ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE ARQUITECTURA DE BARCELONA ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE ARQUITECTURA DE BARCELONA
UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE CATALUÑA UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE CATALUÑA
MASTER UNIVERSITARIO TECNOLOGÍA EN LA ARQUITECTURA MASTER UNIVERSITARIO TECNOLOGÍA EN LA ARQUITECTURA
CONSTRUCCIÓN E INNOVACIÓN TECNOLOGÍA CONSTRUCCIÓN E INNOVACIÓN TECNOLOGÍA
TESINA DE FINAL DE MASTER TESINA DE FINAL DE MASTER
S
SISTISTEEMMA A CCOONTNTRRUCUCTTIVIVO O ““ SSTTEEEEL FL FRRAAMMEE” ” ((EENTNTRRAAMMAADO DO DE ACDE ACEERRO O DE BDE BAAJO JO EESSPEPESSOORR)) Y SU UTILIZACIÓN EN CLIMAS TROPICALES
Y SU UTILIZACIÓN EN CLIMAS TROPICALES
AUTOR AUTOR AR
ARQ. AQ. A NA NA MIRMIREEYA FYA FONG ONG CHACHANN
DIRECCIÓN DIRECCIÓN
DR. ARQ. JAUME AVELLANEDA DÍAZ-GRANDE DR. ARQ. JAUME AVELLANEDA DÍAZ-GRANDE
BARCELONA BARCELONA SE
A MIS PADRE: JUAN Y PRIMITIVA A MIS PADRE: JUAN Y PRIMITIVA A MIS HERMANOS A MIS HERMANOS
CONTENIDO
CONTENIDO
1. 1. INTRODUCCIÓN INTRODUCCIÓN 66 2. 2. METODOLOGIA METODOLOGIA 66 3.3. OBJETIVO OBJETIVO GENERAL GENERAL 77
4.
4. OBJETIVO OBJETIVO ESPECIFICO ESPECIFICO 77
5.
5. ANTECEDENTES ANTECEDENTES 77
6.
6. STEEL STEEL FRAME FRAME 88
6.1.
6.1. CARACTERÍSTCARACTERÍSTICAS ICAS DEL DEL STEEL STEEL FRAME FRAME 99 6.2.
6.2. MÉTODOS MÉTODOS DE DE CONSTRUCCIÓN CONSTRUCCIÓN 1212 6.2.1.
6.2.1. MÉTODO, MÉTODO, FABRICACIÓN FABRICACIÓN EN EN OBRA OBRA (STICK-BUILT) (STICK-BUILT) 1212 6.2.2.
6.2.2. MÉTODO, MÉTODO, POR POR PANELES PANELES PREFABRICADOPREFABRICADOS S 1212 6.2.3.
6.2.3. CONSTRUCCIÓN CONSTRUCCIÓN DE DE MÓDULOS MÓDULOS 1313 6.3.
6.3. CONCEPTOS CONCEPTOS DE DE FUNCIONAMIENTFUNCIONAMIENTO O ESTRUCTURAL ESTRUCTURAL 1414 6.4.
6.4. APLICACIONES APLICACIONES 1515
6.4.1.
6.4.1. RESIDENCIAS RESIDENCIAS UNIFAMILIARES UNIFAMILIARES 1515 6.4.2.
6.4.2. EDIFICIOS EDIFICIOS RESIDENCIALES RESIDENCIALES 1616 6.4.3.
6.4.3. HOTELES HOTELES 1717
6.4.4.
6.4.4. COMO COMO ELEMENTO ELEMENTO SECUNDARIO SECUNDARIO 1717 6.5.
6.5. FORTALEZAS FORTALEZAS Y Y DEBILIDADES DEBILIDADES DEL DEL STEEL STEEL FRAME FRAME 1818 6.6.
6.6. MARCO MARCO NORMATIVO NORMATIVO 1919
6.7.
6.7. ELEMENTOS ELEMENTOS CONSTITUTIVCONSTITUTIVOS OS DEL DEL SISTEMA SISTEMA 2020 6.7.1.
6.7.1. FUNDACIÓN FUNDACIÓN - - FIJACIÓN FIJACIÓN DE DE LOS LOS PANELES: PANELES: 2020 6.7.2.
6.7.2. PANELES PANELES 2020
6.7.2.1.
6.7.2.1. PANELES PANELES ESTRUCTURALES ESTRUCTURALES O O AUTOPORTANTES AUTOPORTANTES 2020 6.7.2.2.
6.7.2.2. PANELES PANELES NO NO ESTRUCTURAESTRUCTURALES LES 2525 6.7.3.
6.7.3. FORJADOS FORJADOS 2525
6.7.3.1.
6.7.3.3. FORJADOS “INTERMEDIOS” 28
6.7.4. CERRAMIENTOS 28
6.7.4.1. PLACAS DE CARTÓN YESO 30
6.7.4.2. AISLACIONES TERMOACÚSTICO 31
6.7.4.2.1. AISLAMIENTO ACÚSTICO 31
6.7.4.2.2. AISLAMIENTO TÉRMICO 32
6.7.4.3. BARRERA DE VAPOR 34
6.7.4.3.1. FILM DE POLIETILENO DE BAJA DENSIDAD (LDPE) 34
6.7.4.4. SUSTRATO RÍGIDO DE SOPORTE 35
6.7.4.4.1. PANELES DE OBS 35
6.7.4.4.2. PLACAS DE YESO CON FIBRA DE VIDRIO 37
6.7.4.4.3. PLACAS CEMENTICIAS 38
6.7.4.4.4. MULTILAMINADO FENÓLICO 39
6.7.4.4.5. MDF HIDRORRESISTENTE 40
6.7.4.5. BARRERA IMPERMEABLE 40
6.7.4.5.1. MEMBRANA DE POLIÉSTER TYVEK 41
6.7.4.6. HOJA EXTERIOR 43
7. EL CLIMA Y LA ARQUITECTURA 43
7.1. CLIMA TROPICAL 43
8. LA CORROSIÓN STEEL FRAME 44
8.1. ¿QUE ES LA CORROSIÓN? 44
8.2. LA CORROSIÓN POR CONTACTO CON LA HUMEDAD – DURABILIDAD 46
8.3. CORROSIÓN EN LOS TORNILLOS 47
9. GALVANIZACIÓN 48
9.1. RESISTENCIA A LA ABRASIÓN 49
9.2. RESISTENCIA A LA CORROSIÓN 49
9.3. CORROSIÓN ATMOSFÉRICA 49
11. ÁBACO PSICOMÉTRICO O ÁBACO DE MOILLER 51
12. PROCESO DE ANÁLISIS DEL CERRAMIENTO (EJERCICIO) 54
12.1. ESQUEMA DE GRADIENTE DE TEMPERATURA – PV, ECUATORIAL 55 12.2. ESQUEMA DE GRADIENTE DE TEMPERATURA – PV, TROPICAL LLUVIOSO 56
12.3. ESQUEMA DE GRADIENTE DE TEMPERATURA – PV, MONZONICO 57
12.4. 1D-HAM 58
13. CONCLUSIÓN 59
14. ANEXO 1 – TRASFERENCIA DE CALOR EN LOS ELEMENTOS CONSTRUCTIVOS 61
15. ANEXO 2 – LA CONDENSACIÓN 63
1. INTRODUCCIÓN:
El uso de sistemas eficientes de construcción con el objeto de aumentar la productibilidad, disminuir los desperdicios y cubrir la demanda de edificios mediante la implementación de nuevas tecnologías que permitiesen la industrialización y la racionalización de los procesos; desde este punto de vista el acero aparece como una de las opciones para cambiar el panorama de la construcción pesada y lenta.
Las estructuras ligeras de acero o “Steel frame” son sistemas desarrollados en gran medida en países anglosajones por sus mejores características respecto a la construcción tradicional en cuanto a rapidez de ejecución, prestaciones, sostenibilidad y competitividad, que ofrecen una gran posibilidad de desarrollo.
Es necesario asumir la flexibilidad como condiciones esencial del espacio habitable, esto implica el uso de estrategias de diseño, definir una adecuada articulación de los diversos sistemas (elementos constructivos instalaciones) que confluyen en la edificación.
Se expondrá la evolución del sistema constructivo desde el balloon frame (madera) hasta estructuras en steel frame que alcanzan alturas de hasta 9 plantas.
La envolvente del steel frame se forma paneles portantes o autoportantes que han ido incorporando sucesivas capas y elementos que van resolviendo las prestaciones y acabados del edificio, las cuales analizaremos para resolver de manera adecuada el cerramiento.
