Es vital que los arquitectos comprendan las estructuras, no sólo para dar vida a sus diseños, sino también para poder discutir sus proyectos con ingenieros para encontrar las mejores soluciones constructivas. El predimensionamiento estructural es crucial para el diseño inicial de los componentes estructurales, revelando las limitaciones y posibilidades del espacio.
Una de las principales cargas que debe soportar una estructura es su propio peso, por lo que es vital conocer esta información para poder determinar las dimensiones de las diferentes partes del edificio. Al iniciar un proyecto estructural, los ingenieros aún no conocen las dimensiones de los diferentes componentes que componen la estructura y por tanto no tienen forma de saber su propio peso. Surge una paradoja que no tiene solución: para saber el peso hay que saber las dimensiones, pero, para saber las dimensiones, hay que saber el peso.
Durante el desarrollo del proyecto, los arquitectos se encontraron en la extraña posición de tener que diseñar sin conocer necesariamente las dimensiones de cada parte del edificio (como las dimensiones de las columnas). Estos importantes elementos afectan directamente la funcionalidad y estética del proyecto.
Para resolver este impasse se desarrollaron procesos rápidos de predimensionamiento que, si bien no proporcionan resultados exactos, sí son bastante precisos. Evidentemente es necesario realizar los cálculos estructurales posteriores con el cuidado y precisión que exigen las normas técnicas, pero al menos el predimensionamiento proporciona un punto de partida para el proyecto a realizar.
El propósito de este artículo es presentar un método para predimensionar losas, vigas y columnas en edificaciones de hormigón armado. Existen varios otros métodos, pero este es probablemente uno de los más comunes. Todos los tramos citados en este artículo pueden considerarse como la distancia de centro a centro entre soportes.
Tamaño previo del tablero
longitud de espacio vatio1 y ancho vatio2del suelo, determinada por las vigas que suelen delimitar el perímetro.La única dimensión desconocida de la losa es su altura. h. Para tener una idea de alternativas preliminares de altura para losas macizas, se pueden dividir sus luces menores entre 40 y evitar losas con espesores inferiores a 7 cm (en losas regulares) y 12 cm (en losas vehiculares). En nervios prefabricados, la altura inicial se puede calcular dividiendo el vano menor por 20.
Predimensiones de la viga
En una viga lo que se sabe a priori es su luz. vatio1 (en una viga con dos apoyos) o su luz vatio1, vatio2… , vationorte (Para vigas con múltiples apoyos).Si la viga es un voladizo, la longitud del voladizo vatioSegundo es conocida.Espesor de la viga pesoDeberá ser siempre igual o superior a 12 cm, considerado el espesor del muro que soporta la viga (excluyendo revestimiento).Al igual que en el cálculo del suelo, aún es necesario determinar la altura. h La altura de la viga no será inferior a 20 cm.
Para una viga con 2 apoyos y sin voladizos en los extremos, la altura se puede calcular dividiendo el claro. vatio1 Multiplica por 10 y redondea a múltiplo de 5 (mayor).
En vigas con múltiples apoyos, la altura se determinará dividiendo el vano principal (vatio1, vatio2, o vationorte) multiplicado por 12, también redondeado a múltiplo de 5 (mayor).esta altura h Se puede utilizar en vigas enteras, incluso en tramos más pequeños.
La altura de la viga en voladizo se puede estimar dividiendo la longitud del voladizo por 5.
Predimensiones de la columna
Para las columnas, solo se conoce la altura, por lo que es necesario determinar el área de la sección transversal de la columna (A X Segundo). Por ejemplo, las normas técnicas brasileñas recomiendan que las dimensiones A y B sean iguales o superiores a 19 cm, pero pueden ser de 14 cm en casos especiales, siempre que el área de la sección transversal sea mayor o igual a 360 centímetros cuadrados. Se recomienda que la dimensión más grande de la sección transversal no sea más del doble de la dimensión más pequeña: B≤2A.
La carga sobre las columnas cambiará en cada piso y se puede estimar utilizando la «zona de influencia», que está determinada por la mitad de la distancia entre columnas adyacentes. Cada panel aportará 1000 kgf de carga a las columnas por metro cuadrado de área afectada, incluyendo el peso de los paneles, el peso de las paredes y revestimientos y cargas accidentales. La primera losa en contacto con el suelo y la última losa en la parte más alta del edificio podrán aportar sólo 500 kgf/m2.
Evidentemente, las cargas se acumulan en el pilar de arriba a abajo, por lo que cuanto más bajo sea el pilar, mayor será su sección transversal, dependiendo de la carga soportada sobre él y de la resistencia a la tracción admisible del hormigón utilizado (sin tener en cuenta en cuenta su posible compresión flexográfica). Únicamente para efectos de preprestigio, se tiene en cuenta el hormigón de baja resistencia al calcular el área inicial de los pilares, lo que permite calcular las fuerzas de tracción, teniendo en cuenta un factor de seguridad de 10 MPa o 100 kgf/m2, favoreciendo resultados seguros. en pilares más fuertes.
Cada pilar debe calcularse individualmente. A continuación se muestra un ejemplo de predimensionamiento de una columna en un edificio de 5 pisos. Se supone que el área de influencia del pilar es constante en todos los niveles y es igual a 40 m2.
Aclaramos que este artículo describe únicamente el proceso de predimensionamiento para efectos auxiliares en la elaboración de proyectos constructivos. Nunca debe adoptarse como un proyecto estructural final. Todos los cálculos para la construcción de edificios deben probarse rigurosamente para cumplir con las especificaciones técnicas.
