Incluyo esta tesis en mi recopilación sobre Estructuras.
Resumen:
Los edificios proyectados y construidos responden a un amplio espectro de usos y tipologías estructurales. Sin embargo, en los últimos años se presenta un claro predominio estadístico de unos respecto a otros. Los datos recogidos de las obras realizadas entre los años 1990 y 1997 en la Delegación Madrid.Edificación II del mayor grupo constructor del país, reflejan que el 57% de los edificios tiene uso de vivienda, el 70% de las estructuras están constituidas por pórticos de hormigón armado y forjados unidireccionales, y el 95% de los primeros se encuentran proyectados y construidos con esta tipología. Por otra parte, cuando se plantea el proyecto de una estructura se presenta con relativa frecuencia el dilema sobre el tipo de hormigón y acero a utilizar, buscando alcanzar el óptimo técnico y económico para la misma. Aunque la resistencia característica mínima para un hormigón destinado a uso estructural se encuentra en valores inferiores, el tipo habitualmente usado en edificios de viviendas se sitúa entre el H175 y el H200, con algunas realizaciones con H250 para un número de plantas sobre rasante superior a 10. Con estas premisas se ha desarrollado un estudio sobre el cálculo de estructuras de la tipología citada para edificios del uso descrito. En el mismo se ha planteado inicialmente como variable fundamental el tipo de hormigón y de acero, realizando combinaciones con ambos materiales. También se han considerado como alternativas diversas alturas de edificios, luces entre pilares y cantos de forjados y vigas. Otras posibles variables se han mantenido independientes de la investigación desarrollada. Así, el tipo de cimentación, los muros perimetrales de plantas sótano, el tipo de forjado (vigueta prefabricada armada o pretensada, o nervio "in situ"), puesta en obra del hormigón o de los encofrados, no han sido considerados. Estas y algunas otras pueden no tener una influencia trascendente en la comparación de los parámetros que se estudian, o bien ser por sí mismas una variable que distorsione por completo el resultado, ya que dependiendo de otras circunstancias pueden modificar los mismos totalmente (por ejemplo, el tipo de cimentación). Los principales objetivos que se persiguen con el presente trabajo de investigación son: facilitar unos criterios para la definición geométrica de la estructura y la elección de materiales por parte de promotores, proyectistas y constructores; permitir la estimación de las cuantías de los materiales (acero_v.hormigón) utilizados en la misma; y facilitar una valoración económica sobre diversas alternativas, sobre todo, estableciendo comparaciones relativas entre ellas. Las investigaciones precedentes publicadas, tanto en el ámbito nacional como internacional, son escasas. Entre las primeras sólo se han encontrado comparaciones entre dos tipos de hormigones para algunos edificios concretos, y entre las segundas la tipología analizada responde, fundamentalmente, a forjados constituidos por losas de hormigón armado sobre vigas del mismo material o metálicas. Conocidas ya la realidad estadística de la edificación y los trabajos previos publicados, así como establecidas las variables estimadas como más importantes y representativas a estudiar, se han planteado los modelos para calcular, medir y comparar. Se han clasificado los edificios, en primer lugar, por su altura, estableciendo tres tipos: bajo (2 plantas sótano, 1 planta baja, 5 plantas tipo, 1 planta cubierta), medio (3, 1, 12, 1) y alto (4, 1, 20, 1). Para el primero se calcula la estructura con hormigones de los tipos H175, H200, H250 y H300; para el segundo los mismos y H400; y para el tercero H250, H300, H400 y H500. En todos los casos se realizan dos cálculos, uno con cada tipo de acero (AEH400 y AEH500). En los edificios bajos y medios se consideran dos luces entre pilares: corta (5,00 m) y larga (6,00 m), estimando sólo esta última en los edificios altos. Para la luz corta se han planteado, a su vez, tres cantos distintos de forjado y vigas: 24, 26 y 29 cm, siendo el primero el mínimo recomendado por la "Instrucción para el proyecto y la ejecución de forjados unidireccionales de hormigón armado o pretensado, EF-96" para la luz corta; el canto de 29 cm lo es para la luz larga. Respecto a la geometría de los edificios, la planta de todos ellos es cuadrada, de 30 m de lado. Para poder realizar un estudio de las variables comentadas en párrafos anteriores sin otras influencias circunstanciales, la citada planta no presenta huecos (escaleras, ascensores o comunicaciones verticales de instalaciones), ni zunchos, brochales, apeos o voladizos, existiendo continuidad de vigas y forjados, y siendo todos los vanos iguales. Sobre estas irregularidades en la geometría de la estructura, por otra parte habitual en los edificios construidos, se realiza un estudio detallado, tanto con el cálculo con los mismos criterios sobre un modelo modificado, como con la contrastación con mediciones de proyectos y obras ejecutados. Una vez obtenida la repercusión que las citadas singularidades suponen, incrementando la cuantía de hormigón en pilares y de acero y hormigón en vigas (hasta llegar a duplicar su valor), se desarrolla el estudio sobre los modelos previstos.
Conclusiones finales:
Como resumen final de las conclusiones presentadas en el apartado anterior, y considerando que son las de mayor importancia de esta Tesis doctoral, deben citarse las siguientes:
- Las cuantías de acero y de hormigón obtenidas, tanto en pilares como en vigas son, en todos los edificios analizados, inferiores con la utilización de acero AEH500 que con AEH400.
- Las habituales singularidades de la estructura (huecos, zunchos, voladizos, apeos, vanos contiguos desiguales, etc.) elevan de forma muy significativa las cuantías de los materiales, pudiendo llegar a valores que duplican los que se presentan sin las mismas.
- La cuantía de acero y de hormigón en pilares y vigas se reduce al incrementar la resistencia característica del hormigón utilizado.
- Al aumentar la altura de un edificio se produce un incremento de la cuantía de acero en pilares y vigas, de un 45% al pasar de bajos a medios, y de un 33% al pasar de estos a altos. También se eleva la cuantía de hormigón en pilares y vigas, en un 17 y un 38%, respectivamente.
- La superficie relativa ocupada por los pilares en planta se incrementa en un 50% al pasar de un edificio bajo a uno medio, y se duplica entre éste y uno alto (con pantallas).
- El coste del material (acero y hormigón en pilares y vigas y de éste en forjados) en edificios bajos con luz corta tiene una ligera tendencia ascendente al aumentar la calidad del hormigón, siendo prácticamente igual entre hormigones H175 y H300 en edificios con luz larga. En edificios medios el coste, siendo mínimo para un hormigón H250 presenta pocas diferencias entre H175 y H300, elevándose con el tipo H400. En edificios altos se obtiene un valor mínimo del coste para hormigones H250 y H300.
- La valoración con criterios inmobiliarios de la superficie útil modificada por la variación de la ocupada por los pilares, al aumentar o disminuir la resistencia característica del hormigón, puede modificar la tendencia del coste óptimo en función de las cuantías de materiales.
- El desarrollo del proyecto de un edificio de forma coordinada para resolver las necesidades de arquitectura, estructura e instalaciones, permite optimizar la solución y obtener una alternativa más económica.
Fuente: CivilGeeks.
Gracias por el aporte.
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