El proyecto constructivo en arquitectura – del principio al detalle: Volumen 1 Fundamentos (Spanish Edition) 3662665573, 9783662665572

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José Luis Moro

El proyecto constructivo en arquitectura – del principio al detalle Volumen 1 · Fundamentos 1ª edición

El proyecto constructivo en arquitectura – del principio al detalle

José Luis Moro

El proyecto constructivo en arquitectura – del principio al detalle Volumen 1 Fundamentos

Con contribuciones de Matthias Weißbach Prólogo de Jörg Schlaich

José Luis Moro Stuttgart, Alemania

ISBN 978-3-662-66557-2 ISBN 978-3-662-66558-9 (eBook) https://doi.org/10.1007/978-3-662-66558-9 Springer Vieweg © Springer-Verlag GmbH Germany, part of Springer Nature 2023 This work is subject to copyright. All rights are reserved by the Publisher, whether the whole or part of the material is concerned, specifically the rights of translation, reprinting, reuse of illustrations, recitation, broadcasting, reproduction on microfilms or in any other physical way, and transmission or information storage and retrieval, electronic adaptation, computer software, or by similar or dissimilar methodology now known or hereafter developed. The use of general descriptive names, registered names, trademarks, service marks, etc. in this publication does not imply, even in the absence of a specific statement, that such names are exempt from the relevant protective laws and regulations and therefore free for general use. The publisher, the authors, and the editors are safe to assume that the advice and information in this book are believed to be true and accurate at the date of publication. Neither the publisher nor the authors or the editors give a warranty, expressed or implied, with respect to the material contained herein or for any errors or omissions that may have been made. The publisher remains neutral with regard to jurisdictional claims in published maps and institutional affiliations. Lektorat: Frieder Kumm This Springer Vieweg imprint is published by the registered company Springer-Verlag GmbH, DE, part of Springer Nature. The registered company address is: Heidelberger Platz 3, 14197 Berlin, Germany

Dedicado a mi esposa María Julia y a mis hijos Diana, Julia y Luis

VI

Prólogo

Prólogo

Planificar, diseñar y construir, los temas estrechamente interrelacionados de estos tres libros (o de este primero de los tres volúmenes), son en principio procesos extremadamente complejos porque no proceden de forma lineal sino cíclica y concéntrica. Se ejecutan en círculos o bucles decrecientes, en cuyo perímetro se vuelven a consultar las condiciones de contorno que deben cumplirse en cada momento: función, estabilidad, forma e integración en el entorno, protección térmica, acústica y contra incendios, durabilidad, producción, montaje, economía, etc. Así es como se llega finalmente al „punto“, es decir, a una de las muchas soluciones posibles subjetivamente satisfactorias, de la que luego surge „la solución“ en nuevos pasos iterativos, de ida y vuelta. También se deduce que nunca hay una solución objetivamente correcta, ni siquiera la mejor, sino innumerables soluciones subjetivas, porque el diseño en particular también puede definirse como un proceso mixto a la vez deductivo e inductivo, es decir, un proceso lógicamente científico localizado „en la cabeza“ y sintéticamente creativo desarrolándose „en la intuición“. De lo contrario, por poner un ejemplo obvio, no haría falta un jurado para decidir un concurso, sino una ingeniosa hoja Excel de cálculo. De ello se desprende que esta compleja secuencia queda literalmente despojada de su carácter cuando se linealiza compulsivamente en un libro „página a página“. De hecho, la mayoría de los autores que tratan este tema—y últimamente son tantos que el entusiasmo por un libro más de este tipo es ya de primeras muy escaso—añaden título a título o componente a componente, es decir, por ejemplo, forjados, vigas, pilares, cimientos. Luego dejan al lector la tarea de atar cabos y, en el mejor de los casos, muestran ejemplos de aplicación sin explicar por qué son así o de qué otra manera podrían haber sido. Resulta embarazoso, además, cuando este encadenamiento de componentes típicos de la construcción se clasifica también según el material, como si un propietario quisiera expresamente construir una estructura de hormigón, acero o madera. No—quiere un buen edificio y ahí es donde se prestan a menudo, y cada vez más hoy en día, los métodos de construcción mixtos, compuestos o por capas. Esta reducción, desgraciadamente frecuente, de un proceso difícil, pero creativo y sencillamente bello, a una mera adición es fatal para un libro de texto y especialmente para ingenieros, porque de esa manera se les educa para ser calculistas de estructuras o, en el mejor de los casos, proyectistas constructivos y se les priva así de la parte más bella de su profesión: el diseño subjetivo creativo, en el que pueden y deben utilizar con entusiasmo sus conocimientos adquiridos y su imaginación innata. ¡Está claro a lo que esto conduce! La buena noticia es que con estos libros, que el lector de estas líneas tiene en sus manos, se ha intentado, de forma expresamente consciente y muy enfática, presentar la planificación, el diseño

Prólogo

y la construcción de edificios en su totalidad, en el sentido de que los capítulos individuales no se suman sin más, sino que se enlazan de forma diversa y acertada a través de sus necesarias conexiones cruzadas, naturalmente a través de toda la gama de materiales y en toda su amplitud. Se aprende por qué algo es como es y cómo se desarrollan los distintos principios de solución a partir de los principios físicos activos característicos. Por otro lado, no se oculta que la creciente división de la planificación entre especialistas es conflictiva y no favorece necesariamente la calidad, por lo que uno de los principales objetivos de estos libros es mirar más allá de la propia disciplina. Un grupo de individualistas, que es lo que todos queremos ser, sólo puede crear calidad en conjunto si todos sienten curiosidad por los conocimientos de los demás y no importa qué procede de quién, sino sólo que el conjunto sea bueno. Deseo que el mensaje bien formulado, intensamente argumentado y muy vívidamente ilustrado de estos libros sea escuchado y tomado en serio no sólo por jóvenes arquitectos sino también por ingenieros. Se verán recompensados con la grata experiencia de que los profesionales de la construcción seguimos siendo generalistas. Podemos y estamos autorizados a acompañar a un edificio desde el primer trazo de lápiz hasta el último clavo y somos responsables de su calidad. Al mismo tiempo, no queremos dormirnos en los laureles, sino hacer una autocrítica de lo que hemos conseguido, pensando en nuestro próximo proyecto. Jörg Schlaich

VII

VIII

Introducción

Introducción

Este libro explora la cuestión de por qué las construcciones de edificios son como son. En un mundo de la construcción muy complejo, fragmentado y difícil de abarcar en su totalidad, el profesional de la construcción, y aquí en particular el joven estudiante, merece ser conducido a los orígenes de la transformación de materiales brutos en una construcción de edificios utilizable, lo que en definitiva es el objetico final del proyecto constructivo. Sin ese conocimiento fundamental, cualquier ocupación con la construcción carece de sentido y de finalidad, y en última instancia está condenada al fracaso. Al mismo tiempo, la profesión de arquitecto, obsesionada con las imágenes, debería recordar que su obra sólo puede desplegar sus múltiples dimensiones intelectuales precisamente porque tiene una base material, a saber, la construcción de los edificios, que —lo reconozcamos o no— está determinada en gran medida por la geometría, la gravedad y otros fenómenos físicos. En última instancia, es la estructura del edificio que percibimos y que afecta a nuestros sentidos lo que es el punto de partida y el vehículo de la expresión artística, en definitiva de la arquitectura. Los mismos principios de la construcción de edificios que esta obra lleva en su título subyacen a nuestro trabajo de igual forma que al de nuestros predecesores y antepasados, porque se basan en leyes de la materia, en efectos físicos y en relaciones geométricas que son válidas ayer como hoy. Son fácilmente accesibles para una mente despierta si, impulsado por la curiosidad, uno se involucra en el tema. Sólo hay que liberarlos de debajo de los escombros de unos conocimientos especiales desbordantes que nuestro mundo de la construcción altamente desarrollado ha acumulado (sólo en algunas áreas subalternas), que algunos sumos sacerdotes del especialismo alimentan celosamente, pero que, sin incorporarlos en un contexto dotado de sentido, sólo deslumbran y extravían nuestra mente. Con este trabajo me he comprometido a acercarme algo más a este objetivo. Con esta meta en mente, el primer paso fue elaborar funciones o tareas para las distintas subáreas del proyecto, para luego presentar varios principios de solución, que se basan en su mayoría en principios físicos característicos de acción y órdenes geométricos, y luego, en un último paso, pasar a la materialización del diseño. Esta secuencia también es la que sigue esencialmente la estructura de la presente obra, dividida en su cuerpo central igualmente en tres volúmenes. Si ya es un reto abstraer principios fundamentales de solución dentro de una disciplina concreta, es un reto mucho mayor identificar las relaciones e interdependencias entre las disciplinas que confluyen en la construcción de edificios y expresarlas en forma comprensible y manejable. Para ello, he intentado integrar los contenidos de las distintas materias en una estructura lógica lo más coherente y continua posible. Para ello, hubo que introducir algunos términos para designar conceptos para los que, por lo que entiendo, no había términos técnicos hasta ahora. Por esta presunción pido al

Agradecimiento

mundo profesional, ya de primeras, benévola comprensión. Se valora mucho en esta obra el flujo continuo y argumentativo del texto, así como las referencias cruzadas que lo acompañan, con las que se pretende dejar claros los múltiples vínculos y dependencias mutuas entre las distintas subáreas y disciplinas. También se buscó la mayor claridad posible de las ilustraciones para facilitar la comprensión inmediata del mensaje. Para ello, a veces se han violado deliberadamente (o incluso sin saberlo) convenciones (ortodoxas), pero creo que siempre con buenas razones. Para cubrir el enorme alcance del tema que se aborda con coherencia y con una adecuada profundidad de penetración, era inevitable adentrarse en territorio ajeno. Por lo tanto, pido ya de primeras indulgencia a los expertos en campos ajenos por posibles imprecisiones y vaguedades. Con su ayuda, espero ir limando poco a poco estas deficiencias. Me daría por satisfecho si otros encontraran el mismo placer en la lectura de este libro que yo en su redacción. Publicaciones del alcance y la amplitud de la presente obra son siempre el resultado de la colaboración. El origen del proyecto está en los apuntes de nuestra lección, que se desarrolló desde cero a lo largo de varios años. Además de los contribuyentes al presente trabajo Matthias Rottner y Dr. Bernes Alihodzic, a los que se unió un poco más tarde Dr. Matthias Weißbach, sin cuya contribución de paciencia, constancia y compromiso este ambicioso proyecto no podría haberse llevado a cabo, cabe mencionar además, en parte, a antiguos colaboradores: entre ellos, en particular, Dr. Peter Bonfig, que aportó ideas esenciales durante la fase de desarrollo conceptual de nuestros apuntes de la lección, pero también Christian Büchsenschütz, Christoph Echteler, Melanie Göggerle, Karin Jentner, Magdalene Jung, Stephanie Krüger, Lukas Kohler, Christopher Kuhn, Julian Lienhard, Manuela Langenegger, Gunnar Otto, Alexandra Schieker, Ying Shen, Brigitta Stöckl, Xu Wu, y, por último, Ole Teucher, responsable de numerosos dibujos. También hay que agradecer especialmente a los colegas que se encargaron de corregir secciones del manuscrito, algunas de ellas muy extensas, como Prof. K. Gertis, Prof. H. W. Reinhardt y Prof. S. R. Mehra, y también Prof. Jörg Schlaich por su amable prólogo. También estoy en deuda con colegas y amigos como Dr. Jenö Horváth por responder pacientemente a mis preguntas, Karl Humpf por su cuidadosa corrección del manuscrito, y también Dr. Ch. Dehlinger. Prof. K. Ackermann, Prof. P. C. v. Seidlein, Prof. Th. Herzog, Prof. F. Haller, Prof. U. Nürnberger, Prof. P. Cheret y Prof. D. Herrmann nos han proporcionado generosamente un amplio material gráfico. Agradecemos a los Sres. Lehnert y Kumm de Springer su apoyo incondicional y su paciencia. En nombre de todos los autores, también queremos dar las gracias a todos los amigos y colegas que siempre nos han apoyado y animado durante la preparación de estos libros.

Agradecimiento

Stuttgart, abril de 2023 José Luis Moro

IX

X

Prefacio a la primera edición española

Prefacio a la primera edición española

Tras haber experimentado la presente obra una notable difusión en países de habla alemana después de su primera edición en esa lengua en el año 2009, se tomó la decisión de editar una versión en lengua española con objeto de difundir la obra en España y otros países de habla hispana. Esta decisión viene avalada no sólo por el hecho de que el autor mismo es español, sino también por la rápida convergencia entre las técnicas constructivas habituales y bien arraigadas en España, por un lado, y las de los países del resto de Europa, sobre todo los países de la Unión Europea, por el otro. Este proceso se ha visto fuertemente impulsado por la disponibilidad y el uso efectivo en España de numerosos productos de construcción procedentes de otros países europeos (y aquí en gran medida de Alemania) así como por la progresiva armonización de la normativa de construcción, que hoy por hoy en su mayor parte se basa en las normas EN, que son comunes a todos los países de la Unión Europea. No obstante, la traducción de un tratado de la presente envergadura y grado de detalle, consistente por ahora en cuatro voluminosos tomos, a la lengua española requiere —a pesar de lo anteriormente dicho— la transposición de un texto concebido para una determinada cultura y tradición técnica (la alemana) a otra (la española), dos culturas que en muchos ámbitos (aún) difieren profundamente una de otra. Este obstáculo se ve agravado por el hecho de que la normativa de construcción, si bien se encuentra en el proceso de armonización europea —que en un futuro próximo conducirá a la equiparación definitiva— aún contiene numerosas normas nacionales que cubren áreas técnicas aún no legisladas por la normativa común europea. Esto es el caso con las normas españolas UNE y, en particular, con las normas alemanas DIN. Tratándose de una obra que originalmente se redactó en alemán, para un público y un mercado alemán, ésta no sólo se basa en la normativa europea (normas UNE-EN en español y normas DIN EN en alemán), que son prácticamente idénticas en cuanto a contenido, sino también extensivamente en las normas alemanas nacionales DIN en aquellos ámbitos que no están aún regulados por la normativa europea EN. Esto se aplica, por ejemplo a áreas tan importantes como la protección higrotérmica (DIN 4108), la protección acústica (DIN 4109) o la protección contra incendios (DIN 4102). Modificar, es decir volver a redactar, el texto basándolo alternativamente en la correspondiente normativa nacional española (normas UNE, Código Técnico de la Edificación— Documentos Básicos) hubiera sido una tarea hercúlea que quedaba más allá de las posibilidades del autor. Hubo, pues, que hallar un compromiso viable. El camino más razonable pareció ser mantener básicamente las referencias a las normas alemanas DIN y complementarlas, donde parecía factible, con extractos de la normativa española. Se da, pues, a menudo el caso de aparecer una tabla de datos extraída de una norma DIN junto a una procedente

Prefacio a la primera edición española

de un Documento Básico español. Esto quizá pueda aparecer irritante, pero hay que tener en cuenta que lo que la presente obra pretende no es reflejar la normativa tal cual (para ese propósito existen otras publicaciones), sino transmitir de la manera más fácilmente comprensible la reglas básicas del oficio de la construcción de edificios que, aplicadas correctamente, conducen al proyectista al éxito y le ayudan a evitar problemas y patologías. Se podrá, pienso yo, asumir con alguna justificación que existe un consenso en círculos profesionales sobre la hipótesis que ambas normativas nacionales, la española y la alemana en este caso, persiguen el mismo propósito: ofrecer un compendio de estas reglas básicas, aunque en el detalle puedan diferir una de otra. Otro factor que propició esta solución de compromiso fue que la presente obra en lengua española por supuesto no sólo se dirige a lectores españoles sino a todos los lectores hispanoparlantes. Mantener el protagonismo de las normas alemanas DIN, que gozan de gran prestigio internacional y frecuentemente proporcionaron el modelo para normas europeas emitidas posteriormente a su redacción, pareció por tanto por menos una solución aceptable y justificable. El autor se esforzó por utilizar la nomenclatura española más común y técnicamente correcta, si bien, como es sabido, el mundo de la construcción de por sí no es muy estricto en lo que respecta al uso preciso de términos técnicos. Incluso en la normativa frecuentemente se utilizan términos diferentes para designar el mismo objeto o concepto. No obstante, cabe la posibilidad de que se haya empleado alguna denominación poco usual en la práctica española de la construcción o que suene extraña al profesional o estudiante de la misma—o que simplemente no sea correcta. El autor pide disculpas ya de antemano y asegura que en futuras ediciones se hará todo lo posible por subsanar tales deficiencias.