En este trabajo de investigación se analizara la envolvente de una edificación construida con paneles de acero galvanizado conformado en frío, en cada una de sus capas y verificando su comportamiento higrotérmico en un escenario donde se presenta un clima exterior con temperaturas altas y con gran contenido de humedad; y con un clima interior estable en un entorno climatizado. Se valorara el comportamiento de la envolvente al estar en un clima que le exige una gran cantidad de prestaciones, ya que las condensaciones en el interior de la envolvente pueden afectar su comportamiento térmico y su estabilidad estructural.
Hay que considerar la importancia de este tipo de sistema constructivo ya que puede ser determinante positivo de las cualidades de la formalización de una edificación, por su rapidez de ejecución , su industrialización (componentes), la durabilidad de los materiales , ahorro energético, etc.
2. METODOLOGÍA:
• Hacer una interpretación a partir de información obtenida en libros, publicaciones y websites. • El análisis de cada uno de los componentes que conforman el cerramiento de una edificación
construido con perfiles galvanizados de bajo espesor conformado en frío, basándose en documentación técnica (investigación descriptiva).
• El objeto del estudio es el analizar el comportamiento higrotérmico de un cerramiento de una edificación con una temperatura interior climatizada mecánicamente emplazada en un clima calido húmedo.
Evaluación:
• Simulación estatica en relación a los aspectos higrotérmicos que conforman el cerramiento de este sistema.
• Ábaco psicométrico o ábaco de moiller. Temperatura – humedad relativa. software PsychTool.exe.
• Cálculo de resistencias térmicas y a la vapor de agua (analítico - gráfico).
• Cálculo de gradiente de temperatura y presiones de vapor (analítico – grafico).
• Software 1D-HAM, técnica de diferencias finitas; donde se estudia las distintas posiciones de la barrera de vapor, para impedir que se produzca la condensación intrínseca en la envolvente.
3. OBJETIVO GENERAL:
Evaluar el comportamiento general que este sistema estructural tiene en climas húmedos calidos.
4. OBJETIVO ESPECIFICO:
El objetivo es evaluar los riesgos de corrosión, durabilidad general del sistema Steel Frame.
5. ANTECEDENTES:
El origen del Steel Frame se remonta al inicio del siglo XIX; es la evolución del “Balloon Frame” que se utiliza estructura de madera. Los orígenes del Frame se remontan a los años 1810 cuando EE.UU. comenzó la conquista del territorio, y hacia 1860, cuando la migración llegó a la costa de del Océano Pacifico. Para solucionar la demanda de vivienda por el aumento de la población, se recurrió a materiales disponibles en el lugar (madera), y a conceptos de practicidad, velocidad y productividad originados en la Revolución Industrial. La combinación de estos conceptos y materiales gestaron lo que hoy conocemos como Balloon Framing (1830).
El concepto básico del “Balloon Frame” es la utilización de Studs (montantes – perfiles verticales) que tiene la altura total del edificio (generalmente dos plantas), con las vigas del entrepiso sujetas en forma lateral a los studs, quedando así, contenido dentro del volumen total del edificio. Esta forma constructiva evoluciono hacia a lo que hoy se conoce como “Platform Frame”, que se basa en el mismo concepto contractivo que el “Balloon Frame”, con la diferencia que los studs tiene la altura de cada nivel o piso, y por lo tanto el entrepiso que los divide es pasante entre los montantes. De esta manera, el entrepiso transmite sus cargas de forma axial, y no de forma excéntrica como en el caso del “Balloon Frame”, resultando en studs con secciones menores.
Sistema Balloon Frame
La menor altura de los studs del “Platform Frame” es una ventaja de esta variante, los listones de madera no son continuos entre las plantas, de manera que cada planta forma una plataforma independiente de las demás, permitiendo el panelizado en un taller fuera de obra dado que no hay limitaciones de transporte, obteniendo mayor calidad de de ejecución y un mayor aprovechamiento de los recursos.
La extensión casi universal del Balloon Framing, que influenció posteriormente a muchos otros sistemas de bastidores de madera y metálicos, se baso en dos aspectos claves. La disposición de de madera proveniente de los bosques nativos, como el desarrollo de industrial de la sierra de vapor (1973) y la fabricación automatizada de clavos (1807) impulsaron su difusión y utilización popular. Algunas construcciones alcanzaron una vida útil larga, incluso a desmontarse y volver a montarse en otra localización; esta característica, junto con la utilización racional de los recursos que la organización modular del sistema supone, permite la optimización de los materiales utilizados que podrían reutilizarse.
6. STEEL FRAME
Aproximadamente un siglo más tarde, en 1933, producto del gran desarrollo de la industria del acero en los EE.UU., se lanzo en la Feria Mundial de Chicago el prototipo de una residencia en Steel Framing, donde se utilizó perfiles de acero en lugar de la estructura de madera.
La implementación del Steel Frame se produce a medidos del siglo XX n los EE.UU., cuando se empieza a utilizar en la construcción comercial, para extenderse posteriormente, a la construcción residencial; difundiéndose rápidamente, y tras la II Guerra Mundial, comienza a ser empleado en Japón para la reconstrucción de miles de viviendas destruidas por los bombardeos.
Los cambios en el concepto de fabricación, tienen aspectos tecnológicos muy relevantes:
• Optimización de la utilización de energía,
• Optimización de la fabricación de acero y su calidad,
• El crecimiento de la industria de las maquinarias y herramientas,
• El concepto de producción en masa o gran escala, llamada línea de montaje o producción.
A finales del siglo XX, el 25% de la edificación residencial en los EE.UU. esta basado en este sistema (Bateman, 1998). En alguna de las zonas del país, incluso se llega a superar esa cifra: así, en Hawai su utilización alcanza el 40%, según datos de la Steel Framing Aliance. Por otra parte, en zonas de influencia de EE.UU., el empleo de esta tecnología parece estar afianzándose. Una muestra de ellos es la fundación NASH (National Association of Steel-framed Housing), en Australia y Nueva Zelanda. Igual es significativo su uso en Canadá y en algunos países sudamericanos como Chile y Argentina.
En Europa, la construcción del tipo Steel Frame es más frecuente en los países nórdicos (Finlandia, Suecia, Dinamarca), Francia y Gran Bretaña. En España, en cambio nos es hasta los años 90 cuando se introduce al mercado, y sigue siendo un sistema poco utilizado en la actualidad.
Porcentaje de utilización de estructuras tipo “steel frame” para construcción de viviendas
6.1. CARACTERÍSTICAS DEL STEEL FRAME:
Steel Frame es un sistema constructivo de concepción racional, su principal característica es una estructura constituida por perfiles de acero galvanizado de bajo espesor, obtenidos por un proceso de conformación en frío.
“Steel Framing” puede ser definida como un proceso por lo que se compone un esqueleto estructural de a acero formado por diversos elementos individuales unidos entre si, que así funcionan en un conjunto para resistir las cargas que solicitan al edificio y a la estructura y le den su forma.
Su característica principal es la rapidez de montaje, la reducción en los costes, la buena calidad de aislamiento térmico y sobretodo la versatilidad que presentan estas disposiciones.
Son utilizados para la composición de paneles estructurales y no estructurales (tabiques), vigas secundarias, vigas de piso, cabios de techo y demás componentes. Sistema constructivo ligero y seco. La estructura metálica ligera es la formada por secciones conformadas en frío a partir de flejes, acero laminado o barras planas de acero extruídas. La idea principal de este tipo de secciones es conseguir capacidad portante a través de la forma de la sección en lugar de aumentar el grosor del elemento y
Otros beneficios que presenta este tipo de estructura es la confortabilidad, debido a su gran aislamiento térmico y acústico, que permite variar su grado en función del tipo de ambiente. Otro aspecto importante es la durabilidad, garantizada por su estructura de acero galvanizado que además la convierte en sismicamente resistente.
Las chapas de acero tienen espesores entre 0.6 mm y 3.5 mm, con un limite elástico mínimo e 250 N/mm² y resistencia a la tracción minima de 330 N/mm².
La protección frente a la corrosión del acero se consigue mediante un galvanizado en caliente del tipo Z275N, con un recubrimiento de cinc de 275 g/m² por ambas caras.
La estructura se calcula de acuerdo a reglamentos nacionales o reglamentos internacionales (Instituto Am eric a no d el Hierro y el Ac ero, AISI ). Este último establece espesores mínimos de chapa, cantidad y
tipo tornillos por unión, etc. En cualquiera de estos casos, los espesores de perfiles se verifican para que resistan las cargas de viento y sismo. Como dato ilustrativo, en EE.UU., después del paso del huracán Andrew por el sur de Florida en 1992, se comprobó que las casas que mejor habían resistido los efectos del viento tenían estructura de acero. Asimismo, es peso reducido de estas estructuras hace que su comportamiento al sismo sea excelente.
