Arq. Juan Pablo Samayoa G.

ANÁLISIS Y DISEÑOESTRUCTURAL DE EDIFICIOS DE

MEDIANA ALTURA

Arq. Juan Pablo Samayoa G.

Universidad del IstmoFacultad de Arquitectura y DiseñoPrograma de PosgradosMaestría en Arquitectura con especialidad en Diseño Estructural de EdificiosArq. Juan Pablo Samayoa GarcíaArq. Jorge Escobar Ortiz

Autoridades de la Facultad

Decana: Arq. Ana María de GarcíaVicedecano: Arq. Eduardo EscobarSecretaria de Facultad: Licda. María Estela de TobarCoordinador de Posgrados: Dr. Marco Antonio ToDirector de Estudios: Arq. Omar Maldonado

ÍNDICE

Prefacio Teoría e Historia de la Arquitectura Antecedentes

Edificios de mediana altura a través de la historiaMateriales Estructurales Concreto reforzado Acero Hechos históricos relevantes La arquitectura vertical en Guatemala

Consideraciones que han sido relevantes en el de-sarrollo de la Arquitectura vertical, y por consiguiente su análisis y diseño estructural.

Consideraciones Constructivas / Estructurales: El acero y el concreto reforzado. Consideraciones de Funcionamiento: Los ascensores y la bomba hidráulica Consideraciones Históricas / Sociales: El desarrollo de las grandes ciudades Consideraciones relevantes en el desarrollo de laarquitectura vertical en Guatemala

Conclusiones

CONTENIDO PÁGINA

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Área Humanística

Antecedentes

Conocer las necesidades Conocer al usuario Plantear el programa Plantear el proyecto La practica de la arquitectura y su ética inherente

Consideraciones que se relacionan con el compro-miso ético del diseño estructural de edificios demediana altura en concreto reforzado y acero.

Consideraciones generales Consideraciones Técnicas / Constructivas: Resolver el problema con el mínimo de elementos y recursos.Velar porque el proyecto se ejecute según lo planeado. Consideraciones Económicas:Buscar la opción más económica. Orientar al usuario sobre lo que mas le conviene.

En los edificios de mediana altura en Guatemalalas condiciones de tipo ético no han sido toma-das en cuenta en el campo estructural.

Conclusiones

Área Técnica

Antecedentes

Aspectos generales

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Concreto reforzado Acero

El papel del arquitecto en el diseño estructural integral.

Diseño estructural Determinación de la configuración Programa Diseño esquemático El papel del arquitecto El papel del arquitecto en el análisis y diseñoestructural en Guatemala.

El papel del arquitecto en el análisis y diseño estructural no ha sido determinante en edificios de mediana altura en Guatemala.

Conclusiones

Gestión Inmobiliaria Antecedentes

Aprovechamiento de las características del acero y el concreto reforzado como sistemas estructurales para lograr una mayor factibilidad económica en los edificios de mediana altura

En Guatemala no se aprovechan las características del acero y del concreto reforzado para lograr una mayor factibilidad económica en edificios de mediana altura Conclusiones

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Proyectos

Consideraciones que han sido relevantes en eldesarrollo de la Arquitectura vertical, y por consiguiente su análisis y diseño estructural.

Consideraciones que se relacionan con el compro-miso ético del diseño estructural de los edificios de mediana altura en concreto reforzado y acero.

El papel del arquitecto en el diseño Estructural Integral.

Aprovechamiento de las características del acero y el concreto reforzado como sistemas estructurales para lograr una mayor factibilidad económica en los edificios de mediana altura. Optimización de las consideraciones anteriores a edificios de mediana altura.

Caso de análisis edificio en acero: Figueroa en Wilshire, Los Ángeles. Caso de análisis con sistemas combinados(acero y concreto reforzado): First Bank Place, Minneapolis. Caso de análisis en concreto reforzado: edificio Central Plaza de Hong Kong.

Conclusiones

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Propuesta

Recomendaciones

Bibliografía

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ÍNDICE DE GRÁFICAS212222232425262929323434363739404142434647505760

FIGURA PÁGINA

ZiguratLa Gran PirámideLa AcrópolisEl Panteón de AgripaInterior de la Catedral de Santa SofíaVista de la Catedral de ColoniaEl Gran Jaguar, TikalAcueducto de SegoviaFaro de EddystoneCasa de la Cascada, Frank Lloyd WrightInterior del Palacio de CristalHome Insurance, ChicagoLa Ciudad de Chicago en la actualidadNueva YorkHotel El Dorado (actualmente Barceló)Centro Cívico de GuatemalaEdificio Tikal FuturaVista aérea de la zona 14 en la actualidadFigueroa Tower - Daniel LiebeskindFigueroa Tower - Daniel LiebeskindHyundai Park - Daniel LiebeskindHyundai Park - Daniel LiebeskindHyundai Park - Daniel LiebeskindNew York Tower - Daniel Liebeskind

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FIGURA PÁGINA

New York Tower - Daniel LiebeskindNew York Tower - Daniel LiebeskindTeatro de Ópera de TenerifeNew York Tower - Daniel LiebeskindReflections 1 - Daniel LiebeskindReflections 2 - Daniel LiebeskindReflections 3 - Daniel LiebeskindReflections 4 - Daniel LiebeskindAldar Central Market - Norman FosterAldar Central Market - Norman FosterGreenwich Street - Norman FosterEstructura interior Guggenheim ChicagoGreenwich Street - Norman FosterGreenwich Street - Norman FosterErmitage Plaza - Norman FosterErmitage Plaza - Norman FosterRiva Hotel - Norman FosterRiva Hotel - Norman FosterCaja de Madrid - Norman FosterCaja de Madrid - Norman FosterCaja de Madrid - Norman FosterVista exterior del Edificio FigueroaEsquemas de la trama de vigasLocalización de las columnas en plantaRefuerzo interior del núcleoVista exterior, First Bank PlaceVista exterior, First Bank PlaceEsquema de la configuración estructuralEsquema de la configuración estructuralVista exterior del Central Plaza de Hong KongDistribución de las columnas y vigasConfiguración estructural del núcleo y columnas perimetrales.Vista exterior nocturna del Central PlazaZonificación EstructuralSección esquemática mostrando la transmisión de cargas laterales.

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Lograr una especialidad en un postgrado implica profundizar y conocer un tema definido y concreto, abordarlo desde diferentes puntos de vista y exponer las opiniones y conocimientos que se han adquirido en este proceso.

De igual importancia es desglosar los componentes que dan for-ma al tema de esta especialidad; el análisis y diseño estructural en la Arquitectura es un aspecto bastante conceptual, mas cualitativo que cuantitativo, que depende de la correcta aplicación e interpretación del comportamiento de tanto los materiales como los sistemas estructurales seleccionados, requiere un “sentido común”, cuya representación cuan-titativa y numérica puede estar definida y resuelta por especialistas, pero el análisis y diseño es responsabilidad única y exclusiva del Arquitecto como creador del proyecto.

En Guatemala, el análisis y diseño estructural ha pasado a ocupar un segundo plano en la arquitectura y la construcción, ya que tanto la expresión formal como los métodos constructivos se han visto limitados y han dejado a un lado la innovación, por lo cual es importante dar un nuevo enfoque de estos, tratando de exponer nuevas posibilidades para con esto lograr su aplicación en la arquitectura guatemalteca contem-poránea. Por otra parte, los edificios de mediana altura y la Arquitectura vertical son en gran medida el presente y futuro de esta profesión, ya que el crecimiento de las ciudades y su densificación, así como la necesidad imperante de aprovechamiento del espacio urbano hacen de este tipo de proyectos y edificaciones puntos de interés para su investigación.

PREFACIO

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Tanto el análisis y diseño, como la arquitectura vertical pueden definirse a grandes rasgos como un ¿Qué? Y ¿Por qué? Pero para lograr un entendimiento integral hace falta conocer el ¿Cómo?, por lo cual abordar diferentes aspectos técnicos de diseño, consideraciones ge-nerales y los materiales que van a hacer posible este tipo de proyectos, es el punto que dará unidad y lógica al contenido.

En consecuencia, el punto central de esta especialidad será:

CONSIDERACIONES A TOMAR EN CUENTA PARA EL CORRECTO PROCESO DE ANÁLISIS Y DISEÑO ESTRUCTURAL DE EDIFICIOS DE MEDIANA ALTURA EN CONCRETO REFORZADO Y ACERO.

Este correcto análisis y diseño estructural será el producto de tomar en cuenta ciertas consideraciones, las cuales darán origen al problema que dará unidad al contenido, este será:

“En Guatemala no siempre se toman en cuenta las consideraciones para el correcto análisis y diseño estructural de edificios de mediana altura en concreto reforzado y acero.”

Ahora bien, para comprender y poder poner en práctica estas consideraciones, y así lograr un correcto análisis y diseño estructural de edificios de mediana altura en concreto reforzado y acero es necesario comprender los siguientes aspectos:

En el área de Teoría e Historia de la Arquitectura, se determinara cuales han sido las consideraciones relevantes en el desarrollo de la arquitectura vertical, y por consiguiente su análisis y diseño estructural. (Consideraciones históricas y sociales).

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En el área humanística, se determinara si se han tomado en cuenta las consideraciones que se relacionan con el compromiso ético del diseño estructural de los edificios de mediana altura en concreto y acero (Consideraciones éticas).

En el área técnica se determinara si el papel del arquitecto en el análisis y diseño estructural ha sido tomado en cuenta de manera integral (Consideraciones técnicas / constructivas).

En el área de gestión inmobiliaria se determinara si los sistemas estructural empleados a la fecha son los más viables económica-mente, en los casos del concreto armado o el acero para edificios de mediana altura (Consideraciones económicas).

Y por último, en el área de proyectos, se sintetizaran las consi-deraciones hechas en los capítulos anteriores, tomando un ejemplo típico como demostración y sustentación de las conclusiones a que se llego en cada modulo.

Se plantearan soluciones y recomendaciones en relación a los re-sultados del problema analizado, proponiendo un modelo de operación en el diseño estructural de edificios de parte del arquitecto. Por ser el proceso de análisis y diseño de carácter meramente conceptual, y estar ligadas íntimamente al proceso creativo del diseño serian aplicables en cualquier lugar del mundo, y por consiguiente, en Guatemala, siempre que se consideren los aspectos particulares del problema y el medio en que se resuelve.

Al profundizar en las diferentes ramas y enfoques expuestos en esta compilación de ensayos, se espera despertar el interés de quienes se encuentran desarrollando arquitectura en el medio nacional en la ac-

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tualidad así como de quienes inician su carrera, que se den cuenta de cómo la arquitectura se ve enriquecida cuando esta se concibe de ma-nera integral, cuando se toman en cuenta desde su diseño los aspectos, tanto formales y funcionales como los estructurales y constructivos.

Así mismo, por ser el proceso de análisis y diseño de carácter meramente conceptual, esta serie de ensayos serán igualmente concep-tuales, dejando el aspecto cuantitativo a un lado; que no será objeto del presente estudio por no ser competencia exclusiva del arquitecto.

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TEORÍA EHISTORIA DE LA

ARQUITECTURA

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TEORÍA E HISTORIA DE LA ARQUITECTURA

A través de la historia, la Arquitectura ha atravesado diferentes etapas, manteniéndose siempre en constante cambio, dejando en claro diferentes épocas y estilos, los cuales, la mayoría de las veces, no siem-pre, han surgido de la mano con la concepción y el diseño estructural, sin diferenciar un proceso del otro, sino más bien se han complementado dando como resultado la Arquitectura misma.

Los edificios de altura, son primordialmente un logro estructural, mas que formal o funcional, ya que alcanzar ciertas alturas y ciertas escalas, no es mas que el producto de la optimización de técnicas cons-tructivas y materiales, de innovaciones tecnológicas; sin embargo, este logro no se da de la noche a la mañana, es el producto de una larga evolución, una serie de ensayos, de pruebas y errores que se han de-sarrollado a través de la historia, por lo cual analizar los puntos deter-minantes en este proceso, y en cierto modo, la evolución arquitectónica son el camino para la correcta interpretación y aplicación del análisis y diseño estructural de edificios.

Para llegar a definir los factores que han permitido el desarrollo de la arquitectura vertical también debemos analizar la evolución de los materiales que la hacen posible, como lo son el concreto reforzado y el acero. Otro aspecto a considerar es la importancia del desarrollo de la arquitectura vertical, como respuesta a una demanda creciente de es-pacio en las grandes urbes, su impacto en la trama urbana y el paisaje de una ciudad.

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ANTECEDENTES

Entendiendo como han cambiado los materiales, los procesos constructivos, los sistemas estructurales e incluso la sociedad misma, podríamos entonces plantear la siguiente interrogante ¿Qué considera-ciones han sido relevantes en el desarrollo de la arquitectura vertical, y por consiguiente, su análisis y diseño estructural a nivel general y en Guatemala? Será el punto medular de este ensayo.

Para llegar a definir cuáles han sido los factores que han per-mitido el desarrollo de la arquitec-tura vertical, y por consiguiente su análisis y diseño estructural, se tiene que tener claro la evolución de los sistemas estructurales y materiales que hacen posible esta clase de edificaciones; así también analizar y profundizar en aspectos históricos que dan como resultado esta arquitectura.

A través de la historia se han construido una serie de edifi-caciones que han sido iconos de la arquitectura y que por su tamaño y escala pueden ser considerados e incluidos como edificios de me-diana y gran altura.

La importancia de estas edi-ficaciones no radica solamente en su altura o su dimensiones, sino en los logros estructurales y arqui-tectónicos alcanzados, ya que son estos los que han ido definiendo los caminos a seguir y han marcado puntos significativos en la historia de la evolución estructural.

Los rascacielos y edificios de mediana altura desarrollados a lo largo del siglo XX hasta nuestros días no son los únicos a los cuales podemos considerar en esta ca-tegoría, entendiendo por edificios de mediana altura aquellos hasta de veinticinco niveles y los rasca-cielos aquellos que parten de esta altura. A lo largo de la historia se han utilizado una gran cantidad de materiales como opciones cons-

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tructivas, pero profundizar en cada uno de ellos haría este ensayo suma-mente extenso, por lo cual limitarse a conocer la evolución del concreto reforzado y acero, materiales que permiten la construcción de edificios de mediana altura, edificaciones de interés en esta investigación, será el camino a seguir.

Por lo tanto, se hará una breve descripción de esta evolución, la del concreto reforzado, la del acero y algunos hechos históricos importantes, previo a la definición de los factores en si.

Como se dijo al inicio, alcanzar ciertas alturas no solo es el re-sultado de la correcta interpretación y aplicación de conceptos estruc-turales, es también resultado del aprovechamiento y entendimiento de las características y propiedades de los materiales.

Así también, la búsqueda de ciertas alturas y dimensiones en los espacios arquitectónicas es la respuesta de la arquitectura a factores sociales y económicos que engloban una semiótica, un lenguaje del cual el aspecto estructural y constructivo es parte. Por último, esta evolución y esta clase de edificaciones no se construyen únicamente en otros países, en Guatemala, los edificios de mediana altura han tenido una evolución circunscrita a nuestra realidad y nuestro entorno, por lo cual es importante también abordarla.

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EDIFICIOS DE MEDIANA ALTURA A TRAVÉS DE LA HISTORIA

Las primeras edificaciones que empiezan a alcanzar di-mensiones importantes son los Zigurats, construidos por los su-merios, asirios y babilónicos, en el medio oriente. Este tipo de cons-trucciones estaban conformadas por bloques de adobe o ladrillo, materiales bastante susceptibles a la intemperie y al paso del tiem-po, por lo cual no se tienen en la actualidad exponentes reales de este tipo de edificaciones, pero se tienen datos históricos que dan indicios de sus características y di-mensiones y nos dan una idea de lo que pudieron haber sido.

Figura 1: Zigurat

LOS ZIGURATS

Esta descripción no tiene como objetivo hacer una reseña de la historia de la arquitectura, únicamente de algunas edificaciones que resultan importantes en la historia por sus dimensiones, escala y con-cepción estructural.

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Es imposible intentar hacer una reseña histórica sin hacer re-ferencia a las pirámides de Egipto, y en especial a la Pirámide de Giza, construida aproximadamente en el año 2570 a.C. la cual, con sus 146.61 mts de altura, fue hasta el siglo XIX, el edificio más alto del mundo.

Si tomamos los 3.5 mts.

como la altura promedio entre niveles de un edificio, la altura de esta pirámide seria equivalente a un edificio de 38 niveles aproxima-damente.

Figura 2: La Gran Pirámide

Otro icono tanto en la historia de la arquitectura como en la evo-lución constructiva y estructural es la arquitectura griega, y en este caso en particular, el Partenón; con 10.93 mts de altura, esta edifi-cación es un referente no tanto por su altura sino por la majestuosa conceptualización involucrada en su construcción, la aplicación del concepto de proporción, desde el punto de vista estructural, es su aporte más importante. Figura 3: La Acrópolis

LA GRAN PIRÁMIDE

EL PARTENÓN

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Posteriormente son los romanos quienes dan un nuevo aporte al campo estructural con la implementación de los arcos y cúpulas para salvar claros considerablemente amplios, son ellos también, a quienes puede atribuírseles el inicio de la ingeniería civil, ya que son sus proyec-tos de infraestructura los cimientos de esta rama de la ingeniería.

En la sección del panteón de Agripa, mostrada arriba puede verse como empieza a definirse un entendimiento estructural del funciona-miento de ciertos elementos, ya que por ejemplo el ensanchamiento de la sección de la cúpula en los apoyos responde al aumento de los esfuerzos en estos puntos. Este logro estructural no fue el resultado de cálculos, como se hace en la actualidad, mas bien fue el resultado de un método de prueba y error, y la observación del comportamiento de los elementos que fallaban.

Figura 4: El Panteón de Agripa

EL PANTEÓN DE ROMA

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Figura 5: Interior de la Catedral de Santa Sofía

LA BASÍLICA DE SANTA SOFÍA

Es así como la conceptualización estructural va avanzando de la mano con la búsqueda de satisfacción de las necesidades de la socie-dad, y por lo tanto de la arquitectura misma.

Es en la catedral de Santa Sofía en donde vuelve a darse un paso importante en aspectos estructurales, ya que la aplicación de la pechina para lograr integrar una cúpula a una planta rectangular es otro avance considerable. Este descubrimiento se les atribuye a los diseñadores Isidoros y Anthemius en el año 530 d.C.

