por MARIANNE KÜPFER 
El trabajo en conjunto de arquitectos e ingenieros desde la concepción inicial del proyecto se hace fundamental para obtener estructuras sanas y económicas. La imaginación del arquitecto junto al ingenio del calculista será el único límite para enfrentar estos desafíos, logrando diseños innovadores, eficientes y seguros.

El edificio es una obra construida para la habitación o usos análogos, en la cual el arquitecto define los espacios y la estética. La estructura, esqueleto resistente de la obra, debe desarrollarse dentro de las superficies disponibles, sin interferir con el proyecto de arquitectura. En este sentido, el diseño estructural está subordinado al proyecto de arquitectura.

Sin embargo, la materialización de la estructura impone algunas exigencias, las que van aumentando en la medida en que los edificios ganan altura.

Al realizar su diseño, el arquitecto debería tener siempre presente los siguientes conceptos básicos. Todas las cargas deben llegar al suelo y las fuerzas, en su viaje hacia el suelo, se redistribuyen, no desaparecen.

Las cargas sobre la estructura producen fuerzas en los elementos resistentes. Mientras más directa es la trayectoria de las fuerzas hacia el suelo, más sana y económica es la estructura. Las discontinuidades en altura o en planta encarecen la estructura, pues las cargas se redistribuyen y generan fuerzas que deben ser resistidas por otros elementos.
Para entender estos conceptos, es necesario conocer primero cuáles son las cargas a las que se ve sometido un edificio y cuáles son los sistemas resistentes que deben proveerse a través de la estructura.
Es posible separar las cargas en dos grupos:

Cargas verticales: son aquellas producidas por la ocupación de personas y objetos, el peso propio de los elementos o bien por efectos naturales, como la nieve, el peso del agua o de los jardines.

Cargas laterales: son aquellas producidas principalmente por sismo y viento.

En cuanto a los sistemas resistentes, se deben distinguir:

Sistema de piso: es el encargado de soportar las cargas de ocupación y transmitirlas a los apoyos disponibles (vigas, columnas y muros), y en algunas ocasiones, de redistribuir las fuerzas que se generan por discontinuidades verticales o en planta.

Sistema de cargas verticales: es el encargado de recolectar las cargas del sistema de piso y llevarlas a las fundaciones.

Sistema de cargas laterales: es el encargado de resistir las cargas producidas por sismo y viento, trasladarlas hacia las fundaciones y proveer, además, a la estructura de la rigidez necesaria para controlar las deformaciones laterales.

Sistema de fundaciones: es el encargado de transmitir al suelo las cargas verticales y laterales provenientes de toda la estructura.

DATOS PARA PREDISEÑO DE VIGAS
h = altura de la viga
L = luz libre de la viga entre apoyos
viga apoyada en ambos extremos: h › L/10
viga empotrada en ambos extremos: h › L/15
viga en voladizo: h › L/5

Una viga se considera empotrada en un extremo cuando llega en forma paralela contra un muro o bien cuando es continua con otra. Se considera apoyada cuando llega perpendicular a un muro o a otra viga de longitud menor.

DATOS PARA PRESIDEÑO DE COLUMNAS
Para diseño controlado por compresión

A = área de la sección transversal del pilar
A tributaria = área tributaria total que descarga sobre el pilar (m2)
A › A tributaria / 1.000 (m2)

En el caso particular de estructuras en las cuales predominan los marcos de vigas y columnas, con una presencia escasa o nula de muros (solución típica de centros comerciales), se deberá aumentar el valor de A en aproximadamente un 20%.

DATOS PARA PRESIDEÑO DE MUROS
Generalmente, su diseño queda controlado por corte, producto de cargas laterales.

Para diseño controlado por corte, producto de cargas laterales. Cargas sísmicas específicamente.

A total edificio = n x A
A = área en planta del piso tipo (m2)
n = número de pisos del edificio
A muros = A total edificio / 1.000 (m2)

En A muros solo cuentan los muros “largos” y de longitudes parecidas. Es decir, que si en una dirección el muro más largo en planta mide Lmáx, solo colaboran en forma significativa como elementos sismorresistentes aquellos muros con una longitud L ≥ Lmáx /2. En lo posible, se debe disponer muros en la periferia para reducir efectos de la torsión que resultan en una estructura más cara. Es deseable buscar disposiciones simétricas de los muros en planta.

Los muros son efectivos como sistema de cargas laterales en edificios de hasta 20 a 25 pisos, según la distribución y longitud de muros en planta. Para alturas mayores, por sí solos, no logran controlar las deformaciones horizontales de entrepiso. En este caso, es necesario acoplar los muros con dinteles o agregar marcos sísmicos.

Marianne Küpfer / Ingeniero Calculista