Diagrama del proceso de obtención de la perfilería estructural del acero galvanizado
La interpretación de la expresión ingles “Steel Framing”, “Steel = acero” y “Framing” que deriva de de “frame” = que quiere decir conformar un esqueleto estructural compuestos de elementos livianos diseñados para dar forma y soportar un edificio. “Framing” es el proceso por el cual se une y vinculan estos elementos.
Cuando definimos el sistema Steel Framing se ha de remarcar que la parte resistente de la construcción normalmente es la estructura ligera. Además, existe otro aspecto de especial importancia cuando comparamos este sistema con los métodos de construcción tradicionales, y a que el edificio está compuesto con materiales diferentes o subsistemas que han de trabajar conjuntamente. Alguno de estos sub-sistemas son de estructura de acero, elementos aislantes, instalaciones, etc. Por tanto, el correcto funcionamiento del edificio dependerá de la forma en que estos sub-sistemas estén conectados, y es en este punto donde la estructura ligera adquiere ventaja frente a la construcción convencional.
Dada su ligereza estructural y fácil integración con cualquier tipología constructiva “tradicional”, es también un sistema muy apropiado para la construcción de cubiertas ligeras, cerramientos industriales, ampliaciones en altura (remontas) y rehabilitaciones.
Estructuras de acero galvanizado de alta y mediana altura
Existen dos sistemas diferentes en estructura de acero de construcción ligera: el Plarform – Frame y el balloon frame.
Platform – fram e:
Con este sistema, los paneles se montan en cada piso de tal manera que es la palabra que transmite la carga. Se trata de un sistema de construcción muy común. En comparación con el Balloon - Frame, tiene la ventaja de utilizar el suelo como una plataforma completa para la construcción del piso siguiente.
Ballo on Frame:
En este sistema los pisos son clavados en la parte frontal o lateral de los montantes (studs).
Los montantes pueden alcanzar altura, por lo que es posible trabajar con grandes superficies; este método ahorra en material de conexión horizontal. Esta junta también es una ventaja en términos de hermeticidad, sin embargo, pueden hacer del trabajo un poco mas complicado técnicamente.
6.2. MÉTODOS DE CONSTRUCCIÓN
6.2.1. Método , Fabrica c ión en Ob ra (stick- built):
En este método de construcción los perfiles son cortados en el sitio de la obra, y los paneles, losas, columnas, arriostramiento y cabriadas de techos son montados en la obra misma.
Esta técnica puede ser usada en los lugares en la que la prefabricación no es viable. La mayor desventaja es el exceso de desperdicios por cortes y el aumento del costo de la mano de obra.
6.2.2. Métod o, p or Pane les Prefabrica dos:
Los paneles estructurales o no estructurales, arriostramiento, entrepisos y cabriadas de techo pueden ser prefabricados en obra y montados en el sitio de la construcción.
Estos paneles al ser conformados en plantas sus conexiones son soldadas y con tolerancias muy ajustadas para lograr la mas alta calidad en obra.
Los tabiques y subsistemas se conectan en obra mediante técnicas convencionales (tornillos autoperforantes). Su principal ventajas son:
- Rapidez de montaje;
- Alto control de calidad en la producción de los sistemas; - Minimización de los trabajos en obra;
- Aumento de la debida precisión dimensional gracias a las condiciones mas propicias de montaje de los sistemas en la planta de prefabricación.
6.2.3. Construcc ión de Mó dulos
Las unidades modulares son completamente prefabricadas para la entrega en sitio d la obra con todos los acabados internos, tales como revestimientos artefactos sanitarios, mobiliario fijo, instalaciones eléctricas e hidráulicas, etc.
Proyecto: Wilmslow Park site of Manchester University. Diseño: The Design Büro.
Uso: residencia de estudiantes – locales comerciales. Proveedor modular: Rollalong.
7 plantas, 1.425 módulos de estructuras metálicas ligeras.
Periodo de instalación: 4 meses Londres, United Kingdom.
6.3. CONCEPTOS DE FUNCIONAMIENTO ESTRUCTURAL
El sistema contempla la integración de tres conceptos:
- La estructura; realizada a partir de la perfilería de acero galvanizado conformada en frío y unida mediante tornillos autotaladrantes/autoenroscanles o soldados. Debido al proceso de conformación de los perfiles es posible utilizar infinidad de secciones diferentes, optimizando la estructura y permitiendo de esa forma todo tipo de configuraciones arquitectónicas sin limitaciones de forma.
- Las particiones interiores; realizadas con la tecnología de placas de yeso sobre esqueleto metálico, solución conocida por sus altas prestaciones y calidad de acabados.
- El acabado exterior o la envolvente; realizada con paneles hidrófugos sobre las que es posible aplicar cualquier tipo de acabado.
El sistema Steel Frame no sólo esta restringido a su estructura; como un sistema a la construcción de edificios abarca varios componentes y subsistemas. Estos subsistemas incluyen además del estructural, aislación termoacústica, de cierres internos y externos y de instalaciones eléctricas e hidráulicas. Para que el sistema cumpla con las funciones para las cual fue proyectado o construido es necesario que los subsistemas estén correctamente interrelacionados y que los materiales utilizados sean los adecuados.
En la tabla están representadas las secciones utilizadas, su denominación y su utilización. Los perfiles más utilizados tienen secciones en U en soleras, así como secciones en C en montantes.
H Altura del alma
B Ancho del ala
t Espesor
D Ancho de la pestaña
6.4. APLICACIONES
6.4.1. Residenc ias Unifam iliares:
PROMOTOR: Sr. Joaquín Motos
DTOR. OBRA: Sr. Carlos Santos
SUPERFICIE: 95 M2 en una planta
UBICACION: Senda de Los Garres – Murcia - España
Proyecto: Martindale, 2002 Area: 350 m² - 1 planta
Ubicación: Buenos Aires – Argentina. Ejecución: 120 días
Ubicación: Capital Ville, São Paulo - Brasil
Ubicación: Paris – Francia. Proyecto: G. Hamonic and J.-C. Masson archirects.
Ubicación: Zoetermeer - Netherland Eric Vreedenburgh – Achipel Ontwerpers Architects
6.4.2. Edific ios Residenc iale s:
Resistencia de Estudiantes, Campbell University Student Housing, Buies Cr eek, NC
6.4.3. Hoteles:
Holidays Inn-Delk RD, Atlanta, GA
The Hilton Polaris and Conference Centre Ubicación: Columbus (Ohio) USA Finalizado: Febrero 2008
6.4.4. Como e lemento sec undario:
Existen un gran campo de aplicación de estructura ligera como elementos secundarios e estructuras convencionales, estas pueden ser de acero laminado en caliente, de mampostería, de hormigón, etc. los elementos secundarios de acero ligero pueden ser utilizados en cubiertas, fachadas y paredes (carriles, montantes y cerramientos). Otra posible aplicación de las estructuras ligeras es la rehabilitación y ampliación de estructuras, debido a su bajo peso.
Cubierta ligera Forjado con viga celosía ligera Fachada de paneles prefabricados
Fachada montada in situ Obra de ampliación: construcción de
nueva planta Obra de rehabilitación: forjadoligero
6.5. FORTALEZAS Y DEBILIDADES DEL STEEL FRAME: FORTALEZAS
• El montaje se realiza sin necesidad de maquinaria pesada.
• Ahorro notable de mano de obra durante el proceso constructivo.
• Cimentaciones de volumen más reducido y posibilidad de construir sobre terrenos deficientes.
• Posibilidad de de ejecutar diseños más originales y con mayores luces entre apoyos que un sistema
tradicional, por su diseño y diferentes grosores.
• Menores costos de construcción, tiene la mayor resistencia-peso material, reduciendo los costos de
construcción hasta un 20% en comparación con el hormigón tradicional o sistemas estructurales de acero.
• Ciclos más rápidos, métodos de construcción más eficiente por la posibilidad de premontaje en
fábrica de porciones de estructura (paredes, cerchas de cubierta, etc.). reduciendo significativamente el calendario de construcción dependiendo del alcance del proyecto.
• La resistencia de un material es la propiedad que tiene para resistir la acción de las fuerzas. Los tres
esfuerzos básicos son los de compresión, tensión y cortante. La alta resistencia del acero por unidad de peso supone que el peso de la estructura será menor, y ello debe considerarse como un elemento importante cuando se habla de hacer edificaciones en condiciones difíciles de cimentación.
• Ductilidad, es la habilidad de un material para deformarse antes de fracturarse. Es una
característica muy importante en el diseño estructural, puesto que un material dúctil es usualmente muy resistente a cargas de impacto. Tiene además la ventaja de “avisar” cuando va a ocurrir la fractura, al hacerse visible su gran deformación. En este sentido, el acero tiene una alta capacidad de absorber y disipar energía lo que le da mejores condiciones de resistencia y de durabilidad en ciclos repetidos de carga.