La altura de esta catedral al-canza los 55 mts., utilizando nue-vamente los 3.5 mts. Como una altura promedio, esta construcción alcanzaría los 15 niveles aproxima-damente.

Una de las épocas más im-portantes en el desarrollo estruc-tural y arquitectónico es el perio-do gótico, en la Edad Media, en donde se introducen conceptos completamente nuevos a los usa-dos anteriormente, logrando con esto proyectos por demás inte-resantes desde el punto de vista estructural.

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ARQUITECTURA GÓTICA

Entre estos conceptos po-demos tomar la utilización de ar-cos ojivales, las cuales responden a formas que corresponden a un flujo mas natural de las cargas a través de la forma, con lo cual se logra un mejor trabajo a com-presión de los elementos, sin lle-gar a presentar mayores esfuerzos como los presentes en los apoyos de las cúpulas de medio punto ro-manos.

Otra innovación es la uti-lización de “nervios” en las cúpu-las, con lo cual se optimizan los ele-mentos estructurales y se reduce el peso propio de las mismas. Los contrafuertes, los arbotantes y los pináculos son otros de los avances propios de este periodo. Es hasta en este período en donde la gran pirámide pierde su condición de la construcción más alta del mundo, superada por la Catedral de Colo-nia, iniciada en 1248 y concluida en 1880, la cual alcanzó una altura de 157 mts. Esta catedral fue su-perada por la de Ulm en 1890, con 161.5 mts de altura, equivalentes a 46 pisos aproximadamente.

Figura 6: Vista de la Catedral de Colonia.

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LOS MAYAS

Figura 7: El Gran Jaguar, Tikal.

Históricamente podemos decir que es hasta el período gótico en donde se dan cambios significativos en el campo estructural, los siglos venideros dejan a un lado la búsqueda de la altura y el simbolismo de la arquitectura gótica, sumergiéndose en un relativo estancamiento en cuanto a los procesos constructivos y estructurales, teniendo como al-gunos de los pocos exponentes relevantes la Basílica de San Pedro en Roma y la Catedral de Florencia en el Renacimiento; hasta el inicio de la Revolución Industrial en donde el inicio del uso del acero y la búsqueda de la amplitud de los espacios interiores abre nuevos retos para el campo estructural y el s. XX, con el inicio de la arquitectura vertical como tal.

La construcción maya merece ser tratada aparte ya que el avance de esta civilización y el hecho de contar en Guatemala con una edifi-cación más alta que la gran pirámide e incluso que las catedrales góticas, la pirámide de La Danta en el sitio arqueológico de El Mirador, con 72 mts de altura.En Tikal, el templo IV posee una altura de 64 mts, 18 pisos aproximadamente.

Una vez hecho este recorrido por la historia de las edificaciones de mediana altura se puede pro-fundizar en los hechos históricos relevantes para la evolución de los edificios de mediana altura de la actualidad, específicamente el concreto reforzado y el acero, así como otros hechos importantes para el surgimiento de esta clase de edificaciones.

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Estructuralmente, tanto los zigurats de los babilonios y asirios, las pirámides de los egipcios y los templos mayas alcanzan sus di-mensiones y altura basados en el concepto de la estabilización por la forma, una base ancha que se va haciendo esbelta a medida que crece en altura; no así, los edificios construidos posteriormente, como las catedrales y edificios actuales, los cuales son posibles por la aplicación de la correcta conceptualización del sistema estructural como tal.

Es importante destacar que hasta lo descrito hasta este punto, no se han utilizado más que materiales pétreos, es decir, que solo trabajan efectivamente a compresión.

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El análisis y diseño estructural no se limita a la correcta com-prensión de los sistemas estructurales como tales, se necesita además conocer las características de los materiales que los conforman, sus ventajas y desventajas y conocer además la historia y evolución de los mismos.

El concreto es un material de construcción relativamente re-ciente. Solo se ha convertido en un material de construcción estable-cido durante el último siglo.

MATERIALES ESTRUCTURALES

CONCRETO

REFORZADO

Los romanos utilizaron con frecuencia el agregado de la masi-lla de la cal con polvo del ladrillo o la ceniza volcánica llamada pu-zolana, esto con el afán de lograr un material que diera consistencia y unidad a sus construcciones. Construyeron una variedad am-plia de estructuras en las cuales combinaron la piedra y concreto, incluyendo caminos, acueductos, templos y palacios.

ANTIGUA ROMA

Los romanos utilizaron mu-chas técnicas innovadoras para manejar el peso del concreto. Para aligerar el peso de grandes estruc-turas, encajonaron a menudo ta-rros de barro vacíos en las paredes. También utilizaron barras de metal como refuerzos en el concreto cuando fueron construidos techos estrechos sobre callejones.

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Fueron ellos también quienes dieron pie al uso del cemento, en su versión puzolánica, como ma-terial de construcción, y este se convertiría en uno de los ingredi-entes indispensables del concreto reforzado.

Figura 8: Acueducto de Segovia.

ORÍGENES DEL

CEMENTO MODERNO

Fue John Smeaton (1724 – 1792), durante la reconstrucción del Faro de Eddystone quien dio los primeros pasos para llegar al ce-mento como ahora lo conocemos ya que fue el quien descubrió que el mejor mortero provenía de las calizas con el más alto porcentaje de arcilla, y proveía a la estructura de una durabilidad considerable y una resistencia única. Él utilizó este conocimiento para construir la primera estructura de concreto.

Figura 9: Faro de Eddystone

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1825

El primer concreto moderno producido en América se utiliza en la construcción del canal de Erie. Se utilizó el cemento hecho de la “cal hidráulica” encontrada en los condados de Madison en Nueva York, de Cayuga y de Onondaga. El volumen del concreto usado en su construc-ción le hizo el proyecto de construcción de concreto más grande de sus días.

EL NACIMIENTO DEL

CEMENTO PORTLAND

El 15 de diciembre de 1824, John Aspdin (1779 – 1855), un albañil ingles, registro una patente para la manufactura de un cemento nuevo y mejorado. Lo llamo cemento “Pórtland” porque su color se parecía al de las piedras de la isla Pórtland. Su primer uso extensivo fue en la cons-trucción del sistema de alcantarillado de Londres entre 1859 y 1867.

DESARROLLO DEL

CONCRETO REFORZADOEl uso inicial del concreto reforzado usualmente se le atribuye a un

jardinero parisino, Joseph Monier (1832 – 1906), quien en los sesentas construyo macetas y baldes de concreto y los reforzó con una malla de alambre de hierro, dando así origen a lo que posteriormente evolucio-naría a ser el concreto reforzado que hoy utilizamos.

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“Las primeras instancias del uso del acero en conjunto con el con-creto, sin embargo, solo se remontan a la primera mitad del siglo XIX. William Fairbairn construyo una refinería de ocho niveles en Manchester en 1845, utilizando esta combinación.”1

La primera construcción de concreto reforzado en América fue una casa en Port Chester, Nueva York, construida en 1875 por W. E. Ward. Las paredes interiores y exteriores, las torres, vigas, pisos y techos fue-ron construidos en concreto.

En los Estados Unidos el concreto reforzado fue promovido prime-ro en la Costa Pacífica, donde Ernest Ransome (1844 – 1917) uso en 1875 cable de alambre usado y anillos de hierro como refuerzo.

En los comienzos del uso del concreto reforzado, el piso con-sistía en una losa apoyada en nervios o vigas, siguiendo el patrón de construcción de los marcos de acero. En 1895, Francois Hennibique en Francia, vació la losa, vigas y columnas en una sola unidad estructural;2 coloco barras en la parte superior de las vigas, sobre las columnas, para resistir el momento negativo, y estribos y barras dobladas cerca de los extremos para resistir la cortante. Este método se implanto en los Estados Unidos y Heninibique fue reconocido como el iniciador de la construcción monolítica.

1 Encyclopedia of modern architecture. Abrams, Harry N. Inc., Publishers. Nueva York, Estados Unidos, 1964. Pag. 234.2 Ob Cit. Pag. 235

EL CONCRETO REFORZADO UN MATERIAL

IDEAL PARA EDIFICIOS

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Siempre los puentes han generado respuestas innovadoras para su construcción, la necesidad de cubrir luces más grandes y soportar mayores cargas han hecho que el ingenio humano alcance nuevos hori-zontes y en el caso del concreto reforzado no fue la excepción.

El primer puente de arco de concreto simple en Europa fue el puente del Grand Maitre, construido en 1869 en el Parque Fountaineblue, para sostener el acueducto de las obras hidráulicas de Paris. El primero en Estados Unidos fue construido en Brooklyn en 1871, con 9.4 mts de luz. El primer puente con arcos de concreto se construyo en Copenhague en 1879, tenia 21.9 mts de luz, mientras que en Estados Unidos E. L. Ransome construyo uno de 10.7 mts de luz en San Francisco en 1889.

ARCOS DE CONCRETO PARA PUENTES

1905

Frank Lloyd Wright comenzó la construcción del famoso templo de la Unidad en Oak Park, Illinois. Diseñó la masiva estructura con cuatro caras idénticas de modo que su costoso encofrado se pu-diera utilizar múltiples veces. Vale la pena hacer hincapié en el hecho que Wright considero el costo y facilidad de construcción en su diseño, papel fundamental del ar-quitecto. Frank Lloyd Wright creyó que el concreto era un material de construcción importante que debe ser utilizado en muchas maneras.

Figura 10: Casa de la Cascada, Frank Lloyd Wright

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Son estos algunos de los hechos que han sido relevantes en la evolución del concreto reforzado, no han sido los únicos, pero dan una idea clara de cómo ha sido el avance de este material.

ACERO

Aunque no se tienen datos precisos de la fecha en la que se descu-brió la técnica de fundir mineral de hierro para producir un metal suscep-tible de ser utilizado, los primeros utensilios de este metal descubiertos por los arqueólogos en Egipto datan del año 3000 a.C. También se sabe que antes de esa época se empleaban adornos de hierro.

El caso del acero es muy distinto al del concreto reforzado, ya que este material no era considerado como un material de construcción propiamente, su evolución ha estado atada a la fabricación y tratamiento manual y artesanal, siendo la Revolución Industrial la que abrió esta puerta, ya que fue hasta entonces cuando se pudo trabajar el acero a una mayor escala y masificar su producción.

“Los primeros productos manufacturados en acero utilizados en la construcción fueron las vigas y las columnas. La primera vez que se utilizaron columnas de acero en Inglaterra fue en la Iglesia de Santa Ana, en Liverpool, por un constructor de apellido Dodd (1770 – 72). Matthew Boulton y James Watt construyeron un molino de siete plantas en Salford (1801) con un marco interno de columnas y vigas de sección T, invertidas con paredes exteriores de mampostería.”3

3 Encyclopedia of modern architecture. Abrams, Harry N. Inc., Publishers. Nueva York, Estados Unidos, 1964. Pag. 266.

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Figura 11: Interior del Palacio de Cristal

1851

El Palacio de Cristal de Jo-seph Paxton es el parte aguas en cuanto a la construcción en acero ya que este proyecto fue el primero de gran escala en utilizar el acero como materia prima y combinar el cristal en su construcción.

1857

Sir William Siemens ideó otro procedimiento de fabricación in-dustrial del acero, que es el que ha perdurado hasta la actualidad, el procedimiento Martin Siemens, por descarburación de la fundición de hierro dulce y óxido de hierro. Fue el metalúrgico francés Paul Héroult —co inventor del método moderno para fundir aluminio— quien inició en 1902 la producción comercial del acero en hornos eléctricos.

1885

William Jenney en el edificio Home Insurance, localizado en Chicago, fue de los primeros en utilizar una armazón estructural de acero. Este edificio contaba con tan solo 10 pisos. Fue demolido en 1931.

Figura 12: Home Insurance, Chicago.

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1887 1950

Fue en este año que la Torre Eiffel de Paris comenzó a constru-irse, para que sirviera como arco de entrada a la Exposición Univer-sal, una feria mundial organizada para conmemorar el centenario de la Revolución Francesa. La torre se inauguró el 31 de marzo de 1889, y fue abierta al público el 6 de mayo de ese año.

Cerca de doscientos traba-jadores ensamblaron las 18.038 piezas de hierro forjado, usando dos millones y medio de roblones, siguiendo el diseño estructural de Maurice Koechlin.

Se inventa el proceso de co-lada continua que se utiliza cuando se requiere producir perfiles lami-nados de acero de sección cons-tante y en grandes cantidades. El proceso consiste en colocar un molde con la forma que se requiere debajo de un crisol, el que con una válvula puede ir dosificando mate-rial fundido al molde.

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HECHOS HISTÓRICOS RELEVANTES

Los primeros rascacielos aparecieron a finales del siglo XIX en ciudades con altos índices de población como Nueva York, Londres o Chicago.

CHICAGO

Un hecho que marco la historia de la arquitectura y la construc-ción fue el Gran Incendio de Chicago en 1871, esta ciudad estaba bási-camente hecha de madera y un incendio arraso con ella. Por lo cual fue el fuego en definitiva quien brindó a jóvenes arquitectos la posibili-dad de diseñar una ciudad nueva fundada en la decisión de quienes lo habían perdido todo y ahora querían reconstruir sus edificios. Pero ahora deseaban hacerlos más grandes, seguros y lujosos.

Figura 13: La ciudad de Chicago en la actualidad

La necesidad de responder a estas inquietudes hizo florecer la creatividad y surgieron así las nue-vas ideas: Las armazones de acero, los rascacielos y las grandes ven-tanas horizontales tienen el sello de quienes rediseñaron Chicago hasta convertirla en un icono mun-dial de la arquitectura moderna.

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NUEVA YORK

Otro acontecimiento relevante fue el posicionamiento de Nueva York como la ciudad de los negocios por excelencia durante el siglo XX; esta característica impulsó a los arquitectos y constructores a desafiar las alturas por diferentes razones ya que el valor del suelo era cada vez mas alto, y lo sigue siendo en la actualidad; la densificación de la ciudad; y la competencia palpable entre las diferentes empresas establecidas en ella por poseer el edificio mas alto e imponente.

Con estos hechos enumerados y brevemente explicados y con un panorama de lo que fue la evolución de los materiales que hacen posible la construcción de este tipo de edificaciones se puede tratar ahora el punto medular de este ensayo.

Figura 14: Nueva York

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En 1949 se inaugura el primer edificio de más de cinco niveles en la ciudad de Guatemala, con lo que empieza el desarrollo de los edifi-cios de mediana altura en el país, se considera este como un punto de partida ya que es a partir de esta cantidad de niveles en donde el factor vertical empieza a tomar un papel importante, tanto en su construcción, sus instalaciones y circulaciones, es a partir de esta altura y numero de niveles donde el uso del elevador se hace necesario.

Haciendo una breve reseña histórica de este tipo de edificaciones podemos identificar diferentes etapas, que coinciden con zonas espe-cíficas de la ciudad y de estas construcciones. La primera etapa se desarrolla en lo que es el Centro Histórico de la ciudad, la zona 1, entre los años 1949 a finales de los años cincuentas. El uso que se da a estos edificios es para oficinas, con comercios en las plantas inferiores.

“El tamaño de los edificios en esta primera etapa es de baja mag-nitud, es decir que la mayoría de ellos tienen 5 plantas y poca área construida.”4

La segunda etapa se desarrolla en el Centro Cívico, zonas 4 y 5, con edificios institucionales y en las zonas 9 y 10, con la construcción de las sedes de diversas instituciones bancarias y los primeros hoteles, esta etapa se desarrolla entre el inicio de la década de los sesentas hasta inicios de los ochentas.

4 Los edificios altos en la ciudad de Guatemala. Tendencias de uso, escala y localización. Hernández Soto, Favio. DIGI – CIFA, USAC. Guatemala 1996. Pag 6.

LA ARQUITECTURA

GUATEMALAVERTICAL EN

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“Con respecto al tamaño de los edificios, a diferencia del periodo anterior en que la mayoría de edificios son de 5 plantas, en este aparecen las primeras torres de mas de 10 niveles y los edificios que sin ser muy al-tos, concentran gran cantidad de metros cuadrados de construcción.”5

Cabe mencionar que es en este período en donde el Estado cons-truye este tipo de edificaciones, contando entre ellas la Torre de Finanzas, la Torre de Tribunales, el Crédito Hipotecario y el Banco de Guatemala; posteriormente el Estado no ha de construir este tipo de edificaciones por la considerable inversión necesaria para este tipo de proyectos.


Figura 15: Hotel El Dorado (Actualmente Barceló)

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“En esta tercera etapa también se da un incremento en la magnitud de los edificios de altura tanto en las áreas centrales como también en los edificios, surgen edificios mucho mas grandes y mas altos que los edificios del periodo precedente.”6


Figura 16: Centro Cívico de Guatemala

La tercera etapa se desa-rrolla en la década de los ochentas hasta mediados de los noventas, manteniéndose la construcción en las zonas 9 y 10, sumándose a ellas las zonas 13, 14 y 15. Durante esta etapa continua la construcción de edificios destinados a oficinas y empiezan a surgir en mayor can-tidad los edificios de apartamen-tos. Dos hechos son importantes en esta etapa, el primero de ellos es la construcción de Tikal Futura

.sobre la calzada Roosevelt en la zona 11, fuera de las zonas usu-ales de construcción de edificios; y el segundo hecho es el cambio de magnitud en esta clase de edi-ficios, por ejemplo el Centro Ge-rencial las Margaritas y el edificio Atlantis.

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Figura 17: Edificio Tikal Futura

Por último una cuarta etapa, desde mediados de la década de los noventas a la actualidad, en donde se ha desarrollado en su mayoría la construcción de edificios de apartamentos, principalmente en las zonas 14 y 15. Este tipo de edificaciones se han desarrollado mayormente en estas zonas ya que es allí, donde el precio de la tierra es más alto y la necesidad del aprovechamiento del espacio es primordial.

El análisis y diseño estructural hacen posible la construcción en altura, y por consiguiente, el aprovechamiento del espacio horizontal y la densificación de las ciudades.

La necesidad del espacio es el ¿Por qué?, pero el análisis y diseño estructural son el ¿Cómo? Es la respuesta a una necesidad concreta.

