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Diseño de las cargas en edificios - Jorge Bernal Capítulo 8: Error en las cargas

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Capítulo 8:

Error en las cargas

1. General.

1.1. Definición. Una de las definiciones más simples y concretas para el error

es la siguiente: “Decisión equívoca humana que reduce la efectividad,

en seguridad o el rendimiento de un sistema”. En nuestro caso, el

“sistema” es el edificio o la obra que construyen los profesionales de

la construcción, en cuanto a “seguridad y rendimiento” es general que

el error por defecto reduzca el coeficiente de seguridad, mientras que

el erro por exceso afecte los resultados de eficiencia económica del

edificio.


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1.2. Errores y cargas en el tiempo. Simbología y clasificación:

La conceptualización del error y de la carga en el tiempo que

se produce, lo indicamos de la siguiente manera:

Et: Error teórico. Es el producido durante el cálculo estructural

en gabinete, antes del inicio de obras y la carga determinada es

la Ct.

Eo: Error de obra: Es el generado en el proceso de construcción

del edificio. La carga que se produce es la Co.

Ef: Error final: Es la diferencia en magnitud (kN) entre la carga

Ct y la carga Cr.

Ct: Carga teórica, producida en gabinete.

Co: Carga en obra, genera en proceso de obra.

Cr: Carga real del edificio en uso, carga última.

Error por exceso:

Se produce cuando: Ct > Cr

Es la situación donde la carga teórica (Ct) utilizada en el

cálculo (gabinete) es mayor que la real (Cr) final del edificio termina-

do.

Error por defecto:

Se produce cuando: Ct < Cr

Es la situación donde la carga teórica (Ct) utilizada en el

cálculo (gabinete) es menor que la real (Cr) final del edificio termina-

do.

Consecuencias.

Los errores cometidos en el diseño de cargas en la mayoría de

los casos son cubiertos por los coeficientes de seguridad que se incor-

poran al cálculo estructural. Son muy raros los casos donde la estruc-

tura de un edificio muestra fallas por equívocos en las cargas de teo-

ría.

La consecuencia de un error en demasía en las cargas es una

cuestión económica. La falta de diseño de cargas puede generar pesos

innecesarios que en la fase de cálculo se manifiesta con demasías en

las dimensiones de las piezas soportes. Los resultados de mayor inci-

dencia económica son los costos en las fundaciones, en especial en

edificios altos.

Recordemos que el análisis de carga se realiza por metro cua-

drado, un metro cuadrado, en la teoría. Pero para un edifico en altura

de miles de metros cuadrados cada error, cada kN de equívoco queda

multiplicado por la superficie total.

Jerarquía del error.

En todas las tareas que realiza el hombre, el error tiene catego-

rías. En el caso de la estructura de un edificio si el error se comete en

el cálculo del flector de una viga, solo ella quedará afectada; en ese

caso la jerarquía es mínima. Pero si el error se ubica en la determina-

ción de las cargas, si hay equívoco en los valores que se utilizarán pa-


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ra el cálculo, quedarán afectadas todas piezas soportes, incluso las

fundaciones; esta situación es la de error de máxima jerarquía.

Error y tiempo.

El error también se clasifica en función del tiempo que con-

sume la decisión, por ejemplo en el caso de un accidente automovilís-

tico por una mala maniobra del conductor, en la generalidad de los ca-

sos se produce por ausencia de tiempo para la reflexionar en la deci-

sión a tomar en una maniobra imprevista. La decisión de la maniobra

debe ser establecida de manera casi instantánea, sin tiempo.

Sin embargo el error en el cálculo de las cargas es distinto, no

depende del tiempo, dicho de otra manera, el proyectista tiene largos

plazos para pensar y razonar, para desarrollar el diseño correcto de las

cargas. La tarea que se realiza para el diseño de las cargas, debe ser

realizada con la tranquilidad necesaria para incorporar las revisiones,

correcciones, planteo de dudas. Deben entrar todas las maniobras para

un pronóstico de cargas lo más cercano al real de edificio terminado.

