Cálculo y Diseño de Estructuras

En el sector arquitectónico, encontramos numerosos procesos y técnicas imprescindibles para que, tanto las obras de edificaciones nuevas como las reformas, se ejecuten de forma efectiva y segura. Uno de los más importantes es, sin duda, el diseño y cálculo de estructuras. De manera resumida, consiste en el análisis y control de las cargas y fuerzas que actúan sobre la estructura de una edificación, de forma que se puedan elegir los procedimientos, materiales y elementos adecuados.

Plantear y ejecutar un correcto diseño y cálculo de estructuras es primordial para que el resto del proyecto finalice en tiempo y forma. En este sentido, se ocupa de definir los efectos de las cargas en una edificación, así como el funcionamiento de as fuerzas internas y fuerzas externas de la misma. 

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¿Cómo se desarrolla el cálculo estructural?

Antes de conocer cómo se desarrolla el cálculo estructural, debes saber que, normalmente, este proceso es previo al comienzo de la obra, puesto que las autoridades solicitarán un documento donde se demuestre la viabilidad de la obra a realizar. En este punto, es imprescindible demostrar, a través del cálculo de estructuras, que la obra es firme y viable y permite garantizar la seguridad. 

Ahora sí: ¿Cómo se desarrolla el cálculo de estructuras?

Lo más importante a tener en cuenta es que son los ingenieros/as estructurales quienes deben realizar el cálculo de estructuras, puesto que son los profesionales habilitados para ello. En este sentido, son quienes pueden demostrar habilidades y conocimientos suficientes para avalar que las estructuras cumplen con los requisitos de resistencia, estabilidad y durabilidad necesarios. Además, trabajan codo con codo con otros profesionales, como los arquitectos/as, los ingenieros/as industriales o los constructores.

Estos profesionales deben cumplir con una serie de fases o etapas del cálculo estructural. Las más importantes son:

1. Modelado estructural. En este punto, el ingeniero/a detallará el esqueleto mecánico de la estructura, teniendo en cuenta sus cimientos, pilares, vigas... Para ello, se crea un modelo matemático de la estructura. Normalmente, se utiliza un software especializado.
2. Análisis y aplicación de cargas. Aquí, el ingeniero/a estudia, analiza y aplica las cargas que se esperan sobre la estructura. Tiene en cuenta el peso propio y las cargas externas, como las personas, el mobiliario, etc. ¡Incluso tendrá en cuenta cargas sísmicas o de nieve y viento!
3. Análisis de la estructura. Este punto es muy importante porque se estudia cómo van a actuar las cargas anteriores sobre la edificación. Se utilizan, por ejemplo, cálculos de tensiones, desplazamientos, combinaciones de cargas...
4. Diseño estructural. Con base en los resultados anteriores, se dimensionan las diferentes partes de la estructura final. Existen normativas de diseño estructural que incorporan requisitos de diseño a tener en cuenta.
5. Detallado, verificación y ajustes. Una vez cumplidos todos los pasos anteriores, el ingeniero/a añadirá los últimos detalles y verificará que todos los pasos sean correctos.

Antes de todas estas fases, suele realizarse una recopilación de datos e información relevante sobre la estructura (planos, materiales, cargas, etc.). Asimismo, al finalizar estas fases, también suele realizarse un documento resumen final con toda la información utilizada y los pasos realizado (planos en detalle, especificaciones de materiales utilizados, etc.).

Recuerda que el análisis de cálculo estructural es imprescindible en obras nuevas y obras menores, pero también en proyectos de alteración, reparación o reconstrucción de edificaciones antiguas. ¡Cualquier proceso que vaya a intervenir la estructura de una construcción debe contar con un cálculo de estructuras previo!

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¿Qué cálculos de estructura se realizan?

Existen distintos tipos de cálculos de estructuras distintas. Aunque estos pueden variar según diversos factores, a continuación, te dejamos los más populares. 

Por un lado, encontramos los cálculos de cargas; es decir, aquellos que se encargan de determinar qué cargas actúan sobre la estructura del edificio y cómo lo hacen. Por otro lado, se realiza el cálculo de tensiones y deformaciones que puede sufrir la estructura. Esto consiste en conocer las tensiones y deformaciones que puede sufrir según las cargas anteriores. 

Asimismo, encontramos el cálculo de fuerzas sísmicas y de viento; es decir, se calcula el daño que puede sufrir una estructura al resistir frente a fuerzas sísmicas y de viento.

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¿Qué programas se utilizan para calcular estructuras?

Un pilar imprescindible del trabajo del ingeniero/a de estructuras es, sin duda, el software y la tecnología que utilizan para realizar el cálculo de estructuras. Existen numerosos programas para este fin y, dependiendo del sector o de las funciones, podrás elegir unos u otros. No obstante, a continuación, te mostramos cuáles son los progrmas para calcular estructuras más comunes. 

SAP2000. Es un software utilizado para el análisis y diseño de estructuras de constrcción. Incorpora herramientas de modelado y análisis estructural.

ETABS. Es similar al anterior, aunque se centra principalmente en edificios y estructuras de varios pisos.

CYPECAD. Es un software centrado, principalmente, en las estructuras de hormigón, madera y acero. Se enfoca en la ingeniería civil.

MIDAS. Es utilizado para el diseño y análisis de estructuras civiles y mecánicas. 

STAAD.Pro. Este software es utilizado, principalmente, para el diseño de estructuras de acero, aunque también para madera o aluminio.

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