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Como en cualquier otra ciudad, esta clase de edificios surgen ante la necesidad de aprovechar el espacio horizontal de la ciudad. Tomando en cuenta los factores que han sido determinantes para el desarrollo de la arquitectura vertical en las grandes ciudades y el mundo, ninguna de ellas se origina en el país, por lo que la implementación de este tipo de edificaciones no es mas que la puesta en práctica de sistemas constructivos, tecnologías y técnicas ya aplicadas en otros lugares, en otras ciudades.

Es decir, no fue en Guatemala en donde se inicio e implemento el uso del concreto reforzado, ni fue en el país en donde se inicio la fa-bricación industrial del acero, tampoco el ascensor fue inventado aquí. Por esto el surgimiento de una arquitectura vertical y el uso del concreto reforzado y acero no es más que una aplicación de lo hecho en otros países.

Figura 18: Vista aérea de la zona 14 en la actualidad.

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CONSIDERACIONES QUE HAN SIDO RELEVANTES EN EL DESARROLLO DE LA ARQUITECTURA VERTICAL, Y POR CONSIGUIENTE SU ANÁLISIS Y DISEÑO ESTRUCTURAL

Básicamente las considera-ciones que han sido relevantes para el desarrollo de la arquitec-tura vertical, y por consiguiente, su análisis y diseño estructural son:

La evolución del acero y el concreto reforzado como materiales constructivos.

La invención e implemen-tación de los ascensores y la bomba hidráulica.

La densificación y desarrollo de las grandes ciudades.

No basta enumerar estas consideraciones, es importante exponer el ¿Por qué? De su impor-tancia, ya que sin esta explicación estos serian hechos aislados, que si bien son relevantes histórica-mente, no se relacionan directa-mente con el análisis y .diseño estructural.

Figura 19: Figueroa Tower - Daniel Liebeskind

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CONSIDERACIONES CONSTRUCTIVAS/ESTRUCTURALES:EL ACERO Y EL CONCRETOREFORZADO

Al analizar la evolución constructiva de la arquitectura vertical tanto el acero como el concreto pueden analizarse con la misma visión, aunque siempre se debe tener en cuenta sus consideraciones particulares. En la construcción vertical son estos los principales materiales utilizados, por lo cual son a los que se le prestara atención en este trabajo. Previo a la implementación de ambos materiales, la altura y estabilidad de las edificaciones guardaba una estrecha relación con el volumen de los elementos sustentantes.

Los muros de carga de mampostería eran ele-mentos macizos sumamente rígidos y ese mismo volumen evitaba alcanzar grandes al-turas ya que al solo funcionar a compresión eran vulnerables a otros esfuerzos, principalmente los de corte laterales, inherentes a construc-ciones de altura.

Desde el punto de vista estructural, los muros de carga de mam-postería se hacen poco funcionales para la construcción de altura, por su masividad, lo cual influye tanto en el aprovechamiento del espacio como en su construcción.

Así, la producción del acero de manera industrializada fue un punto de partida para la construcción de edificios de mediana altura. La con-sideración de este como un material de construcción fue dando cabida a nuevas soluciones, iniciándose con la construcción de puentes y estruc-turas basadas en arcos como forma de estabilización.

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Poco a poco fue abriéndose camino a la construcción de varias plantas, implementando el sistema de marcos rígidos, perfeccionando las uniones entre los elementos verticales y horizontales (columnas y vigas respectivamente) y desarrollando soluciones al problema de los empujes horizontales con el uso del refuerzo en el concreto y del acero como material estructural.

Considerar la producción industrializada del acero como punto de partida para la evolución de este tipo de construcciones también influye obviamente en el concreto reforzado ya que de no ser así la introducción del refuerzo hubiera resultado impráctica por el proceso artesanal que este hubiera implicado.

Entonces, ¿de qué manera influye la producción industrializada del acero en el análisis y diseño estructural?

De no existir esta producción, el acero no sería un material cons-tructivo viable, ya que trabajar de manera artesanal las varillas de re-fuerzo o las secciones T o I del acero resultaría en un proceso muy tardado y costoso, así como complicado, por lo cual sería poco viable su utilización en la construcción.

Además, un proceso industrializado permite una producción más homogénea y con estándares de calidad más elevados, lo que repercute en mejores resistencias estructurales y resultados más confiables entre el cálculo y el producto final real.

La evolución del concreto a concreto reforzado no solo depende de la introducción del acero de refuerzo sino también implico el perfec-cionamiento del cemento, como se vio en los antecedentes. La impor-tancia del acero en el concreto es que lo complementa, el concreto por si solo hubiera sido otro material constructivo masivo, porque funciona a compresión pero la introducción del refuerzo cubre en gran parte los esfuerzos a tensión funcionando así, a flexión.

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CONSIDERACIONES DE FUNCIONAMIENTO:LOS ASCENSORES Y LA BOMBA

El concreto y acero son mate-riales constructivos y estructurales que permiten la realización de este tipo de edificaciones pero tanto el ascensor como la bomba hidráu-lica permiten el funcionamiento del conjunto, operativamente hablan-do.

¿Cómo influye el elevador y la bomba hidráulica en el análisis y diseño estructural? No influyen de una manera directa pero hacen posible y funcional la arquitec-tura vertical, ya que no serviría de nada lograr enormes alturas si no se puede desplazar verticalmente al usuario.

El ascensor es básicamente una plataforma que es empujada o halada por medios mecánicos; surge en 1823, en Londres, Burton

Figura 20: Figueroa Tower - Daniel Liebeskind

En este caso, del concreto reforzado, su evolución influye en el análisis y diseño estructural de manera simple, sin el acero de refuerzo el concreto se reduce a un material masivo, y con refuerzo ambos mate-riales se complementan, cumpliendo con los requerimientos necesarios para considerarse como materiales constructivos.

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y Hormer construyen un “cuarto ascendente”, capaz de elevar hasta 20 personas a una altura de 37 metros. El 23 de marzo de 1857 Otis instala su primer ascensor en Nueva York.

El ascensor resuelve el problema de circulación, subir o bajar 15 o 20 pisos a pie seria una ardua, tardada y tediosa tarea para los usuarios de un edificio, por lo cual el ascensor resuelve este problema y comple-menta a las escaleras.

Desde el punto de vista estructural, los cubos de elevadores pueden ser perfectamente aprovechados para conformar “columnas vertebrales” en los edificios, de allí el aprovechamiento de estos para la conformación de núcleos centrales.

Además esta centralización de circulaciones complementa la e-sencia de este tipo de edificaciones, el aprovechamiento de espacio. Otro problema a resolver en este tipo de proyectos es hacer que el agua llegue a los pisos más altos, nuevamente un tema de funcionamiento. Para ello se bombea el agua por etapas y se guarda en depósitos en los pisos intermedios.

Figura 21: Hyundai Park - Daniel Liebeskind

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CONSIDERACIONES HISTÓRICAS / SOCIALES:

EL DESARROLLO DE LAS GRANDES CIUDADES

El desarrollo de Nueva York y Chicago son solo dos de los in-numerables ejemplos que se han dado del desarrollo de grandes ciudades, las cuales por su im-portancia política, económica y geográfica han tenido que crecer y muchas, ante la imposibilidad de hacerlo horizontalmente lo han hecho verticalmente.

Esta evolución no está limi-tada únicamente a factores cons-tructivos o tecnológicos, factores sociales han influido también en el perfeccionamiento y desarrollo de la arquitectura vertical, ya que con la densificación de las ciudades surge la necesidad de un mayor aprovechamiento del espacio ur-bano, en donde la arquitectura vertical es una de las respuestas.

El crecimiento vertical im-plica un desarrollo urbano mayor, ya que abastecer y cubrir los ser-vicios básicos de esta clase de edi-ficaciones representa una mayor inversión y planeación de la infra-estructura.

Así pues, la evolución del concreto a concreto reforzado, la industrialización en la produc-ción del acero, el surgimiento del elevador y la bomba hidráulica, la importancia del Palacio de Cristal de Pastón y la Torre Eiffel, el auge constructivo de Chicago y Nueva Cork, creando nuevos paisajes ur-banos; son estos los factores que se abordaron y expusieron, reve-lando su importancia en el proceso de diseño de la arquitectura verti-cal y por consiguiente del diseño estructural.

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LA ESCASEZ DE ESPACIO HORIZONTAL

CONSIDERACIONES RELEVANTES EN EL DESARROLLODE LA ARQUITECTURA VERTICAL

EN GUATEMALA

LA IMITACIÓN DE PATRONES

EXTRANJEROS

Al igual que las grandes metrópolis del mundo, la ciudad de Gua-temala crece de manera acelerada; este crecimiento va consumiendo el espacio horizontal con el que se cuenta, por lo que la optimización del espacio es una consideración relevante a tomar en cuenta en el desa-rrollo de proyectos arquitectónicos.

La arquitectura vertical viene a ser una solución a este problema, la superposición de plantas multiplica el espacio disponible, para cual-quiera que sea su uso, vivienda, comercio, trabajo, etc.

Las grandes ciudades del mundo crecen hacia arriba. El crecimien-to vertical de las ciudades como Nueva York, Chicago o sin ir tan lejos México o Panamá, hacen que Guatemala vea en el crecimiento vertical una opción. Este crecimiento vertical no debe verse únicamente como una solución a la falta de espacio, es además un símbolo de poder y progreso, inicialmente los edificios más altos en las grandes ciudades pertenecían a grandes bancos, ya que con ellos reflejaban su solidez y estabilidad financiera, los edificios de altura son muestra de estatus en todo el mundo, Guatemala no es la excepción.

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EL ALTO COSTO DE LA TIERRA

Uno de los principios básicos del mercadeo es el concepto de Ubicación, ubicación, ubicación; este concepto es evidentemente aplicable a la arquitectura, una mejor ubicación se traduce en una mejor rentabilidad y utilidades, por lo cual, el aprovechamiento de la tierra es vital.

En Guatemala, el valor de la tierra dentro de los limites metro-politanos, es cada vez mas alto, por lo cual para alcanzar la rentabilidad en un proyecto, la construcción vertical es la una solución viable y sobre todo, rentable.

LAS LIMITACIONESHORIZONTALES DELOS SERVICIOS PÚBLICOS

Una ciudad no puede funcio-nar si no cuenta con los servicios básicos, como lo son el agua pota-ble, drenajes sanitarios y pluviales, energía eléctrica y transporte.

El crecimiento horizontal de las ciudades hace que proveer estos servicios se haga más com-plicado y costoso, por lo cual la construcción vertical simplifica este tema.


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Ciudades más compactas haría que los servicios fueran más eficientes y su costo de implemen-tación y mantenimiento, mas ba-rato. En la ciudad de Guatemala, el problema de la infraestructura es de los más delicados, al punto que, por ejemplo, en la actualidad las nuevas urbanizaciones optan por implementar y perforar sus propios pozos para proveer a sus habitantes de agua y no depender de la red municipal, la cual, es ine-ficiente y limitada.

La densificación de las ciu-dades ayudarían a dar solución a otro problema de infraestructura, como lo es el transporte, ya que las distancias a recorrer entre vivi-

LA MACROCEFALIA DEL PAÍS

En Guatemala, la gran mayoría de actividades tanto políticas, económicas y culturales se desarrollan en la ciudad capital.

No se ha logrado la descentralización del país, por lo que, una vez más, la optimización del espacio horizontal se hace una necesidad.

enda y trabajo serian más cortas, evitando así la saturación de las vías, esto aunado a un servicio de transporte público eficiente, harían de la ciudad un lugar más deseable para vivir.

Claro que esta densificación requeriría de una readecuación de ciertos servicios pero la relación costo/beneficio siempre daría un saldo favorable al habitante de la ciudad.

La optimización del espacio mediante el crecimiento vertical aliviaría de manera significativa estos problemas.

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LA PRESENCIA DE FUERZAS

SÍSMICAS O DE VIENTO

Hay dos fuerzas de la naturaleza a la que se debe prestar una es-pecial atención en el análisis y diseño estructural de edificios, el viento y los sismos.

Con respecto al viento, Guatemala es un país privilegiado ya que por su naturaleza montañosa, las fuerzas del viento tienen barreras natu-rales que impiden el desarrollo de gran velocidad y fuerza en del mismo, por lo que este factor no es influyente en la concepción de la respuesta estructural.

Por otra parte, Guatemala es un país eminentemente sísmico, lo que hace que el este si sea un factor a considerar en el análisis y diseño estructural, esto no quiere decir que la altura sea un problema insoluble, tal es el caso de Japón, con características sísmicas similares a las de nuestro país, cuenta con algunos de los edificios más altos del mundo; sin embargo esto implica un alto costo de inversión que probablemente no sea factible en el medio guatemalteco.

Para abordar el tema sísmico, se debe considerar la optimización de los sistemas y materiales estructurales ya que en nuestro país el ma-terial más comúnmente usado es el concreto reforzado, el cual se vuelve poco apropiado para las construcciones de altura en lugares vulnerables a los sismos, no así el acero, el cual presenta una resistencia similar a los esfuerzos de tensión y compresión, lo que hace que sea un material más adecuado para la construcción en lugares sísmicos, como Guatemala.

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CONCLUSIONESEl análisis y diseño estructural hacen posible la arquitectura verti-cal, sin una correcta comprensión del funcionamiento y las ca-racterísticas, tanto de los materiales como de los sistemas cons-tructivos, no sería posible la construcción en altura.

La construcción de edificios de mediana y gran altura no es más que el producto de la necesidad de optimizar el espacio, a medida que las ciudades fueron creciendo y quedándose sin espacio, su posibilidad de crecimiento fue hacia arriba.

A lo largo de este proceso evolutivo de este tipo de proyectos, tanto el concreto reforzado como el acero han desempeñado un papel fundamental; ambos en igual medida han contribuido a al-canzar mayores alturas, planteando al análisis y diseño estructural mas y mayores retos.

El auge de este tipo de edificaciones no se limita únicamente a logros estructurales y constructivos, va de la mano con logros de funcionamiento, como lo son la solución de las circulaciones verticales y las instalaciones.

En Guatemala, este tipo de proyectos tiene un gran futuro, ya que hasta el día de hoy la ciudad a contado con espacio horizontal de expansión, a medida que este se vaya agotando, los edificios de mediana altura jugaran un papel determinante en el desarrollo de la ciudad.

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ÁREAHUMANÍSTICA

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Una de las aplicaciones más claras y prácticas de la ética profe-sional es en aquella en donde las vidas humanas están en juego, tal es el caso del diseño estructural, ya que es el aspecto de seguridad uno de los más buscados durante el proceso de diseño

La propuesta para esta rama de estudio a de centrarse en la im-portancia de la ética en el diseño estructural, hacer una reflexión en lo vital de las decisiones que de este proceso dependen, cuando hacemos cualquier propuesta de Arquitectura, generamos espacios habitables, puntos de reunión, lugares de trabajo, pero ¿Para quién? Para usted, para mí, por lo que detenernos en la importancia que son vidas huma-nas las que dependerán de nuestras decisiones, la integridad humana y profesional que esto trae consigo.

¿Se han tomado en cuenta las consideraciones que se relacionan con el compromiso ético del diseño estructural de los edificios de me-diana altura en concreto reforzado y acero en Guatemala?

ANTECEDENTESPara abordar el tema de la ética y su relación con el análisis y

diseño estructural, primero debemos comprender las implicaciones éticas que conciernen al arquitecto y la relación existente entre la ética y la arquitectura.

Relación que debe ser plantada y cultivada desde las aulas uni-versitarias, desde el mismo proceso formativo, no debe pretenderse ignorar el aspecto ético de la profesión, debe ser tratado con la misma importancia con la que se tratan el conocimiento de los procesos de di-seño y de planificación; ya que entonces, ¿de que serviría un profesional capacitado si no tiene valores para ejercer su profesión?

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Para definir y simplificar esta relación entonces es impor-tante regresar a analizar ¿qué se busca al contratar un arquitecto? Un arquitecto es el responsable de crear espacios que satisfagan las necesidades planteadas por quienes habitaran estos, así, cum-plirán una función.

La arquitectura es una pro-fesión que concilia tanto el arte como la técnica, y es en la ex-presión formal en donde esta ex-presión artística se hará presente, no bastara entonces crear un es-pacio que satisfaga una función, además de esto será un espacio agradable para habitar, un espacio que transmitirá un mensaje según su función y según esta tendrá un tamaño, una cierta proporción y una determinada escala, aspectos que se han de reflejar en una ex-presión artística, en una expresión formal.

Habiendo satisfecho estos dos aspectos, función y forma, viene un tercero, la estructura, traducción del sentido técnico de esta profesión, será el arquitecto quien teniendo en cuenta la naturaleza y los compo-nentes que conforman este el proyecto evaluara y decidirá cuál es el sistema constructivo y estructural más adecuado para este, con lo cual podrá hacer real y materializar el proyecto.


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Al hablar de espacios habitables no nos reducimos a cuatro pare-des y un techo, esto es un espacio habitable, pero no necesariamente estas cuatro paredes y un techo van a satisfacer las necesidades de quién la va a habitar, por lo cual, el primer paso para satisfacer las necesi-dades de un cliente o usuario es conocerlas; así una vez conociéndolas poder pasar a analizarlas y plantear posibles soluciones.

Dentro del conocimiento de las necesidades está involucrado el escuchar al usuario, ponerse en su lugar y plantear un equilibrio entre el deseo y la necesidad del cliente, y el conocimiento técnico que como arquitectos nos corresponde.

No debemos limitarnos a conocer las necesidades, ya que el proyecto en si no se ha de concebir como un elemento aislado de su entorno, salvo muy contadas ocasiones, debemos conocer el entorno, el lugar donde se va a ubicar el proyecto y sus particularidades; dirección del viento, soleamientos, vialidades, estilo predominante en el entorno, etc.

En llegar a conocer a fondo estas necesidades reside el primer as-pecto ético del arquitecto, todo proyecto es distinto, cada uno tiene una situación, un lugar y un tiempo que lo define, que dicta las necesidades, el profesional debe involucrarse de lleno en la solución que pretende plantear.

CONOCER LAS NECESIDADES

Este es el papel del arquitecto como profesional, ahora bien, te-niendo claro cuál es el papel del arquitecto debemos tener claro tam-bién que para poder desempeñar y satisfacer cada uno de los aspectos previamente expuestos, es necesario tomar en cuenta diversas con-sideraciones propias del proceso de diseño. Las cuales se exponen a continuación:

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El conocer a fondo estas, hará más fácil plantear soluciones, hará más sencillo crear Arquitectura.