• Compatible con cualquier tipo de acabado exterior e interior. • Gran precisión en la ejecución de las obras.
• Costes de materiales cerrados en fase de proyecto.
• Mayor control de calidad en el material, con sistema de control integral implementado en fábrica. • Integración total de las instalaciones y mecanismos por el interior e la pared, sin necesidad de
• El acero es resistente a la acción de termitas, hongos y roedores, y otorga a la estructura una larga
vida útil.
• La estructura realizada con este material es incombustible, es decir que no se puede inflamar, lo
cual constituye un elemento de seguridad para la edificación.
• Resiste a condiciones climáticas extremas, tales como fuertes vientos y terremotos, formado del
acero galvanizado en frío recubrimiento de zinc puede proteger frente al mar, incluso una estructura contra la corrosión.
• Reciclable, el acero es considerado como el material más reciclable dentro de la construcción
debido a que se separa magnéticamente de manera fácil y rápida del resto de los materiales. El acero reciclado representa casi dos terceras partes del acero producido en los Estados Unidos, lo cual representa un importante ahorro de energía y de materias primas, además de ser la alternativa menos dañina para el medio ambiente.
DEBILIDADES
• La eficiencia térmica del acero es muy baja dada su elevada conductividad. Para solucionar este
problema, se utilizan sistemas especiales para evitar la presencia de “puentes térmicos”, que provocarían la perdida de eficiencia del aislamiento y la aparición de humedades que podrían generar moho.
• De acuerdo en la sitio en donde se desarrolle el proyecto la mano de obra especializada y la falta
de empresas con experiencias puede resulta un inconveniente.
• Dependiendo de la cultura constructiva donde se implemente el sistema, puede ser una dificultad:
- Percepción sicológica de debilidad de las estructuras ligeras (como elemento principal). - Percepción de debilidad des estas estructuras frente al fuego.
- Menor aceptación de las vibraciones y ruido, por lo que obliga a construir con forjados mixtos. Así se pierde ligereza en la estructura y las ventajas de la construcción en seco.
6.6. MA RCO NORMATIVO America
La norma básica empleada es la “North American Specification for the Desin of Coid-Formed Steel Structural Members” del AISI (American Iron and Steel Institute), estando vigente actualmente la edición del 2007; a demás de diagramas de flujos que simplifica el uso de las especificaciones (2007) y un Manual de Diseño (2008) de perfiles conformados en frío, desarrollada por el mismo organismo en colaboración con la Canadian Standards Association (CSA) y la Cámara Nacional de l Industria del Hierro y del Acero (CANACERO) de México, con algunas diferencias menores entre estos países, diferencia que figuran en la misma norma.
Europa
La normativa europea para el proyecto y ejecución de estructuras ligeras son:
• Para el proyecto el Eurocódigo 3: Proyecto de estructuras de acero. Parte 1-3: reglas generales
Reglas suplementarias para perfiles y chapas de paredes delgadas conformadas en frío.
• Para la ejecución, la norma ENV 1090-2: Ejecución de estructuras de acero. Parte 2: Reglas
suplementarias para chapas y piezas delgadas conformadas en frío.
España
Código Técnico de la Edificación, las estructuras metálicas quedan recogidas dentro del Documento Básico SE-A (Seguridad Estructural - Acero); No existe un apartado especifico sobre el calculo de
6.7. ELEMENTOS CONSTITUTIVOS DEL SISTEMA 6.7.1. Funda c ión - Fijac ión de lo s pa neles:
Por ser liviana la estructura del Steel Frame y los componentes de los cerramientos exigen bastante menos a la fundación que otros tipos de construcciones. La estructura distribuye la carga uniformemente a lo largo de los paneles estructurales por lo que la fundación debe ser continua y soportar los paneles en toda su extensión.
La calidad final de la fundación está íntimamente ligada al correcto funcionamiento de los subsistemas que forman el edificio; y como en cualquier otro caso debe observarse el aislamiento contra la humedad.
Para evitar movimientos del edificio debido a la presión del viento, la estructura debe estar firme mente anclada a la fundación; estos movimientos pueden ser de traslación o volcamiento con rotación del edificio.
La selección del anclaje depende del tipo de fundación y de las solicitaciones a la que esta sometida la estructura debido a las cargas, condiciones climáticas y movimientos sísmicos. El tipo de anclaje, sus dimensiones y su separación, se definen mediante cálculo estructural.
6.7.2. Paneles
Los paneles en el sistema Steel Frame no solo pueden funcionar como tabique de un edificio, sino como sistema estructural autoportante. Los paneles asociados a elementos se separación ejercen la misma función que las paredes de las paredes de construcciones convencionales.
6.7.2.1. Paneles Estructurales o a utop ortante s:
Los paneles estructurales o autoportantes pueden ser internos o externos; están sujetos a cargas horizontales de viento movimientos sísmicos y a su vez a las cargas verticales de entrepisos, cubierta y otros paneles. Estas cargas verticales las origina el propio peso de la estructura, sus componentes constructivos y la sobrecarga por utilización (personas, muebles, maquinas, etc.). Los paneles tienen que resistir estos esfuerzos y transmitirlos a la fundación.
Los paneles están compuestos por elementos verticales de perfil C llamados montantes elementos horizontales transversales tipo U denominados soleras. Los montantes de las paredes, por lo general, transfieren las cargas verticales por contacto directo a través de sus almas, ya que sus secciones coinciden de un nivel a otro, dando así el concepto de estructura aligerada.
La distancia entre los montantes o modulación, es generalmente de 400 o 600 mm, la determinan las solicitaciones a cada perfil es sometido; cuanto mayor la separación entre los montantes, tanto menor será la carga que cada uno debe absorber.
Panel típico
Cuando hay aberturas (puertas – ventanas) en un panel autoportante, requiere de dinteles a fin de distribuir la carga de los montantes interrumpidos a los montantes que delimitan el vano lateral (jambas).
Las jambas en los cuales s apoyan la viga dintel van desde la solera inferior del panel hasta la solera del dintel. La cantidad de jambas necesarias para el apoyo la define el cálculo estructural y depende del tamaño de la abertura.
Diseño esquemático de un panel estructural con ventana
Los montantes aislados no son capaces de resistir los esfuerzos horizontales que solicita la estructura, estos esfuerzos pueden provocar una pérdida de estabilidad de la estructura causando deformaciones hasta hacerla colapsar; para evitarlo debe proporcionarse a la estructura uniones rígidas o elementos capaces de transferir esos esfuerzos a las deformaciones. Las soluciones más comunes para resistir a los esfuerzos horizontales en las estructuras que se construyen según el sistema Light Steel Framing son:
• Uso de arriostramiento de paneles combinado con un diafragma rígido a nivel de piso, que actúa
transmitiendo los esfuerzos a los paneles arriostrados.
• Revestimiento de la estructura con placas que funcionen como diafragma rígidos en plano vertical.
El arriostramiento más común de estabilización en el Light Steel Framing es el arriostramiento en “X”,
“Cruz de San Andrés”, que consiste inutilizar en cintas de acero galvanizado fijados sobre la superficie exterior del panel, el ancho, espesor y localización se determina en el proyecto estructural. Las diagonales serán solicitadas ya sea por tracción o por compresión según el sentido de la aplicación del esfuerzo horizontal.
Infinity structures
Cuando el uso del arriostramiento en “X” no es apropiado, por que el proyecto arquitectónico prevé muchas aberturas en una fachada, una alternativa es el arriostramiento en “K”; utiliza perfiles en C
Otra opción para la rigidización de los paneles autoportantes, son los materiales de cerramiento Otra opción para la rigidización de los paneles autoportantes, son los materiales de cerramiento externo al ser utilizados como
externo al ser utilizados como diafragmas de rigidizacióndiafragmas de rigidización; estos materiales son placas estructurales; estos materiales son placas estructurales capaces de proporcionar un aumento de la
capaces de proporcionar un aumento de la resistencia del panel, ya que absorben las resistencia del panel, ya que absorben las cargas lateralescargas laterales a que pueden estar expuestas las estructuras. Las placas OSB (Oriented Strand Board), pueden a que pueden estar expuestas las estructuras. Las placas OSB (Oriented Strand Board), pueden desempeña
desempeñar la r la función de diafragma de rigidización vertical y horizontal en edificios de poca altura.función de diafragma de rigidización vertical y horizontal en edificios de poca altura.
Según el AISI (American Iron and Steel Institute) y la
Según el AISI (American Iron and Steel Institute) y la NANA SSFFAA (The North American Steel Framing (The North American Steel Framing Alliance),Alliance),
el espesor mínimo de la placa de OSB para revestimiento externo de la pared de diafragma debe ser el espesor mínimo de la placa de OSB para revestimiento externo de la pared de diafragma debe ser de 12 mm.
de 12 mm.