1.3. Las fases de un edificio y control. Las fases desde los croquis hasta la terminación y uso de un

edificio, para el análisis del error en las cargas, se destacan como si-

gue:

La fase primera corresponde a la arquitectura: el proyecto, con

él arrancamos de la siguiente forma:

a) Proyecto: Croquis preliminares, proyecto arquitectura e

ingeniería, proyecto ejecutivo.

b) Pronóstico de los pesos: Diseño y análisis de las cargas.

c) Pronóstico de conducta: De cada pieza estructural, es la

fase de cálculo.

d) Ejecución del edificio: obra y control.

e) Edificio finalizado: ocupación y uso.

f) Control de cargas: Reales y teóricas, se compara la me-

moria teórica de cargas con los planos conforme de obras.

De todos estos pasos, en general el que no se realiza es el úl-

timo. Los planos conforme a obra tienen por objetivo dos aspectos di-

ferentes, uno de ellos es entregar al comitente los planos que se ajus-

tan a la realidad de la obra y el otro, determinar las diferencias entre

proyecto original y edificio terminado.


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La línea que une el globo final de “planos conforme obra” con

el de “diseño de cargas” indica el control para establecer cuán alejadas

están las cargas reales del edificio (peso propio “D” y las sobrecargas

“L”) de las indicadas por los calculistas en la fase de análisis de car-

gas, valor que luego integra las planillas y memorias técnicas.

Es casi un imposible que coincidan las cargas reales con las

teóricas, pero la tarea es acercarla lo más posible. En algunas regiones

ese dato de error es utilizado por la estadística para establecer el grado

de “desviación” que posee una comunidad técnica en su capacidad de

pronosticar las cargas.

2. Aspectos psíquicos del error.

2.1. Definición. Existen cargas constantes, son las de peso propio y se deben

calcular por métodos deterministas con mínimo margen de error. Las

otras cargas; sobrecargas, viento, sismo, térmicas y otras deben ser

pronosticadas en función de la capacidad y responsabilidad del pro-

yectista. El error es humano; siempre existe. La tarea es reducir su va-

lor.

Citamos a Sebastián Cárdenas en su trabajo de “Fallo hu-

mano: quiebra de un paradigma”.

A lo largo del siglo XX hemos conocido un desarrollo tecnológico sin parangón en el resto de nuestro pasado. Co-mo beneficio inmediato, hoy día disponemos de un arsenal de herramientas tecnológicas que facilitan nuestros quehaceres diarios…

Esta revolución tecnológica ha permitido la realiza-ción de procesos cada vez con mayor exactitud y fiabilidad, lo que nos ha llevado, en ocasiones, a creer que las herramien-tas sustituirían algún día al hombre. Sin embargo, a día de hoy, en la mayoría de estos procesos en los que se insertan herramientas tecnológicas, las acciones humanas siguen siendo imprescindibles…El estudio de esta interacción entre persona y tecnología es quizá uno de los retos científicos más complejo de nuestro tiempo.

En el proceso de proyecto y construcción de los edificios la

tecnología participa en todos los aspectos; químicos, mecánicos, elec-

trónicos y muchos más. En los inicios de la fase de cálculo el técnico

se enfrenta con la máquina, con la computadora y deberá introducir en

ella los datos; el primero es el de las cargas, su posición e intensidad.

Si hay un error, la máquina no lo detecta; resuelve el problema de

cálculo estructural de manera casi inmediata. La filosofía es clara en

este asunto; si las hipótesis de entrada son falsas o erróneas, las con-

clusiones o resultados también lo serán.

2.2. Error colectivo y error individual. El error se ubica en dos conjuntos humanos: el plural y el sin-

gular. El primero corresponde a la comunidad, al colectivo técnico de

la región donde se proyecta, calcula y construye el edificio. El segun-

do se estaciona en el individuo en su capacidad solitaria de aciertos y

errores.