Stuttgart, abril de 2023 José Luis Moro

XI

XII

Resumen del contenido de la obra completa

RESUMEN DEL CONTENIDO DE LA OBRA COMPLETA VOLUMEN 1 – FUNDAMENTOS

VOLUMEN 2 – CONCEPCIÓN

I

El proyecto constructivo

II II-1 II-2 II-3

Estructura Orden y subdivisión Construcción industrializada Ordenamiento dimensional

III III-1 III-2 III-3 III-4 III-5 III-6

Sostenibilidad Contexto Ecología Economía Factores sociales Análisis del ciclo de vida Reciclaje

IV IV-1 IV-2 IV-3 IV-4 IV-5 IV-6 IV-7 IV-8 IV-9

Materiales Materia Materiales técnicos Piedra Hormigón Madera Acero Hormigón armado Vidrio Materiales sintéticos

V V-1 V-2 V-3 V-4 V-5

Productos de construcción Piedras artificiales Productos de madera Productos de acero Productos de vidrio Productos sintéticos

VI VI-1 VI-2 VI-3 VI-4 VI-5 VI-6

Funciones Ámbito Conducción de fuerzas (con Dr. M. Weißbach) Protección higrotérmica Protección acústica Protección contra incendios Durabilidad

VII

Generación de superficies

VIII

Composición de envolventes

IX IX-1 IX-2 IX-3 IX-4

Estructuras primarias (con Dr. M. Weißbach) Fundamentos Tipos Deformaciones Cimentación

Resumen del contenido de la obra completa

X X-1 X-2 X-3 X-4 X-5

Métodos constructivos Construcción de obra de fábrica Construcción de madera Construcción de acero Construcción de hormigón prefabricado Construcción de hormigón in situ

XI

Empalmes de superficies

XII XII-1 XII-2 XII-3 XII-4 XII-5 XII-6 XII-7 XII-8

Conexiones (con Dr. M. Weißbach) Fundamentos del ensamble Conducción de fuerzas Procedimientos de ensamble Componer Aplicar o insertar a presión Ensamblar por conformación primaria Ensamblar por deformación Ensamblar por consolidación de materiales

XIII XIII-1 XIII-2 XIII-3 XIII-4 XIII-5 XIII-6 XIII-7 XIII-8 XIII-9

Envolventes exteriores Fundamentos Envolventes en contacto con el terreno Sistemas de hoja simple Sistemas compuestos multicapa Sistemas nervados Envolventes de vidrio apoyadas en puntos Elementos funcionales añadidos Sistemas de membrana Huecos

XIV XIV-1 XIV-2 XIV-3 XIV-4

Envolventes interiores Fundamentos Separaciones horizontales Separaciones verticales Huecos

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Escala Sostenibilidad Materiales Funciones Forma Superficies Composición Métodos constructivos Uniones Proyecto constructivo

VOLUMEN 3 – EJECUCIÓN

VOLUMEN 4 – PRINCIPIOS

XIII

XIV

I

Resumen del contenido de la obra completa

EL PROYECTO CONSTRUCTIVO

1. El concepto de la construcción .............................. 4 1.1 La producción de edificios ..................................... 4 1.2 Definición del término construcción ...................... 4 2. El proceso del proyecto constructivo .................... 5 2.1 Planificar, proyectar, diseñar .................................. 6 2.2 Fases del proyecto de ejecución............................ 8 2.3 Metodología del proyecto de ejecución ................. 9 3. Proyecto conceptual y constructivo ...................... 11 3.1 Influencia del proyecto constructivo sobre el proyecto general............................................... 12 3.1.1 El concepto del método de construcción ... 13 3.1.2 Métodos de construcción históricos y tradicionales ............................................. 13 3.1.3 Métodos constructivos modernos .............. 14 3.1.4 Categorías de métodos de construcción .... 15 3.1.5 Importancia de los métodos de construcción para el proyectista ................. 16 3.2 Influencia del proyecto conceptual sobre el constructivo...................................................... 16 3.3 Armonización del proyecto conceptual y constructivo ......................................................... 16 3.4 Condiciones actuales ........................................... 17 4. Principios del proyecto constructivo..................... 18 4.1 Fundamentos ....................................................... 18 4.2 Principios de construcción históricos y modernos ............................................................. 18 4.3 El camino del principio al detalle y viceversa ....... 19 Notas ............................................................................. 21 Normas y directrices .................................................... 21

II

ESTRUCTURA

II-1

Orden y subdivisión

1. Ordenamiento de la estructura de un edificio ..... 26 1.1 Ordenamiento según aspectos formales ............. 26 1.2 Ordenamiento según aspectos funcionales ........ 28 1.3 Ordenamiento según aspectos constructivos ..... 29 2. Subdivisión de una estructura de edificio ............ 31 2.1 Subdivisión según aspectos formales ................. 31 2.2 Subdivisión según aspectos funcionales ............. 32 2.2.1 según funciones principales ....................... 32 2.2.2 según función constructiva individual .........34 2.2.3 según el grado y la calidad de la exigencia .................................................34 2.3 Subdivisión según aspectos constructivos .......... 35 2.3.1 debido a limitaciones del material .............. 35 2.3.2 debido al principio constructivo ..................36 2.3.3 debido a la producción industrial ................40

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XV

2.3.4 debido a la organización del proceso de construcción ..........................................40 2.4 Clasificación de componentes según su complejidad constructiva ................................ 42 Notas .............................................................................. 45 Normas y directrices .................................................... 45 1. Etapas de desarrollo técnico-cultural ................... 48

Construcción industrializada

II-2

Ordenamiento dimensional

II-3

2. Producción artesanal ............................................... 49 3. Producción industrial ............................................. 51 3.1 Evolución histórica de la construcción industrializada ................................. 52 3.2 Características de la producción industrial...........56 4. Características de la construcción industrializada .......................................................... 56 4.1 Principios básicos de la construcción industrializada....................................................... 57 4.2 Utilización de nuevas técnicas de planificación digital y de fabricación con control digital en la construcción .....................................60 4.3 Transporte ............................................................ 61 4.4 Montaje ................................................................ 62 5. La junta de montaje en la construcción industrializada .......................................................... 63 Notas .............................................................................65 Normas y directrices ....................................................65 1. Ordenamiento modular de la estructura de un edificio ............................................................ 68 1.1 Ordenamiento dimensional y modular en la construcción ................................................68 1.2 Dimensiones básicas y de construcción .............. 71 2. Sistemas dimensionales ......................................... 72 2.1 El sistema dimensional octamétrico .................... 72 2.2 Hiladas y aparejos de obra de fábrica .................. 74 2.3 Aparejos – ejemplos............................................. 74 2.4 Construcción con bloques de gran formato......... 77 2.5 Ordenamiento modular según ISO 21723 e ISO 2848 ........................................................... 78 2.5.1 Módulo básico ............................................ 78 2.5.2 Coordinación horizontal...............................80 2.5.3 Coordinación vertical – dimensiones suplementarias............................................80 2.5.4 Espacios de coordinación ........................... 81

XVI

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3. La trama..................................................................... 81 3.1 Referencia del componente a la trama ................ 81 3.2 Superposiciones de tramas .................................84 3.3 Ejemplo: combinación de trama estructural y de acabado ......................................86 4. Tolerancias dimensionales: coordinación dimensional en las uniones de los componentes 88 4.2 Tipos de tolerancia ...............................................89 4.2 Tolerancias dimensionales, términos— ejemplo: instalación de una ventana ....................89 4.3 Tolerancias dimensionales— desviaciones límite............................................... 91 Notas .............................................................................. 98 Normas y directrices .................................................... 98 III

SOSTENIBILIDAD

III-1

Contexto

1. El concepto de sostenibilidad .............................. 102 1.1 Construcción sostenible .................................... 103 2. Evaluación resumida de la sostenibilidad de las construcciones de edificios ............................ 103 Notas ............................................................................ 105 Normas y directrices .................................................. 105

III-2

Ecología

1. Enfoque ecológico.................................................. 108 2. Análisis del ciclo de vida (ACV) (Life-Cycle Assessment) ........................................... 108 2.1 El sistema contemplado ..................................... 109 2.2 Límites del sistema ............................................ 109 2.3 Fases .................................................................. 109 2.4 Indicadores de la evaluación del ciclo de vida ... 110 2.5 Etiquetado y declaraciones medioambientales de los productos (Environmental Product Declaration, EPD) ............................................... 113 Notas ............................................................................ 117 Normas y directrices .................................................. 117

III-3

Economía

1. Enfoque económico (costes del ciclo de vida) ... 120 2. Vida útil ................................................................... 121 2.1 Envejecimiento ................................................... 128 2.2 Obsolescencia.................................................... 129 3. Ciclo de vida ............................................................ 129 3.1 Construcción nueva ........................................... 129 3.2 Uso ..................................................................... 129 3.2.1 Mantenimiento .......................................... 130

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XVII

3.3 Renovación ........................................................ 131 3.4 Deconstrucción .................................................. 131 4. Coste del ciclo de vida (Life-Cycle Costing, LCC; Life-Cycle Cost Analysis, LCCA) ............................... 134 4.1 Costes de construcción y costes de desmantelamiento y eliminación ....................... 135 4.2 Costes de uso .................................................... 136 4.3 Gastos de mantenimiento del edificio ............... 136 Notas ............................................................................ 139 Normas y directrices .................................................. 139 1. Consideración de los efectos socioculturales .... 142

Factores sociales

III-4

Análisis del ciclo de vida

III-5

Reciclaje

III-6

2. Accesibilidad........................................................... 142 3. Adaptabilidad ......................................................... 142 4. Salud y comodidad ................................................ 142 5. Molestias para zonas limítrofes ........................... 144 6. Mantenimiento ....................................................... 144 7. Seguridad/protección............................................ 145 8. Adquisición de materiales y servicios ................. 146 9. Participación de las partes interesadas (Stakeholder Involvement) ........................................ 146 Normas y directrices .................................................. 147 1. Datos de análisis del ciclo de vida relevantes para el proyecto...................................................... 150 2. Declaraciones medioambientales de producto (EPD) ....................................................... 151 3. Comparación de los valores de análisis del ciclo de vida de los materiales más importantes ............................................................ 160 Notas ............................................................................ 161 Normas y directrices .................................................. 161 1. Reciclaje y eliminación .......................................... 164 2. Reciclaje de hormigón ........................................... 165 2.1 Utilización de materias primas secundarias ....... 165 2.1.1 Sustitución de fuentes de energía primaria ..................................................... 165

XVIII

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2.1.2 Sustitución de materias primas primarias ................................................... 168 2.1.3 Sustitución del clínker de cemento Portland ..................................................... 168 2.2 Utilización del hormigón endurecido .................. 169 3. Reciclaje de acero .................................................. 170 4. Reciclaje de ladrillos .............................................. 171 5. Reciclaje de vidrio .................................................. 172 6. Reciclaje de plásticos ............................................ 173 6.1 Reciclaje de termoplásticos ............................... 174 6.1.1 Procesos de reciclaje industrial de termoplásticos ..................................... 175 6.2 Reciclaje de elastómeros ................................... 176 6.2.1 Procesos de reciclaje industrial de elastómeros ......................................... 176 6.3 Reciclaje de termoestables y plásticos reforzados con fibras (PRF) ................................ 177 6.4 Reciclaje de plástico a nivel de materia prima ... 178 7. Reciclaje de madera ............................................... 178 7.1 Tipos de reciclaje ............................................... 179 7.2 Contaminación con sustancias nocivas ............. 181 8. Diseño de construcciones compatible con reciclaje y medioambiente .................................... 182 8.1 Reciclaje de componentes y recuperación a nivel de material .............................................. 183 8.1.1 Reciclaje de componentes........................ 183 8.1.2 Reciclaje a nivel de material ...................... 185 8.2 Principios de diseño que facilitan el reciclaje ..... 186 Notas ............................................................................ 188 Normas y directrices .................................................. 189 IV

MATERIALES

IV-1

Materia

1. Materiales en la edificación .................................. 192 2. Efectos energéticos ............................................... 192 3. Partículas elementales .......................................... 194 4. Fuerzas de enlace químico .................................... 194 5. Partículas básicas de la materia ........................... 195 6. Estados de agregación .......................................... 195 7. Los tipos de unión de materia .............................. 197

Resumen del contenido de la obra completa

7.1 7.2 7.3 7.4

XIX

Enlace atómico ................................................... 197 Enlace iónico ...................................................... 198 Enlace metálico .................................................. 199 Enlaces de valencia secundarios .......................200