Para aumentar la resistencia del panel estructural, se aplican cintas de acero galvanizado y los Para aumentar la resistencia del panel estructural, se aplican cintas de acero galvanizado y los llamados bloques compues
llamados bloques compuestos a partir tos a partir de perfiles C y de perfiles C y U que son conectados a los montantes formandoU que son conectados a los montantes formando un sistema de rigidización horizontal.
6.7.2.2.
6.7.2.2. Paneles no Estructurales:Paneles no Estructurales:
No soportan cargas, solo el propio peso de sus componentes. Su función es la de cerramiento o de No soportan cargas, solo el propio peso de sus componentes. Su función es la de cerramiento o de división interna en los edificios.
división interna en los edificios.
Si se trata de una panel divisorio interno, las secciones de los perfiles de montantes y soleras tiene un Si se trata de una panel divisorio interno, las secciones de los perfiles de montantes y soleras tiene un espesor y dimensiones menores. Pero de ser
espesor y dimensiones menores. Pero de ser un panel divisorio externo y un panel divisorio externo y debido a los debido a los componentcomponentes deles del cerramiento y revestimiento se recomienda utilizar los mismos perfiles que constituyen los paneles cerramiento y revestimiento se recomienda utilizar los mismos perfiles que constituyen los paneles estructurales.
estructurales.
Diseño esquemático de panel no estructural con abertura Diseño esquemático de panel no estructural con abertura Los paneles están diseñados teniendo en cuenta el transporte, peso y la
Los paneles están diseñados teniendo en cuenta el transporte, peso y la facilidad de montaje en sitio.facilidad de montaje en sitio.
6.7.3.
6.7.3. Forjados:Forjados:
La estructura de los forjados en Steel Frame emplea el mismo principio de los paneles, es decir, perfiles La estructura de los forjados en Steel Frame emplea el mismo principio de los paneles, es decir, perfiles galvanizados cuya separación equidistante de los elementos estructurales o modulación esta galvanizados cuya separación equidistante de los elementos estructurales o modulación esta determinada por las cargas a que cada perfil esta sometido; esta modulación, es la mayoría de los determinada por las cargas a que cada perfil esta sometido; esta modulación, es la mayoría de los casos es la misma para toda la estructura.
casos es la misma para toda la estructura.
Los perfiles utilizados para las vigas de entrepiso son de sección C dispuestos en horizontal; los perfiles Los perfiles utilizados para las vigas de entrepiso son de sección C dispuestos en horizontal; los perfiles deben ser suficientemente resistente
6.7.3.1.
6.7.3.1. FForjados en “orjados en “ ssecec o”o” ::
Realizado con un emparrillado de vigas a base de perfiles ligeros abiertos tipo C, sobre las que se Realizado con un emparrillado de vigas a base de perfiles ligeros abiertos tipo C, sobre las que se disponen tableros que pueden ser de
disponen tableros que pueden ser de diversos materiales (madera, chapas de diversos materiales (madera, chapas de acero, etc.).acero, etc.).
Al ser un forjado ligero admite luces largas entre apoyos, de hasta 8 m. libres; por contra, dada la poca Al ser un forjado ligero admite luces largas entre apoyos, de hasta 8 m. libres; por contra, dada la poca inercia de las vigas y por tanto siendo un forjado más flexible, es necesario utilizar aislante al ruido de inercia de las vigas y por tanto siendo un forjado más flexible, es necesario utilizar aislante al ruido de impacto bajo los pavimentos.
impacto bajo los pavimentos.
Diseño esquemático de un entrepiso seco Diseño esquemático de un entrepiso seco
Sistema TECCON® Sistema TECCON®
1. Perfiles de acaro galvanizado conformado en 1. Perfiles de acaro galvanizado conformado en frío de 250 mm.
frío de 250 mm.
2. Plancha de fibra de vidrio de baja densidad 2. Plancha de fibra de vidrio de baja densidad en entramado de forjados ligeros.
en entramado de forjados ligeros. 3. Chapa nervada de acero 0.6 mm. 3. Chapa nervada de acero 0.6 mm. 4. Tablero OSB/3 19mm
4. Tablero OSB/3 19mm de espesor en forjadode espesor en forjado ligero.
ligero.
5. Lamina aislante y amortiguadora de impacto. 5. Lamina aislante y amortiguadora de impacto. 7. Parquet flotante.
7. Parquet flotante. 8. Instalaciones. 8. Instalaciones.
9. Falso techo RF. Placa de fibrosilicato 20 mm 9. Falso techo RF. Placa de fibrosilicato 20 mm (forjado seco)/ placa de yeso laminado 13 mm (forjado seco)/ placa de yeso laminado 13 mm (forjado colaborante).
6.7.3.2. Forjado de chap a c olaborante:
Formado por una chapa nervada de acero, que sirve de encofrado perdido y de armadura de positivos a una capa de compresión de hormigón armado; dicha capa se fija a directamente a la estructura vertical.
Es un forjado más pesado que el anterior, admite hasta 6 m. de luz libre entre apoyos. Tiene la ventaja de la inercia elevada del hormigón, proporcionando mayor aislamiento acústico sin aislantes adicionales, y de una mayor facilidad de montaje; en contra tiene que es una solución húmeda, con los problemas que ello conlleva (tiempos de fraguado, etc.).
Diseño esquemático de forjado chapa colaborante
Sistema TECCON®
6. Mortero autonivelante, de 5cm de espesor. 8. Instalaciones.
9. Falso techo RF. Placa de fibrosilicato 20 mm (forjado seco)/ placa de yeso laminado 13 mm (forjado colaborante).
10. Revestimiento.
11. Hormigón HA-250 colaborante de 16 cm de canto total.
12. Mallazo.
13. Redondo corrugado (opcional).
14. Chapa de colaborante de sección trapezoidal de 8 m de altura.
6.7.3.3. Forjad os “intermed ios” :
Combinación de los dos anteriores, se realiza utilizando vigas de acero ligero, chapa nervada y una pequeña capa de compresión de hormigón. Admite luces de hasta 7,5 m.
Sistema TECCON®
1. Perfiles de acaro galvanizado conformado en frío de 250 mm.
3. Chapa nervada de acero 0.6 mm.
6. Mortero autonivelante, de 5cm de espesor. 7. Parquet flotante.
8. Instalaciones.
9. Falso techo RF. Placa de fibrosilicato 20 mm (forjado seco)/ placa de yeso laminado 13 mm (forjado colaborante).
6.7.4. Cerramientos
El sistema de cerramiento está compuesto por las paredes exteriores e interiores de una edificación. En el Steel Frame, los componentes ce cerramiento deben ser elementos livianos, compatibles con el concepto de la estructura diseñada para resistir componentes livianos. Otro concepto fundamental del sistema es la posibilidad de empleo de los paneles racionalizados a fin de promover mayor grado de industrialización de la construcción, la modulación estructural es dimensionada para una mayor optimización de la utilización de chapas y placas de revestimiento.
Los componentes en la construcción de paredes deben ajustarse a s criterios requisitos que satisfaga las exigencias de los usuarios y la habitabilidad de la edificación:
• Seguridad estructural; • Seguridad de fuego;
• Estanqueidad (agua – viento); • Confort termoacústico;
• Confort visual;
• Adaptabilidad del uso; • Higiene;
• Durabilidad; • Economía.
Se han desarrollado diversos materiales que cumplen estas condiciones. En los países que utilizan ampliamente la construcción en Steel Frame, las investigaciones sobre confort térmico han favorecido la evolución del uso de sistemas de alto desempeño térmico en los climas calidos y los frios y la necesidad de economizar energía
Sistema de Steel Built y Optimer System, cerramiento con aislamiento térmico reflectivo Polynum para fachadas ventiladas
Panel Omega Zeta. Colocación del panel de cerramiento exterior totalmente independiente de instalaciones interiores, aislantes termoacústicos y cerramientos interiores
6.7.4.1. PLACAS DE CARTÓN YESO
El cartón yeso corresponde a una placa de yeso, específicamente yeso laminado, lo que quiere decir que es un material compuesto específicamente de celulosa y de yeso. Las principales características de este material es que contiene un peso específico de 800 kg/m3, además de que es fabricado mediante condiciones o propiedades especificadas por la UNE 102.023. Este material consiste en una placa de yeso laminado la cual esta caracterizada por poseer un núcleo en yeso.
Colocada en la parte interior de la perfilería que conforma la estructura y a ambos lados de los perfiles de los tabiques interiores, supera en múltiples aspectos al muro de yeso convencional. Son livianas ya que no tienen función estructural y su densidad superficial varia entre 6.5 kg/m² y 14 kg/m².
