Este proyecto presenta el diseño y cálculo estructural de una nave industrial en Choluteca, Honduras, con el propósito de establecer un taller para una empresa de distribución de gas propano. El proyecto aborda la creación de una estructura segura y funcional, considerando desafíos específicos como la sismicidad moderada y vientos huracanados de la región, así como condiciones de suelo de baja capacidad portante. Para ello, se integran normativas de construcción hondureñas e internacionales (como ACI 318 y ASCE 7), buscando soluciones estructurales eficientes que utilicen materiales disponibles localmente. El documento detalla los parámetros geotécnicos, cálculos de cargas (muertas, vivas, sísmicas y de viento) y el modelado de la nave en software especializado, con el objetivo de servir como referencia para futuros desarrollos en el área.
Problemática que dio origen a la investigación. Condiciones ambientales y sísmicas en Choluteca
• Clima y Viento: La región de Choluteca se caracteriza por un clima tropical seco, con alta exposición a sequías, vientos fuertes y lluvias torrenciales estacionales. La velocidad mínima básica del viento para el diseño se establece en 120 km/h según el Código Hondureño de la Construcción (CHOC-08), considerando una exposición tipo C (terreno abierto con obstáculos bajos).
• Riesgo Sísmico: Choluteca presenta un riesgo sísmico moderado debido a su proximidad a fallas geológicas activas, como la Falla de Motagua y la de Jocotán-Chamelecón. Según el CHOC-08, la zona sísmica de Choluteca se clasifica como 5a, con una aceleración pico del suelo de 0.40g. El tipo de suelo en la zona de emplazamiento de la nave se ha clasificado como S3 (arena suelta con limo y arcilla), lo que implica una velocidad de onda cortante promedio de 222 m/s.
Cómo el diseño aborda estas condiciones. Metodología
1. Integración de normativas rigurosas:
◦ El diseño y cálculo de la nave se rigen por los más altos estándares de seguridad y funcionalidad, cumpliendo con normativas internacionales como ACI 318 (concreto estructural), AISC 360 (acero estructural), ASCE 7 (cargas de diseño mínimas) y ASTM, así como la normativa local CHOC-08.
◦ La aplicación de estas normas es fundamental para garantizar la seguridad estructural, eficiencia operativa y adaptación al contexto socioeconómico hondureño, especialmente dadas las condiciones ambientales adversas y la sismicidad.
2. Análisis y consideración de cargas específicas:
◦ El proyecto incluye un análisis detallado de las acciones sísmicas y las acciones del viento, consideradas como fuerzas significativas que deben ser resistidas por toda la estructura.
◦ Para el análisis sísmico, se clasificó la estructura como de “Ocupación Especial” (Categoría 3) debido a su uso como taller para una empresa de distribución de gas propano, asignándole un factor de importancia sísmica y viento de 1.00. Se identificó un sistema estructural de marcos rígidos de acero con un factor Rw de 8 (o 6, dependiendo del cálculo posterior). El diseño también calculó el espectro de respuesta elástico para diversos periodos, considerando la zona sísmica y el tipo de suelo.
◦ Para las acciones del viento, el diseño calculó las presiones de empuje y succión en muros y techos basándose en la velocidad básica del viento de la región (120 km/h) y factores de exposición y presión del CHOC-08.
◦ Se realizaron cálculos precisos para cargas vivas, sísmicas y ambientales, lo que reduce los riesgos operativos. Se consideran cargas vivas de 250 Kg/m² para oficinas y 1250 Kg/m² para bodegas pesadas.
3. Soluciones estructurales y geotécnicas adaptadas:
El diseño se enfoca en ofrecer soluciones estructurales eficientes para cubrir una luz de 18.0 m y una altura de 10.0 m, superando los desafíos en términos de diseño y resistencia.Se priorizan soluciones que puedan implementarse con los recursos disponibles en Honduras, optimizando materiales y recursos en el contexto local. Dada la baja capacidad portante del suelo en la zona, el proyecto se centra en la implementación de soluciones geotécnicas y estructurales avanzadas. Se realizó un estudio detallado del suelo para identificar su capacidad portante y su comportamiento sísmico.
◦ Las cimentaciones son un aspecto fundamental, considerándose zapatas aisladas y corridas con mejoramiento del suelo. Se propone el uso de cimentaciones profundas, como pilotes o micropilotes, o losas de cimentación, si es necesario, para optimizar la estabilidad en suelos de baja capacidad portante. Además, se recomienda un sistema de drenaje perimetral para evitar la infiltración y saturación del suelo.
◦ La estructura principal utiliza una combinación de acero estructural (perfilería metálica para marcos como pilares, vigas y armaduras de techo) y hormigón armado (para cimentaciones y pedestales), utilizando materiales locales que cumplen con las normas internacionales y hondureñas.
◦ El diseño asegura que las cargas estáticas y dinámicas se distribuyan adecuadamente, evitando concentraciones que puedan comprometer la estabilidad durante un evento sísmico.