8. La estructura molecular de las sustancias ......... 201 8.1 Cristales ............................................................. 201 8.2 Materias amorfas ...............................................203 8.3 Cadenas moleculares orgánicas ........................203 9. La estructura material ...........................................206 9.1 Materias minerales ............................................206 9.1.1 Roca natural .............................................. 207 9.1.2 Roca artificial.............................................209 9.2 Materias metálicas ............................................. 217 9.3 Materias orgánicas ............................................. 218 9.3.1 Madera ...................................................... 219 9.3.2 Materiales sintéticos .................................220 10. Superficies limítrofes ...........................................222 11. Deformación ..........................................................224 11.1 Dilatación térmica .............................................226 11.2 Deformación elástica ........................................226 11.2.1 Diagrama tensión-deformación ...............226 11.3 Deformación plástica ........................................ 227 11.3.1 Deformaciones plásticas independientes de la carga ....................... 227 11.3.2 Deformaciones plásticas dependientes de la carga .......................... 227 11.3.3 Importancia de las deformaciones plásticas en la construcción ......................232 12. Rotura.....................................................................232 13. Procesos de descomposición ..............................235 14. Impacto del fuego .................................................238 Notas ...........................................................................240 Normas y directrices .................................................. 241 1. Materiales en la construcción ..............................244 2. Materiales principales ...........................................244 3. Aptitud para el material ........................................245 4. Material y sostenibilidad.......................................248 5. Clasificación de los materiales para estructuras primarias ............................................249

Materiales técnicos

IV-2

XX

IV-3

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Piedra

1. Etapas de desarrollo histórico..............................254 2. Etapas de desarrollo técnico de la obra de fábrica .................................................................254 3. Mortero....................................................................258 4. Clasificación del material pétreo .........................259 4.1 Piedra natural .....................................................259 4.2 Piezas artificiales ................................................260 5. Propiedades mecánicas......................................... 261 6. Comportamiento deformacional .........................263 6.1 Deformación independiente de la carga ............263 6.2 Deformación dependiente de la carga ...............264 6.2.1 Diagrama tensión-deformación ................264 7. Conclusiones constructivas ..................................265 8. Resumen..................................................................266 9. Valores característicos .......................................... 267 Notas ............................................................................ 267 Normas y directrices .................................................. 267

IV-4

Hormigón

1. Etapas de desarrollo histórico.............................. 270 2. Composición ........................................................... 270 3. Estructura material ................................................ 271 4. Propiedades mecánicas......................................... 272 5. Comportamiento deformacional ......................... 272 5.1 Deformaciones independientes de la carga....... 272 5.2 Deformaciones dependientes de la carga ......... 273 5.2.1 Diagrama tensión-deformación ................ 273 6. Conclusiones constructivas .................................. 274 7. Resumen.................................................................. 275 8. Valores característicos .......................................... 276 Notas ........................................................................... 276 Normas y directrices .................................................. 276

Resumen del contenido de la obra completa

1. Etapas de desarrollo histórico..............................280

XXI

Madera

IV-5

Acero

IV-6

2. Estructura material ................................................280 2.1 Estructura macroscópica ...................................280 2.2 Estructura microscópica y submicroscópica......282 3. Propiedades generales ..........................................284 4. Propiedades mecánicas.........................................285 5. Comportamiento deformacional ......................... 287 5.1 Deformación independiente de la carga ............287 5.2 Deformación dependiente de la carga ...............288 6. Conclusiones constructivas ..................................289 7. Resumen..................................................................290 8. Valores característicos .......................................... 291 Notas ............................................................................292 Normas y directrices ..................................................292 1. Etapas de desarrollo histórico..............................296 2. Composición ...........................................................296 3. Estructura material ................................................ 297 4. Clasificación de los aceros ....................................298 5. Propiedades generales ..........................................300 6. Procesos de fabricación ........................................ 302 6.1 Conformación en caliente ..................................302 6.2 Conformación en frío .........................................303 6.3 Fundición ............................................................304 7. Propiedades mecánicas.........................................305 8. Comportamiento deformacional .........................306 8.1 Deformaciones independientes de la carga.......306 8.2 Deformaciones dependientes de la carga .........306 9. Conclusiones constructivas .................................. 307 10. Resumen ................................................................ 311 11. Valores característicos ......................................... 312 Notas ............................................................................ 312 Normas y directrices .................................................. 312

XXII

IV-7

Resumen del contenido de la obra completa

Hormigón armado

1. Etapas de desarrollo histórico.............................. 316 2. Propiedades mecánicas......................................... 316 3. Comportamiento deformacional ......................... 318 3.1 Deformación independiente de la carga ............ 319 3.2 Deformación dependiente de la carga ............... 319 4. Protección contra incendios ................................. 320 5. Durabilidad.............................................................. 320 6. Conclusiones constructivas .................................. 321 7. Nuevas tendencias de desarrollo en la construcción de hormigón ....................................322 7.1 Hormigón de alto rendimiento (HAR).................323 7.1.1 Generalidades ...........................................323 7.1.2 Componentes del HAR .............................323 7.2 Hormigones de fibra .......................................... 324 7.2.1 Generalidades ........................................... 324 7.2.2 Hormigón modificado con fibra de vidrio (HMFV) ....................................... 324 7.2.3 Hormigón reforzado con fibra de vidrio (HRFV, GRC)............................... 325 7.2.4 Hormigón reforzado con textiles............... 326 7.2.5 Hormigón reforzado con fibra de acero (HRFA)................................ 326 7.2.6 Comportamiento corrosivo del HRFA ....... 327 7.2.7 Hormigón modificado con fibras sintéticas/hormigón con fibras orgánica sintética ......................................328 7.3 Hormigón autocompactante (HAC) ....................328 7.3.1 Composición .............................................329 7.3.2 Requisitos de trabajabilidad ......................330 7.3.3 Fluidez .......................................................330 7.3.4 Viscosidad .................................................330 7.3.5 Estabilidad estructural...............................330 7.3.6 Tendencia al bloqueo ................................330 7.3.7 Capacidad de autodesaireación ................ 331 7.3.8 Capacidad de autonivelación .................... 331 7.3.9 Idoneidad para hormigón visto.................. 331 7.3.10 Construcción prefabricada con HAC ....... 331 8. Resumen..................................................................332 9. Valores característicos ..........................................333 Notas ............................................................................334 Normas y directrices ..................................................334

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1. Etapas de desarrollo histórico..............................338

XXIII

Vidrio

IV-8

Materiales sintéticos

IV-9

2. Composición ...........................................................338 3. Estructura material ................................................339 4. Clasificación de vidrios..........................................339 5. Propiedades generales ..........................................340 6. Propiedades mecánicas.........................................342 7. Comportamiento de rotura...................................342 8. Comportamiento deformacional .........................343 9. Conclusiones constructivas ..................................343 10. Valores característicos......................................... 347 Notas ............................................................................ 347 Normas y directrices .................................................. 347 1. Etapas de desarrollo histórico..............................350 2. Estructura material ................................................350 3. Propiedades generales .......................................... 351 4. Propiedades mecánicas.........................................353 5. Algunos plásticos relevantes para la construcción .......................................................354 5.1 Polietileno (PE) ...................................................354 5.2 Polipropileno (PP) ...............................................355 5.3 Cloruro de polivinilo (PVC)..................................356 5.4 Poliestireno (PS) .................................................357 5.5 Polimetilmetacrilato (PMMA) .............................358 5.6 Politetrafluoroetileno (PTFE) ..............................359 5.7 Poliamida (PA) ....................................................360 5.8 Poliuretano (PU) .................................................360 5.9 Policarbonato (PC).............................................. 361 5.10 Poliisobutileno (PIB) .......................................... 361 5.11 Resina de poliéster insaturada .......................... 361 5.12 Silicona (SI)........................................................ 361 Notas ............................................................................363

XXIV

Resumen del contenido de la obra completa

V

PRODUCTOS DE CONSTRUCCIÓN

V-1

Piedras artificiales

1. Historia de las piedras artificiales........................366 2. Ladrillos cerámicos ................................................368 2.1 Materiales de origen ..........................................368 2.2 Fabricación .........................................................368 2.3 Coloración ..........................................................368 2.4 Criterios de selección.........................................368 2.5 Dimensiones y parámetros nominales............... 370 2.6 Formas de ladrillo ............................................... 374 2.7 Ladrillos especiales ............................................ 376 3. Unidades sin cocer ................................................. 377 3.1 Pieza sílico-calcárea ...........................................377 3.1.1 Variantes ...................................................377 3.1.2 Formatos de pieza..................................... 378 3.1.3 Valores característicos .............................. 378 3.2 Bloques de hormigón celular ............................. 379 3.2.1 Tipos de bloque de hormigón celular normalizados ................................. 379 3.2.2 Valores característicos ............................. 379 3.2.3 El hormigón celular como material de construcción........................... 379 3.3 Bloques de hormigón y de hormigón ligero .......381 3.3.1 Variantes ...................................................381 3.3.2 Valores característicos .............................382 3.3.3 Construcción con bloques y losas de hormigón y hormigón ligero .................382 3.4 Piezas de escoria ...............................................382 3.4.1 Variantes ...................................................382 3.4.2 Valores característicos ..............................382 3.5 Bloques huecos para relleno ..............................383 4. Morteros de albañilería .........................................383 4.1 Mortero normal (G): mortero de cal, mortero de cemento y cal y mortero de cemento ...........386 4.2 Mortero ligero (L) ...............................................386 4.3 Mortero de capa fina (T) ....................................387 4.3.1 Colocación de ladrillos aligerados .............387 4.4 Mortero de capa media (MM) ............................387 4.5 Mortero de cara vista (VM) ................................388 4.6 Otros morteros especiales ................................388 5. Revoque mineral, revoque de resina sintética y sistema compuesto de aislamiento térmico ...............................................388 5.1 Revoque exterior ................................................389 5.2 Enlucido interior .................................................390 5.3 Materiales de partida .........................................390 5.4 Tipos de mortero de revoque y enlucido ...........390 5.5 Grupos de mortero de revoque y enlucido ........ 391 5.6 Suministro y aplicación ...................................... 391 5.7 Estratificación del revoque ................................. 391

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XXV

5.7.1 Grosores de revoque y enlucido ...............392 5.7.2 Sistemas de revoque ................................394 5.7.3 Métodos de revoque o enlucido ...............394 5.8 Revoques y sistemas de revoque termoaislantes....................................................394 5.8.1 Revoque termoaislante .............................394 5.8.2 Sistema compuesto de aislamiento térmico exterior (ETICS) ...........................396 Notas ............................................................................399 Normas y directrices ..................................................399 1. Propiedades características de la madera ..........404 1.1 Desarrollo histórico de los productos de madera ..........................................................404 1.2 Listado general de productos de madera ..........405 2. Madera maciza .......................................................406 2.1 Madera de rollizo para la construcción...............406 2.2 Madera aserrada ................................................406 2.2.1 Clases de selección ..................................406 2.2.2 Criterios de selección ...............................408 2.2.3 Clases de resistencia ................................408 2.2.4 Clases de tolerancia dimensional.............. 410 2.2.5 Formas de escuadría................................. 410 2.3 Madera estructural ............................................. 410 2.3.1 Madera maciza estructural........................ 410 3. Materiales derivados de la madera...................... 411 4. Materiales derivados de la madera aserrada ..... 412 4.1 Madera estructural con juntas de dientes triangulares ........................................................ 413 4.2 Productos de madera laminada compuesta ...... 413 4.2.1 Vigas dobles y triples de madera maciza encolada........................................ 414 4.2.2 Viga cruzada .............................................. 414 4.2.3 Madera laminada (Glulam) ........................ 414 4.2.4 Madera de tablas apiladas ........................ 414 4.3 Madera laminada cruzada (X-Lam) .................... 416 4.4 Elementos de construcción de madera ............. 417 5. Derivados de madera fabricados con chapas, virutas o fibras ........................................................ 417 5.1 Derivados de capas (madera contrachapada y microlaminada) ................................................ 418 5.1.1 Contrachapado de madera ........................ 418 5.1.2 Madera microlaminada ............................. 420 5.1.3 Madera de varillas en cruz ........................ 420 5.2 Tablero aglomerado de partículas ...................... 421 5.2.1 Tablero aglomerado de tiras...................... 421 5.2.2 Tablero de aglomerado de virutas largas orientadas (OSB) ............................ 421

Productos de madera

V-2

XXVI

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5.2.3 Tablero plano prensado de partículas ....... 421 5.3 Tablero de fibra de madera (táblex).................... 422 5.3.1 Tablero de fibra de madera poroso, tablero aislante de fibra de madera .......... 422 5.3.2 Tablero de fibra de madera duro y semiduro ................................................... 422 5.3.3 Tablero de fibra de densidad media (MDF) ........................................................ 422 5.4 Tablero ligero de virutas de madera ................... 423 6. Madera modificada térmicamente (TMT) ...........424 7. Secciones compuestas ..........................................425 7.1 Viga de alma encolada ....................................... 425 7.1.1 Viga de madera laminada Trigonit ............. 425 7.1.2 Viga de alma ondulada .............................. 425 7.1. 3 Viga con alma de tablero ........................... 425 7.2 Vigas de celosía de construcción especial ........ 426 7.2.1 Cerchas de placas clavo............................ 426 7.2.2 Cerchas Greim .......................................... 426 Notas ............................................................................427 Normas y directrices ..................................................428 V-3

Productos de acero

1. Historia de los productos de hierro y acero .......434 2. Ventajas de la construcción en acero ..................435 3. Aceros estructurales dulces .................................436 3.1 Acero estructural no aleado laminado en caliente .........................................437 3.2 Acero de grano fino soldable .............................437 3.3 Acero estructural con resistencia mejorada a la corrosión atmosférica ..................437 3.4 Acero inoxidable.................................................438 4. Productos de acero dulce laminados en caliente ....................................................................439 4.1 Productos planos ...............................................440 4.2 Productos de perfil .............................................440 4.2.1 Acero en barra...........................................440 4.2.2 Acero seccionado .....................................440 4.2.3 Acero de ala ancha ....................................440 4.3 Productos de sección hueca (tubos) ..................440 4.4 Tipos de viga en la construcción de acero .........440 4.4.1 Perfil en I (viga en I estrecha) ...................440 4.4.2 Perfil IPE (viga en I de anchura media) ..... 441 4.4.3 Perfil de serie HE (viga de ala ancha)........ 441 5. Perfiles laminados en frío ..................................... 441 5.1 Perfiles huecos conformados en frío ................. 441 5.2 Chapas trapezoidales laminadas en frío ............ 441 5.3 Perfiles de acero conformados en frío ...............442 5.3.1 Material de partida para la chapa trapezoidal ......................................442