CONOCER AL USUARIO

El segundo paso lógico sería conocer al cliente, ¿de que serviría satisfacer las necesidades si no se satisface al usuario?

Para cada problema o necesidad existe una y mil solu-ciones, pero debemos optar por una, no la más lógica ni la más fácil, deberá ser la que mas se adapte al cliente, al usuario; crear Arquitec-tura no es una receta de cocina.

Al conocer al usuario nos convertimos en traductores del mismo, cada uno tenemos una imagen o una idea del camino que podemos tomar o la solución que podemos plantear a determinado problema, pero es el Arquitecto el encargado de tomar todas esas ideas y plasmarlas en un conjunto de soluciones que se han de con-vertir en el futuro en un proyecto, que si conocimos bien al nuestro usuario, no solo va a satisfacer una necesidad, va a satisfacer a quien lo va a habitar.

Como arquitectos debemos comprender un concepto funda-mental al usuario, y es el concepto de Habitar, ya que si bien el arqui-tecto va a conocer su proyecto, saber que va donde y porque, es el usuario el que se va a sumergir en el proyecto día tras día, va a ser él o ella el que haga suya la Arqui-tectura que creemos, esto es habi-tar; lo que nos lleva al concepto de expuesto al inicio, Arquitectura es crear espacios habitables.

Este es el segundo aspecto ético que el arquitecto como cre-ador de un proyecto y como pro-fesional debe encarar, tomarse el tiempo de conocer a quien usara los espacios, a quien o quienes habitaran su proyecto. Claro, habrán casos en los cuales esto será imposible, en espacios públi-cos por ejemplo, en donde serán muchos los usuarios, muchas las necesidades y muchos los puntos de vista que juzgaran las repuestas planteadas por nosotros, pero será

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aquí en donde el arquitecto se situara en el lugar del usuario y deberá plantearse las necesidades que los mismos podrían tener.

Este aspecto es muy delicado, ya que en estos casos el proyecto podría ser individualizado por el arquitecto, por lo que éste deberá ser objetivo y tomar las decisiones más apropiadas para favorecer al usuario en general, cotidiano no únicamente a un “yo” usuario.

PLANTEAR EL PROGRAMA

En estos casos, el haber conocido a fondo las necesidades nos dará un claro panorama de lo que el usuario ha de necesitar. Una vez conocidas las necesidades y conociendo y entendiendo al usua-rio, el siguiente paso es plantear un programa en donde se incluyan y enumeren tanto las necesidades como las posibles soluciones a cada una de ellas.

Este programa nos servirá como guía para plantear el proyec-to, para no olvidar detalle alguno, ya que un buen proyecto no será más que el cuidado de todos y cada uno de estos detalles.

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En prestar particular aten-ción y cuidado a cada uno de estos detalles reside la ética profesional, el arquitecto es el encargado de asimilar las necesidades y plantear un programa que se adecue a su cliente, al usuario del proyecto. El arquitecto debe demostrar y pro-bar porque es un profesional.

Figura 24: New York Tower - Daniel Liebeskind

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PLANTEAR EL PROYECTO

Es en este punto en donde comienza la actividad creadora, la tormenta de ideas que llevaran a plantear soluciones, no a plantear, a plasmar en espacios las respues-tas a las necesidades expuestas y previamente identificadas.

Es aquí donde el Arquitecto debe demostrar su profesionalis-mo y su compromiso ético con el proyecto y con el usuario, ya que será en esta respuesta en donde quedara plasmado que tan a fondo conoció tanto a quienes habitaran su proyecto como las necesidades que dieron origen al mismo.

Esta actividad creadora vie-ne de la mano del programa pre-viamente planteado. Al plantear el proyecto las ideas se convierten en espacios.

Esta es, en resumen, la relación entre la Ética y el Arquitecto; ahora abordaremos otra relación sumamente importante y el nudo de esta propuesta.

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Hasta este punto se ha tra-tado de exponer una postura en relación a lo que es el papel del arquitecto como profesional y con relación al proceso que lo llevará a crear arquitectura; ahora bien, se podría decir que esto es una obli-gación para el arquitecto como profesional, no siempre lo que debe ser, es, y es allí en donde reside la importancia de recalcar tanto el papel del arquitecto como los pasos del proceso de diseño.

Un arquitecto tiene que ser congruente y consciente en el ejer-cicio de su profesión, esto es ética. Consciente en el sentido de pro-fundizar y conocer su proyecto y la respuesta que está planteando; cualquier proyecto por simple que sea puede ser tomado a la ligera y en este arrebatamiento para lograr una respuesta es donde reside la falta de ética.

Y SU ÉTICA INHERENTELA PRÁCTICA DE LA ARQUITECTURA


Congruente en que este proyecto ha de adecuarse a su entorno, a sus usuarios, a su natu-raleza, no porque se cuenten con recursos ilimitados estos se van a desperdiciar, tomando como re-cursos los económicos, el solar, los materiales, la tecnología, la mano de obra, etc.

El arquitecto es quien conce-birá el proyecto y en esta concep-ción congruente y consciente es en donde se pondrá de manifiesto su ética.

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CONSIDERACIONES QUE SE RELACIONAN CON ELCOMPROMISO ÉTICO DEL DISEÑO ESTRUCTURAL DE LOS EDIFICIOS DEMEDIANA ALTURA EN CONCRETOREFORZADO Y ACERO

GENERALESCONSIDERACIONES

La ética en el diseño estructural se pondrá de manifiesto según el papel que el arquitecto tome dentro del proyecto. Si es el diseñador, serán unas las implicaciones éticas, si es el constructor, otras, si es quien supervisa algunas mas, por lo cual se tratara de exponer algunas de estas relaciones y sus implicaciones de manera general.

“Articulo 34: El arquitecto ofrecerá al cliente sus conocimientos y su experiencia, la dedicación necesaria para el estudio de los proyectos y la buena realización de los trabajos que se le encarguen, así como las indicaciones y consejos que puedan ser necesarios para la mejor reali-zación de los mismos.”7

Al decir que se trataran estos aspectos de manera general, no quiere decir que no haya profundidad en el contenido de lo expuesto, al contrario, se tratara de englobar en puntos sencillos las implicaciones éticas, ya que cada proyecto y cada situación ha de tener muchas ma-neras de verla, exponerla y abordarla.

7 Reglamento de Normas Deontológicas de Actuación de los Arquitectos. Texto Aprobado por la Asamblea General Extraordinaria celebrada el 20 de marzo de 1989.

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Al plantear una respuesta estructural, tanto su sistema como el diseño de la estructura en conjunto, se debe ir por pasos, así como se conocieron las necesidades y el usuario, así debemos conocer el proyecto y la respuesta que se va a plantear, que sea acorde al proyecto que se esta desarrollando.

La concepción estructural se resumirá a la correcta conceptua-lización del funcionamiento de la estructura y su relación con el proyecto; el diseño es el que tendera un puente entre la conceptualización y la realización en si, haciendo de la estructura parte de la respuesta arqui-tectónica planteada y no solo un esqueleto que se cubrirá posterior-mente.

Los sismos son el punto en donde se pondrá a prueba esta con-ceptualización y la ética, ya que el proyecto, primero ha de demostrar su resistencia, si idealmente, no ha de sufrir daños o estos se reducirán al mínimo, en un sismo de una magnitud considerable, la respuesta que esperamos que el proyecto de es que este pueda ser evacuado. A mag-nitudes mayores de sismos este es el resultado buscado, que el edificio resista lo suficiente para que ninguna vida se pierda en el.

Lo anterior podría resumirse en el ¿Qué?, ya que es esta resis-tencia lo que buscamos, ahora prestaremos atención al ¿Cómo?

Una vez más resumiremos este ¿Cómo? En un concepto mas sencillo, congruencia. La respuesta estructural ha de ser congruente con la naturaleza del proyecto y con sus necesidades, será el Arquitecto el único responsable de esta congruencia, si bien el cálculo estruc-tural juega un papel fundamental en este aspecto, es el diseñador quien conceptualizara y será el responsable de no dejar cabos sueltos en el diseño, no se sacrificara la seguridad de los usuarios por buscar formas caprichosas, por hacer más económico el proyecto, mas rápido y fácil constructivamente.

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No es este el papel del Arquitecto, su papel es hacer que todo esto sea posible mediante un análisis y diseño estructural detallado y con-gruente con el proyecto. Al hablar de la relación de la ética con el diseño y análisis estructural podemos ver el problema desde varios puntos de vista, la conceptualización fue el abordado previamente, a continuación se trataran otros de igual importancia.

CONSIDERACIONES TÉCNICAS / CONSTRUCTIVAS

“Menos es mas”, para exponer este punto sería útil tomar la arqui-tectura de Santiago Calatrava; en la gran mayoría de proyectos de este arquitecto se hace un derroche de recursos técnicos y constructivos, si bien es comprensible que estos espacios son concebidos en ocasiones para ser iconos, no es este el punto a tratar, el punto es que en esa gran mayoría de proyectos hay opciones mas simples y sencillas e igualmente efectivas.

No todos lo arquitectos son Calatrava, y por ello quienes no lo somos no debemos buscar sobresalir con derroches estructurales ex-cesivos, mas bien debemos buscar en la sencillez el punto de equilibrio y medio de expresión, hacer de la sobriedad y la optimización de los materiales, de los sistemas y elementos estructurales nuestro camino y carta de presentación.

CON EL MÍNIMODE ELEMENTOS Y RECURSOS

RESOLVER EL PROBLEMA

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¿Por qué? Porque así estaremos siendo éticos y congruentes con nuestra realidad y con nuestros clientes y usuarios.

“Articulo 37: El arquitecto que se dedique tanto al diseño arqui-tectónico como a la construcción deberá anteponer siempre los inte-reses de su cliente y los del proyecto a los suyos propios.”8

Tanto el presente, como el siguiente inciso se engloban en este artículo.

8 Reglamento de Normas Deontologicas de Actuación Profesional de los Arquitectos. Texto aprobado por la Asamblea General Extraordinaria celebrada el 20 de marzo de 1989.

Figura 27: Teatro de Ópera de Tenerife

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“Artículo 38: Todo arquitec-to procurará que la realización de las obras se haga en las mejores condiciones del tiempo, precio, calidad y seguridad con relación con el encargo recibido.”9

Las implicaciones éticas no están limitadas al diseño, traen consigo otros aspectos igualmente importantes en los cuales el arqui-tecto debe de prestar atención. El siguiente paso después de haber planteado y definido el proyecto es su ejecución, la cual dependerá en gran parte de la claridad con que el arquitecto transmita sus ideas; la planificación es la solución, el definir lo mas claro posible los de-talles de la estructura, su cimen-tación, anclajes entre diferentes elementos, cantidad de refuerzo, longitudes de traslape y puntos en los que estos han de ser permiti-dos, todos estos aspectos son lo que se verán reflejados en la plani-ficación y en los que nuevamente el arquitecto deberá aclarar las po-sibles dudas que puedan surgir.

9 Ibid.

EJECUTE SEGÚN LO PLANEADOVELAR PORQUE EL PROYECTO SE

De la claridad de la planea-ción dependerá en gran parte la facilidad del proceso construc-tivo, ya que al prestar atención a estos pequeños detalles se define de manera precisa el camino que debe seguirse.

De la mano de esta planea-ción y ejecución viene la super-visión, ya que de nada serviría un proyecto perfectamente concep-tualizado y planeado si al ejecutar-lo se cometen errores que pondrán en riesgo la seguridad de la estruc-tura. En la ejecución se pueden cometer muchísimos errores y por diferentes causas, la principal la ignorancia. Es el arquitecto quien tendrá que velar porque la puesta en práctica sea lo más apegada a la respuesta planteada.

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Hay factores que escapan de las manos del arquitecto, fac-tores externos que podrán afectar al proyecto. Tal vez el más impor-tante es el uso que se de al edifi-cio, tanto el análisis, diseño y cál-culo estructural se basaran en las necesidades planteadas y en el uso que ha de darse a los diferentes espacios, el cambio de este uso ya no reside en la responsabilidad del arquitecto pero si esta dentro de sus responsabilidades el dar las instrucciones para que el proyecto sea usado según su diseño origi-nal y explicar las implicaciones que traería el cambio del mismo.

Son muchos los papeles que el arquitecto pude desempeñar, podrá ser quien conciba y con-ceptualice el proyecto, podrá ser el ejecutor y constructor del mismo o podrá ser el supervisor; cada una de estas posiciones requieren un compromiso ético con la profesión y la Arquitectura.


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ECONÓMICASCONSIDERACIONES

Otro enfoque que se puede tomar al abordar la relación de la ética y el análisis y el diseño estructural es el de brindar y proponer la solución estructural más segura al menor costo. Al referirnos al costo debemos considerar no únicamente el aspecto constructivo o la puesta en práctica de esta solución, también su mantenimiento y durabilidad, debemos prever que la estructura será segura hasta el último día de uso del edificio, tomando como referente la vida útil de los materiales que la constituirán.

BUSCAR LA OPCIÓN MÁS ECONÓMICA

ORIENTAR AL USUARIO SOBRE LO QUEMÁS LE CONVIENE

Finalmente, otro aspecto que el arquitecto debe cuidar es el de aconsejar al cliente; como arquitectos debemos hacer a los clientes participes del proyecto, hacerles ver los pros y contras de una u otra decisión, si bien como diseñadores sabemos el ¿qué? Y el ¿por qué? de cada aspecto en un proyecto, explicar estas razones al cliente.

Un cliente puede pedir, pero somos nosotros y el conocimiento que nos respalda como profesionales quienes estamos en posición de decidir si esta petición es viable, congruente y aplicable al proyecto.

Ahora bien, en Guatemala, ¿se toman en cuenta estas considera-ciones éticas en el análisis y diseño estructural?

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Generalmente, no. En los párrafos anteriores se expusieron las consideraciones que deberían tomarse en cuenta y como ponerlas en práctica, lo que debería ser, ahora se expondrá lo que, en mi opinión, es la práctica de la arquitectura en el país desde un punto de vista ético.

Resolver el problema con el mínimo de elementos y recursos; desde el punto de vista estructural, usualmente se considera la opción más fácil, o la más rápida, no la mejor, ya sea para simplificar la construc-ción o la planificación.

Estamos acostumbrados a proponer las mismas respuestas al diseñar o al construir, sin presentar propuestas innovadoras, sin analizar a con-ciencia el proyecto y adecuar los sistemas estructurales y los materia-les al mismo. No se analizan a fondo las opciones existentes para el proyecto, sino se siguen tomando las mismas opciones y planteando las mismas soluciones, con lo cual se resuelve el problema, pero no con el mínimo de elementos y recursos.

Buscar la opción más económica; esa poca visión en el diseño, planificación y construcción, difícilmente resulta en una optimización de recursos, “más vale lo viejo conocido, que lo nuevo por conocer”.

Este punto está muy relacionado al anterior, el utilizar los mismos siste-mas estructurales y los mismos materiales traerá consigo obviamente los mismos costos, sin plantearse así opciones más económicas para el cliente. Debido a lo anterior, seria parte de la ética profesional del ar-quitecto en Guatemala, profundizar en la optimización de la estructura, para beneficio de sus clientes.

Velar porque el proyecto se ejecute según lo planeado, esta es una de las consideraciones que posiblemente si llegan a cumplirse. En nuestro medio, muchas veces el constructor es el mismo diseñador, ya que en Guatemala aun no se tiene la cultura de contratar a un arquitecto por sus conocimientos de diseño, por lo cual, los arquitectos “regalan” el

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diseño, con el objetivo de construir, etapa en la cual se recibe un mayor beneficio económico, por lo que, la planificación y la construcción van muy de la mano.

Orientar al usuario sobre lo que más le conviene; basado en lo anterior, la orientación que el profesional está obligado a dar, es limitada, ya que esta orientación depende de las opciones que se presenten, y si no existen no hay una orientación que dar.

EN LOS EDIFICIOS DE MEDIANA ALTURA EN GUATEMALA LAS CONDI-CIONES DE TIPO ÉTICO NO HAN SIDO TOMADAS EN CUENTA EN EL CAMPO ESTRUCTURAL POR LAS SIGUIENTES RAZONES:

DE DISEÑO ESTRUCTURALNO EXISTE UN CÓDIGO PROPIO

En Guatemala no se cuenta con un código de diseño estructural propio que se adecue y tome en cuenta las características particulares de nues-tro país, tanto de suelo, sismicidad, viento, etc.

En el análisis, diseño y calculo estructural se toman como referentes los códigos internacionales, lo cual no es del todo malo, ya que estos en ocasiones son más exigentes que los parámetros nacionales, pero la diversidad de códigos y normas internacionales hacen que los criterios sean diversos y las respuestas a un mismo problema sean variadas, ya que lo que es aceptable para un código, puede no serlo en otro, dando así pie a que no se logre una unificación tanto en la concepción como en la aplicación de los mismos.

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La elaboración de un código propio de diseño estructural traería consigo la unificación de resultados obtenidos, no precisamente de criterio, ya que el proceso de análisis y diseño estructural es individual y propio de cada arquitecto, pero el estándar a alcanzar seria el mismo.

Muchas veces en el diseño y planificación de proyectos de media y baja escala difícilmente se contrata a un arquitecto para resolver el proyecto, no digamos a un especialista estructural.

En edificios de alto costo, es tan alta la inversión de planificación y cons-trucción, que el pago de un apropiado diseño estructural es obligado ya que con esto se garantiza y respalda la seguridad de los usuarios, y por consiguiente de la inversión. La contratación de un especialista estructural es justificada y obligada.

En proyectos de menor escala y costo, es el arquitecto diseñador y planificador quien debiera de tomar en sus manos la responsabilidad de respaldar su diseño con una respuesta estructural acorde al proyecto planteado, es el arquitecto quien, con un apropiado análisis puede pro-poner un diseño estructural seguro, económico y acorde a la respuesta arquitectónica que plantea.

EL CAMPO DE ACCIÓN DEL ANÁLISIS YDISEÑO ESTRUCTURAL SE APLICA SOLAMENTE A EDIFICIOS DE ALTO COSTO

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En este aspecto podríamos considerar dos componentes:

EL CAMPO DE ACCIÓN SE CIRCUNSCRIBE ALÁREA METROPOLITANA

DE GUATEMALA

1

Figura 29: Reflections 1 - Daniel Liebeskind

2Ya que en el área metropoli-tana es donde se ha dado el mayor crecimiento y en donde se han realizado la gran ma-yoría de edificios de mediana altura, es únicamente en ella en donde se han considerado y dado la importancia nece-saria al tema estructural.