4. Uso de software especializado:
◦ El modelado, cálculo y diseño de la nave industrial se realizó utilizando el software CYPE 3D. Esta herramienta permite modelar estructuras tridimensionales, realizar análisis estructurales basados en el Método de los Elementos Finitos, y dimensionar elementos según normativas internacionales, considerando todas las variables de la zona para un diseño preciso y seguro.
Resultados del diseño
El proceso de diseño y cálculo culminó en una nave industrial con dimensiones específicas y características estructurales detalladas, optimizadas para las condiciones de Choluteca, Honduras. La nave se concibió con 54.00 metros de largo y 24.00 metros de ancho. La altura más baja de los joists de techo se estableció en 10.80 m, con una altura de cumbrera de 12.80 m. El modelado de la estructura se realizó íntegramente utilizando el software CYPE 3D.
Los principales elementos estructurales y cargas consideradas en el modelado fueron los siguientes:
• Estructura Principal:
Pilares: Perfil metálico tipo W (inicialmente propuesto como W12x120).
Armaduras de Techo: Con 1.20 m de alto, compuestas por ángulo doble de 63.5mmx63.5mm para las cuerdas superior e inferior, y diagonales de tubo cuadrado de 38.1mmx38.1mm.
Cimentaciones: Superficiales de hormigón armado, diseñadas con una resistencia a la compresión f’c = 280 Kg/cm² y barras de refuerzo Grado 60 (Fy = 60,000 Kg/cm²).
• Cubierta y Cerramientos: Se propuso una cubierta de lámina metálica y cerramientos laterales de lámina tipo panel sándwich.
• Espectro de respuesta sísmica:
Zona Sísmica: 5a, con una Aceleración Pico del Suelo (APS) de 0.40g.
Tipo de Suelo: Clasificado como S3 (arena suelta con limo y arcilla), con un factor S de 1.5.
Factor de Importancia (Iw): 1 (para estructuras de Ocupación Especial, Categoría 3).
Factor de Reducción por Ductilidad (Rw): 6 (para sistemas de marcos rígidos de acero).
Aceleraciones espectrales para varios períodos:
▪ Para T=0, la aceleración inicial es 0.4g. En la meseta (Ta ≤ T ≤ Tb), la aceleración alcanza 1.1g (para T=0.233 y T=0.818, por ejemplo). Los valores decrecientes se calcularon para periodos mayores a Tb, llegando a 0.22g para T=4.09.
• Cargas Vivas en Entrepisos:
◦ Para oficinas: 250 Kg/m².
◦ Para bodegas (pesada): 1250 Kg/m².
Conclusiones
Este Trabajo Final de Máster culmina con el diseño y cálculo de una nave industrial en Choluteca, Honduras, que no solo atiende la necesidad de establecer un taller industrial para una empresa de distribución de gas propano, sino que también establece un referente de ingeniería resiliente.
Los puntos clave que se desprenden de este proyecto son:
El diseño de la nave industrial ubicada en Choluteca se desarrolló bajo los más altos estándares de seguridad y funcionalidad, aplicando rigurosamente normativas como el CHOC-08, ACI 318 y AISC 360. La estructura fue concebida para ser amplia, segura y adaptada a las necesidades operativas de un taller de mantenimiento. Se incorporaron de manera exhaustiva variables sísmicas y de viento, esenciales en una zona altamente expuesta a fenómenos naturales. Los estudios geotécnicos permitieron identificar el tipo de suelo y definir la capacidad portante, lo que orientó el diseño de cimentaciones mediante zapatas aisladas cuadradas, capaces de soportar eficientemente todas las cargas estructurales. El uso de CYPE 3D fue clave para modelar, calcular y optimizar el diseño, asegurando precisión técnica y cumplimiento normativo. Finalmente, el proyecto priorizó materiales locales y duraderos, promoviendo funcionalidad y sostenibilidad con mínimo impacto ambiental.
En síntesis, este trabajo no solo resuelve una necesidad específica de infraestructura, sino que también sienta un precedente al demostrar cómo la ingeniería estructural puede ofrecer soluciones innovadoras, duraderas y económicamente viables en entornos vulnerables, fomentando la autosuficiencia técnica en la región.
Referencias
A continuación, se presentan cinco de las referencias clave consultadas para la realización de este Trabajo Fin de Máster:
• (AISC), A. I. (2016). Specification for Structural Steel Buildings (ANSI/AISC 360-16). American Institute of Steel Construction.
• (CICH), C. T. (2015). Codigo Hondurecho de la Construcción (CHOC-08). LITHOGRAF.
• 318, A. C. (2014). Building Code Requirements for Structural Concrete (ACI 318-14) and Commentary (ACI 318R-14). American Concrete Institute.
• (AWS), A. W. (2015-2020). Structural Welding Code – Steel (AWS D1.1/D1.1M). American Welding Society.
• International, A. (2015). ASTM Standards. ASTM International
Autores: Josué Puerto, Allan Joel Duarte Carrasco, Swinsen Didier López Aguilar, Roger Damian Ramirez Portillo. Máster en Cálculo de Estructuras de Obra Civil