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XXVII

5.3.2 Etapas de desarrollo técnico de la chapa trapezoidal ..............................442 5.3.3 Perfiles de forjado compuesto ..................443 5.3.4 Casetones de acero para cerramientos exteriores ............................444 5.3.5 Paneles sándwich de PUR ........................444 6. Materiales metálicos de fundición: hierro fundido y acero fundido ........................................444 6.1 Hierro fundido con grafito laminar (GJL) ............446 6.2 Hierro fundido con grafito nodular (GJS) ...........447 6.3 Fundición maleable (GJV) ..................................447 6.4 Acero fundido .....................................................447 7. Perfiles de acero extruidos ...................................448 8. Otros productos de acero .....................................448 9. Acero de armadura.................................................448 9.1 Acero de armadura según DIN 488 ...................449 9.2 Fibras de armadura ............................................450 9.3 Aceros de pretensado en la construcción de hormigón pretensado .................................... 451 10. Cables y haces ....................................................... 451 Notas ...........................................................................454 Normas y directrices ..................................................454 1. Evolución histórica del cerramiento espacial transparente ............................................460 2. Procesos actuales de producción de vidrio ........ 461 2.1 Procedimiento de vidrio colado..........................461 2.2 Procedimiento de vidrio flotado .........................462 3. Importantes valores característicos ....................462 3.1 Transmitancia de luz tV .......................................462 3.2 Transmitancia ultravioleta...................................462 3.3 Transmitancia energética total (valor g)..............462 3.4 Coeficiente de transmisión térmica (valor Ug) .............................................................463 4. Vidrios funcionales ................................................464 4.1 Acristalamiento aislante .....................................464 4.1.1 Acristalamiento termoaislante ..................466 4.1.2 Vidrios de control solar .............................467 4.1.3 Acristalamiento insonorizado ....................468 4.1.4 Acristalamiento aislante con desviación de la luz ................................... 471 4.1.5 Vidrio de privacidad ................................... 472 4.2 Vidrios de seguridad ........................................... 473

Productos de vidrio

V-4

XXVIII

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4.3 4.4 4.5 4.6

4.2.1 Vidrio de seguridad templado de una hoja................................................ 473 4.2.2 Vidrio laminado de seguridad .................... 475 4.2.3 Vidrio termoendurecido ............................ 475 4.2.4 Vidrio alambrado ....................................... 476 Ventanas de lamas ............................................. 476 Vidrio en U ........................................................ 477 Bloques de vidrio ............................................... 478 Paveses de vidrio ............................................... 479

5. Aislamiento térmico transparente (ATT) ............ 479 5.1 Principio de funcionamiento............................... 479 5.2 Aerogeles ...........................................................480 6. Sistemas adaptivos................................................ 481 Notas ............................................................................483 Normas y directrices ..................................................483 V-5

Productos sintéticos

1. Uso en la construcción ..........................................488 2. Algunos productos de plástico relevantes para la construcción ..............................................488 2.1 Productos de polietileno (PE) .............................488 2.2 Productos de polipropileno (PP) .........................488 2.3 Productos de cloruro de polivinilo (PVC) ............489 2.4 Productos de poliestireno (PS)...........................489 2.5 Productos de polimetilmetacrilato (PMMA).......491 2.6 Productos de politetrafluoroetileno (PTFE) ........492 2.7 Productos de poliamida (PA) ..............................492 2.8 Productos de poliuretano (PU) ...........................493 2.9 Productos de policarbonato (PC) .......................494 2.10 Productos de poliisobutileno (PIB) .....................494 2.11 Productos de resinas de poliéster insaturadas (UP) .................................................494 2.12 Productos de silicona (SI) ...................................494 Notas ...........................................................................496

VI

FUNCIONES

VI-1

Ámbito

1. Jerarquía de funciones ..........................................500 1.1 El uso de edificios ..............................................500 1.2 Función constructiva básica ...............................500 1.3 Funciones constructivas principales ..................502 1.4 Funciones constructivas individuales o parciales ..........................................................503 1.5 Sostenibilidad .....................................................504 2. Funciones principales y parciales en detalle ......506 2.1 Soportar cargas ..................................................506 2.2 Envolver .............................................................508 2.3 Suministrar y eliminar ........................................509

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XXIX

3. Asignación de funciones parciales a componentes .......................................................... 511 4. Las subfunciones constructivas elementales de los componentes de la envoltura en el contexto del edificio .............................................. 513 4.1 Transmisión de fuerzas ...................................... 513 4.2 Protección contra la humedad ........................... 517 4.3 Protección contra el viento— estanqueidad al aire ........................................... 518 4.4 Protección térmica ............................................. 519 4.5 Protección contra la entrada incontrolada de vapor ............................................................. 521 4.6 Difusión de vapor hacia el exterior..................... 521 4.7 Acústica .............................................................522 4.8 Protección contra incendios ...............................523 5. Sostenibilidad, durabilidad................................... 524 Notas ............................................................................ 526 Normas y directrices .................................................. 526 1. Observaciones preliminares .................................530 1.1 Categorías de estructuras ..................................530 1.2 Asignación de funciones de conducción de fuerzas a componentes......................................530 1.3 Estructura primaria y morfología del edificio ..... 53 2 2. Términos básicos ...................................................532 2.1 Premisa ..............................................................53 3 2.2 Carga externa .....................................................533 2.3 Apoyo .................................................................538 2.4 Forma ................................................................. 541 2.5 Tipos de fuerzas de sección en el sistema— procedentes de la carga, la forma y el apoyo del componente .................................................542 2.6 Tensiones ...........................................................546 3. Comparación de momentos flectores/esfuerzos cortantes y tensiones axiales o tensiones de membrana ............................................................... 547 4. Ejecución material de componentes envolventes .............................................................548 4.1 Sistemas rígidos a la flexión...............................548 4.2 Sistemas móviles ...............................................548 5. Forma y conducción de la fuerza .........................550 6. Esfuerzos de sección en el componente ............. 551 6.1 Esfuerzos de sección en el componente en forma de barra...............................................552 6.2 Esfuerzos de sección en el componente plano .554

Conducción de fuerzas

VI-2

XXX

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6.3 Esfuerzos de sección en el material continuo ...556 7. Componentes elementales y patrones de carga ejemplares—deformaciones y esfuerzos en el componente ........................................................558 7.1 Componentes simples en forma de barra .........562 7.1.1 Viga de un vano bajo carga lineal ..............562 7.1.2 Viga de un vano con voladizo en un lado bajo carga lineal .................................562 7.1.3 Viga de un vano con voladizo en ambos lados bajo carga lineal ...............................566 7.1.4 Viga en voladizo bajo carga lineal ..............568 7.1.5 Viga de dos vanos bajo carga lineal .......... 570 7.1.6 Viga de tres vanos bajo carga lineal .......... 572 7.1.7 Barra bajo compresión .............................. 574 7.1.8 Barra bajo tracción .................................... 575 7.1.9 Arco bajo carga lineal ................................ 576 7.1.10 Cuerda bajo carga lineal ...........................577 7.2 Componentes compuestos en forma de barra .. 578 7.2.1 Pórtico biarticulado bajo carga lineal......... 578 7.2.2 Pórtico triarticulado bajo carga lineal ........582 7.3 Componentes superficiales planos ....................586 7.3.1 Elemento empotrado linealmente por un lado (diafragma) bajo carga lineal formando ángulo recto con el apoyo .........................586 7.3.2 Elemento empotrado linealmente por un lado (diafragma) bajo carga muerta formando ángulo recto con el apoyo ........587 7.3.3 Elemento empotrado linealmente por un lado (diafragma) bajo carga lineal paralela al apoyo........................................588 7.3.4 Elemento empotrado linealmente por un lado (placa) bajo carga de área perpendicular ............................................590 7.3.5 Elemento con empotrado lineal céntrico (placa) bajo carga superficial perpendicular ............................................592 7.3.6 Elemento con dos apoyos lineales articulados (placa) bajo carga superficial perpendicular ............................................594 7.3.7 Elemento con dos apoyos lineales articulados (placa) bajo carga superficial perpendicular con voladizos ......................596 7.3.8 Elemento con cuatro apoyos lineales articulados (placa) bajo carga superficial perpendicular ............................................598 7.3.9 Elemento con cuatro apoyos lineales articulados (placa) bajo carga superficial perpendicular con voladizos ......................599 7.3.10 Elemento con cuatro apoyos puntuales articulados (placa) bajo carga superficial perpendicular ............................................604

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XXXI

7.3.11 Elemento con cuatro apoyos puntuales articulados (placa) bajo carga superficial perpendicular con voladizos ......................605 7.3.12 Elemento con empotrado puntual céntrico (placa) bajo carga superficial perpendicular ............................................ 610 8. Mecanismos de fallo críticos ................................ 614 9. Implementación constructiva de la función de transmisión de fuerzas en el elemento— principio estructural del elemento ...................... 616 9.1 Elemento sólido ................................................. 618 9.1.1 Placa sobre apoyo lineal en cuatro lados ..620 9.1.2 Placa sobre apoyos puntuales ..................623 9.2 Elemento de barras colocadas lado a lado orientadas en y/z ................................................626 9.3 Elemento formado por bloques de construcción.......................................................630 9.3.1 Geometría de juntas cruzadas ..................630 9.3.2 Aparejo—solapamiento actuando por compresión ...............................................630 9.3.3 Aparejo—solapamiento actuando por adhesión....................................................638 9.4 Elemento compuesto por costillas uniaxiales ....639 9.5 Elemento compuesto por costillas biaxiales o mutiaxiales .......................................654 9.5.1 Elemento nervado con apoyo lineal ..........657 9.5.2 Elemento nervado con apoyo puntual ......660 9.5.3 Comparación entre sistemas nervados uniaxiales y biaxiales .................................661 9.6 Elemento compuesto por un cerco aplacado ....665 9.7 Elemento compuesto multicapa ........................666 9.8 Membrana con pretensado neumático ..............668 9.9 Membrana con pretensado mecánico ............... 670 Notas ........................................................................... 674 Normas y directrices .................................................. 674 1. Las funciones higrotérmicas ................................ 678 1.1 Protección contra la humedad ........................... 678 1.1.1 Sellado monofásico contra humedad........ 679 1.1.2 Sellado multifásico contra humedad .........682 1.2 Protección contra el viento— estanqueidad al aire ...........................................683 1.3 Protección térmica .............................................684 1.4 Protección contra la entrada incontrolada de vapor en la estructura ...................................686 2. La interacción de las capas funcionales en la construcción envolvente .......................................688 2.1 Principales combinaciones de capas funcionales relevantes para la humedad ............690

Funciones higrotérmicas

VI-3

XXXII

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2.1.1 Principio sándwich ....................................690 2.1.2 Combinación de protección multifásica contra la humedad y barrera monofásica contra el vapor .......................690 2.1.3 Combinación de protección multifásica contra la humedad y retardador de vapor (parcialmente permeable) ..........692 2.1.4 Combinación de protección multifásica contra la humedad, retardador de vapor (parcialmente permeable) y capa de aire ventilada ........................................692 2.1.5 Combinación de protección monofásica difusiva contra la humedad con retardo de vapor por resistencia a la difusión del componente ..........................692 2.1.6 Combinación de protección multifásica contra la humedad con retardo de vapor por resistencia a la difusión del componente ..............................................692 3. Estratificaciones constructivas en cuanto a su funcionamiento higrotérmico ......................694 3.1 Panel sándwich ..................................................694 3.2 Acristalamiento aislante .....................................694 3.3 Perfil de ventana de madera ..............................696 3.4 Perfil de ventana de aluminio .............................696 3.5 Cubierta plana no ventilada ................................698 3.6 Cubierta invertida ...............................................700 3.7 Muro exterior de fábrica aligerada de una hoja .. 702 3.8 Muro exterior de una hoja de fábrica con sistema compuesto de aislamiento térmico ...... 702 3.9 Muro exterior de fábrica de una hoja con aislamiento y revestimiento exterior tipo cortina .........................................................704 3.10 Muro exterior de fábrica de doble hoja con aislamiento sin cámara de aire ...........................706 3.11 Pared exterior ligera en construcción de costillas de madera ............................................708 3.12 Cubierta inclinada no ventilada ......................... 710 3.13 Cubierta inclinada ventilada .............................. 712 3.14 Muro exterior de sótano ................................... 714 3.15 Solera de sótano (aislamiento debajo) .............. 716 3.16 Solera de sótano (aislamiento encima) ............. 716 4. Continuidad de las funciones ............................... 718 5. Parámetros higrotérmicos .................................... 718 5.1 Conducción de calor .......................................... 718 5.2 Transferencia superficial de calor....................... 720 5.3 Transmisión de calor .......................................... 721 5. 4 Humedad relativa ............................................... 723 5.5 Punto de rocío .................................................... 723 5.6 Difusión del vapor de agua ................................ 723 5.7 Estanqueidad al aire ........................................... 724 5.8 Transporte de humedad ..................................... 724

Resumen del contenido de la obra completa

XXXIII

6. Requisitos de las funciones higrotérmicas.........725 6.1 Protección térmica invernal................................ 726 6.2 Protección térmica estival .................................. 726 6.3 Requisitos mínimos de las funciones higrotérmicas ..................................................... 727 6.3.1 Requisitos mínimos de protección térmica y protección contra la humedad relacionada con el clima ............................ 727 6.3.2 Requisitos mínimos de protección contra lluvia impulsada ........................................735 6.3.3 Requisitos mínimos para puentes térmicos ....................................................735 6.3.4 Requisitos mínimos para la protección contra la humedad de los componentes del edificio en contacto con el terreno...... 740 6.3.5 Requisitos mínimos de estanqueidad al aire ......................................................... 741 6.3.6 Requisitos mínimos de protección térmica estival ........................................... 743 Notas ............................................................................ 746 Normas y directrices .................................................. 746 1. Acústica ................................................................... 750 2. Sonido...................................................................... 750 2.1 Fundamentos físicos ..........................................750 3. Protección acústica ................................................ 752 3.1 Funciones básicas de acústica constructiva de componentes envolventes ..................... 752 3.2 Percepción auditiva subjetiva .............................753 3.3 Protección acústica aérea ..................................754 3.3.1 Índice de reducción acústica.....................754 3.3.2 Valores de adaptación espectral C, Ctr ......755 3.3.3 Comportamiento acústico aéreo de componentes .......................................755 3.3.4 Variantes constructivas de componentes envolventes de doble hoja ............ 765 3.4 Protección acústica de impacto .........................768 3.4.1 Índice de reducción del ruido de impactos ..............................................768 3.4.2 Comportamiento acústico de impacto de forjados .................................. 771 3.4.3 Mejora del aislamiento acústico de impacto por medio de revestimientos de suelo.......................................772 3.4.4 Mejora del aislamiento acústico de impacto con suelos flotantes ....................772 3.4.5 Mejora del aislamiento acústico de impacto con techos suspendidos .............773 3.4.6 Ruido procedente de equipos de servicios del edificio.................................. 776