Existen diversos tipos de placas las cuales pueden obtenerse como variaciones del proceso o como una transformación de una placa ya existente. Están las placas resistentes al fuego las cuales se incorpora la fibra de vidrio para darle mayor resistencia al material, ya
que el mismo sirve como un soporte para el yeso el cual se encontrara constante en su posición. Están las placas resistentes al agua, sus siglas son WA, son placas que contienen aceites siliconados para aumentar el grado de absorción de agua del material. También podemos mencionar las placas de dureza reforzada mediante fibra de vidrio, estas son reforzadas para elevar la capacidad del material a absorber los impactos a altas velocidades. La placa incombustible, cuyas siglas son MO, son utilizadas en zonas donde el riesgo de incendio es muy elevado, en la misma se le incorpora fibra de vidrio al alma del yeso. Las placas de Yeso Cartón se utilizan en sistemas de construcción en seco (drywall) para recintos interiores protegidos de la intemperie, en:
• Tabiques • Cielorrasos
• Revestimiento de muros
El espesor, la calidad de placas y su tipo, se determinan en función al uso de los recintos y los requerimientos técnicos que se estimen. Existen tres tipos de placas: standard (ST), resistente a la humedad (RH) y resistente al fuego (RF).
Las dimensiones nominales y tolerancias están especificadas por normas, y en general, las placas o chapas son comercializadas en un ancho de 1,20 m (1,22 m) y largos que varían entre 1,80 m y 3,60 m según el fabricante con espesores de 9,5 mm, 12,5 mm y 15 mm. Las medidas pueden variar según cada país.
Knuf, ofrece la Placa de Yeso Estándar + Aluminio (Std + AL); que es una placa conformada por un alma de yeso con una cara revestida con una la mina de cartón y la otra con una lámina de aluminio (sirve como barrera de vapor). Clasificación al fuego: M-1.
6.7.4.2. AISLACIONES TERMOACÚSTICO
El desempeño temoacústico de una edificación o determina su capacidad de proporcionar adecuadas
condiciones de calidad ambiental para el desarrollo de las actividades para las que fue proyectada. Este desempeño depende de una serie de factores, entre los cuales están la localización y la posición del edificio, los tipos de tabiques, sustrato de soporte, revestimientos, tamaño y posicionamiento de aberturas, etc.
Las separaciones verticales desempeñan un papel fundamental en el aislamiento termoacústico, por que constituyen las barreras físicas entre los ambientes y exterior. Tradicionalmente, los principios de aislamiento consideraban que los materiales de gran masa o de densidad eran los aislantes mejores; el concepto de la ley de masas no es aplicable a las construcciones con steel frame.
Los principios de aislamientos termoacústico en el Steel Frame estan basado en conceptos de aislamiento multicapas, que consiste en combinar placas livianas de cerramiento separadas entre si, formando un espacio lleno de material aislante.
6.7.4.2.1. Aislamiento Acústico
El sonido es causado por una variación de la presión existente en la atmosfera que es capaz de ser detectado por el oído.
Esencialmente hay tres tipos de transmisión sonora que se deben evitar:
• Transmisión aérea: que ocurre cuando el sonido externo
incide en el ambiente a través de las aberturas o su tabiquería.
hidráulicas que son transmitidos por elementos de la edificación.
El aislamiento en el Light Steel Frame sigue el principio masa – resorte – masa, que en lugar de una pared de masa (m), se usan capas separadas de masa, que en el espacio entre ellas es llenado con un elemento absorbente, cuyo objetivo es reducir la trasmisión de sonido entre las capas de masa. Los materiales de alta absorción acústica generalmente son porosos y/o fibrosos, donde parte de la energía sonora que la atraviesa es transformada en energía térmica que es disipada del material absorben por convección, haciendo que la energía sonora pierda intensidad. La lana de vidrio por ser un material fibroso, ofrece una gran capacidad de aislamiento sonora.
6.7.4.2.2. Aislamiento Térmico
El objetivo principal del aislamiento térmico en un edificio es controlar las perdidas de calor en el invierno y las ganancias de calor en el verano. Este es el caso de los países con clima frío, donde es de extrema importancia economizar la energía gastada en calefacción para mantener el confort térmico de los usuarios.
En los países de clima predominantemente calurosos, que es el que presenta en este estudio, no es suficiente adoptar un procedimiento basado en la resistencia térmica de los elementos de los cerramientos y tabiquerías para caracterizar el comportamiento térmico de la edificación, sino que es necesario evaluar todos os intercambios de calor dinámico que ocurre en los ambientes, al igual que las posibles perdidas de energía por ventilación o por conducción/convección de los elementos de la edificación.
Por lo tanto, la solución más adecuada será un equilibrio entre pérdidas y ganancias de calor, que varían según un equilibrio entre pérdidas y ganancias de calor, que varían según el tipo de edificación, las condiciones de ocupación, las características del clima local y los materiales empleados en la construcción. En lo que respecta a los materiales es importante observar propiedades tales como: la capacidad térmica específica, la densidad de la masa, la conductividad térmica específica, la transmitancia, reflectancia y la absorbancia a la radiación solar, emisividad y forma, ademas de las dimensiones y orientaciones de los mismo.
En las edificaciones en Steel Frame, otro aspecto importante es la capacidad del sistema de tabiquerías de producir puentes térmicos, através del contacto de lo perfiles de acero, que son altamente conductores, con los cerramientos interiores y exteriores.
El desempeño térmico en los cerramientos exteriores también puede ser influenciado por el tratamiento de las juntas de los materiales. A fin de evitar infiltraciones de agua y viento debe efectuarse un correcto cerramiento de la juntas, de preferencia con materiales flexibles a fin de garantizar la estanqueidad del sistema, permitiendo su deformación o movimientos en cualquier condición de temperatura.
Existen en el mercado diversos materiales aptos para cumplir con la aislación térmica de los edificios, los cuales tiene un coeficiente de conductividad térmica específico que varía con su densidad. Pro ejemplo:
• Lana de Vidrio (λ: 0,040 W/m°C;δ: 15kg/m3);
• Poliestireno Expandido (EPS) (λ: 0,037 W/m°C;δ: 15kg/m3);
• Aislante Celulósico Proyectable (λ: 0,027 W/m°C,δ: 45/60kg/m3);
• Espuma Poliuretánica Proyectable (λ: 0,022 W/m°C;δ: 30kg/m3);
La Lana de Vidrio, se compone básicamente de vidrio y arena. Mediante un proceso de alta temperatura obtienen fibras de características tipo lana. Las fibras generan pequeñas cavidades de aire estanco, dando su característica resistencia al paso de temperatura. Se debe proteger de la humedad ya que esta resta su capacidad aislante. Posee buen comportamiento ante el fuego y no emite humo ni gases tóxicos. Su presentación comercial es habitual en rollos y en paneles rígidos.
Lana de vidrio con papel aluminizado
El Poliestireno Expandido tiene como base el “estireno”, un líquido cuyas moléculas se polimerizan, dando origen a las macromoléculas de poliestireno. El estireno se mezcla íntimamente con agua y un agente de expansión. El aire en reposo dentro de las celdillas cerradas lo hace resistente al paso de temperatura, graficado en el bajo coeficiente de conductividad térmica. Dada su estructura, absorbe cantidades mínimas de humedad. Sólo llamas aplicadas directamente sobre el material pueden llegar a encenderlo. Su presentación habitual es en planchas de distintos espesores y densidades. Sus tipos son:
a. Poliestireno Expandible Standard: Tipo básico utilizando en todas las ramas de la construcción; b. Poliestireno Expandible Difícilmente Inflamable, con baja propagación superficial de llamas.
El Aislante Celulósico Proyectable, está constituido en esencia, por fibras de celulosa especialmente preparadas, tratadas químicamente para agregar resistencia ignifuga y control contra condensaciones. Es un material autoportante que combinado con agua y un adhesivo especial se adhiere a las superficies donde se lo proyecta, cubriendo todas las cavidades sin efectuar cortes. Su estructura de celdas cerradas le da una elevada respuesta térmica. Posee un muy buen comportamiento ante el fuego, siendo calificado como Clase 1 según Norma ASTM y no es propagador de humo. Su colocación es mediante máquinas que proyectan el material sobre las superficies a cubrir, siendo su desperdicio nulo.
La Espum a Poliureta nica Proyec tab le, está compuesta por poliuretano el cual es un material plástico utilizado en la formación de muchas pinturas sintéticas de alto rendimiento, en espumas y en materiales elásticos. La espuma de poliuretano se obtiene mediante la mezcla de productos químicos líquidos: isocianato, poliol y diferentes aditivos. A pesar de su excelente resistencia como aislante térmico es un producto que, en combustión, genera compuestos cianhídricos, muy peligrosos para los humanos.
6.7.4.3. BARRERA DE VAPOR
Por definición es una membrana delgada empleada para reducir la cantidad de vapor o humedad de un espacio a otro donde pueda condensarse en agua.