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Situación colectiva.

Una ciudad es distinta a otra no solo por su geografía o fiso-

nomía, también lo es por la conducta de sus habitantes. En estos casos

el error se ubica en la categoría de “costumbrista” porque posee iner-

cia comunitaria; “si antes lo hicieron y lo siguen haciendo, yo también

lo haré”. Este fenómeno comunitario la sociología suele denominarlo

la ley de la costumbre. Pero en las ciencias de la construcción, en oca-

siones ese tipo de ley es equívoca.

También existen equívocos de paradigmas, éstos son muy

comunes desde el aspecto social de la autoridad. En el ejercicio y

práctica de la construcción esa autoridad está representada por la uni-

versidad o facultad donde se enseña Arquitectura o Ingeniería. En mu-

chos casos los profesores, los apuntes, incluso los libros siguen con

modelos antiguos que fueron anulados años atrás por erróneos. En

ocasiones los programas de las materias no abarcan el conocimiento

necesario para el alcance del título que se otorga; la incumbencia.

Situación individual.

El error el individual tiene además del costumbrista las si-

guientes situaciones desfavorables:

Percepción: Es la sensación que nos tramiten los sentidos,

que resulta más real cuando actúa con el conocimiento y el ra-

zonamiento.

Interpretación: Es manera que el técnico interpreta la reali-

dad, tanto de los aspectos de planos de arquitectura como de

los materiales a utilizar.

Distracción: Es una interrupción temporal de la atención. El

razonamiento es cortado por otra cuestión.

En el final del diseño de las cargas estos errores se combinan,

se suman o se restan según resulten de exceso o defecto:

El de costumbre colectiva,

El respeto al paradigma de autoridad equívoco.

El individual.

En este complejo universo del error, no tiene sentido estable-

cer la responsabilidad moralista o conducta del técnico. Porque existe

la opinión unánime que la ética le pertenece al individuo, quienes de-

ben ser juzgados son unas pocas personas; el proyectista, el director de

obra, el calculista o el capataz. Sin embargo la realidad del error nos

muestra que la mayoría de los casos es una cuestión de ética colectiva

porque el conocimiento comunitario no se actualiza.

En la ciudad de Corrientes (Argentina) hace años atrás se pro-

dujo una tragedia en una obra en construcción; murieron varios obre-

ros. La justicia, junto a la sociedad y la prensa buscaron de manera

desprolija al “responsable”, les interesaba el individuo o a lo sumo al-

gunos pocos individuos. La causa del accidente fue la ausencia de di-

seño de cargas en encofrados y de su cálculo. Estas dos cuestiones:

carga y cálculo de encofrados no es tema de estudio en los programas

de la Facultad de Ingeniería, tampoco es requisito de aprobación de

expediente en el Consejo Profesional de Ingenieros, menos aún de

aprobación en la Municipalidad. Esas tres entidades fueron comunida-

des responsables del asunto. Entonces desde los acontecimientos de la


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realidad, el error pareciera que solo ingresa en la ética individual y

soslaya a la ética colectiva.

3. Variables en matriz del error.

3.1. General. Tanto en el aspecto individual como comunitario las variables

que forman la matriz del error se pueden ubican en algunos de las si-

guientes regiones:

a) Identificación y recepción: los datos deben ser registrados de

tal manera que no falte ninguno para la elaboración final del di-

seño de cargas.

b) Procesamiento de los datos: establecer sus categorías y la ma-

nera que se combinan para que la entrada de datos al proceso de

cálculo resulte el más aproximado a la realidad futura.

c) Atención y memoria: cada dato debe ser pensado y razonado,

para ello la atención y la memoria que registra cualquier altera-

ción extraña.