Protección acústica

VI-4

XXXIV

Resumen del contenido de la obra completa

3.5 Particularidades del aislamiento acústico de ventanas ........................................................ 776 4. Requisitos de aislamiento acústico ..................... 778 Notas ...........................................................................789 Normas y directrices ..................................................790 VI-5

Protección contra incendios

1. Objetivos generales de la protección contra incendios .................................................................794 2. Principios de protección preventiva constructiva contra incendios ..............................794 3. Legislación de edificación .....................................795 4. Medidas de protección contra incendios relevantes para la construcción ........................................796 5. Reacción de los materiales al fuego desde la perspectiva de la legislación y la normativa de la construcción....................................................................796 5.1 Clasificación según UNE 23727 ......................... 797 5.1.1 Materiales no combustibles M 0 ............... 797 5.1.2 Materiales combustibles pero no inflamables M 1 .................................... 797 5.1.3 Materiales con grado de inflamabilidad bajo M 2 .............................. 797 5.1.4 Materiales con grado de inflamabilidad medio M 3 .......................... 797 5.1.5 Materiales con grado de inflamabilidad alto M 4...............................798 5.1.6 Comportamiento ante el fuego de los materiales de estructuras primarias ..........798 5.2 Clasificación según EN 13501-1 .........................800 5.2.1 Formación de humo (s) ............................. 801 5.2.2 Goteo/caída en llamas (d).......................... 801 6. Comportamiento ante al fuego de componentes .......................................................... 801 6.1 Resistencia al fuego según la norma EN 13501-2.........................................................802 6.1.1 Clases de resistencia al fuego ..................805 6.1.2 Parámetros de rendimiento ......................805 7. Relación entre la clase de material de construcción y la clase o capacidad de resistencia al fuego ................................................ 807 8. Medidas constructivas de protección contra incendios ..................................................... 807 9. Factores que influyen en la resistencia al fuego ................................................ 807

Resumen del contenido de la obra completa

XXXV

9.1 Medidas constructivas para aumentar la resistencia al fuego ........................................809 10. Medidas constructivas de protección contra incendios en el detalle constructivo estándar ... 810 10.1 Componentes de obra de fábrica....................... 810 10.2 Componentes de hormigón armado ................. 813 10.2.1 Componentes con forma de viga ............ 814 10.2.2 Forjados .................................................. 815 10.2.3 Forjados prefabricados............................ 816 10.2.4 Soportes ................................................. 819 10.2.5 Muros ...................................................... 819 10.3 Componentes de madera ................................. 821 10.3.1 Componentes en forma de viga ..............823 10.3.2 Soportes .................................................823 10.3.3 Paredes de paneles de madera .............. 824 10.3.4 Forjados de madera ................................826 10.3.5 Cubiertas.................................................827 10.4 Componentes de acero ....................................830 10.4.1 Factor de forma Am,p/V ..............................830 10.4.2 Principios de diseño constructivo ...........832 10.4.3 Componentes en forma de viga .............832 10.4.4 Soportes .................................................833 10.5 Techos suspendidos .........................................834 10.6 Estructuras compuestas ...................................835 10.7 Acristalamientos ...............................................838 Notas ...........................................................................840 Normas y directrices ..................................................840 1. Durabilidad de edificios ........................................846 2. Corrosión de materiales metálicos ...................... 847 2.1 Formas típicas de corrosión ...............................848 2.1.1 Corrosión en cavidades.............................848 2.1.2 Corrosión por contacto .............................848 2.1.3 Corrosión en la gota de agua ....................848 2.1.4 Corrosión en grietas ..................................849 2.1.5 Corrosión en picaduras .............................850 2.2 Medidas protectoras contra la corrosión ..........850 2.2.1 Aspectos de diseño de la protección contra la corrosión.....................................850 2.2.2 Medidas constructivas ..............................850 2.2.3 Medidas de física constructiva ................. 851 2.3 Métodos de protección contra la corrosión .......852 2.3.1 Recubrimiento líquido (recubrimientos protectores) .....................852 2.3.2 Procesos de recubrimiento disuelto (recubrimientos metálicos)........................852 2.3.3 Pasivación .................................................854 2.3.4 Aceros inoxidables ....................................855 2.3.5 Protección catódica ..................................855

Durabilidad

VI-6

XXXVI

Resumen del contenido de la obra completa

3. Corrosión del hormigón armado ..........................855 3.1 Carbonatación ....................................................856 3.2 Exposición al cloruro ..........................................856 3.3 Agrietamiento.....................................................858 3.4 Reparación del hormigón ...................................858 4. Protección de la madera........................................859 4.1 Situaciones de instalación..................................860 4.2 Durabilidad natural de la madera........................861 4.3 Objetivos generales de las medidas preventivas de protección de la madera ............862 4.4 Tipos de medidas preventivas de protección ....864 4.4.1 Uso de la madera y de elementos de fijación conforme a sus propiedades ...864 4.4.2 Preservación organizativa de la madera....865 4.4.3 Preservación constructiva de la madera ..................................................866 4.4.4 Preservación química de la madera ..........873 4.4.5 Preservación biológica de la madera ........ 876 4.4.6 Preservación de la madera por modificación térmica o química ................ 876 Notas ........................................................................... 877 Normas y directrices .................................................. 877 ANEXO

Índice ............................................................................882 Bibliografía ..................................................................904 Origen de ilustraciones .............................................. 913 Agradecimiento .......................................................... 918

El primer volumen de esta serie de libros prepara los fun damentos metodológicos, contextuales y fácticos para el posterior tratamiento en profundidad de la construcción de edificios en los siguientes volúmenes. Estos conocimientos son necesarios para entender las consideraciones y decisiones de planificación del proyecto constructivo. El tema incluye primero el examen teórico del proceso real de diseño constructivo, cuya complejidad y trayectoria a menudo no lineal deben ser familiares al proyectista. A continuación, se examina la disposición, la organización interna y la construcción de las estructuras de edificios, que son en gran medida consecuencia de este proceso de planificación y producción. Además, se abordan las condiciones marco generales de la construcción sostenible, que determinan cada vez más el diseño de los edificios en la actualidad. El imperativo asociado de una economía inteligente, que siempre ha guiado la construcción en tiempos premodernos, vuelve a ser, por tanto, un foco de atención importante en la planificación de edificios. Esto está vinculado a un análisis del ciclo de vida completo de los materiales y los procesos de construcción, así como a una previsión de los gastos necesarios para mantener la funcionalidad de la estructura del edificio durante todo su ciclo de vida. El centro de gravedad del volumen 1 reside en el examen detallado de la estructura y las propiedades de los materiales más importantes utilizados en la construcción. En este proceso, se intenta remontar éstas últimas a la estructura específica del material con el objetivo de facilitar la comprensión del comportamiento del mismo, tan relevante para el diseño. Además, se presentan los productos habituales de la construcción industrial que suele utilizar el proyectista en la actualidad y que aportan condiciones de contorno esenciales para la proyectación. Por último, se examinan las distintas tareas asignadas a la construcción del edificio. El cumplimiento fiable de las funciones relacionadas con la construcción, como la protección contra la humedad, el aislamiento térmico, el aislamiento acústico y otras, durante toda la vida útil es, por así decirlo, el verdadero objetivo fundamental del proyecto constructivo. Los materiales están sometidos a cargas debido a diversos efectos que deben soportar. Sus propiedades materiales se utilizan deliberadamente en el proyecto constructivo para que se produzcan los procesos y fenómenos físicos deseados, que son un requisito previo para el uso adecuado de la estructura.

II EL PROYECTO CONSTRUCTIVO

bierta o grava iltrado eabilización asfáltica e vapor a Bubbledeck e instalaciones

0

+ 3.00

0

Fachada con parteluz y travesaño Elemento de apertura aislado con hoja pivotante, totalmente revestido con lamas de roble Protección solar Cortina enrollable textil exterior, controlada mecánicamente, caja de cortina aislada

elo linóleo, color uniforme otante con tubos de ón integrados separación nto acústico contra impactos a Bubbledeck

+ 0.00

I 1. El concepto de la construcción......................................4 1.1 La producción de edificios.....................................4 1.2 Definición del término construcción......................4 2. El proceso del proyecto constructivo............................5 2.1 Planificar, proyectar, diseñar..................................6 2.2 Fases del proyecto de ejecución............................8 2.3 Metodología del proyecto de ejecución.................9 3. Proyecto conceptual y constructivo.............................11 3.1 Influencia del proyecto constructivo sobre el proyecto general.....................................12 3.1.1 El concepto del método de construcción..13 3.1.2 Métodos de construcción históricos y tradicionales............................................13 3.1.3 Métodos constructivos modernos.............14 3.1.4 Categorías de métodos de construcción...15 3.1.5 Importancia de los métodos de construcción para el proyectista................16 3.2 Influencia del proyecto conceptual sobre el constructivo............................................16 3.3 Armonización del proyecto conceptual y el constructivo...................................................16 3.4 Condiciones actuales...........................................17 4. Principios del proyecto constructivo............................18 4.1 Fundamentos........................................................18 4.2 Principios de construcción históricos y modernos..........................................................18 4.3 El camino del principio al detalle y viceversa.......19 Notas ................................................................................21 Normas y directrices.........................................................21

EL PROYECTO CONSTRUCTIVO

II ESTRUCTURA II-1 ORDEN Y SUBDIVISIÓN II-2 CONSTRUCCIÓN INDUSTRIALIZADA II-3 ORDENAMIENTO DIMENSIONAL III SOSTENIBILIDAD III-1 CONTEXTO III-2 ECOLOGÍA III-3 ECONOMÍA III-4 FACTORES SOCIALES III-5 ANÁLISIS DEL CICLO DE VIDA III-6 RECICLAJE IV MATERIALES IV-1 MATERIA IV-2 MATERIALES TÉCNICOS IV-3 PIEDRA IV-4 HORMIGÓN IV-5 MADERA IV-6 ACERO IV-7 HORMIGÓN ARMADO IV-8 VIDRIO IV-9 MATERIALES SINTÉTICOS V V-1 V-2 V-3 V-4 V-5

PRODUCTOS DE CONSTRUCCIÓN PIEDRAS ARTIFICIALES PRODUCTOS DE MADERA PRODUCTOS DE ACERO PRODUCTOS DE VIDRIO PRODUCTOS SINTÉTICOS

VI FUNCIONES VI-1 ÁMBITO VI-2 CONDUCCIÓN DE FUERZAS VI-3 PROTECCIÓN HIGROTÉRMICA VI-4 PROTECCIÓN ACÚSTICA VI-5 PROTECCIÓN CONTRA INCENDIOS VI-6 DURABILIDAD ANEXO © Springer-Verlag GmbH Germany, part of Springer Nature 2023 J. L. Moro, El proyecto constructivo en arquitectura – del principio al detalle, https://doi.org/10.1007/978-3-662-66558-9_1

4

El concepto de la construcción

I El proyecto constructivo

1. 1.

El concepto de la construcción

Incluso en tiempos prehistóricos, pocas veces se solían hallar habitáculos idóneos para uso humano en el entorno natural, sino que casi siempre tuvieron que ser fabricados en un proceso técnico más o menos complejo. Los edificios contemporáneos se ejecutan de forma técnica sin excepción—ante todo por lo mucho que se exige hoy a un edificio en términos de uso. En los países más desarrollados tecnológicamente, este proceso técnico se caracteriza actualmente por su marcado carácter industrial. Una de las particularidades de la edificación, que se deriva en parte precisamente del carácter industrial de la construcción moderna y se ve intensificada por él, es la clara distinción entre la fabricación en taller y las operaciones a pie de obra. Por ello, en la nomenclatura técnica, la producción de un edificio se desglosa en las siguientes tres fases:

1.1 1.1 La producción de edificios

• la fabricación en taller; • el transporte del taller a la obra; • el montaje o la erección a pie de obra.1 Por lo tanto, el término fabricación, que en otras ramas de la tecnología se utiliza para todos los procesos de producción, se aplica en la construcción sólo a los procesos que tienen lugar en la fábrica estacionaria. 1.2 1.2

Definición del término construcción

De la clasificación de los procesos de producción se desprende que construir un edificio está conectado con: • la transformación de materiales adecuados que se seleccionan: su conformado o bien la modificación de sus propiedades, al igual que en la mayoría de los casos: • el ensamble de piezas individuales fabricadas de estos materiales para conformar el edificio completo. Este proceso se denomina la construcción de un edificio. Por otra parte, este término tiene otra acepción, pues no sólo designa: • el proceso mismo de componer o erigir una estructura, sino también: • el resultado de este proceso, es decir la estructura misma, que es el resultado final del proceso de ensamble de piezas individuales. La construcción de un edificio implica un proceso previo de planificación y preparación de la misma que engloba: • el conformado de piezas individuales hechas de un determinado material, es decir la definición de su forma

El proceso del proyecto constructivo

5

geométrica, al igual que, si es preciso: • la modificación técnica de sus propiedades materiales; • el emplazamiento de las piezas dentro del entramado general del edificio, es decir la definición de la geometría de la estructura global; • el modo de ensamblar piezas individuales. Este proceso se puede denominar el proyecto o diseño constructivo, de detalle o de ejecución. Para comprender las particularidades de este proceso de planificación, en el que se determinan definitivamente las características de la estructura como entidad técnica en todos sus detalles, examinaremos a continuación con más detenimiento el proceso del proyecto constructivo ( 1) en sus etapas más importantes.

✏ En lo sucesivo, estos términos se utilizarán como equivalentes

El proceso de la proyectación constructiva viene incorporado en el proceso global de proyectación de un edificio. En el sentido de la mayoría de las tablas de honorarios nacionales, supone una fase de trabajo que básicamente coincide con la del proyecto de ejecución. El diagrama en  2 muestra una subdivisión genérica el proceso de proyectación 3 y representa la parte proporcional de cada fase en relación a la totalidad de la prestación por medio de porcentajes. Al mismo tiempo representa de forma gráfica que las consideraciones de la fase de proyecto de ejecución influencian también otras fases. Esto puede ser el caso porque decisiones importantes que conciernen la construcción se anticipan ya en un estadio temprano de proyecto—esto ocurre por así decir dentro del orden progresivo general de la proyectación—o bien porque se realiza una iteración, es decir un paso recursivo que conduce a una fase de proyecto previa

El proceso del proyecto constructivo

grupos principales 1 conformación primaria

2 transformación

3 separación métodos de producción 4 unión

5 recubrimiento

6 modificación de propiedades

1 Clasificación de los procesos de producción según la norma DIN 8580. El procedimiento 4 Unión es el tema del Capítulo XII del Volumen 3 de esta obra. En la construcción, una parte de estos procesos suele tener lugar en la fábrica, otra en la obra.

