La importancia de la secuencia de construcción en el diseño de una estructura

Este artículo cuenta con las imágenes/resultados compartidos públicamente por Daniel Bacon, quien ha confirmado a Prontubeam su uso en la web. La pregunta que nos hacemos es: “¿consideran los ingenieros estructurales las fases de construcción al dimensionar una estructura?”. Este es un punto muy importante que no todo el mundo tiene en mente. De hecho, muchos ingenieros diseñan estructuras de grandes dimensiones, usando complejos modelos 2D/3D, pero sin tener en cuenta estas fases de construcción. La diferencia en los resultados puede ser alarmante, dando resultados completamente distintos.

La siguiente imagen muestra los resultados compartidos por Daniel Bacon. Un modelo sencillo pero representativo con una columna apoyada en un forjado que no está apeado en el suelo. El modelo de la derecha considera dos etapas de construcción:

                ·         Construcción del primer nivel, muros laterales y forjado primer

                ·         Construcción del segundo nivel, muros laterales, columna intermedia y forjado superior

El modelo de la derecha muestra el resultado sin tener en cuenta las secuencias de construcción.

Figura 1. Comparación de momentos flectores – Efecto de las etapas de construcción 

Como vemos, la repartición en el forjado del primer nivel es completamente distinta. No considerar las etapas de construcción nos llevaría a subestimar enormemente los esfuerzos en este forjado. Esta diferencia se hace más notable en los casos donde tenemos elementos estructurales no continuos en toda la altura del edificio, como la columna intermedia del ejemplo.

Vemos que, cuando consideramos la estructura sin las fases de construcción, el forjado inferior “tira” del superior, efecto que es completamente irreal, como vemos en la siguiente imagen. Es cierto que la fluencia y retracción podrían llevar a que el forjado inferior “tire” del superior si ambos forjados tienen fluencias/retracciones distintas, pero esto no es el objeto del artículo.  

Figura 2. Comparación del comportamiento de las dos estructuras 

El problema llega cuando nos preguntamos de quién es la responsabilidad de tener en cuenta este proceso constructivo en el cálculo ya que es probable que no esté disponible cuando se realice el diseño de la estructura. Este punto es interesante pero no lo trataremos en este artículo ya que la respuesta no parece clara, varios profesionales consultados sobre este tema no parecen coincidir.

Conclusiones

·         Vemos que el proceso constructivo juega un papel importante en la distribución de esfuerzos en la estructura.

·         Este efecto se ve más marcado cuando hay elementos estructurales no continuos en toda la altura de la estructura, como la columna intermedia del ejemplo.

·         Surge la duda de quién tiene la responsabilidad de comprobar la estructura durante la fase de construcción ya que no siempre se dispone de los métodos constructivos cuando se diseña la estructura.