Una barrera de vapor debe de estar constituida por un material que forme una capa estanca destinada a evitar el paso del vapor de agua.
Una barrera de vapor es por definición, cualquier material que permita el paso de solo 1 permio o menos de vapor de agua. El permio está definido como:
1 permio1= 1 gramo de vapor de agua/pie2.hora = 1/7.000 libra = 0.065 gramos.
MATERIAL PERMEABILIDAD PELICULAS 0.01 PIRO-KURE 0.01 ALUMINIO 0.001” 0.02 FOIL DE ALUMINIO 0.10 POLOETILENO 0.004” 0.05 POLIETILENO 0.006” 0.04 POLIETILENO 0.008” 0.68 PVC SIN PLASTIFICAR 0.0022” 0.50 MATERIAL PASTOSO 0.00 ASFALTO FUNDIDO 0.08
El proceso de la colocación de las barreras de vapor, se lleva a cabo mediante su incorporación en el lado caliente de los cerramientos, ya que su propósito es evitar que pase vapor desde el lado caliente al lado frío, para que no se produzca la condensación.
6.7.4.3.1. Film de polietileno de baja densidad (LDPE)
Barrera de vapor 400 Barrera de vapor 600
1
permio: Unidad de permeabilidad equivalente a un grano (aprox. 0,06478 cm³) de vapor de agua transmitido por pie cuadrado y por hora (pie²/h), para una diferencia de presión entre las caras del material equivalentes a 2,54 cm (una pulgada)
Barrera de vapor 800 Propiedades:
• Excelentes características mecánicas.
• Completo aislamiento frente aceites y grasas. • Elevada impermeabilidad al agua.
Base de material: Film de polietileno traslucido de baja densidad de galga 400, 600 y 800 respectivamente.
Presentación: Rollos de 4 x 1.25 ml. Modo de colocación:
a. Soporte: eliminar cualquier elemento punzante y rebajas de la superficie n caso de que presente aristas pronunciadas para evitar el deterioro de la lámina.
b. Instalación: Desenrollar la lámina sobre la superficie de forma que se evite los pliegues y las arrugas.
Como barrera se utiliza un film de polietileno que se coloca sobre la estructura, una vez instalada la aislación térmica. El film se fija provisoriamente al ala de los perfiles mediante tornillos que son retirados al colocarse la placa de terminación interior. Para crear una superficie continua y efectiva que evite el paso del vapor de agua, deberá soplarlo entre 15 cm. y 20 cm. en todas sus juntas. Cuando se utilice como aislación térmica lana de vidrio en rollo, la misma podrá incluir en una de sus caras un revestimiento de papel kraft o de aluminio que funcione como barrera de vapor. Sin embargo, siendo que el material se ve interrumpido por la estructura, ésta no podrá ser adoptada como única solución. Podrá utilizarse siempre que se combine con el film de polietileno, material que asegura la continuidad de la barrera, contribuyendo a aumentar la resistencia al paso de vapor.
6.7.4.4. SUSTRATO RÍGIDO DE SOPORTE
6.7.4.4.1. Pane les de OBS
Las placas de OBS (oreinted stand board) es una placa estructural con gran capacidad estructural, buena durabilidad, fácil de manejo, corte y almacenamiento, pueden ser utilizadas como cerramiento de la cara interior y exterior de los paneles, pisos, como base de cubierta de techo y como parte integrante de la estructura (diafragma). Estos tableros están constituidos por virutas de madera orientadas perpendicularmente para aumentar la fortaleza y rigidez, unidas entre si por resinas fenólicas que le otorgan resistencia y estabilidad.
Composición:
Las virutas tienen una dimensión aproximada de 5 a 50 mm de ancho,
< 1mm de grueso y de 80 mm de largo. La madera de origen suele provenir de especies de crecimiento rápido (chopo, pino y picea). Las virutas deben estar alineadas en la capa exterior y entre capas (3) formando un ángulo recto.
Los adhesivos dependen de las propiedades del tablero y su aplicación. Pueden ser de urea-formo, urea-malanina-forol, isocianato,etc.
Tipos:
La norma europea UNE EN 300 clasifica, según las condiciones ambientales, donde se van a utilizar, en los tipos:
- OSB/1 para uso general y aplicaciones de interior (incluyendo mobiliario) utilizados en ambiente seco. - OSB/2 estructurales para utilización en ambiente seco.
- OSB/3 estructurales para utilización en ambiente húmedo.
- OSB/4 estructurales de alta prestación para utilización en ambiente húmedo. Dimensiones:
El formato más usual es el de 2.440 x 1.200 mm que corresponde a los módulos constructivos mas frecuentes: 300, 400 y 600 mm aunque excepcionalmente se encuentran dimensiones de 3660 x 1220 mm.
Propiedades:
Densidad ; la norma no especifica una densidad mínima. Como recomendación los tableros que se
utilicen en la construcción deben tener un peso específico mínimo de 650 kg/m³.
Contenido de humeda d ; La norma UNE EN 300 exige un contenido de humedad entre el 2 y el 12 %
para los tableros OSB 1 y OSB 2 y entre el 5 y el 12 % para los tableos OSB 3 y OSB 4.
Estabilidad dimensional ; Tienen una buena estabilidad dimensional, aunque inferior a los tableros
contrachapados. La variación dimensional unitaria del tablero está definida en la norma ENV 12.872.
Resistencia a la humedad ; la resistencia del tablero de virutas depende del tipo de adhesivo utilizado.
Su resistencia se puede mejorar con productos especiales. La resistencia al agua se evalúa por la tracción perpendicular a las caras y su hinchazón o su resistencia a la flexión después de someterlos a un envejecimiento artificial. Se utilizan cuando las condiciones higrotérmicas no hagan sobrepasar el 18% en los tableros.
Conductividad térmica ; El coeficiente de conductividad térmica del tablero de virutas OSB, con una
densidad de 650 Kg/m3, es de 0,13 Kcal/mhºC = W/ (mK). (Fuente: EN 13986).
Com po rtam iento al fuego ; En la norma EN 13.896 se establece la Euroclase por el ensayo del SBI para
los tableros de virutas con espesores superiores a 9 mm y con una densidad mínima de 600 kg/m3: D-s2, d0; DFL-s1.
Comportamiento frente a los agentes biológicos; Dependiendo de las condiciones ambientales o de la zona geográfica en donde se están utilizando, pueden ser degradados por hongos xilófagos (tanto pudriciones pardas como cromógenas) y por termitas. Su constitución impide que sea atacado por los insectos xilófagos de ciclo larvario (carcomas, polillas, etc.).
Como sistema de cerramiento vertical, el OSB encuentra más aplicación; el método de fijación y montaje es muy semejante al de la placa de yeso cartón, se fijan con tornillos autoperforantes.
Como las placas de cerramiento exterior están expuestas a la intemperie, deben tomarse algunas precauciones tanto en el proyecto como en la ejecución de la edificación. En el proyecto deben considerarse las juntas de dilación (3 mm), debido a las variaciones dimensionales ocasionadas por la temperatura y la humedad del aire. Las juntas verticales de las placas deben estar desfasadas entre sí, evitando las coincidencias de las juntas.
Las placas OSB, independientemente del acabado final deben ser protegidas externamente de la humedad mediante una capa o membrana de polietileno de alta densidad que garantice la estanqueidad de las paredes, pero permitiendo el paso del vapor de la parte interna de los paneles al exterior, evitando así la condensación dentro de los mismos. Las membranas son engrampadas a las
placas solapadas de 15 a 30 cm en sus juntas para crear una superficie continua y efectiva que impida las infiltraciones de agua y viento.
Sistema TECCON®
1. Perfiles de acero galvanizado conformado en frio de 105 mm.
2. Perfiles de acero galvanizado conformado en frío de 250 mm.
3. Fijaciones de tornillos autorroscantes para la unión de elementos metálicos.
4. Perfil de neopreno.
5. Perfil de de acero conformado en frío, cerramiento de forjado ligero.
6. Plancha de lana de roca 100 mm en entramado de perfiles de pared.
7. Placa interior de yeso laminado estándar de 13 mm de espesor.
8. Instalaciones (en trasdosado de 36 mm. provienen del falso techo).
9. Placa de yeso laminado estándar 15 mm. 10. Tab lero d e OSB/ 3 exte rior 10 mm d e espe sor. 11. Lámina impermeable HDPE. Resistencia al vapor de
agua.
12. Cámara de aire fachada ventilada de 40 mm.
13. Revestimiento exterior.
6.7.4.4.2. Plac as de y eso c on fibra d e vidrio
La placa de yeso para exteriores esta constituida por roca de yeso con aditivos siliconados y superficies reforzadas con mantas de fibra de vidrio y tratamiento hidrorrepelentes y antialcalinos.