Debido a que en el interior de la republica aun no se pre-sentan las necesidades de espacio que se presenta en la capital, el desarrollo de edifi-cios de mediana altura es aun limitado y por consiguiente el análisis y diseño estructural.

En consecuencia, sería apropiado por parte de las autoridades municipales del interior de la republica adelantarse a un problema que han de enfrentar tarde o temprano y empezar desde ya a darle la impor-tancia necesaria a este tema.

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En Guatemala, el arquitecto se limita al diseño arquitectónico, da importancia únicamente a la forma y la función, no existe un concepto de diseño arquitectónico integral, en donde se complemente la función y forma con la respuesta estructural.

Al lograr una respuesta fun-cional y formal que le parezca a-propiada, el arquitecto, delega el tema estructural a ingenieros, sin ser parte de la concepción de esta.

LA PARTICIPACIÓN DEL ARQUITECTO EN ELDISEÑO ESTRUCTURAL ES LIMITADA PORDELEGACIÓN A LA INGENIERÍA

En Guatemala son muy pocos los arquitectos estructurales, son pocos los profesionales de la arquitectura que han entendido la im-portancia que tiene la estructura en la arquitectura, la estructura es el ¿Cómo? De un proyecto, es la que lo hace posible y construible.

Son muy pocos los arquitectos en el medio nacional que han dado la importancia necesaria a este tema y por consiguiente, son pocos quienes han logrado una especialización en este tema.

LA POCA ESPECIALIZACIÓN DE LOSARQUITECTOS EN ASPECTOS

ESTRUCTURALES

El papel del arquitecto es analizar su proyecto y las opciones estruc-turales disponibles y como pro-ducto de este análisis proponer una respuesta estructural lógica y acorde al proyecto, es allí en donde los ingenieros estructurales debieran de empezar a intervenir, traduciendo ese análisis y con-cepto estructural propuesto por el arquitecto en cálculos y dimen-sionamiento definitivo que respal-den el mismo.

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En la actualidad, el tema estructural pierde cada vez más impor-tancia como parte de la arquitectura, siendo que es precisamente lo con-trario lo que se requerirá para soluciones más ambiciosas y seguras.

CONCLUSIONESCada paso del proceso de diseño y del desempeño del arquitecto como profesional trae consigo una implicación ética, no importa el proyecto, necesidad o cliente; es deber del arquitecto, identifi-carlas y cumplirlas según sea el caso.

La ética en el análisis y diseño estructural va a depender del papel que el arquitecto juegue en el proyecto, si es el diseñador, serán unas, si es el ejecutor y constructor serán otras y si es el supervisor algunas mas, sin embargo, sea cual sea su posición, la práctica de la ética es obligatoria para todo profesional de la arquitectura.

La aplicación más clara de la ética en el análisis y diseño estruc-tural es la de plantear la respuesta más segura, sencilla y eficaz.

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ÁREATÉCNICA

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En el diseño estructural es el área técnica la más relacionada a la especialidad, por lo que es im-portante abordar aquí tanto con-ceptos fundamentales como las reflexiones necesarias para pro-ducir y exponer diversos puntos de vista en torno a un tema.

Será en este inciso en donde se expondrán las características de los materiales como elementos in-dividuales, acero y concreto, y sus componentes en el caso de este ultimo, los beneficios de su com-binación, teniendo como producto el concreto reforzado.

Al referirnos a la arquitec-tura vertical debemos conocer los sistemas estructurales que se hacen viables y factibles para este tipo de construcción, así como los materiales que han de hacer posibles estos sistemas, sus ca-racterísticas y propiedades, para con esto poder abordar el tema del diseño estructural desde un enfoque apropiado.

Habiendo entendido el fun-cionamiento de los sistemas y materiales se pueden afrontar pro-puestas y exponer posibles solu-ciones a los diferentes escenarios

a los que pueden enfrentarse los edificios de altura, a los princi-pales obstáculos en este tipo de proyectos, como lo son el viento y los sismos, y la influencia de su configuración, su forma y función en la respuesta estructural.

Dentro del proceso de di-seño como tal, ¿Ha sido el papel del arquitecto determinante en el análisis y diseño estructural de edificios de mediana altura en Guatemala?

Dentro de esta área pode-mos englobar el punto medular de esta propuesta, y de esta especia-lización, ya que será aquí donde se abordaran los conceptos básicos del diseño estructural, naturaleza de las cargas, esfuerzos, factores determinantes en la concepción estructural, los posibles proble-mas y sus posibles soluciones.

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ANTECEDENTESPara que el arquitecto pueda

desempeñar su papel en el análisis y diseño estructural, debe conocer aspectos constructivos y técnicos tanto del concreto reforzado como del acero para poder con este conocimiento plantear la respues-ta más adecuada para el proyecto propuesto. Además de los aspec-tos individuales concernientes a cada uno de los materiales y siste-mas estructurales, existen aspec-tos que afectan al proyecto no im-portando la respuesta planteada. A continuación se trataran algunos de estos aspectos. Figura 30: Reflections 2 - Daniel Liebeskind

ASPECTOS GENERALESConocer el comportamiento estructural permite predecir la de-

formación de una estructura, la forma en que falla y su capacidad de carga. Cada sistema estructural tiene un comportamiento característico, en el caso de los edificios de mediana altura, el sistema estructural mas usado es el de los marcos rígidos, los cuales están formados por vigas y columnas en continuidad, ambas con comportamientos específicos; en este tipo de sistemas no es conveniente analizar estos comportamientos de manera aislada ya que en realidad no funcionan así.

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Los factores principales que influyen en el comportamiento estruc-tural son:

Efectos De La Esbeltez (Rigidez) No Linealidades Geométricas Comportamiento De Las Conexiones10

A continuación se exponen estos factores:

Dentro del análisis estructural, comprender este concepto es muy importante desde el punto de vista arquitectónico ya que la rigidez puede simplificarse en una relación de proporción; elementos desproporcio-nados, demasiado largos o demasiado altos fallaran por su esbeltez y elementos demasiado masivos fallaran por su rigidez.

Los marcos rígidos funcionan como una unidad y es de esta ma-nera que deben analizarse y dentro de este análisis son las conexiones o empotramientos los puntos a los que debe prestarse mayor importancia ya que son en estos puntos, por su rigidez propia, donde se presentan los mayores esfuerzos, haciéndolos mas vulnerables.

10 Ingeniería Estructural, Comportamiento de miembros y sistemas. White, Richard. Peter Gegerly y Robert Sexsmith. Editorial Limusa. Primera Edición. México, 1987.

EFECTOS DE LA ESBELTEZ (RIGIDEZ)

NO LINEALIDADES GEOMÉTRICAS

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Los sismos se dan por la acomodación de las placas tectónicas o por erupciones volcánicas; estos provocan ondas longitudinales, trans-versales, superficiales y trepidantes (ondas love), causando diferentes esfuerzos en las estructuras, principalmente:

InerciaElasticidadDuctilidad11

Estos esfuerzos se podrían explicar de la siguiente forma:

INERCIA: es la propiedad que tienen los cuerpos para oponerse al movimiento cuando están en reposo relativo, y al cambio de velocidad cuando están en movimiento.

En el caso del diseño estructural debe encontrarse un punto de equilibrio, los edificios no deben oponerse tanto a este movimiento ya que fallarían por rigidez y no deben ser tan frágiles que cedan de lleno ante un movimiento sísmico.

ELASTICIDAD: propiedad de los cuerpos, en mayor o menor grado, para volver a su forma inicial una vez que cesa la fuerza que los ha deformado temporalmente.

La concepción de la estructura debe facilitar esta condición, las juntas de construcción y la geometrización de la estructura (dividir la estructura en figuras geométricas lo más sencillas posibles) son con-ceptos que el diseñador debe tener claros para plantear una respuesta estructural funcional.

11 Construcciones Antisísmicas y Resistentes al Viento. Creixell, José. Editorial Limusa. Tercera Edición. México, 1993.

SISMOS

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LOS EDIFICIOS MEJOR CONSTRUIDOSCONTRA SISMOS

DUCTILIDAD: propiedad de algunos cuerpos capaces de modifi-car su forma o posición sin romperse al recibir un esfuerzo después de su elasticidad pero aun dentro de su plasticidad.

Todos y cada uno de estos conceptos son abordados con mayor profundidad en diferentes bi-bliografías pero es importante tenerlos pre-sentes para comprender cuál es el papel del arquitecto en el análisis y diseño estructural.

POR SU TERRENO: La solidez del suelo es un aspecto su-mamente importante para proponer y decidir la solución estructural. En este aspecto podemos considerar la geografía del lugar, Europa del Norte por ejemplo es una zona con reducida actividad sísmica, no así, Guatemala.

POR SU SISTEMA DE APOYO: Como se expuso anterior-mente, es un aspecto muy relacionado al anterior, al terreno y sus car-acterísticas, si un edificio no está bien cimentado, por muy buena que sea su respuesta estructural, será vulnerable ante los efectos de los sismos.

POR SU RESISTENCIA:Los que mejor pueden soportar em-pujes horizontales, ya sea oponiéndose a ellos o absorbiéndolos al fle-xionarse sin romperse.

POR SU CONSTITUCIÓN:Poca altura, construcción ligera, uso de marquesinas y buenos materiales y métodos constructivos.

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POR SU FORMA: Edificios compactos, uniformes en planta y elevación, materiales y sistemas uniformes y compatibles.

Para aplicar y alcanzar soluciones congruentes con esta conside-ración basta aplicar principios básicos de diseño, la simetría, proporción, gradación, etc.

Posteriormente se profundizara más en este aspecto.

POR SU ESTRUCTURA12:Edificios no muy flexibles, uniones, partes muy rígidas, continui-

dad del sistema y materiales.

Estos últimos tres aspectos son los que mas conciernen al arqui-tecto, ya que será este quien decida la altura del edificio, los materiales, métodos constructivos, forma y sobre todo la estructura, la cual deberá ser sobretodo, una expresión de Arquitectura.

12 Construcciones Antisísmicas y Resistentes al Viento. Creixell, José. Editorial Limusa. Tercera Edición. México, 1993.

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CONCRETO REFORZADO

La elaboración del concreto ha alcanzado niveles altamente tecnificados para su dosificación, control de fraguado y contrac-ciones, trabajabilidad de las mez-clas y para lograr altas resisten-cias.

En la elaboración del concre-to en la actualidad existe una am-plia variedad de aditivos que ayu-dan a mejorar ciertas propiedades del concreto, existen retardantes, acelerantes, fluidificantes, etc.

Las estructuras de concreto armado de los edificios altos, mor-fológicamente se adecua mejor al proyecto arquitectónico y al com-portamiento estructural. Dicho de otra manera, la versatilidad del concreto reforzado y las ca-racterísticas propias de los siste-mas estructurales aplicables a edi-ficios de mediana altura (marcos estructurales), hacen que las dife-rentes respuestas arquitectónicas sean factibles y realizables.

ASPECTOS TÉCNICOS

Proporciona a los edificios altos excelente rigidez estructural con una flexibilidad tolerable.

Facilita la elaboración de conexiones y secciones dúctiles y compactas. Las conexiones en el concreto reforzado se trabajan en su ma-yoría de una manera monolítica, desde la introducción del refuerzo y su armado hasta su fundición, las conexiones en con-creto son de naturaleza sencilla y trabajable.

La restricción natural de los desplazamientos horizontales de las estructuras de concreto re-forzado trae como consecuencia un mejor comportamiento de los componentes no estructurales y recubrimientos, evitando al máxi-mo su deterioro y por lo tanto el mantenimiento y reparación.

Las resistencias del con-creto utilizado en estas obras, de los niveles bajos a los altos puede variarse a discreción, así como los

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diámetros del refuerzo, conservan-do así el dimensionamiento de los elementos estructurales y redu-ciendo costos.

Los sistemas de cálculo para los análisis preliminares de estas estructuras son hasta cierto punto sencillos.

Diversidad casi ilimitada de formas, resistencia relativamente alta, durable y de bajo mante-nimiento. Sus desventajas son la baja resistencia a la tensión, la cual se ve disminuida y contrarrestada con la inclusión del refuerzo de acero, baja relación entre la resis-tencia a la compresión y el peso, lo cual hace de los elementos re-sultantes bastante masivos y de secciones considerables.

El aspecto formal en estruc-turas de concreto reforzado esta mas ligado a la creatividad de la concepción del encofrado y de su factibilidad constructiva que a la estructura misma, ya que tanto el refuerzo como el concreto pueden adecuarse a la forma.


Figura 33: Aldar Central Market Norman Foster

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El proceso constructivo de los edificios altos diseñados en con-creto reforzado dispone de una gama de equipos auxiliares modernos e idóneos para la realización de estas estructuras, lo que complementa de manera eficiente en el cumplimiento de los programas de obra. Incluso se pueden aceptar modificaciones a los tiempos previstos debidas a una optimización de los sistemas constructivos implementados en una primera instancia.

El estar a la intemperie afecta de manera insignificante a una estructura de concreto reforzado; excepto la polución y la sal.

Las estructuras de concreto reforzado pueden irse construyendo por diferentes frentes y en diferentes etapas sin alterar sensiblemente el programa global de la obra.

Las estructuras de concreto reforzado si pueden recurrir a una asociación con elementos metálicos idóneos y complementarios para optimizar su buen comportamiento estructural ya sea por medio de pun-tales, contraventeos integrales, vigas de transferencia, sistemas Vie-rendel, etc. Todos ellos con el objeto de contribuir a la absorción de las fuerzas laterales dejando a las estructura base con el alma de concreto reforzado.

Las exigencias para la protección de las estructuras de concreto reforzado contra la corrosión son mínimas (en condiciones normales).

La seguridad contra el fuego esta implícita en el material que cons-tituye la estructura, limitado únicamente por la resistencia del acero de refuerzo, el cual si es susceptible con mayor facilidad al calentamiento y efectos del fuego.

ASPECTO CONSTRUCTIVO

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El concreto reforzado como estructura base en un edificio alto es bastante compatible con el acero como estructura auxiliar.

ACEROASPECTOS TÉCNICOS

Tiene propiedades esencialmente idénticas a tensión y compresión y proporciona más resistencia por sección equivalente que ningún otro metal de los usualmente utilizados; tiene elevada rigidez (resistencia) a la deformación, alta ductilidad. Sus propiedades menos deseables son su susceptibilidad a la corrosión (agua y químicos) y su vulnerabilidad a altas temperaturas.

Las estructuras metálicas para los edificios altos presentan grados de dificultad para lograr conexiones adecuadas y confiables entre los elementos estructurales.

La falla de los componentes no estructurales causada por un sismo puede llegar a ser costosa de reparar.

Figura 34: Aldar Central Market Norman Foster

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Es muy restringido el manejo discrecional de las dimensiones estructurales por la dificultad para elaborar juntas adecuadas sin menos-cabo de la resistencia, ya que los elementos tienen estándares de fa-bricación y manejar otras dimensiones presenta la complicación del acoplamiento entre elementos.

En las estructuras metálicas para los edificios altos el diseño de las conexiones se tiene que tomar muy en cuenta desde el proceso de diseño y planificación. Los detalles de conexión deben ser diseñados considerando el tamaño, forma, orientación y funciones estructurales particulares de las mismas. Pueden ser atornilladas, soldadas o una combinación de ambas.

ASPECTO CONSTRUCTIVO

El método constructivo de las estructuras metálicas es rígido e inflexible y muy dependiente de la mecánica de entrega de terce-ros.

El estar a la intemperie afecta sensiblemente y en forma irregu-lar a las estructuras metálicas, al grado de requerir aislamientos es-peciales y de costo excesivo para evitar su influencia nociva. Una protección anticorrosiva eficiente es un requisito indispensable para garantizar la durabilidad de una estructura metálica.

El acero como estructura base en un edificio alto es poco

compatible con el concreto re-forzado como estructura auxiliar.

Es indispensable una pro-tección muy cuidadosa de los e-lementos estructurales contra el fuego en un nivel determinado. Se deben implementar sistemas de aislamiento efectivos contra el fue-go en los diferentes niveles.

En el estudio del compor-tamiento estructural se da mucha atención a los problemas de pan-deo. Esta forma de comportamien-to depende mucho del sistema total y no se puede desarrollar en términos de miembros aislados.

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EL PAPEL DEL ARQUITECTO EN EL ANÁLISIS Y DISEÑOESTRUCTURAL INTEGRAL EN GUATEMALA

La práctica de la arquitectura en Guatemala dista mucho de lo que debe ser, no solo en el análisis y diseño estructural, sino que en general ya que el arquitecto, como creador del proyecto, debe ser quien coordine y quien posea la visión general para llevar a cabo un proyecto arquitectónico, ya sea en el diseño, planificación, en la construcción o la supervisión.

Previo a exponer si ha sido el papel del arquitecto determinante en el análisis y diseño estructural en Guatemala, es necesario explicar y comprender que es lo que el profesional de la arquitectura debe consi-derar y tomar en cuenta durante el proceso de diseño para alcanzar este objetivo; por lo cual a continuación se presenta una serie de conceptos que un arquitecto que busque llegar a concebir un proyecto arquitectóni-co de manera integral, amarrando la función, forma y estructura en su propuesta, puede considerar.

DISEÑO ESTRUCTURAL

El concepto que debe tener claro el arquitecto al abordar el diseño de cualquier proyecto es la integridad de la concepción, no debe tomarse el diseño arquitectónico y el estructural como componentes separados, mas bien deben complementarse uno a otro y fundamentalmente hacer de la respuesta estructural una expresión de arquitectura.

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INFLUENCIA DE LA CONFIGURACIÓN EN ELCOMPORTAMIENTO SÍSMICO

Las fuerzas, tanto sísmicas como de cargas vivas y muertas, varían sus efectos según el tama-ño de las estructuras y edificios. A mayor tamaño, mayores los es-fuerzos que se producirán en la estructura.

ESCALA:

ALTURA:

Para simplificar la concep-tualización de este aspecto po-demos comparar el aumento de la altura de un edificio con el equiva-lente al aumento del claro de una viga en voladizo.

Entendiendo esto podemos decir entonces que los mayores esfuerzos se encuentran en los empotramientos, los cuales se en-cuentran en la base del edificio, y las mayores deformaciones en los extremos, los cuales serán los pisos superiores de la edificación.