d) Organización: la manera que se trabaja en la geografía del es-

critorio. El modo que se realiza la gestión de los parámetros an-

teriores. En especial el método de trabajo elegido.

e) Revisión: el diseño de cargas exige que sus valores sean revisa-

dos por otros técnicos, que se plantee la discusión y se resuelvan

las dudas.

f) Factores fisiológicos y psíquicos: la enfermedad física o men-

tal, sea cansancio, estrés o agotamiento, no deben estar presentes

en la elaboración de diseño de cargas.

g) Rutina y monotonía: ambas son parámetros comunes en los

errores de las cargas. En especial cuando se trabaja con planillas

electrónicas con densidades de materiales ya incorporados. En el

estudio de las cargas se debe examinar y actualizar todo. Lo pa-

sado es distinto lo actual.

h) Desvío normas y reglamentos: en muchos casos la redacción

de estos documentos son de difícil interpretación, en especial

aquellos que son traducciones de códigos de otros países. Es ne-

cesario tener criterio personal, sentido común para su lectura.

3.2. Sensibilidad que se aprende. La sensibilidad es la capacidad de sentir la realidad. Resulta

difícil determinar el peso exacto de cualquier elemento que sostene-

mos en nuestras manos. La dificultad aumenta cuando debemos adop-

tar las cargas que actuarán en un edificio. La sensibilidad a esas cargas

surge de una pequeña parte de valoraciones matemáticas precisas y la

otra gran parte de estimaciones subjetivas avaladas por la experiencia

y el buen criterio.

El hombre no tiene sensibilidad para las macro cargas. Impo-

sible que alguien “sienta” 7.000 toneladas, que es el peso de un edifi-

cio de 20 pisos. Tampoco lo tiene para una reacción de viga de 30 to-

neladas. La única manera de aproximarnos a cierta “sensación” es

ejercitar en forma permanente la mente, la inteligencia. Desde pensar

el peso de un montón de arena o de una pila de ladrillos. Con ese pe-


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queño ejercicio, todos los días, se logra cierta habilidad para predecir

las cargas de los edificios.

En muchos casos se establecen las cargas por costumbre, por

copia repetida. Una serie de análisis da para diferentes edificios por

ejemplo 10 kN/m2 para carga total de entrepiso de hormigón. Llega un

momento que el calculista adopta ese valor sin efectuar análisis; sólo

por costumbre.

3.3. Cálculo y pronóstico. La palabra “cálculo” debe ser sustituida por la de “pronósti-

co”. El cálculo es exacto, preciso, cualidad que no se puede lograr

frente a la presencia caótica de cargas como las de viento, sismo e in-

cluso las mismas sobrecargas. En los escritos que siguen tratamos de

describir la necesidad de adoptar en la mente el cambio de nombre. La

determinación de las cargas en un edificio es un vaticinio tan comple-

jo como el del clima o de los terremotos. El proyectista realiza una

aproximación a futuro de las magnitudes de las cargas.

Dentro de la estática el análisis de las cargas se da al princi-

pio. Lo mismo sucede en las memorias de cálculo. Primero se analizan

las cargas, aparece en el proceso algo simple y cotidiano, sin embargo

los errores más comunes se ubican en el “análisis de las cargas”, no en

el proceso de cálculo. El análisis de las cargas es una hipótesis. Se

plantea el origen de las cargas, su magnitud, el tipo, sus característi-

cas. Antes de la existencia del edificio, con los papeles del proyecto de

arquitectura hay que establecer, predecir las cargas que debe soportar

el edifico.

También el valor de las cargas varía con el tamaño y configu-

ración de los edificios, no sólo por las cargas gravitatorias que son

función directa de la masa. Sino que hay otras variables como la for-

ma, la altura, la configuración, la presencia de otros edificios. En los

edificios bajos las principales cargas son las gravitatorias y sobrecar-

gas de uso, mientras que en los edificios altos, aquellos de altura supe-

rior a los sesenta metros, el viento comienza a tener mayor influencia.