2.

6

El proceso del proyecto constructivo

☞ Aptdo. 2.3 Metodología del proyecto de ejecución, pág. 9

2.1 2.1 Planificar, proyectar, diseñar

I El proyecto constructivo

(en la que, no obstante, se dispone de más conocimientos que anteriormente). Este aspecto sumamente importante se tratará de nuevo más adelante. Antes de analizar el proceso del proyecto constructivo con más detalle, conviene establecer una distinción, al menos tentativa, entre los términos de planificar, proyectar y diseñar. La nomenclatura profesional de la edificación no es unívoca en este sentido. Sin embargo, del uso generalizado se desprende lo siguiente: • planificar designa un proceso general que no necesariamente está restringido a edificios, ni siquiera a un objeto físico. La planificación embarca todos los ámbitos de la vida humana en los que ciertos procesos se pueden controlar por anticipado por medio de reflexión previa y sistemática.

✏ Proyectar: „El proyecto incluye la planificación, el control y el seguimiento del proceso de definición (VDI 2223, Glosario).

✏ Proyecto constructivo: „Conjunto de todas las actividades con las que—a partir de una tarea—se recopila la información necesaria para la fabricación y utilización de un producto y que termina con la definición de la documentación del mismo. Estas actividades incluyen la composición previa de las funciones y partes individuales de un producto, la unificación en una totalidad y la definición de todos los detalles.“ (VDI 2221, 6. términos)

• proyectar, en cambio, está más relacionado con la definición unívoca y completa de un objeto técnico. En el caso especial de la edificación, la acepción más generalizada es el proyecto de un edificio completo, o el proyecto global, si bien es cierto que se puede también proyectar un detalle constructivo. Siendo el objeto del proyecto global la concepción general del edificio, en la que se determinan y definen conjuntamente diversos parámetros que incluyen también factores generales arquitectónicos, y dado el caso urbanísticos, se suele precisar el término utilizando la expresión proyecto conceptual. Éste no se aborda en la presente obra, ya que queda fuera de su ámbito temático; sólo se tratará explícitamente cuando sea necesario. Mientras que el término del proyecto, sin más, se asocia en primera instancia con el edificio completo, es decir con el antedicho proyecto global o conceptual, a veces hay que precisarlo para designar las fases avanzadas de proyecto, usando entonces los términos del proyecto de ejecución o el proyecto constructivo, para expresar claramente que se está proyectando detalles constructivos. El proyecto de ejecución o constructivo define la geometría, el material, el ensamble y el modo de fabricación. Es, por supuesto, el foco temático de la presente obra. • diseñar es un término poco extendido en la edificación. Se utiliza más en otros campos como el interiorismo, el diseño industrial o el de la moda. En el término diseño, la componente técnica, más presente en el término proyecto, pasa a segundo plano, mientras que la artística pasa al primero. Este uso ha venido cambiando últimamente por influencia del idioma inglés, de modo que frecuentemente se utiliza el término diseño como sinónimo de proyecto, por ejemplo designando también el proyecto constructivo como el diseño constructivo.

El proceso del proyecto constructivo

1 Análisis básico

3%

2 Planificación previa (preparación del proyecto y de la planificación) 7% 3 Planificación del diseño (planificación del sistema y de la integración)

11% 4 Planificación para la aprobación (proyecto básico) 6%

25%

iteración

5 Proyecto de ejecución

6 Preparación de la contratación

10% 7 cooperación en la contratación

4%

8 Supervisión de obra

31% 9 Supervisión y documentación finales

3%

2 Fases de trabajo según tabla de honorarios genérica. Representación del proceso de planificación de un edificio con el correspondiente porcentaje sobre la prestación total. La fase central y la esfera de influencia del proyecto constructivo se muestran en tonos grises graduados.

7

8

El proceso del proyecto constructivo

I El proyecto constructivo

Simplificando, se puede afirmar que planificar es el término genérico que engloba ambos términos proyectar y diseñar. La proyectación generalmente tiene como objeto un producto técnico, mientras que el término diseño frecuentemente, aunque no siempre, tiene una marcada componente artística. 2.2 2.2

Fases del proyecto de ejecución

Al igual que las tablas de honorarios subdividen el proceso de proyectación global en fases individuales, se puede hacer lo mismo con el proyecto de ejecución. No se debe olvidar, sin embargo, que estas subdivisiones siempre son modelos teóricos más o menos toscos que hacen una aportación a estructurar, sistematizar y esclarecer mejor las operaciones que se realizan. Pretenden servir de ayuda para trabajar mas racional y eficientemente, pero nunca deben entorpecer el libre discurso de la reflexión concentrada y del pensamiento creativo, que son la base de cualquier proceso de planificación y proyectación que aspire a llevar a buen fin. Siguiendo la literatura científica sobre el proyecto constructivo,2 se pueden distinguir cuatro fases principales: • esclarecer la tarea: se trata básicamente de extraer las condiciones marco de proyectación de las especificaciones previas definidas anteriormente en el proyecto global, con objeto de transformar el proyecto general en construcción detallada. • concebir una solución: esta fase de concepción supone un importante proceso de abstracción dentro del proyecto de ejecución, por el cual: •• se formulan los problemas básicos a solucionar,

✏ Principio: „principio, que determina todo lo que sigue, el origen, el inicio (VDI 2221, 6. términos). “Estrategia general o principio general que configura la acción en el proceso de desarrollo“ (VDI 2221:2019-11, 2. términos) ✏ Principio de actuación: „principio por el que se realiza una acción“ (VDI 2223, glosario).

•• se buscan principios de actuación o de efecto mecánicos que den una posible respuesta a los problemas. Los principios de actuación o de efecto describen el efecto físico al igual que las propiedades materiales que puedan prestarse a desempeñar una función particular. •• se escoge un principio o concepto de solución que supone un paso más concreto hacia materializar la construcción. •• se definen variantes de solución que concretizan aun más la realización del principio de solución (ver arriba).

☞ Aptdo. 4. Principios del proyecto constructivo, pág. 18

La fase de concepción es una operación metódica muy importante, ya que impide desde un principio que el paso de la definición del problema hacia la solución constructiva concreta se efectúe demasiado deprisa, como si fuera por un reflejo de costumbre, recurriendo a soluciones convencionales sin explorar toda la gama de soluciones posibles en teoría. El importante paso de abstracción conectado

El proceso del proyecto constructivo

con la concepción implica analizar principios de solución alternativos que, por su parte, abren un amplio abanico de soluciones constructivas más concretas. La gama de posibles soluciones generada por este procedimiento, o el campo de soluciones por así decir, agudiza la percepción del proyectista y aumenta considerablemente sus posibilidades de éxito. Es precisamente esta fase de concepción tan importante a la que pretende hacer una contribución la presente obra, mostrando y discutiendo principios de solución abstractos para problemas de construcción antes de proceder a definir la ejecución material detallada.

9

✏ „Una solución constructiva duradera y exitosa se crea eligiendo el principio más apropiado y no haciendo demasiado hincapié en las sutilezas constructivas.“ 4

• definir la construcción: este término designa el trazado o la determinación precisa de la forma definitiva de la construcción en cuanto a sus características técnicas y geométricas básicas. Es en esta operación donde se define la solución constructiva. • desarrollar la construcción: en esta última fase se elaboran las especificaciones definitivas, detalladas y vinculantes en cuanto a geometría, material, acabado, ensamble, fabricación, montaje, etc. El diagrama de  3 representa esquemáticamente el proceso del proyecto de ejecución como una secuencia de fases consecutivas de trabajo (derecha) y como un diagrama de flujo (izquierda) consistente en una sucesión de pasos de decisión y de elaboración. En cada bifurcación hay que decidir si:

Metodología del proyecto de ejecución

• se procede sobre la base de la información elaborada hasta entonces, • o si en cambio se regresa a una fase previa efectuando un paso iterativo. Esto sólo aparentemente supone haber perdido tiempo inútilmente. Si bien es cierto que con este paso se retrocede en el transcurso del proceso de proyectación, también es verdad que se vuelve a comenzar a un nivel de información bastante mas alto y, por tanto, se dispone de una base mucho más fundada para tomar decisiones futuras. Pero también es indudable que cualquier curva de retroceso de este tipo consume recursos adicionales, por lo cual se procura eludir a ser posible. Este proceso iterativo aparentemente errático, que a menudo resulta desorientador para no profesionales o profesionales inexpertos, es característico de cualquier trabajo de planificación y debe formar parte del repertorio profesional de cualquier proyectista. El diagrama de  4 representa de forma simplificada un paso iterativo ejemplar con las cuestiones y las fases de decisión asociadas. En la práctica, la cuestión si se persigue una idea determinada o, en cambio, se descarta y se comienza de nuevo, se presenta permanentemente.

✏ Iteración: „Volver al mismo nivel de problema en el proceso de desarrollo“ (VDI 2223, Glosario).

2.3

El proceso del proyecto constructivo

I El proyecto constructivo

especificaciones del diseño del edificio

clarificar la tarea

clarificar la tarea elaborar la lista de requisitos

concepción

desarrollar la solución de principio identificar los principales problemas determinar las funciones buscar principios y estructuras de efecto concretar las variantes de solución básicas evaluar según criterios técnicos y económicos

optimizar el principio

determinar la lista de requisitos aprobación para iniciar la concepción

determinar la solución principal aprobación para iniciar el diseño de la construcción

desarrollar la estructura del edificio

eliminar puntos débiles comprobar si hay errores instrucciones de fabricación y montaje

definir el diseño final aprobación para iniciar la elaboración

optimizar la producción

diseño final de la estructura del edificio

optimizar el diseño

definir el anteproyecto Aprobación para iniciar el diseño final

desarrollar la construcción

diseño esquemático: dar forma, elegir material, calcular seleccionar diseños esquemáticos adecuados afinar el diseño preliminar concretar hasta generar variantes básicas de solución evaluar según criterios técnicos y económicos

iteración

elaborar los documentos de ejecución

elaborar los documentos de fabricación, transporte y montaje comprobar los documentos de ejecución

elaborar

10

determinar la documentación de producción aprobación para la producción

construcción finalizada

3 Representación esquemática del proceso del proyecto constructivo en forma de diagrama de flujo con indicación de las fases de trabajo esenciales.5 La fase de desarrollar la solución de principio suele pasarse por alto durante el diseño y la construcción. Es precisamente para la elaboración fundamentada de esta fase que la presente obra pretende hacer una contribución.

Proyecto conceptual y constructivo

11

o abordaje en una etapa de trabajo anterior

circuito de iteración etapa de trabajo previa

repetir el paso de trabajo a un nivel de información superior

si ¿Resultados satisfactorios en términos de objetivos?

nein

¿Repetir el paso de trabajo a un coste razonable?

si próxima etapa de trabajo programada

no detener el desarrollo

línea principal de trabajo

4 Representación esquemática de un paso de iteración en el proceso de planificación conceptual o constructiva como diagrama de flujo.6

Existen numerosos métodos auxiliares sistemáticos para el proceso de planificación que no pueden presentarse en este contexto. Ahora bien, conviene insistir en el beneficio de un procedimiento sistemático en el cual: • primero se genera varianza, ampliando de este modo al máximo el abanico de soluciones concebibles (brainstorming, morfologías, catálogos), • y, a continuación, esta varianza se reduce y acota hasta llegar a una solución optimizada mediante métodos de evaluación y selección bien estudiados y fundamentados (procedimientos de evaluación). La importancia central de identificar y el manejar principios de solución constructivos abstractos se discute de nuevo y con detalle algo mayor a continuación. Del razonamiento anterior se desprende que el proyecto o diseño del edificio—en lo sucesivo y por razones de conveniencia lo denominaremos simplemente el proyecto o diseño, sin más—puede separarse del proyecto o diseño constructivo en términos de contenido y en lo que respecta al progreso de planificación, pero sin embargo está estrechamente entrelazado con él. Debido a su gran importancia, estas interrelaciones se examinarán con más detalle a continuación.

Proyecto conceptual y constructivo

3.

12

3.1 3.1

Proyecto conceptual y constructivo

I El proyecto constructivo

Influencia del proyecto constructivo sobre el proyecto general

Las soluciones constructivas técnicamente disponibles en un contexto específico, que siempre son: • dependientes de los materiales; • dependientes de la tecnología; • dependientes de los costes, deben anticiparse ya en el proceso de proyecto, para que la planificación pueda tener lugar posteriormente durante la fase de realización sin mayores problemas, en armonía con el concepto global, con un valor estético satisfactorio y dentro del marco de tiempo y costes. Ya en las primeras fases de planificación, el diseñador debe tener una idea clara de, por ejemplo:

☞ Véase Vol. 4, Cap. 1. Escala

• vanos que pueden realizarse razonablemente con un material y una construcción determinados, que suelen prefigurar también las dimensiones máximas de los espacios interiores. Aquí existen limitaciones claras, como las luces máximas de forjados de vigas de madera o de forjados de losa. Básicamente, el diseñador debe saber que las estructuras de edificios con un sistema estructural dado (vigas, pórticos, arcos, suspensiones) no son infinitamente escalables proporcionalmente. Alcanzan, ejecutados en un determinado material, primero los límites económicos y luego también los materiales: más allá de una determinada dimensión, una estructura se derrumba por su propio peso. El criterio de la escala se plantea no sólo en tareas de construcción extremas, como puentes o coberturas de grandes luces, sino también en tamaños absolutos más pequeños, siempre que el material sea pesado, tenga poca capacidad de carga y el sistema estructural sea ineficiente, como ocurre en particular con losas de hormigón. Esto significa que, aparte de los límites de luz físicamente predeterminados, sólo pueden utilizarse económicamente las formas estructurales específicas de un determinado material dentro de ciertos límites dimensionales. • la transmisión de cargas horizontales en la estructura portante. Mientras que las luces realizables vienen determinadas esencialmente por la transferencia de cargas verticales, también es importante definir las medidas estructurales necesarias para el arriostramiento del edificio (por ejemplo, núcleos, muros diafragma) en una fase temprana del proceso de planificación. • las dimensiones en las que se pueden fabricar los principales componentes. Estos se derivan de parámetros como la carga, la geometría y el sistema estático, que pueden evaluarse en una fase relativamente temprana, de modo

Proyecto conceptual y constructivo

13

que el dimensionamiento aproximado puede realizarse ya en las primeras fases de planificación, bien con la ayuda de modelos estáticos iniciales y cálculos aproximados (análisis estructural preliminar) o sobre la base de valores empíricos. En parte, las dimensiones aproximadas se deducen del material o de la fabricación (por ejemplo, espesores mínimos de muros de hormigón), o también de criterios como la protección contra el fuego o el sonido (por ejemplo, espesores de tabiques entre viviendas). • principios de construcción aplicables de forma provechosa en un material concreto y que influyen en las características decisivas de un componente. Esto vale no sólo para las partes portantes, sino para todas las partes de la estructura de un edificio. El tipo de construcción también determina esencialmente la apariencia visual de la estructura o parte del edificio. Estas variantes de diseño se examinan con más detalle al considerar la función de conducción de fuerzas.