Una de las soluciones más lógicas, sencillas y efectivas para este aspecto es la propia forma del edificio; plantear una gradación acorde al aumento de altura va a favorecer a su comportamiento estructural.

Como se ha señalado, el viento afecta de manera significa-tiva esta clase de proyectos, por lo cual plantear formas sutiles que no se opongan a los esfuerzos, más bien los redirijan es otra opción li-gada a la forma.

Figura 35: Greenwich Street Norman Foster

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Estructuralmente, un proyecto que no guarde una relación entre estos dos aspectos va a ser peligroso e ineficiente.

Los edificios de mediana altura resisten mejor los sismos que los de mayor altura. Este concepto va muy ligado a los anteriores, a mayor altura, mayor la tendencia del edificio a oscilar, una mediana altura pre-senta la posibilidad de lograr un equilibrio entre ambos planos, vertical y horizontal.

Esta relación altura/anchura debe aprovecharse también en el di-mensionamiento de los elementos, vigas y columnas, ya que se obten-drán dimensiones aceptables y agradables arquitectónicamente, ya que no serán elementos masivos en exceso.

Plantear una extensión horizontal demasiado amplia compromete la funcionalidad de los edificios de mediana altura y va en contra de su propia naturaleza. La arquitectura vertical tiene como objetivo primordial el aprovechar el espacio horizontal, por lo cual extenderse en este plano resulta contradictorio. Además, se presentarían complicaciones en las circulaciones e instalaciones.

Si se cuenta con espacio horizontal disponible, es más factible plantear diferentes módulos, aprovechando así tanto el espacio vertical como horizontal.

TAMAÑO HORIZONTAL:

PROPORCIÓN (ALTURA/ANCHURA):

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Simetría estructural significa que el centro de masa y el centro de resistencia están localizados en el mismo punto.

La simetría también puede manejarse como principio ordenador de diseño, con lo cual se podrá analizar y predecir de mejor manera el comportamiento estructural de la edificación, ya que los esfuerzos se distribuirán de manera mas regular, dando con esto mayor unidad al elemento como tal.

En términos puramente geométricos, la asimetría tiende a producir excentricidad entre el centro de masa y el centro de rigidez, y por tanto, provocara torsión. Además, la asimetría tiende a concentrar esfuerzos.

SIMETRÍA:

Y CONCENTRACIÓN:

El análisis y diseño estructural ha de buscar que las cargas y es-fuerzos se distribuyan de la manera mas fluida y uniforme entre los diferentes elementos que conforman la estructura, evitando que estos se concentren en puntos específicos y causen que la estructura falle en estos.

Para lograr esta distribución uniforme y equilibrada basta hacer un análisis formal del proyecto, no solo en planta, sino en elevación, ya que los esfuerzos no solo se presentan en un sentido, más bien actúan en tres dimensiones.

DISTRIBUCIÓN

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El impacto que estas tengan estructuralmente va a depender de su construcción, ya que será en ellas en donde puedan haber conver-gencia de esfuerzos. Lo más recomendable es que estas puedan dirigir sus cargas al suelo, evitando las esquinas en voladizo.

ESQUINAS:

Esta consideración esta muy ligada a la anterior y al uso de muros de carga como sistema estructural. Al ubicar este tipo de muros en el perímetro se da un comportamiento distinto en la estructura que si se emplea un sistema de núcleo central o uno reticular.

Desde el punto de vista arquitectónico esta puede ser una solución viable en edificaciones en las cuales se desee evitar el uso de apoyos intermedios para lograr espacios interiores abiertos. La combinación de muros de carga y un núcleo central permite obtener este producto.

PERIMETRAL:RESISTENCIA

Los elementos redundantes son elementos estructurales que en condiciones normales de diseño no desempeñan una función estructural o están sub esforzados con respecto a su resistencia, pero que son capaces de resistir fuerzas laterales si es necesario.

REDUNDANCIA:

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13 El termino falsa simetría se usa para identificar edificios cuya configuración aparenta ser sencilla, regular y simétrica, pero que, de-bido a la distribución de los elementos resistentes, son estructuralmente asimétricos.

Al tratar los principios ordenadores de diseño como parte del di-seño estructural, se refiere a su aplicación en este, no únicamente en el diseño arquitectónico, la simetría, proporción y el equilibrio ha de estar reflejado también en la respuesta estructural.

La disposición de los elementos estructurales ha de estar definida por el arquitecto y no se ha de limitar la respuesta formal por el descono-cimiento de los principios estructurales básicos.

Como se ha expuesto en los puntos anteriores la magnitud de las fuerzas y la gravedad de los problemas dependerán de:

La masa del edificioLos sistemas estructuralesLa longitud de las alas y sus relaciones de aspectoLa altura de las alas y sus relaciones altura/anchura

Todos estos problemas, deben ser abordados mas como retos para el diseñador, cada uno de estos elementos debe ser considerado como una necesidad mas, como otra parte del programa, algunos de ellos tomaran mayor relevancia según la naturaleza del proyecto y sus condiciones particulares.

13 Manual de Configuración y Diseño Sísmico de Edificios. Tomo 1. Arnold, Christopher. Robert Reitherman. Elsesser y Whitaker. Editorial Limusa. Primera Edición. 1991.

SITUACIÓN DEL NÚCLEO,FALSA SIMETRÍA:

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La configuración puede estar influenciada por:

Requisitos del terrenoRequisitos del programaRequisitos de imagen o apariencia

SOLUCIONES

DIVIDIR ESTRUCTURALMENTE EL EDIFICIO EN FORMAS MÁS SENCILLAS: este es un problema básicamente de geometría, el cual es el arquitecto como diseñador quien tiene la responsabilidad de definir y comprender. Cada una de estas formas geométricas se comportara de manera distinta según su ubicación en el proyecto y sus dimensiones.

Figura 36: Estructura interior Guggenheim de Bilbao

DETERMINACIÓN DELA CONFIGURACIÓN

Cada uno de estos factores ha de ser evaluado por el arqui-tecto antes de tomar una decisión con respecto a la configuración estructural, el terreno y sus condi-ciones impactaran en la clase de cimentación, y la ubicación definirá también las condiciones sísmicas que servirán como parámetro para determinar la estructura.

El programa ayudara a definir la disposición de los elementos estructurales, habrán espacios que requerirán de luces libres sin apoyos intermedios, un auditórium

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por ejemplo, habrán espacios en los cuales columnas intermedias mas que servir como obstáculos pueden servir para ir definiendo espacios y sugiriéndolos, tal es el caso de las oficinas.

Los aspectos formales reflejaran la claridad de la concepción estructural del arquitecto, el propósito del arquitecto en el análisis y diseño estructural no va a ser el de esconder la estructura, ha de ser el de hacer de ella un elemento de Arquitectura.

En este aspecto cabe también señalar que no porque una opción sea posible quiere decir que sea la mejor. La arquitectura de Santiago Calatrava es un ejemplo claro de este punto, sus soluciones si bien son funcionales y posibles, son más una expresión de forma que de estructura.

La arquitectura de Frank Gehry es otro ejemplo, para realizar el Bilbao, cada elemento estructural fue diseñado individualmente, todo esto es posible pero no por esto lo más viable.

Ahora bien, también es el arquitecto quien tendrá la decisión de definir e interpretar la naturaleza del proyecto y el impacto que busca causar en el espectador, cualquier expresión formal debe ser realizable estructuralmente.

En el diseño de varias plantas dos decisiones se tornan funda-mentales:

La manera en que los pisos se superponenLa circulación vertical entre los pisos

Tanto las escaleras como elevadores resultan de particular im-portancia ya que constituyen elementos fijos en la estructura y pueden representar un punto de rigidez.

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PROGRAMA

El arquitecto debe revisar los requisitos del programa y sus ideas sobre el diseño inicial con el ingeniero, su papel residirá en co-ordinar el proyecto, como creador del proyecto el arquitecto tendrá claros muchos aspectos técnicos, formales y funcionales del mismo, para asegurarse de que mas ade-lante no surjan conflictos inne-cesarios a causa de las hipótesis hechas o las restricciones pro-gramáticas o de diseño. DISEÑO

ESQUEMÁTICO

Esta es una de las primeras etapas de diseño, por lo cual el prestarle su debida atención re-percutirá en obtener una mejor respuesta en el proceso de diseño y concepción final del proyecto.Desde el punto de vista estructural, es en esta etapa en donde el arqui-tecto aplicara la conceptualización y su conocimiento de las diversas posibilidades estructurales con las que cuenta, analizara sus pros y contras, y será a partir de esta etapa en donde empiece a definir una respuesta estructural clara.



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La escogencia del sistema estructural en función del espacio arquitectónico.La adecuación de los materiales al sistema escogido.

Fundamentalmente el papel del arquitecto en el análisis y diseño estructural de edificios de mediana altura es el de lograr un punto de equilibrio entre función, forma y estructura y lograr que esta última sea una expresión mas de la misma arquitectura.

Este punto de equilibrio se ha de basar en dos aspectos funda-mentales:

EL PAPEL DEL ARQUITECTO

Con respecto al primer pun-to, en el caso de los edificios de mediana altura la decisión se limita a la disposición de los apoyos, ya que el sistema estructural es el de marcos rígidos.

Las armaduras espaciales, son una opción para cubrir claros grandes pero sin cargas conside-rables en sus puntos intermedios, en todo caso podrían utilizarse como una variación del concepto de losa nerburada, pero nueva-mente seria únicamente una rami-ficación de marcos y losas.

Los arcos, bóvedas, cúpu-las, cáscaras, membranas y cables

son sistemas que sus característi-cas no permiten ser usados fácil-mente en edificios de mediana al-tura, aunque pueden proponerse soluciones ingeniosas en tales sistemas.

Así pues el sistema estruc-tural está definido, lo que podría variar y esta sería la decisión a tomar por el arquitecto estruc-tural es que elementos se han de combinar para lograr esta configu-ración. Para llegar a una respuesta estructural congruente el arqui-tecto tendrá que conocer diversos conceptos, analizarlos y tomar la decisión que crea conveniente para el proyecto. Esta decisión no

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ha de estar limitada a un capricho del diseñador, ha de estar funda-mentado en aspectos técnicos, constructivos y conceptuales que respalden la solución y respuesta estructural y arquitectónica.

Valdría la pena definir lo que son los términos análisis y diseño estructural; el primero, se refiere a la selección del sistema estructural que mas se adecue al espacio ar-quitectónico planteado, tomando en cuenta el uso y naturaleza del mismo, una vez definido el sistema estructural se seleccionara el ma-terial con el cual se realizara la res-puesta estructural.

No se puede separar una decisión de otra, ya que la viabili-dad u optimización de un sistema estructural solo será posible si el material que la conforma lo hace posible. A esto se referirá el análi-sis, a la selección y definición del sistema estructural y el material a usar con el.

El diseño estructural en-tonces será, la concepción de la estructura, la disposición de los elementos estructurales en el es-pacio arquitectónico y la forma y dimensiones que estos tendrán.

Estas dimensiones estarán basa-das en un predimensionamiento, no en un cálculo formal, el cual será responsabilidad de especia-listas. En este diseño es en donde la expresión artística y creativa del arquitecto se pondrá de mani-fiesto, es en donde se lograra un diseño arquitectónico integral que combinara la función, la forma y la estructura.

Una vez definidos y expues-tos los conceptos medulares de este ensayo resulta importante profundizar en algunas conside-raciones importantes para lograr alcanzar con éxito este análisis y diseño estructural.

Figura 39: Hermitage Plaza Norman Foster

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Este será entonces el papel del arquitecto en el análisis y diseño estructural, conocer las diferentes opciones para poder proponer varias respuestas; y una vez formuladas estas, evaluar cada una de ellas y decidir la más apropiada para el proyecto.

“CONOCER PARA PROPONER Y EVALUAR PARA DECIDIR”

EL PAPEL DEL ARQUITECTO EN EL ANÁLISIS Y DISEÑO ESTRUCTURAL EN GUATEMALA

En Guatemala, el material constrictivo para los edificios de me-diana altura ha sido el concreto reforzado y el sistema estructural, los marcos rígidos.

En general, el arquitecto debiera de estar en la posibilidad de generar y proponer nuevas estructuras para sustentar su arquitectu-ra, es este aspecto uno de los objetivos principales que el arquitecto estructural debe buscar, combinar las diferentes opciones de sistemas estructurales y generar con ellas arquitectura.

Aprovechar las características y propiedades de los materiales para con esto optimizar y respaldar el sistema estructural escogido para el proyecto.

En el caso de los edificios de mediana altura y su relación con el sistema estructural, la naturaleza de esta clase de proyectos hace que los marcos rígidos sean la opción lógica, la combinación de otros elementos en su configuración se hace posible, como incluir muros de corte, núcleos centrales, apoyos perimetrales, pero son limitadas las opciones para este tipo de edificaciones.

101

Dado que la elección y aplicación del sistema estructural es tan limitada en el caso de los edificios de mediana altura, el arquitecto estructural buscara opciones no en el sistema, sino en los elementos que lo harán posible.

Tomando en cuenta todo lo expuesto hasta aquí, se puede llegar a responder la pregunta que dio origen a este ensayo ¿ha sido el papel del arquitecto determinante en el análisis y diseño estructural?

Desafortunadamente, la respuesta es negativa, ya que en Guate-mala pocas veces el arquitecto logra concebir un proyecto de manera integral, conjugando la función, forma y estructura; el arquitecto gua-temalteco se ha acomodado a adaptar medianamente las respuestas planteadas en otros países.

Para reforzar el punto expuesto se ha de tomar el enunciado que engloba lo que ha de ser el papel del arquitecto en el análisis y diseño estructural, “conocer para proponer y evaluar para decidir”.

Figura 40: Hermitage Plaza Norman Foster

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En Guatemala, escasas ve-ces se llega a presentar una pro-puesta arquitectónica innovadora, en lo que son edificios de mediana altura, no digamos en su propues-ta estructural, esto no es por falta de capacidad, mas bien por falta de conocimiento ya que la rama estructural de la arquitectura se ha dejado equivocadamente en ma-nos de la ingeniería, además que el país no cuenta con un campo de investigación en esta área, lo cual hace limitado el acervo al cual el arquitecto nacional tiene acceso.

El arquitecto entonces tiene que conocer de sistemas estruc-turales, de materiales construc-tivos, de las innovaciones en el campo de la arquitectura y la cons-trucción para poder proponer una respuesta acorde a su proyecto.

Por consiguiente, si el arqui-tecto no cuenta con los conocimien-tos necesarios para proponer una respuesta nueva e innovadora, o más bien dicho, para proponer y plantear más de una propuesta, no será capaz de evaluar opciones, por lo que no tendrá de donde de-cidir; se ha de conformar con lo que conoce, por lo que su formación es este aspecto es fundamental para

lograr soluciones adecuadas. En Guatemala entonces el camino será lograr nuevas opciones con la combinación de los materiales y elementos conformantes de la estructura, la combinación del acero y el concreto y el aprove-chamiento de sus características.

Así mismo, esta idea de a-frontar el diseño como un dialogo entre función, forma y estructura ha de inculcarse en los arqui-tectos desde su mismo proceso formativo, no profundizando de-masiado en cálculos, más bien en conceptos de funcionamiento, lle-gar a entender realmente la lógica estructural, para con esto poder realmente analizar las opciones existentes y llegar así a un diseño estructural como tal.

Esta es la idea general y el reto que hemos de tomar los ar-quitectos estructurales en Guate-mala, la pregunta lógica en este momento entonces seria ¿Cómo lograrlo? La respuesta está en cada proyecto que se afronte, en su uso, en la respuesta formal que se quiera alcanzar, no siempre será posible lograr una respuesta inno-vadora y nueva, habrán proyectos en los cuales no será necesario ir

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LA PREOCUPACION EXCLUSIVA EN

EL PAPEL DEL ARQUITECTO EN EL ANALISIS Y DISEÑO ESTRUCTURAL NO HA SIDO DETERMINANTE EN EDIFICIOS DE MEDIANA ALTURA EN GUATEMALA POR LO SIGUIENTE:

más allá del concreto reforzado como tal, habrán otros en los cuales las opciones serán mejores y posibles.

¿Que aspectos ha de tener en cuenta el arquitecto estructural para hacer posibles estas opciones?, la comprensión del comportamiento de los sistemas estructurales, en el caso de los edificios de mediana al-tura, los marcos estructurales y las diferentes combinaciones que estos presentan. En cuanto a los materiales, la mayor limitación del concreto reforzado es la masividad de sus elementos al alcanzar ciertas cargas; en el caso del acero es su costo, ya que Guatemala no es un país pro-ductor de acero. Y en lo que respecta a la combinación de ambos, la consideración fundamental serán las conexiones entre los diferentes elementos de los diferentes materiales.

LA FORMA Y LA FUNCION

El diseño arquitectónico en Guatemala se ha limitado a buscar proyectos vistosos, exagerando la importancia que se da a la función y la forma, dejando a un lado la concepción de proyectos íntegros.

Un proyecto integro es aquel que responda a las necesidades que le dio origen, haciéndolo funcional, que tenga una belleza inherente, lo que es la forma, y la estructura, es el medio que hace posible ambas, y no debiera ser solo un medio, debiera ser un complemento de ambas; la propia estructura debe cumplir con estos dos componentes, debe ser funcional, logrando optimizar los componentes que la conforman y debe ser bella, apoyando la respuesta formal del proyecto.

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Como se dijo anteriormente, el papel del arquitecto debiera de ser el de conocer las diferentes opciones estructurales para poder proponer las que sean acordes al proyecto, y después de generar propuestas, evaluar la que sea más adecuada para el proyecto y decidir su implemen-tación. En Guatemala, el haber dado una mayor importancia a la función y a la forma ha hecho que los arquitectos desconozcan los nuevos siste-mas estructurales, las nuevas combinaciones e innovaciones en este campo, por lo que las respuestas siempre han de ser las mismas.

El área estructural es una de las más complejas si no la más difícil de la arquitectura, ya que requiere una mayor conceptualización y com-prensión de el comportamiento de materiales, sistemas, fuerzas, etc., lo que hace que sea de poco interés para los profesionales; siempre buscamos lo más fácil, desgraciadamente, por lo cual el área estructural tiende a ser un campo poco explorado y explotado por los arquitec-tos.

