propiedades de materiales como concreto, acero y madera.
• Cumplimiento de regulaciones de construcción: Las verificaciones para determinar si el diseño cumple con las regulaciones de construcción regionales y asegura la seguridad de los ocupantes son cruciales para un informe de cálculo estructural.
• Cálculos de cimientos: Medir el tamaño y la profundidad de los cimientos necesarios para soportar el peso de un edificio es crítico para asegurar la estabilidad a largo plazo.
• Impacto ambiental: Un informe de cálculo estructural también verifica si un proyecto afecta su entorno a largo plazo o durante la construcción.

Cómo encajan los cálculos estructurales en el proceso de diseño

Un arquitecto da a una estructura su apariencia y la hace funcionar según los requisitos del cliente. El diseño de un edificio incluye varias disciplinas, y cada paso contribuye con un elemento vital al proceso.

• Planificación arquitectónica es la etapa primaria del proceso de diseño. Permite al cliente compartir su visión con un arquitecto y comunicar sus intenciones respecto a la apariencia, función y costo del edificio. El arquitecto luego lo plasma todo en forma de dibujos.
• Estructura de diseño incluye calcular las cargas esperadas en un diseño. En este paso, los ingenieros examinan de cerca la rigidez y resistencia de la estructura y evalúan qué fuerza puede resistir sin deformarse.
• Requisitos de permisos implican enviar el diseño al departamento local de construcción para revisión del plan. Los cálculos estructurales precisos agilizan el proceso de permisos. La mayoría de los edificios requieren al menos un permiso de demolición, permiso de nivelación y permiso de construcción antes de que comience la construcción.

Cálculos estructurales vs. análisis estructural

Antes de que un contratista emprenda un proyecto, realiza cálculos estructurales detallados para entender cómo se comportaría la estructura durante y después de la construcción.

No todos los proyectos de mejora del hogar necesitan necesariamente un informe de cálculo estructural. Sin embargo, los propietarios podrían tener que realizar un cálculo estructural si la mejora del hogar incluye trabajar en un sótano o desván. También necesitarán un informe para mejoras extensas del hogar, como eliminar una pared de carga o una chimenea. Los propietarios son responsables de asegurar que el ingeniero complete cualquier cálculo estructural mucho antes de que comience el trabajo.

El análisis estructural determina la respuesta de la estructura bajo cargas especificadas o una combinación. El proceso de análisis se realiza haciendo suposiciones. Un ingeniero asume las dimensiones de todos los elementos estructurales, cargas, propiedades de materiales y condiciones de soporte y luego analiza el diseño para la resistencia, estabilidad y rigidez de todos los elementos.

Para el análisis estructural, uno debe entender cómo se comportan los elementos estructurales. Necesita que los ingenieros sean competentes en matemáticas, física y mecánica estructural.

Aprende más sobre análisis de elementos finitos para entender cómo interactúan los objetos estructurales con fuerzas físicas.