La malla de fibra de vidrio evita la formación de moho ya que no contiene papel, posible fuente alimenticia del moho
Dimensiones:
Espaciamiento máximo de postes es de 24” o 61cm.
Cumplimiento de Estándares: Cumple o excede con estándares de ASTM C1177. Securock™ de 5/8” está clasificado por UL en cuanto a sus resistencia a propagación de fuego, características de combustibilidad superficial y del alma.
Propiedades:
• Resistencia al moho: alta resistencia a la aparición del moho u hongos.
• Resiste agua: la cubierta de fibra de vidrio en cada cara repele el agua, permitiendo la
transpiración del muro.
• Resistente a la deformación y pandeo.
Espesor nominal 1/2" 12.7 mm
Ancho nominal 4 ft 1.22 m
Longitud estándar 8 ft 2.44 m
Peso máximo 2.7 lbs/ft² 10.07 kg/m²
• Exposición: ofrece resistencia a la intemperie, pero no está diseñado para permanecer bajo
condiciones de exposición constante al agua. Proteja este material y similares del efecto erosivo del agua corriendo; se puede exponer a la intemperie por hasta 12 meses una vez instalado, siempre y cuando las juntas y perímetros estén debidamente sellados.
6.7.4.4.3. Plac as c eme ntic ias
Pueden usarse placas cementicias como cerramientos exterior o interior de paneles. Por definición toda chapa delgada que contiene cemento en su composición se llama cementicias. Esta compuesta por cemento portland, cuarzo, aditivos hidrófugos y fibras tratada en autoclave.
Tipos:
• Placas con fibras dispersas en la matriz; desarrollado a partir de matrices de cemento que
contenían amianto (asbesto) (prohibido su uso).
• Placas con mallas de fibra de vidrio, plástica o celulosa.
Dimensiones:
Sus dimensiones varían según el fabricante, aunque las placas usadas para el sistema de Steel Frame son comercializadas en dimensiones que tienen un ancho fijo de 1.20 m y largos que varían entre 2.20 m, 2.40 m, 3.00 m. Los espesores también varían entre 6, 8 y 10 mm según la función y aplicación de la placa.
Propiedades:
• Elevada resistencia a impactos, lo que posibilita su uso
en cerramientos exteriores;
• Gran resistencia a la humedad, puediendo estar
expuesta a la intemperie;
• Es incombustible;
• Puede ser curvada después de saturarla con agua,
posibilitando curvarse en el sentido del largo con hasta 3 cm de radio;
• Tiene poco peso propio, hasta 18kg/m² facilitando el transporte y manejo, por lo que no requiere
equipo de manipuleo;
• Es compatible con la mayoria de acabados o revestimientos; • Se corta fácilmente con herramientas para corte de metal duro;
• Rapidez de ejecución: sistema de montaje similar al de la placa de yeso cartón;
Entre las patologías mas frecuentes están en las fisuras el cuerpo de la chapa, las grietas en las juntas. Es importante considerar la variación dimensional de las placas debido a la temperatura humedad del ambiente y la naturaleza de los acabados que irán a revestirla. Las juntas deben presentar un mínimo de 3 mm entre las placas de acuerdo a las recomendaciones del fabricante. Las juntas básicamente se pueden presentar de dos formas: la junta visible (aplicación de perfiles o sellantes elastómeros; bordes de placa planos) la junta invisible (refuerzo sobe la junta de una malla de fibra de vidrio
El Pánel de Cemento MARCA
resistente a la alcalinidad; bordes de placa rebajado). Debe haber Las juntas de dilatación siempre que haya junta de placas cementicias con otro material diferente.
6.7.4.4.4. Multilaminado Fenólico
Se fabrican con especies de gran durabilidad natural o adquirida de forma artificial utilizando colas fenólicas o melamina para clase de encolado 3 (la norma de referencia es la BS 1088).
Un tablero contrachapado es un tablero formado por chapas de madera unidas entre si por un adhesivo, de forma que la orientación de las fibras de una chapa con respecto a la inmediata superior o inferior forma un ángulo, generalmente, de 90º. Esta disposición entre chapas tiene la finalidad de proveer a los tableros de una buena estabilidad dimensional y una buena resistencia tanto en el sentido longitudinal como transversa del tablero.
El adhesivo mas empleado en la fabricación de estos tableros es a resina urea-formodehído (rápido curado/bajo coste); este adhesivo presenta dos desventajas, en ocasiones puede presentar una deficiente resistencia a la humedad o presenta en su composición un cierto contenido en fomaldehío, el cual es toxico y puede pasar al ambiente por evaporación. Actualmente existe una normativa que clasifica los tableros según su contenido y emisión de formaldehído. Esta clasificación divide los tableros en E1 y E2,
estableciendo unos límites de contenido y emisión de formaldehído para cada grupo. (EN 13986:2002 Especificación del contenido y emisión de formaldehído). Una alternativa muy adecuada a este tipo de adhesivos es la resina fenol-formaldehído. Este adhesivo presenta unas propiedades muy buenas de resistencia a la humedad y sus emisiones de formaldehído son bajas, por lo que cumple fácilmente la normativa respecto a emisiones de este compuesto. [AIDIMA]
Dimensión:
Las dimensiones más frecuentes son 1.220 x 2.440 mm que se corresponden a los módulos constructivos más importantes: 300, 400 y 600 mm. También existen dimensiones especiales de 2.500 y 3.000 mm. El grueso varía entre 4 y 50 mm y el número de chapas, normalmente impar puede variar entre 3 y 35. Propiedades:
La principal característica del tablero contrachapado es su uniformidad y su bajo peso. A diferencia de la madera maciza las propiedades mecánicas en ambas direcciones se van igualando a medida que aumenta el número de chapas y el espesor. Las propiedades mecánicas del contrachapado han de especificarse en relación a la dirección de la fibra.
Densidad
Entre 400 y 700 kg/m3 aunque hay excepciones en ambos extremos. Lógicamente depende de la especie; cuando hay mezcla se tomara el valor de laboratorio.
Contenido de humedad
Se suministra con una humedad del 10 ± 2%. Estabilidad dimensional
Es un producto muy estable porque se contrarrestan los movimientos de cada capa por el cambio de sentido de la fibra.
Resistencia a la humedad
Los tableros que se usen al exterior deben cumplir con calidad al encolado 3 (UNE EN 314). Normalmente emplean colas fenólicas o superiores. La madera debe tener una buena durabilidad natural, o adquirida mediante tratamiento.
Comportamiento frente a los agentes biológicos
En función de las condiciones ambientales o de la zona geográfica, los tableros pueden ser degradados por organismos xilófagos. Su comportamiento se puede mejorar mediante:
- el empleo de especies con durabilidad natural suficiente - su tratamiento superficial (clases de uso 1 y 2)
- incorporación de insecticidas y fungicidas en los adhesivos, las chapas o todo el tablero.
6.7.4.4.5. MDF Hidrorresistente
Es una tablero de partículas de madera, unidas entre si mediante un adhesivo de melanina urea formaldehído y pigmentado de color verde en su capa media, para diferenciarlo d otos tipos de aglomerados.
Es un Tablero de Partículas para ser utilizado en ambientes húmedos, con propiedades físicas que cumplen las del Tipo P3 (tableros no estructurales utilizados en ambientes húmedos) del estándar UNE -EN 312: 2004.
Juntas de dilatación:
Tablero debe ser instalado dejando juntas de dilatación en los cuatro costados del tablero, dejando un espacio de 5 mm entre ellos y 6 mm en encuentro del tablero con otras estructuras. Estas juntas pueden dejarse a la vista, taparse con junquillos, tapa juntas o con algún relleno de fragüe elástico. En ningún caso se rellenarán con material rígido o que endurezca una vez aplicado.
Distanciamiento de apoyos:
Para lograr una adecuada solución para el distanciamiento entre apoyos, se deben considerar la resistencia a la flexión y los requerimientos a que están sometidos.
Distanciamiento de fijaciones:
Las fijaciones, clavos o tornillos, deberán estar distanciadas como máximo 50 cm una de otra al interior del tablero y 30 cm en el perímetro. Dimensiones: Formato, 1.52 x 2.44 y 1.52 x 4.88 m. Propiedades: MDF Hidrorresistente Espesor (mm) Densidad (kg/m³) Flexión: Mód. de Rotura (N/mm²) Tracción: Tens. de Rotura (N/mm²) Cont. de Humedad (%) 9 800 55 1.2 8 12 800 50 1.2 8 6.7.4.5. BARRERA IMPERMEABLE
En el muro exterior s necesario colocar una membrana impermeable (Membrana de poliéster TYVEK) entre el sustrato de base y el bastidor metálico con el objeto de evitar cualquier penetración el agua al interior del muro.