EL DESCONOCIMIENTO O POCO INTERÉS DE LOS ARQUITECTOS EN ASPECTOS ESTRUCTURALES

Figura 41: Riva Hotel Norman Foster

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NO HA HABIDO APORTE LOCAL A SOLUCIONES ESTRUCTURALES

En Guatemala el arquitecto se ha limitado a utilizar las mis-mas respuestas estructurales en sus proyectos. Obviamente, si los profesionales de la arquitectura no le dan el interés necesario al tema estructural, no se preocupan en conocer, no se lograran avances y nuevos aportes en el campo estructural en el medio nacional.

LA DELEGACIÓN EN LA INGENIERÍA DE LA TOTALIDAD DEL ASPECTO ESTRUCTURAL

Como se ha expuesto anteriormente, el arquitecto se siente satis-fecho al lograr un proyecto funcional y formalmente aceptable; al lograr esta propuesta, delega la responsabilidad de la estructura a la ingeniería, la cual, debiera ser un apoyo, no la creadora de la respuesta estructural, la cual debiera ser responsabilidad exclusiva del arquitecto.

Debemos entender que un proyecto es función, forma y estruc-tura, estos tres componentes son responsabilidad única y exclusiva del arquitecto.

Figura 42: Riva Hotel Norman Foster

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El papel del arquitecto en el análisis y diseño estructural de edifi-cios es el de decidir y definir la respuesta estructural, concebirla y con-ceptualizarla, planteándola de acuerdo a las necesidades y naturaleza del proyecto.

Ya sea en concreto armado o acero, el plantear una respuesta estructural concebida íntegramente con el proyecto, en sus aspectos formales y funcionales, dará como resultado mejores proyectos y mas interesantes.

El concreto reforzado y el acero presentan diferentes característi-cas, las cuales serán tomadas en cuenta para la decisión de la respuesta estructural.

El diseño y construcción de edificios de mediana altura, por las características del país, no es muy grande, lo cual hace que la espe-cialización en este campo sea limitada, aunque es este el futuro de la arquitectura nacional en el ámbito de las ciudades.

CONCLUSIONES

EL VOLUMEN DE EDIFICACIÓN DE ESTE TIPO DE EDIFICIOS ES MUY LIMITADO, POR LAS, CONDICIONES DEL

MERCADO

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GESTIÓN INMOBILIARIA

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La factibilidad económica es una de las decisiones más impor-tantes cuando se formula y se pone en marcha un proyecto, al abordar la arquitectura y la construcción como una inversión se buscan obtener ganancias y utilidades o viéndolo de otra manera evitar pérdidas, por lo cual la decisión del sistema constructivo y materiales a emplearse en un proyecto son fundamentales para su ejecución.

En Guatemala, ¿Se aprovechan las características del acero y el concreto reforzado como materiales estructurales para lograr una mayor factibilidad económica en los edificios de mediana altura?

Para responder esta interrogante, y con fines académicos, se ha de analizar los aspectos cualitativos de cada uno de estos materiales y sistemas estructurales, ya que la definición cuantitativa de una u otra propuesta dependerán de cada proyecto y la forma en que este sea abordado.

ANTECEDENTES

GESTIÓN INMOBILIARIA

Para definir la viabilidad de un sistema estructural y constructivo se pueden tomar en cuenta las siguientes consideraciones:

PREMISAS

Tradicionalmente la construcción en concreto resulta más económica

Guatemala cuenta con todo lo necesario para llevar a cabo un proyecto en concreto armado en su totalidad. Cuenta con una industria cementera fuerte; con la capacidad de abastecimiento de los agrega-

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La mano de obra para construir las estructuras de concreto es de educación media a baja, por lo cual es barata

La construcción en concreto armado es relativamente sencilla en cuanto a su comprensión y explicación; como constructores basta con contar con encargados de obra capacitados y familiarizados con el pro-ceso constructivo para que sean ellos quienes capaciten al personal.

El doblado del hierro puede ser repetitivo, en el caso de eslabones y estribos, por lo cual el proceso de producción resulta más eficiente. El armado del elemento como tal (zapatas, vigas, columnas y losas) una vez superado el primero, también puede considerarse como repetitivo, haciéndose mas sencillo cada vez; este es uno de los objetivos de un buen diseño estructural, uniformizar los elementos para lograr su fácil comprensión y construcción. El encofrado, paraleado y entarimado es un proceso que en el medio no presenta mayor dificultad y con el cual los constructores están familiarizados.

Un edificio de mediana altura por naturaleza no es encarado como un proyecto pequeño, los elementos estructurales suelen necesitar can-tidades de concreto considerables, por lo que su preparación manual no es factible y se dispone en el medio de empresas que dan este servicio, la colocación tampoco requiere un alto grado de escolaridad por parte del personal, mas que una capacitación adecuada y una supervisión del mismo.

dos necesaria para llevar a cabo proyectos de gran magnitud; materia-les necesarios para la formaleta de este sistema; así como una relativa viabilidad para la obtención de el acero de refuerzo necesario para el armado de la estructura.

Todo lo anterior se refleja en el precio final del producto, en este caso, los edificios de mediana altura. En cualquier estudio de factibilidad de cualquier producto este es uno de los factores más importantes, la obtención de materia prima, la cual se encuentra disponible en el mer-cado.

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El control de calidad del con-creto puede realizarse por laborato-rios calificados y son relativamente más accesibles

Las pruebas necesarias para garantizar la calidad del ele-mento constructivo son sencillas. Se pueden analizar tanto las vari-llas del refuerzo como la calidad del concreto.

Las experiencias en este sistema han sido satisfactorias

Casi la totalidad de edifi-cios de mediana altura en Guate-mala son de concreto armado, lo cual ha permitido un desarrollo y perfeccionamiento de este sistema sin tener que buscar nuevas alter-nativas que lo sustituyan.

El nivel de escolaridad ne-cesario para ser albañil es muy bajo en el medio; esta falta de exi-gencia hace que la competitividad del trabajador en el mercado labo-ral sea limitada y la remuneración sea proporcional a esta.

Existen numerosos grupos de constructores calificados

Por ser este un sistema constructivo usual en el medio, y el tiempo que lleva desarro-llándose hay muchas empresas que han ido perfeccionando sus técnicas constructivas, sus tiem-pos de entrega, equipo necesario y personal. Además, la amplia di-fusión hace factible la competen-cia, lo cual se traduce en mejores proyectos y tiempos más cortos.

Figura 43: Caja de MadridNorman Foster

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Construir con estructuras metálicas para edificios es más costoso que hacerlos con estructuras de concreto

La poca difusión de este sistema y la falta de disponibilidad de los elementos constituyentes de este tipo de estructuras hacen de este sistema más costoso.

La mano de obra es escasa y altamente calificada y por lo tanto costosa

Como se ha mencionado anteriormente, tanto el montaje como las uniones entre los diferentes elementos es más cuidadosa que en el concreto reforzado. El personal debe tener conocimiento de la interpre-tación de planos, formas de fijación y en general ser más y mejor ca-pacitados que los constructores en concreto armado. Este conocimiento debe pagarse, lo cual hace la mano de obra más costosa y el personal más reducido.

El número de proveedores confiables en plazos, calidad y precio siempre ha sido muy reducido

Por la falta de producción de perfiles estructurales en línea, el manejo del acero en la construcción es muy especializado

Para construir estructuras metálicas es indispensable contar con un equipo de alta capacidad técnica y experiencia comprobada en di-seño, calculo, elaboración de planos de taller, fabricación y montaje

La falta de personal calificado en la construcción de estructuras de acero así como de experiencia en el mismo puede repercutir de manera negativa en el proyecto ya que el tiempo de producción va a ser más lento y puede llegar a ser un proceso de prueba y error, encareciendo el proyecto.

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Siempre habrá ataduras críticas en la contratación para la fabri-cación de estructuras metálicas.

El control de daños y reparación de estas estructuras en forma estricta es costoso y sofisticado.

Los tiempos para planeación de su fabricación son alongados, lo que redunda en la duración total de una obra terminada

En este tipo de estructuras, los detalles de fijación entre los dife-rentes elementos que lo constituyen ha de ser de vital importancia, ha de ser diseñado casi individualmente por lo que requiere más tiempo, lo cual hace que el costo de planificación sea mayor al de una estructura de concreto armado.

Los detalles constructivos deben ser resueltos desde la planifi-cación, dejando muy poco margen para la corrección de estos sobre la marcha.

Figura 44: Caja de Madrid Norman Foster

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La arquitectura vertical en general, no solamente en Guate-mala, surge ante la necesidad de aprovechar el espacio en las ciu-dades. El espacio horizontal en ellas es cada vez más limitado y la infraestructura para que estas funcionen se vuelve más compli-cada a medida que estas crezcan en esa dirección, por lo cual, el cre-cimiento vertical de las ciudades es el camino a seguir.

Llevar a la realidad cualqui-er proyecto trae consigo un costo económico, en el cual se incluyen los estudios previos necesarios para la decisión del proyecto ade-cuado, costos de planificación y cálculos que la complemente, la construcción propiamente dicha y obviamente, el terreno.

A medida que el espacio horizontal se va haciendo escaso, la disponibilidad de este espacio le da una plusvalía, un precio; un proyecto será factible económica-mente a medida que este espacio sea aprovechado al máximo, para lograr con esto la mayor rentabili-dad posible.

¿Cómo se amarran estos conceptos al análisis y diseño estructural? Sencillo, todos los e-lementos estructurales ocupan un espacio y a medida que se logre la optimización de estos elementos en sus secciones y configuración, harán de la estructura un punto a considerar en la factibilidad económica del proyecto.

APROVECHAMIENTO DE LAS CARACTERÍSTICAS DELACERO Y EL CONCRETO REFORZADO COMOSISTEMAS ESTRUCTURALES PARA LOGRARUNA MAYOR FACTIBILIDAD ECONÓMICA

EN LOS EDIFICIOS DE MEDIANA ALTURA

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Así mismo, tanto el concreto reforzado como el acero cuentan con características propias, las cuales según la naturaleza del proyecto pueden aprovecharse y que esto se traduzca en factibilidad económica.La diferencia fundamental entre ambos materiales radica en las dimen-siones de las secciones que pueden obtenerse, el acero, bajo las mismas cargas, ofrece menores secciones que el concreto reforzado. A simple vista entonces, podría decirse que el acero es más factible económica-mente que el concreto reforzado ya que al ofrecer menores secciones, se dispone de más espacio aprovechable, pero esta decisión no es tan sencilla, en ella influyen otros factores como lo son la resistencia del suelo, los esfuerzos a los cuales está sometido la estructura, etc.

Por lo cual, cada proyecto debe analizarse de manera particu-lar, para con esto plantear respuestas congruentes a las necesidades y que esta adecuación de la propuesta estructural a las necesidades y características del proyecto se traduzcan en beneficios económicos.

En Guatemala, la necesidad del aprovechamiento del espacio horizontal cada vez es mayor y así, la importancia de la arquitectura vertical. Por consiguiente, el aprovechamiento de las características del acero y el concreto reforzado debiera de tomarse en cuenta, para que esto se traduzca en beneficios económicos, lo cual, no es así.

Como se expone en los antecedentes de este ensayo, los di-versos factores expuestos, que no tienen que ver directamente con las características propias de los materiales, influyen en la decisión de la viabilidad de uno u otro sistema, más que el aprovechamiento de las características de los mismos.

En el medio nacional, no se plantean diferentes panoramas, ni se analizan diferentes escenarios, más bien, se han tipificado los mate-riales y sistemas según su uso, no según su factibilidad económica. Por ejemplo, el acero usualmente se emplea para bodegas o plantas industriales, y el concreto reforzado para marcos estructurales y por eso para edificios de mediana altura.

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EN GUATEMALA NO SE APROVECHAN LAS CARACTERISTI-CAS DEL ACERO Y DEL CONCRETO REFORZADO PARA LOGRAR UNA MAYOR FACTIBILIDAD ECONÓMICA EN EDIFICIOS DE MEDI-ANA ALTURA POR LAS SIGUIENTES RAZONES:

El ejemplo más claro en este tema es el uso del acero como ma-terial estructural, este cuenta con una excelente resistencia a la com-presión y a la tensión, puede alcanzar mayor resistencia que el concreto reforzado y con elementos más esbeltos, aun así, el acero no ha sido tomado en cuenta como material estructural en el medio nacional, a pesar de sus características.

En relación al tema financiero, como se ha expuesto anteriormente, en la arquitectura se vende el espacio, el uso del acero ayudaría a optimi-zar este espacio por ejemplo, pero no se ha puesto el interés suficiente en analizar y conocer las ventajas que este material puede ofrecer, o la combinación de ambos, el concreto reforzado y el acero.

NO SE HAN EXPLOTADO DEBIDAMENTE LAS CUALIDADES DE LOS MATERIALES

EL USO SE HA TIPIFICADO PORCUESTIONES DE COSTUMBRE

En Guatemala, el material para la construcción de edificios de mediana altura es el concreto reforzado, y el sistema estructural, los marcos, vigas y losas. Estos conceptos se han tomado como leyes, se ha cerrado la puerta a la innovación constructiva, ¿por qué? Por costumbre y por comodidad, la industria de la construcción se mueve en torno al

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concreto y son pocos los arquitectos que consideran el proponer otro sistema o material estructural como respuesta en sus proyectos.

Este tema afecta a todos los participantes del proceso construc-tivo, el arquitecto, como diseñador y creador del proyecto se limita al uso del concreto reforzado porque es el material que conoce, así mismo los constructores, quienes se cierran a la posibilidad de aplicar nuevas técnicas.

Incluso, en relación al aspecto financiero, no se ve la implemen-tación de nuevas técnicas como una oportunidad de lograr mayores utilidades mediante la innovación, todo lo contrario, la innovación tiene un costo más elevado, lo cual desalienta su implementación.

EL CONCRETO REFORZADO SE HA APROVECHADO MÁS QUE EL ACERO

Al ser el concreto reforzado el material más usado, ha sido este el que ha tenido una mayor y me-jor evolución, ha sido este material en donde se han perfeccionado las técnicas constructivas, optimizado los tiempos y los procesos.

Toda esta evolución deja en desventaja al acero, ya que no solo son pocos los arquitectos que si quiera consideran este como un material estructural sino así tam-bién los constructores, quienes tendrían que pasar por el mismo proceso de evolución con el ace-ro para lograr aprovechar las ca-racterísticas y ventajas de este.

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LAS SOLUCIONES ESTRUCTURALES PROPUESTAS EN AMBOS SISTEMAS SON

En ambos casos, sea el ace-ro o el concreto reforzado, son las mismas respuestas estructurales las que se plantean, una vez mas no hay propuestas nuevas, no hay innovación.

¿Por qué? La innovación tiene un costo, el cual puede o no generar mejores utilidades; esa in-certidumbre es la que lleva tanto a los diseñadores, constructores e inversionistas a considerar las op-ciones tradicionales, ya que son estas las que ofrecen una mayor certeza en todo sentido y en cada una de las etapas del proceso desde el diseño y planificación hasta la construcción; aunque las nuevas opciones podrían ser mas económicas y eficientes.

CONVENCIONALES Y NO HANEVOLUCIONADO

Figura 45: Caja de Madrid Norman Foster

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CONCLUSIONES

Guatemala no produce acero, por lo que la producción y pro-cesamiento del acero es más costosa ya que la materia prima es im-portada.

Existen diferentes factores que influyen en la decisión de utilizar uno u otro material estructural, principalmente la disponibilidad y el costo de mano de obra para trabajarlo.

La costumbre ha determinado que el concreto reforzado sea la opción material más utilizada en la industria de la construcción.

Se percibe en el medio físico un temor a explorar y proponer nue-vas opciones en uno u otro material.

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PROYECTOS

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Cada uno de los temas tratados hasta ahora no sirve de nada si son considerados de manera aislada o se mantienen como conceptos teóri-cos, la importancia de cada una de estas reflexiones es su aplicación y puesta en práctica. Por lo cual es importante definir claramente:

¿Cómo se pueden optimizar las condiciones anteriores a

proyectos de edificios de mediana altura de manera integral?

ANTECEDENTESEsta serie de ensayos han

tomado como base líneas temáti-cas bien definidas, en las cuales se han tratado diferentes temas acorde al interés central de esta investigación, el cual es el análisis y diseño estructural de edificios de mediana altura en concreto ar-mado y acero.

CONSIDERACIONES QUE HAN SIDO RELEVANTES EN EL DESARROLLO DE LA

ARQUITECTURA VERTICALY POR CONSIGUIENTE SU

ANÁLISIS Y DISEÑO ESTRUCTURAL

En Guatemala, la evolución de la arquitectura vertical ha sido un proceso natural, el cual ha sido únicamente la aplicación de conceptos, procesos y tecnologías previamente aplicadas en otros países.

En cada una de estas líneas se han hecho reflexiones y con-sideraciones que para tener vali-dez han de poder ser aplicadas en proyectos en Guatemala.

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Los factores que se definieron como determinantes para el desa-rrollo de la arquitectura vertical fueron:

El acero y concreto reforzado El ascensor y la bomba hidráulica Hechos históricos relevantes.

Tanto el concreto reforzado y el acero como materiales construc-tivos han tenido su origen fuera del país, así también el ascensor y la bomba hidráulica, su estudio, mejoramiento y fabricación ha estado en manos de investigadores y científicos extranjeros.

Guatemala se ha limitado a usarlos e implementarlos en sus cons-trucciones y tomando en cuenta que el primer edificio de más de cinco niveles fue inaugurado en 1949, casi un siglo después del surgimiento del concreto reforzado, se puede considerar que localmente la arquitec-tura vertical es resultado de la aplicación de conceptos importados.

A lo largo de la historia, los terremotos han desempeñado un pa-pel fundamental en la historia arquitectónica de Guatemala; en 1976, el último terremoto de gran intensidad registrado en el país, permitió desarrollar los edificios de mediana altura, similar al Gran Incendio en Chicago, aunque con menor intensidad.

Ha sido hasta en la última década cuando este tipo de edifica-ciones han tenido un verdadero auge, impulsados mas por factores económicos e inmobiliarios, que por hechos históricos.