☞ Cap. VI-2 Conducción de fuerzas, pág. 530

• las limitaciones y condiciones de contorno que puede imponer un proceso de fabricación que, por determinadas razones, se fija en una fase temprana del proceso de proyecto. Se trata, por ejemplo, de dimensiones y pesos de componentes para el transporte o de técnicas de ensamble y principios básicos de construcción. Un buen ejemplo es la construcción con prefabricados de hormigón, en la que el proyecto y la ejecución ya deben tenerse en cuenta en las primeras fases de planificación. Estos conocimientos forman parte del bagaje profesional del proyectista experimentado y le permiten encontrar soluciones adaptadas a la tarea en cuestión. Por otra parte, existen los llamados métodos de construcción. Consisten en un conjunto de normas e instrucciones coordinadas que están a disposición del planificador y proyectista y facilitan su trabajo. Debido a su importancia en el campo de la construcción, se comentarán con más detalle a continuación. El término método de construcción describe propiedades seleccionadas del producto para destacarlas sobre las demás propiedades del objeto. Los métodos de construcción son reconocidos como óptimos para ciertos tipos de productos y representan el estado del arte en ciertas industrias [e.d.a.].

Los métodos de construcción, especialmente los históricos o tradicionales, han evolucionado a lo largo de períodos muy largos. Se han sometido a un largo proceso de optimización y, en consecuencia, se han adaptado de forma excelente a las condiciones y parámetros históricos existentes en el sentido técnico, funcional y también estético—es decir, a: • técnicas de construcción disponibles;

El concepto del método de construcción

3.1.1

☞ Véase los comentarios sobre el concepto de método constructivo en Cap. II-1, Aptdo. 2.3 Subdivisión según aspectos constructivos > 2.3.2 debido al principio constructivo, pág. 36

 VDI 2223, Glosario

Métodos de construcción históricos y tradicionales

3.1.2

14

Proyecto conceptual y constructivo

I El proyecto constructivo

• métodos de producción disponibles; • materiales disponibles (a menudo muy diferentes a nivel local); • conocimientos teóricos existentes (como modelos estructurales y métodos de cálculo); • condiciones meteorológicas locales; • condiciones culturales y sociales que influyeron en el uso y el contenido simbólico del edificio.

☞ Vol. 2, Cap. XII Construcciones envolventes y Vol. 2, Cap. IX-1 Construcción de obra de fábrica

3.1.3

Métodos constructivos modernos ☞ Cap. II-2 Construcción industrializada, pág. 48

Debido a que las reglas de los métodos de construcción tradicionales correspondían en gran medida a las especificaciones de los materiales disponibles y a los métodos de construcción establecidos, o precisamente porque se originaron a partir de estas condiciones, en su mayoría locales, los métodos de construcción fueron siempre también instrucciones para una construcción económica (y normalmente también sostenible). A su vez, las condiciones históricas prevalentes en las sociedades preindustriales, que se caracterizaban generalmente por una extrema escasez material, fueron siempre un impulso para adaptar los métodos de construcción tradicionales a las especificidades de los materiales disponibles o de los procesos de construcción controlables y, por tanto, para desarrollarlos y perfeccionarlos aún más. En la mayoría de los casos, estos métodos de construcción también están vinculados a un código estético de diseño muy específico y fácilmente reconocible, que a su vez se deriva en gran medida de sus reglas intrínsecas. Un buen ejemplo de ello es el método de construcción celular de obra de fábrica, que tuvo una profunda influencia sobre el diseño formal y la percepción de la arquitectura en todo el mundo. Los métodos de construcción tradicionales e históricos han permanecido en la mente de las personas y han influenciado su percepción de la arquitectura durante muchos siglos. Suelen considerarse equilibrados, armoniosos y bellos, y a menudo se los prefiere a los métodos de construcción modernos por su expresividad y simbolismo. Por otra parte, con el advenimiento de la construcción industrial, también han surgido nuevos métodos de construcción contemporáneos que, al menos desde el punto de vista técnico, dominan la actividad constructiva actual, aunque desde el punto de vista estético son, en general y como hemos visto, bastante poco apreciados en comparación con métodos de construcción más antiguos. Las posibilidades técnicas de la construcción, que se han ampliado a pasos agigantados en los últimos 150 años, también han provocado un aumento explosivo de los requisitos exigidos a los edificios. Esto afecta especialmente a los requisitos de comodidad de uso de edificios actuales.

Proyecto conceptual y constructivo

15

Estos elevados valores de rendimiento que exigimos a edificios contemporáneos han dado lugar, en comparación con las construcciones tradicionales, a grados de complejidad técnica mucho mayores, lo que, a su vez, sólo puede explicarse por el hecho de que, en el curso del desarrollo industrial, se nos abrieron efectivamente las posibilidades técnicas requeridas para ello. Los ciclos de desarrollo técnico que han experimentado hasta ahora los métodos de construcción modernos son relativamente cortos en comparación con los de los métodos de construcción tradicionales, algunos de los cuales pueden remontarse a varios milenios de historia de desarrollo. La complejidad de los problemas técnicos que hay que resolver, así como las exigencias que hay que satisfacer, son incomparablemente mayores. Estas dos graves hipotecas de los nuevos métodos de construcción suelen ser pasadas por alto por sus críticos. En consecuencia, parece comprensible que los métodos de construcción modernos están lejos de haber llegado al final de su historia de desarrollo, y que todavía hay una necesidad considerable de desarrollo técnico, y también estético—pero a la vez un enorme potencial de desarrollo. Los métodos de construcción se clasifican en función de diversas características, por ejemplo, en la construcción de edificios, a menudo en función del material utilizado, así como del principio de construcción subyacente. Por ejemplo: • construcción de costillas de madera; • construcción de esqueleto de acero; • construcción celular de obra de fábrica; • construcción de muros diafragma de hormigón, etc. o según otras características diferenciadoras, como el peso en el caso de la distinción entre construcción sólida y ligera, o el tipo de fabricación en el caso del par de términos construcción húmeda o seca. Están vinculadas a un conjunto de normas derivadas de: • las propiedades del material utilizado; • el principio de transferencia de cargas, es decir, el principio de la estructura portante; • la producción y el montaje; • configuraciones y tipologías de edificios adecuadas, así como tipos de uso. Así, por ejemplo, el método de construcción con costillas de madera suele ser más bien

Categorías de métodos de construcción

3.1.4

16

Proyecto conceptual y constructivo

I El proyecto constructivo

apropiado para edificios residenciales pequeños con una estructura espacial celular y cargas relativamente pequeñas. El método de construcción de hormigón con losas planas apoyadas en puntos se utiliza casi exclusivamente para edificios administrativos y públicos. 3.1.5

Importancia de los métodos de construcción para el proyectista ☞ Vol. 2, Cap. IX Métodos constructivos

3.2 3.2 Influencia del proyecto conceptual sobre el constructivo

Los métodos de construcción representan un cierto consenso y, en parte, también son representativos del respectivo estado de la técnica—y, por tanto, también del actual—. En cierto sentido, establecen tipologías constructivas. Sin embargo, no hay que olvidar nunca que sus límites no son tajantes y que deben ser una ayuda para el diseñador, nunca un corsé constrictivo. No deben restringir innecesariamente la libertad de experimentación y acción del diseñador y proyectista. Por un lado, el proyecto constructivo por tanto influye en las primeras fases de planificación de un edificio, es decir, esencialmente en la conceptualización y definición del diseño básico del mismo. Por otro lado, la construcción debe estar siempre al servicio de la idea básica de proyecto o de la finalidad principal de un edificio, que se construye principalmente para dar cabida a ciertas actividades humanas, pero también para conformar nuestro entorno según nuestras necesidades. En consecuencia, también es cierto que la construcción de edificios no es más—pero tampoco menos—que un medio técnico para satisfacer necesidades humanas fundamentales. En este sentido, deben elegirse soluciones individuales constructivas que, además de los requisitos básicos como la estabilidad, la durabilidad, la economía y la sostenibilidad, a la vez: • hagan posible el buen funcionamiento de un edificio;

☞ Aptdo. 3.1 Influencia del proyecto constructivo sobre el proyecto general, pág. 12

3.3 3.3

Armonización del proyecto conceptual y el constructivo

• así como apoyen y aclaren visualmente de forma convincente el concepto estético de diseño. Siempre que no se hayan tomado decisiones manifiestamente erróneas en las primeras fases de planificación, sigue habiendo suficientes opciones técnicas entre las que elegir durante la planificación de detalle, que en última instancia determinan si un concepto de diseño se ve reforzado por los detalles constructivos o, por el contrario, socavado por ellos. Dado que los aspectos conceptuales primordiales del proyecto están—como hemos visto—tan estrechamente entrelazados con cuestiones de ejecución constructiva, se plantea la cuestión de cómo, en el proceso de planificación de un edificio, se pueden aunar de la forma más armoniosa posible áreas de conocimiento y cualificación muy alejadas entre sí en cuanto a su contenido. No hay que creer por ingenuidad que demandas proce-

Proyecto conceptual y constructivo

17

dentes de ámbitos tan amplios de la vida humana, así como de fenómenos naturales y de tecnología, puedan integrarse por completo en el proceso de planificación sin pérdidas por fricción. Los conflictos entre objetivos son prácticamente inevitables. Sin embargo, con una planificación cualificada, pueden desentrañarse con un mínimo de compromisos. Esto requiere la capacidad del planificador y del proyectista de sopesar y juzgar. Esta cuestión de cómo integrar adecuadamente las diversas áreas de especialización es aún más acuciante hoy en día, ya que los conocimientos necesarios para planificar y realizar edificios modernos ya no pueden reunirse en una sola persona (antes el maestro de obras), sino que se distribuyen entre numerosos especialistas (sobre todo ingenieros especializados) y unos pocos generalistas (sobre todo arquitectos). Numerosas deficiencias constructivas e insuficiencias de planificación se deben a un déficit de coherencia y de transferencia de conocimientos entre las fases tempranas y tardías de la planificación y son responsables del actual malestar del público general con amplias áreas de la creación arquitectónica contemporánea. Por un lado, los especialistas deben entender otras disciplinas y comprender la validez de los requisitos y restricciones de otras especialidades. Por otro lado, hay que abrir canales de comunicación fluidos entre los implicados en la planificación y formar estructuras de equipo adecuadas. Además, para que la cooperación tenga éxito, deben estar claramente formuladas las responsabilidades y competencias respectivas. El éxito de la gestión y una eficaz coordinación requieren un generalista que dirija la operación y garantice la toma de decisiones acertadas, la resolución de conflictos y los flujos de información necesarios. Sin embargo, en última instancia, el éxito de la planificación depende siempre de la voluntad y la comprensión de los implicados.

Condiciones actuales

3.4

18

Principios del proyecto constructivo

I El proyecto constructivo

4. 4.

Principios del proyecto constructivo

Además de los métodos de construcción mencionados anteriormente, que suelen determinar principalmente la solución básica de diseño y, por lo tanto, la estructura general, también se pueden identificar ciertas estrategias o patrones en la solución de tareas individuales de construcción. Se pueden identificar determinados fundamentos o principios a que revisten cierta generalidad y que, conservando sus características esenciales, pueden aplicarse en forma de diferentes variantes de solución. Los principios constructivos no están ligados en su mayoría a materiales en particular, sino que ofrecen posibilidades básicas de solución para requisitos que se plantean a la estructura, al componente individual o a uniones entre ellos.b Representan posibles respuestas a preguntas respecto a la función c o a la tarea respectiva de las que se derivan determinadas funciones generales o subfunciones técnico-estructurales que deben cumplirse con medios constructivos. Los principios constructivos se basan en:

4.1 4.1 Fundamentos ✏ a Definición técnica del término „principio“: „En su acepción técnica, el término „solución de principio“ describe una solución fundamental para una tarea de diseño delimitada, que se limita a tomar ciertas determinaciones básicas sobre el modo de acción físico [...] y el tipo y la disposición de los cuerpos sólidos, los fluidos y los campos [...] sin definirlos en detalle. Si no hay una relación directa con una tarea de diseño muy concreta con requisitos específicos, también se habla de „principios de solución“. Las „soluciones de principio“ pueden darse tanto para subfunciones individuales como para toda una estructura funcional“. (VDI 2222, Bl. 1, 2.2) & b Para normas y reglamentos, véase: normas DIN, directrices VDI, recomendaciones de las asociaciones del sector, directrices de institutos independientes ☞ Véanse las provisiones de las ordenanzas oficiales respectivas. ✏ c Delimitación entre función/principio de solución: „Las funciones describen el comportamiento de los productos, o de partes del producto, preferentemente en forma de relación entre variables de entrada y salida.; a menudo sólo en cuanto se desea al principio.“ „‚Las „soluciones de principio“ describen ideas difusas o aproximadas pero determinantes para la realización de productos y se caracterizan por la inclusión de efectos.“ (Ambas definiciones procedentes de VDI 2222, Bl. 1, 2.1.1)

4.2 4.2

Principios de construcción históricos y modernos

• principios físicos del intercambio de medios y energía; • principios mecánicos de la conducción de fuerzas y, en su caso, del movimiento; • principios metódicos del cumplimiento de funciones constructivas; • principios geométricos o patrones de orden estructural de las piezas; • así como en principios de diseño formal. y los unifican en forma de una solución constructiva básica general.7 Los principios constructivos, a su vez, aparecen en diferentes niveles de complejidad y jerarquía: por ejemplo, desde la solución constructiva detallada de una junta, partiendo de un nivel jerárquico bajo, pasando por la estructura básica de un componente, hasta la solución constructiva a un nivel jerárquico superior. En términos del edificio en su conjunto, el método de construcción podría definirse como un principio constructivo al nivel jerárquico más alto. Algunos principios de construcción se han transmitido históricamente. A veces combinan—al igual que los métodos de construcción—un repositorio de muchos años de experiencia de construcción transmitido a través de generaciones. El planificador y proyectista puede y debe recurrir a ellos en su propio interés. A menudo se desarrollaron en formas similares en muchas regiones diferentes del mundo a lo largo de períodos históricos. Las vías de intercambio cultural o las formas de transferencia de tecnología que podrían