4. Magnitudes del error.

4.1. Porcentual de incidencia. Cuando se estudia el error, antes es necesario establecer o cla-

sificar los porcentuales que poseen cada uno de los componentes de

un entrepiso, cubierta, estructura o pared.

Por ahora solo analizamos las partes que componen un entre-

piso de hormigón armado completo y analizamos el porcentual de ca-

da uno. Ordenamos cada elemento de abajo hacia arriba; comenzamos

por cielorraso y terminamos con la sobrecargas.


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Tabla de porcentual aproximado de incidencia:

Orden Designación %

1 Cielorraso 3

2 Losa hormigón 41

3 Contrapiso 20

4 Mortero asiento 2

5 Piso 4

6 Paredes 10

7 Sobrecargas 20

Total 100

Ahora modificamos la planilla anterior y la ordenamos en

función de la magnitud de carga de cada elemento.

Tabla de porcentual aproximado de incidencia:

2 Losa hormigón 41

7 Sobrecargas 20

3 Contrapiso 20

6 Paredes 10

5 Piso 4

1 Cielorraso 3

4 Mortero asiento 2

Nos encontramos que los tres primeros (losa, sobrecargas y

contrapiso) consumen más del 80 % de las cargas. En especial la losa

que llega a valores superiores del 40 %.

Esta categorización de las cargas sirve para comprender el

error. La magnitud del equívoco en cualquiera de los componentes

dependerá del porcentual que ocupe en el conjunto. Los errores más

comunes y de mayor valor en el cálculo de las cargas de peso propio

se ubican en “losa de hormigón” y “contrapiso”.

4.2. Valores de cargas en entrepisos. En este punto mostramos un ejemplo característico de los

errores que se pueden cometer en la determinación de las cargas. Su-

pongamos un entrepiso de losas de hormigón. Teóricamente, en la

etapa de cálculo se estimó el conjunto de elementos que componían

dicho entrepiso según la tabla (1). Pero luego de concluida la obra, la

composición resultante de las partes del entrepiso responde al esque-

ma de tabla (2).

Tabla (1): Esquema original de proyecto:


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A Piso cerámico 11,00 kg/m2

B Mortero 7,00

B Contrapiso 90,00 kg/m2

C Losa 288,00 kg/m2

Total 396,00 kg/m2

Tabla (2): Esquema de obra terminada:

A Piso granítico 55,00 kg/m2

B Mortero de asiento 33,00 kg/m2

C Contrapiso 144,00 kg/m2

D Losa 360,00 kg/m2

E Cielorraso 32,00 kg/m2

F Paredes 80,00 kg/m2

Total 704,00 kg/m2

Las diferencias entre las cargas originales de proyecto y las

definitivas de obra terminada se deben a los siguientes errores:

Cambio del tipo de piso.

Olvido en la consideración del mortero de asiento.

Equívoco en el espesor del contrapiso.

Equívoco en el espesor de la losa.

Colocación de cielorraso.

Paredes no consideradas.

En este ejemplo el error representa una carga actuante 1,8 ve-

ces superior a la estimada. Y como sabemos que las solicitaciones son

directamente proporcionales a las cargas; todos los esfuerzos se verán

aumentados en esa cantidad. Más adelante veremos que con éste equí-

voco se consumió la totalidad del coeficiente de seguridad que se le

otorgan a los edificios (Cirsoc 201) de 1,75.

Muchos autores y normas dan excesivo énfasis a la metodolo-

gía del cálculo de las solicitaciones, pero se olvidan que ellas se ali-

mentan de las cargas en forma directa. Si éstas están mal calculadas,

todo el sistema se aparta de la realidad. Algunos reglamentos, a fin de

salvar responsabilidades, dicen que toda la normativa supone un

cálculo exacto y real de las cargas.

Fin capítulo: 08 error en cargas.

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