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CONSIDERACIONES QUE SE RELACIONAN CON EL COMPROMISO ÉTICO DEL DISEÑOESTRUCTURAL DE LOS EDIFICIOS DE MEDIANA ALTURA EN CONCRETO REFORZADO Y ACERO

La aplicación de la ética en el análisis y diseño estructural de edi-ficios de mediana altura tiene la misma importancia en Guatemala que en cualquier parte del mundo. Es una cuestión de integridad y profesio-nalismo más que de ubicación geográfica. Cada proyecto traerá consigo una serie de implicaciones éticas a las cuales habrá que prestar particu-lar atención y darles la importancia que sea requerida.

EL PAPEL DEL ARQUITECTO EN ANÁLISIS Y DISEÑO ESTRUCTURAL INTEGRAL

Simple y sencillamente el papel del arquitecto es crear arquitectura; y este es el papel que debe desempeñar en el análisis y diseño estruc-tural, lograr que la estructura se integre al proyecto, no solo como un elemento sustentante sino como parte funcional y formal del proyecto.

En edificios de mediana altura, en Guatemala, el factor fundamen-tal a tomar en cuenta es el sísmico, por las características propias de la región.

Otro de los factores que el arquitecto debe tomar en cuenta es aplicar los conceptos básicos de diseño, la proporción, escala, simetría, ritmo, etc. Ampliar su visión más allá de la forma o la función, ir más lejos y geometrizar las propuestas para poder predecir el comportamiento de los diferentes elementos formales ante un sismo, para con esto poder

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plantear una respuesta estructural acorde al proyecto. El análisis de las diferentes posibilidades estructurales y de sus elementos componentes es otro de los papeles que el arquitecto ha de desempeñar en el diseño estructural, siempre hay más de una solución para un mismo problema, pero se debe escoger la que mas aporte al proyecto.

Actualmente el arquitecto en el medio nacional ha dejado a un lado la concepción estructural, se ha limitado a ver la estructura como elemento sustentante, no como elemento conformante de la propia ar-quitectura que se está buscando crear.

APROVECHAMIENTO DE LAS CARACTERÍSTICAS DEL ACERO Y CONCRETOREFORZADO COMO SISTEMAS ESTRUCTURALES PARA LOGRAR UNA MAYOR FACTIBILIDAD ECONÓMICA EN LOS EDIFICIOS DE MEDIANA ALTURA

Actualmente, la situación mundial hace imposible predecir la via-bilidad de uno u otro material o sistema estructural, la variabilidad de los costos está sujeta a factores completamente externos a la respuesta estructural. Guatemala no produce hierro, lo trabaja y procesa, pero no lo produce, por lo cual la viabilidad de ambos sistemas constructivos y estructurales están sujetos al precio del hierro en el mercado como materia prima y por consiguiente del acero como producto resultante.

En esta situación, el concreto reforzado se presentaría como la opción más lógica ya que la cantidad de acero es menor que en el acero como sistema estructural, pero esto depende de la altura del edificio, el peso propio del mismo, el valor soporte del suelo, el uso del espacio, el riesgo sísmico, etc.

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OPTIMIZACIÓN DE LAS CONSIDERACIONESANTERIORES A EDIFICIOS DE MEDIANA ALTURA

CASO DE ANÁLISIS EDIFICIO EN:FIGUEROA EN WILSHIRE,

LOS ANGELES

Figura 46: Vista exterior del Edificio Figueroa

El sistema estructural, dise-ñado por CBM Ingenieros, Hous-ton, Texas, consiste en ocho súper columnas de acero ubicadas en el perímetro interconectadas en di-agonales a un núcleo interior re-forzado con vigas que actúan como estabilizadores en cada nivel. Los marcos en cada nivel están estruc-turados de tal manera que las co-lumnas principales responsables de la resistencia a cargas laterales están pesadamente cargadas por las cargas de la gravedad para compensar el riesgo de volteo. El sistema estructural se compone de tres elementos principales:

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Vigas estabilizadoras cubriendo luces de aproximadamente 40ft. Desde el núcleo al perímetro. Estas vigas desempeñan tres diferentes funciones: Primero, soportan las cargas de gravedad. Segundo, actúan como vigas conectoras dúctiles resistentes al momento entre el núcleo y la trama de columnas exterior. Ter-cero, refuerzan la resistencia al volteo del edificio por la unión del perímetro al núcleo. Para reducir el peso adicional de estos elementos, reducen su sección en el centro para reducir el peso propio de la estructura.

Figura 47: Esquemas de la trama de vigas

1

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Las súper columnas exterio-res cargadas fuertemente por la gravedad contrarrestan los esfuerzos de volteo y los empujes horizontales.

2

Figura 48: Localización de las columnas en planta

Figura 49: Refuerzo interior del núcleo.

Un núcleo interior reforzado concéntricamente.

3

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CASO DE ANÁLISIS CON SISTEMAS COMBINADOS (ACERO Y CONCRETO REFORZADO):

Figura 50: Vista exterior, First Bank Place

Este es un edificio encha-pado en granito de 56 niveles, conformado por una repetición de plantas cambiantes, con la re-ciente incorporación de una premi-sa arquitectónica que requería que la fachada noreste, A1B1, debe contener el mínimo de columnas estructurales, para proveer vistas abiertas de la ciudad.

La respuesta fue una “es-pina dorsal” en forma de cruz. Una combinación de marcos rígidos y refuerzos de acero que proveen un espacio interior amplio entre los ejes AA1 y BB1 que actúan como membranas de corte. Las colum-nas mixtas, con concreto de resis-tencia hasta de 10,000 psi, y forma variante desde 7 metros cuadra-dos en la base hasta 4.65 metros cuadrados en la parte superior, es-tas son usadas en los extremos de la cruz.

Figura 51: Vista exterior, First Bank Place.

FIRST BANK PLACE, MINNEAPOLIS

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Dado a que la configuración en cruz es inestable a la torsión, esta es estabilizada mediante marcos reforzados a lo largo del perímetro BC y B1C1, y por una serie de marcos vierendeel de tres niveles de alto a lo largo de las líneas CC1 y B1D1. Un marco vierendeel de 12 niveles de alto a lo largo del eje A1D1 une la columna de concreto armado ubi-cada en A1 a la columna perimetral de acero en D1. Además soporta el verendeel circular a lo largo del BAB1E sobre el nivel 45. Este vierendeel circular provee tanto resistencia a la torsión como a los empujes laterales al marco completo. El conjunto completo es un excelente ejemplo de la configuración estructural estratégica en un edificio de una geometría compleja sin tener que invertir exageradamente en el sistema estruc-tural. El diseño estructural estuvo a cargo de CBM Ingenieros, Houston, Texas.

Figura 53: Esquema de la configuración estructural.

Figura 52: Esquema de la configuración estructural.

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CASO DE ANÁLISIS EN CONCRETO REFORZADO:

EDIFICIO CENTRAL, PLAZA DE HONG KONG

Este edificio con 78 niveles, con el nivel más alto de oficinas a 268 metros de altura. Incluyendo el mástil, este edificio cuenta con 368 mts de altura. Cuenta con una planta triangular con un lobby a-bierto en el nivel 46.

El diseño triangular típico de su planta de un área de 2214 metros cuadrados, fue preferido sobre un diseño típico rectangular o cuadrado ya que la forma trian-gular ofrece la posibilidad de ma-yores vistas y menos esquinas.

La torre consiste en tres sec-ciones:

1. Una sección alta de 30.5 metros de altura que forma la base en la que se encuentra la entrada principal y los espacios de circu-lación publica.

2. La siguiente sección, de 235.4 metros de altura que con-

Figura 54: Vista Exterior del Central Plaza de Hong Kong.

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tiene 57 niveles de oficinas, un lobby abierto y cinco niveles que con-tienen cuartos mecánicos.

3. Y por último, seis niveles con cuartos mecánicos y un mástil de 102 metros de altura.

La forma triangular del edificio no es realmente triangular ya que las aristas fueron cortadas para proveer un mejor espacio de oficinas. La fachada del edificio está cubierta por vidrio insolado. El mástil está fabri-cado de tubos de acero estructural de un diámetro de hasta 2 metros.

El diseño triangular del núcleo provee una configuración estruc-tural y funcional consistente. Un espacio de oficinas libre de columnas, con luces de entre 9.4 a 13.5 metros entre el núcleo y el perímetro del edificio.

Para mejorar la calidad del espacio en la base, la trama de colum-nas se de 4.6 metros cambia a una trama de 9.2 eliminando algunas columnas. Las vigas de 5.5 metros de peralte facilitan la transferencia de las cargas a la terminación de la columna.

Figura 55: Configuración estructural del núcleo y columnas perimetrales.

Figura 56: Distribución de columnas y vigas

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El sitio es un reciente relleno de roca solida hecho en el área de Hong Kong, con una profundidad de entre 25 y 40 metros. Este relleno de entre 10 a 15 metros descansa sobre roca triturada y depósitos ma-rinos. La presión de bearing permitida en la roca es de 5.0 kN/m². La presión máxima del agua está a unos 2 metros bajo el nivel. La presión del viento es el criterio más importante a tomar en cuenta en Hong Kong, la cual está situada en un área susceptible a las fuerzas de los tifones. el diseño local se basa en un promedio por hora de la velocidad del viento de 44.7 mts por segundo, una ráfaga de viento de 70.5 mts que da como resultado una presión lateral de diseño de 4.1 kN/mt cuadrado a una altura de doscientos metros.

El sótano consiste en una pared de relleno que forma un diafragma que se extiende por todo el perímetro del sitio y se cimenta y ancla en roca solida. Este diseño de pared de diafragma permite que el sótano sea construido de “arriba hacia abajo”, este método tiene tres ventajas fundamentales:

Figura 57: Vista exterior nocturna del Central Plaza

1. Permite la construcción si-multánea de la superestructura y el sótano, reduciéndose así el tiempo de ejecución.

2. Las losas del sótano son usadas para dar unidad y amarre a las paredes del diafragma, evi-tando los empujes laterales.

3. Crea una caja que per-mite instalar cajones para la ex-cavación manual, tradicional en Hong Kong.

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El sistema de resistencia la-teral para esta torre consiste en una trama de marcos externos en la fachada que actúan como tu-bos. Esto consiste en columnas anchas espaciadas a 4.6 metros y vigas de 1.1 metros de peralte. La altura entre pisos es de 3.6 mts. Los muros de corte que confor-man el núcleo cargan aproximada-mente el 10 % de las cargas later-ales. La viga perimetral tiene un peralte de 5.5 mts y un ancho de 2.8 mts., permitiendo eliminar co-lumnas alternadas en la fachada, para abrir los espacios públicos en los niveles inferiores. El incre-mento en el espaciamiento de las columnas aunado a la eliminación de las vigas spandrel en la base del edificio hace que este marco externo no resista las cargas late-rales actuantes en el edificio. Por lo tanto, los esfuerzos del viento son transmitidos al núcleo por la acción de una losa de 1 metro de grosor localizada en el nivel de transferencia.

El esfuerzo del viento es absorbido por el núcleo hasta el nivel inferior del sótano, en donde se transmite a las paredes perime-trales del diafragma.

Figura 58: Zonificación Estructural.

Figura 59: Sección esquemática mostrando la transmisión de cargas laterales.

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Para evitar esfuerzos innecesarios en las paredes del núcleo, las losas y vigas están separadas horizontalmente en ciertos niveles. El diseño estructural de este proyecto fue hecho por la firma Ove Arnp y Asociados.

Las estructuras de acero son más comúnmente usadas en la cons-trucción de edificios de altura. En el diseño original, un tubo de marcos con refuerzos cruzados externos fue aplicado con vigas primaras y se-cundarias que soportaban la armadura metálica y losas de concreto. El núcleo era también de acero, diseñado para soportar cargas verticales únicamente. Posteriormente, después de una revisión del aspecto fi-nanciero por parte del inversionista, decidieron reducir la magnitud de la superestructura incrementando el tamaño de las plantas así como re-duciendo la complejidad arquitectónica lo que hizo posible una solución en concreto reforzado de alta resistencia, posible.

En la propuesta final, columnas de 4.6 metros de diámetro y vigas de 1.1 metro de peralte fueron usadas para reemplazar las grandes columnas de acero en las esquinas. La modulación en el encofrado y la implementación de un eficiente proceso de construcción hace que esta estructura de concreto reforzado no tome mayor tiempo que una estructura de acero. Y el punto mas atractivo es que la aplicación de esta estructura puede resultar en un ahorro considerable de varios millones en comparación a la estructura de acero. Este edificio es actualmente el más alto en concreto reforzado.

Otra ventaja del concreto reforzado es la flexibilidad en los elemen-tos estructurales debido al encofrado y modulación, el cual se adapta a las necesidades del proyecto.

CONCRETO REFORZADOACERO VRS.

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La aplicación de cualquier consideración reside en su conocimien-to. El arquitecto debe conocer las características de los materiales, su proceso constructivo y de diseño para poder aplicarlo y presentar una respuesta estructural factible y apropiada al proyecto.

En Guatemala, la consideración más importante para los edificios de mediana altura en concreto reforzado y acero es la resistencia a los sismos.

Una de las tantas razones por la que la arquitectura es tan bella es por su diversidad, para abordar de lleno el análisis, diseño estructural y arquitectónico de un edificio de mediana altura es necesario conocer su historia, funcionamiento y construcción para con esto plantear la mejor solución posible para cada proyecto.

CONCLUSIONES

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PROPUESTA

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Para lograr cambios y mejoras en la concepción y edificación de los edificios de mediana altura en el medio, se hace necesario reforzar algunas áreas formativas, legales y operativas que determinan la cali-dad, eficiencia y rentabilidad de los edificios de mediana altura. Esta situación no depende de un organismo en particular, sino de un esfuerzo conjunto de entidades educativas, gremiales, empresariales y legales que deberían ser apoyadas por una política de estado apoyada por las municipalidades del país. Medidas que incluirían principalmente lo siguiente:

PROPUESTA

Promover la legislación de la participación obligatoria de arquitec-tos estructurales en los edificios mayores de cinco (5) niveles a través de la Universidad de San Carlos de Guatemala (USAC), apoyada por el Colegio de Arquitectos y las Municipalidades del país.

Promover especialidades en estructuras en las facultades de Ar-quitectura del país para enfatizar el papel conceptual del arquitecto en el campo estructural; apoyado por laboratorios experimentales de mo-delos y materiales, análisis sísmicos. Promover la investigación a través de entidades competentes.

Determinar las condiciones sísmicas y geológicas del país en mapeo y estudios científicos para determinar zonas de riesgo, calidades de suelo, etc., como guía para la concepción estructural y que conlleven a un reglamento de diseño sísmico en el país.

Adoptar criterios de diseño sísmico en el país desde el punto de vista del diseño arquitectónico según la propuesta siguiente:

Diseño en plantaDiseño en sección

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Simetría y asimetríaReducción de peso en los elementos estructurales.Uniformidad en la distribución de resistencia, rigidez y ductilidad.Formas lógicas en planta y sección

Analizar con base en el estudio de suelos del terreno, la ubicación del edificio y la función, la propuesta estructural más adecuada a cada problema, su material más adecuado y la combinación más eficiente de su estructura sustentante, sus elementos no estructurales y la interac-ción entre ambos, para lograr en cada caso la solución más innovadora y económica posible.

Capacitar personal técnico en la construcción de acero en las entidades educativas correspondientes, para incrementar la oferta de mano de obra calificada en este material.

RECOMENDACIONES La ciudad de Guatemala debería empezar a replantear su infra-

estructura, en función de poder encarar el crecimiento de la ciudad en el plano vertical, para con esto evitar el colapso de la misma. Formular un Plan Maestro Municipal adecuado a las necesidades actuales y futuras de la ciudad.

En un mundo globalizado, obtener información confiable resulta relativamente sencillo, por lo cual tanto la Municipalidad de Guatemala como aquellas instituciones relacionadas con la construcción (Cámara Guatemalteca de la Construcción, por ejemplo) deberían aprovechar esta globalización para replantear sus códigos, normas y reglamentos para este tipo de edificaciones, haciendo estas acordes y congruentes a las necesidades y características del país.

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El papel de todo arquitecto es el de dar soluciones, por lo cual, todo profesional debe mantenerse en constante actualización y for-mación, para así poder dar mejores soluciones a las necesidades que se le planteen.

El Colegio de Arquitectos de Guatemala debería de difundir entre sus miembros los casos tratados en el Tribunal de Honor y las reso-luciones tomadas por este, para con esto ir formando la ética de los arquitectos en base a casos reales de nuestro medio.

Plantear la importancia del papel del arquitecto en el análisis y diseño estructural, ya que en la actualidad este es uno de los aspectos más débiles en la formación del arquitecto en Guatemala.

En Guatemala, las diferentes Facultades de Arquitectura, como formadoras de futuros profesionales, deben promover e impulsar la in-vestigación técnica y especializada, ya que no se cuenta en la actualidad con información concreta y que sea de utilidad para los profesionales, que le ayude a encarar un proyecto, a conceptualizarlo y concebirlo.

Combinar ambos materiales sería una forma de aprovechar tanto la versatilidad del concreto reforzado como la rapidez y resistencia del acero. La implementación de sistemas de construcción mixtos darían como resultado respuestas estructurales más efectivas e interesantes.

En Guatemala, debe prestarse la atención necesaria al análisis y diseño estructural, ya que este ha sido dejado a un lado por parte de los arquitectos, dejándolo en manos casi exclusivamente de ingenieros, apartando de la estructura la posibilidad de ser una expresión mas de la arquitectura misma; basta con analizar los contenidos de los diferentes pensums de estudio de la carrera en las diferentes universidades del país, en donde la rama estructural está reducida a pocos cursos y muy generales.

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PROGRAMA DE POSGRADOS

El análisis y diseño estructural en la Arquitectura es un aspecto bastante conceptual, mas cualitativo que cuantitativo, que depende de la co-rrecta aplicación e interpretación del comportamiento de tanto los ma-teriales como los sistemas estructurales seleccionados, requiere un “sentido común”, cuya representación cuantitativa y numérica puede estar definida y resuelta por especialistas, pero el análisis y diseño es responsabilidad única y exclusiva del Arquitecto como creador del proyecto.

En Guatemala, el análisis y diseño estructural ha pasado a ocupar un segundo plano en la arquitectura y la construcción, ya que tanto la ex-presión formal como los métodos constructivos se han visto limitados y han dejado a un lado la innovación, por lo cual es importante dar un nuevo enfoque de estos, tratando de exponer nuevas posibilidades para con esto lograr su aplicación en la arquitectura guatemalteca con-temporánea.

Arq. Juan Pablo Samayoa G.

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