Principios del proyecto constructivo

explicar tal difusión mundial apenas pueden reconstruirse, y mucho menos probarse, y se pierden en su mayoría en las tinieblas de la historia. La cuestión de si estos principios se extendieron a través del intercambio cultural o si, por el contrario, se desarrollaron paralelamente en diferentes lugares como resultado de su validez universal es ciertamente interesante en términos de una historia evolutiva, pero ociosa en nuestro contexto. Aunque muchos de los principios constructivos que se han transmitido históricamente siguen siendo aplicables hoy en día, el contexto en el que tienen que demostrar su utilidad ha cambiado radicalmente, sobre todo en el curso del avance de la industrialización de la construcción. Muchos principios que en su día demostraron sobradamente su utilidad y validez ya no son aplicables hoy en día porque no responden a nuestras necesidades. Un buen ejemplo son los principios constructivos de muros exteriores sólidos de obra de fábrica, que hoy en día deben considerarse obsoletos porque este método de construcción es prácticamente incompatible con la producción industrial y no puede cumplir nuestras normas actuales de aislamiento térmico. Sin embargo, en los últimos años se han desarrollado numerosos patrones de solución modernos que se utilizan ampliamente. Como ejemplo, a nivel de la estructura portante primaria, mencionaremos la losa plana apoyada puntualmente, que hoy en día representa un estándar claramente reconocible en edificios administrativos. El factor regulador más estricto para la emergencia de tales patrones de solución, que, por así decirlo, se recomiendan para la imitación, es, por supuesto, su validación en la práctica de la construcción. En construcción, el camino hacia un principio de validez general suele conducir (en el mejor de los casos) de la práctica a la teoría. Esto significa que, tan pronto como son reconocidas como tales en círculos profesionales, las variantes de solución de probada eficacia para una aplicación concreta no suelen ser cuestionadas posteriormente por los proyectistas en cuanto a su principio funcional—el paso necesario de la práctica a la teoría—, sino que se adoptan como recetas constructivas, por así decirlo, sin que se ponga realmente en tela de juicio su idoneidad en cada caso concreto. Metodológicamente, este enfoque se manifiesta en el notorio hojear en colecciones de ejemplos de detalles constructivos en busca de una solución de proyecto adecuada que pueda adaptarse de algún modo al propio contexto. En lugar de esta práctica muy común, pero poco ambiciosa, se recomienda extraer principios abstractos a partir de soluciones constructivas concretas de probada eficacia, porque este enfoque mejora significativamente las posibilidades y las oportunidades de éxito de cualquier proyectista. Pues hemos constatado que el proceso de abstracción asociado al empleo de soluciones de principio o concepto,

19

☞ El Cap. VI-1 ofrece una visión general de las funciones de los componentes, pág. 500

El camino del principio al detalle y viceversa

☞ Aptdo. 2.2 Fases del proyecto de ejecución, pág. 8

4.3

20

Principios del proyecto constructivo

I El proyecto constructivo

por un lado, aumenta la diversidad de soluciones concretas que pueden derivarse de ellas y, por otro, permite al proyectista reducir las diferentes manifestaciones constructivas de un mismo principio a sus rasgos esenciales, clasificarlas de forma que sea más fácil recordarlas e incorporarlas en un sistema de pensamiento coherente.8 Es obvio que este enfoque metódico conduce a una estrategia mucho más enfocada y ofrece ventajas importantes sobre el principio aleatorio de buscar a la buena de Dios. Este es el punto de partida de la presente obra, ya que intenta hacer contribución a este repositorio de principios de construcción. Sin embargo, al abordar los principios de construcción, siempre hay que tener en cuenta—como en el caso de los métodos de construcción—que se trata de recomendaciones y propuestas de solución, no de instrucciones rígidas ni de leyes. Hasta cierto punto, proporcionan una condensación de las reglas actuales del arte de la construcción o incluso de nuevos tipos de tecnologías de futuro, pero no pueden definirlas exhaustivamente en detalle ni pretenden hacerlo. Trabajar con principios se supone que facilita el proceso de proyecto y agudiza el juicio del proyectista. Una vez más, hay que señalar que nunca deben imponer un corsé a la experimentación y la inventiva, ya que éstas son el eje de cualquier trabajo de diseño cualificado.

21

1

2 3

4 5 6 7 8

Debido a esta subdivisión en tres fases distintas, la clasificación corriente de las fases de fabricación, tal como por ejemplo las define la DIN 8580 ( 1), ha de ser adaptada a las circunstancias especiales del ramo de la construcción. Esto implica, en principio, usar el término de procesos de producción con objeto de diferenciar estos tres procedimientos claramente en relación al lugar en el que se efectúan: es decir en el taller, de camino a la obra, o a pie de obra (Vol. 2, Cap. VIII, Aptdo. 5. Conexiones para estructuras primarias). En el caso del hormigonado in situ, por ejemplo, el proceso de formado primario (grupo principal 1) se efectúa a pie de obra. En el caso de la mayor parte de las construcciones prefabricadas, una parte de los ensambles (grupo principal 4) se realiza en el taller (ensambles de taller), el resto en cambio a pie de obra (ensambles de montaje). Pahl, Beitz (1997) Konstruktionslehre, pág. 85 Según las tablas de honorarios oficiales alemanas para arquitectos e ingenieros Honorarordnung für Architekten und Ingenieure (HOAI), § 15. Pahl, Beitz (1997) Konstruktionslehre, pág. 88 Ibidem Ibidem Pahl, Beitz (1997), pág. 74 „Producen efectos específicos físicos, químicos, biológicos o, posiblemente, también cognitivos, perceptivamente relevantes.“ En VDI 2222, Bl. 1, 3.5. „Los efectos están ligados a portadores de efectos físicos (con pocas excepciones).“ En VDI 2222, Bl. 1, 3.5.1

DIN 8580: 2003-09 Manufacturing processes – Terms and definitions, division DIN 8580: 2020-01 (Draft) Manufacturing processes – Terms and definitions, division VDI 2220: 1980-05 Product planning; flow, terms and organization VDI 2221: Design of technical products and systems Sheet 1: 2019-11 Model of product design Sheet 2: 2019-11 Configuration of individual product design processes VDI 2222: Design engineering methodics Sheet 1: 1997-06 Methodic development of solution principles Sheet 2: 1982-02 Setting up and use of design catalogues VDI 2223: 2004-01 Systematic embodiment design of technical products

Notas

Normas y directrices

22

Principios del proyecto constructivo

I El proyecto constructivo

Principios del proyecto constructivo

23

II-1 ORDEN Y SUBDIVISIÓN

I

1. Ordenamiento de la estructura de un edificio.............26 1.1 Ordenamiento según aspectos formales.............26 1.2 Ordenamiento según aspectos funcionales........28 1.3 Ordenamiento según aspectos constructivos.....29 2. Subdivisión de una estructura de edificio....................31 2.1 Subdivisión según aspectos formales.................31 2.2 Subdivisión según aspectos funcionales.............32 2.2.1 según funciones principales.......................32 2.2.2 según función constructiva individual.........34 2.2.3 según el grado y la calidad de la exigencia............................................34 2.3 Subdivisión según aspectos constructivos..........35 2.3.1 debido a limitaciones del material .............35 2.3.2 debido al principio constructivo..................36 2.3.3 debido a la producción industrial................40 2.3.4 debido a la organización del proceso de construcción..........................................40 2.4 Clasificación de componentes según su complejidad constructiva ................................42 Notas................................................................................ 45 Normas y directrices........................................................ 45

EL PROYECTO CONSTRUCTIVO

II ESTRUCTURA II-1 ORDEN Y SUBDIVISIÓN II-2 CONSTRUCCIÓN INDUSTRIALIZADA II-3 ORDENAMIENTO DIMENSIONAL III SOSTENIBILIDAD III-1 CONTEXTO III-2 ECOLOGÍA III-3 ECONOMÍA III-4 FACTORES SOCIALES III-5 ANÁLISIS DEL CICLO DE VIDA III-6 RECICLAJE IV MATERIALES IV-1 MATERIA IV-2 MATERIALES TÉCNICOS IV-3 PIEDRA IV-4 HORMIGÓN IV-5 MADERA IV-6 ACERO IV-7 HORMIGÓN ARMADO IV-8 VIDRIO IV-9 MATERIALES SINTÉTICOS V V-1 V-2 V-3 V-4 V-5

PRODUCTOS DE CONSTRUCCIÓN PIEDRAS ARTIFICIALES PRODUCTOS DE MADERA PRODUCTOS DE ACERO PRODUCTOS DE VIDRIO PRODUCTOS SINTÉTICOS

VI FUNCIONES VI-1 ÁMBITO VI-2 CONDUCCIÓN DE FUERZAS VI-3 PROTECCIÓN HIGROTÉRMICA VI-4 PROTECCIÓN ACÚSTICA VI-5 PROTECCIÓN CONTRA INCENDIOS VI-6 DURABILIDAD ANEXO © Springer-Verlag GmbH Germany, part of Springer Nature 2023 J. L. Moro, El proyecto constructivo en arquitectura – del principio al detalle, https://doi.org/10.1007/978-3-662-66558-9_2

26

Ordenamiento de la estructura de un edificio

II Estructura

1. 1.

Ordenamiento de la estructura de un edificio

Antes de ocuparnos del ordenamiento de una construcción, debemos dirigir la vista al orden global del edificio, del que la construcción representa el componente técnico y material. Dado que el trabajo de proyecto constructivo está integrado en el proceso global de proyectación del edificio, éste depende de la planificación de nivel superior o de las especificaciones de diseño global. Éstas se refieren al concepto general del edificio, en particular al principio estructural de ordenamiento en el que se basa. Esto, a su vez, se integra en un contexto específico, que puede derivarse de diversos factores de orden aún superior, por ejemplo, de principios filosóficos de diseño individuales del diseñador o del contexto espacial en el que se integra el edificio. Si, a efectos de nuestra consideración, limitamos nuestra perspectiva al edificio propiamente dicho, los criterios que subyacen a su ordenamiento pueden asignarse a las tres dimensiones o categorías fundamentales de:

☞ Cap. I, Aptdo. 3.2 Influencia del proyecto conceptual sobre el constructivo, pág. 16

✏ Corresponden a las tres categorías vitruvianas de venustas (forma), utilitas (utilidad) y vetustas (durabilidad, que debe ser garantizada por la construcción) 1

• la forma, • la función, • la construcción Como todas las categorías analíticas, facilitan en parte la comprensión de las complejas cuestiones que hay que examinar. Por otro lado, no hay que pasar por alto que las tres se hallan en la más estrecha interrelación y dependencia mutua. Debido a su importancia fundamental, a continuación se examinará con más detalle el ordenamiento de un edificio con respecto a las tres mencionadas categorías principales de la arquitectura.

1.1 1.1

Ordenamiento según aspectos formales ☞ Vol. 4, Cap. 5. Forma

El término forma se refiere al objeto de la percepción visual del espectador del edificio y sus partes, incluido el espacio definido por el envoltorio construido. Evoca una sensación estética en su mente, que puede manifestarse a través de un juicio estético explícito, despierta asociaciones, establece referencias simbólicas y actúa sobre él a través de la fuerza expresiva del edificio. Es evidente que la forma arquitectónica está estrechamente relacionada con el ordenamiento del diseño básico del edificio. Este determina no sólo la forma o volumetría global externa del edificio tal como se percibe, sino también su estructura interna, su configuración espacial, así como el ritmo de las partes que componen la estructura del edificio y que, a través de sus relaciones mutuas, ejercen una influencia importante sobre la expresión estética de un edificio. Un diseño de fachada compuesto por elementos como huecos de ventanas, cornisas, lienzos de paredes, etc. es un ejemplo de la interacción rítmica con efecto estético de elementos de diseño cuya disposición espacial y geométrica está determinada por el principio arquitectónico primordial

1 Ordenamiento y subdivisión

de su ordenamiento básico. Este ordenamiento intrínseco de un edificio—también podemos llamarlo su cadencia— se utiliza a menudo como momento comparativo entre la arquitectura y la música, que suelen considerarse géneros artísticos afines ( 1, 2).2 En consecuencia, el ordenamiento determina las relaciones entre las partes de un edificio. Puede adoptar la forma de una composición conscientemente diseñada o, al menos, de un campo de asignaciones recíprocas que surgen de diversos efectos ( 3). El orden resultante de los criterios formales y estéticos siempre repercute en las otras dos dimensiones de la función y la construcción. Se puede afirmar que esta última, en la que nos centramos aquí, cumple desde el punto de vista estético y formal una función de apoyo y servicio. Desde esta perspectiva, la construcción es el marco material de apoyo requerido, sólo a través del cual puede comunicarse sensorialmente la idea arquitectónica. De esta consideración se desprende que la construcción puede apoyar o incluso reforzar una determinada idea arquitectónica o, por el contrario, también puede desfigurarla o debilitarla. Además de la influencia recíproca entre la forma arquitectónica global y la construcción, también se puede detectar un efecto estético claramente reconocible a menor escala del detalle constructivo, es decir, una expresividad formal específica del mismo. Al igual que, a un nivel jerárquico y dimensional superior, lo hace la filosofía del concepto arquitectónico global, el diseño detallado también transmite, si bien a menor escala, un mensaje específico: puede, por ejemplo, pretender expresar vívidamente un tipo de ensamble, de transmisión de esfuerzos o la naturaleza del material, o, por el contrario, pretender ocultarlo al servicio de una concepción estética de orden superior. Puede apostar por la simplicidad o, por el contrario, por la exageración deliberada de la complejidad, en cada caso dependiendo de la intención primordial de diseño ( 4).

2 Esta fachada obtiene gran parte de su expresión arquitectónica de la disposición rítmica sincopada de tres secuencias de ventanas y paneles superpuestos y desplazados entre sí. La analogía con la métrica musical polifónica es evidente.

Ordenamiento de la estructura de un edificio

1 Francesco Giorgi: De Harmonia Mundi totius, diagrama de consonancias armónicas: El concepto platónico de los siete números (distribuidos en la letra lambda), que constituyen la base de la armonía del universo y determinan en gran medida tanto la arquitectura como la música.3

☞ Cap. I, Aptdo. 3.2 Influencia del proyecto conceptual sobre el constructivo, pág. 16

3 Tratamiento gráfico de una fachada como una composición de diferentes formatos de ventanas dispuestas libremente, que interactúan entre sí de diversas maneras.

27

28

1.2 1.2

Ordenamiento de la estructura de un edificio

II Estructura

Ordenamiento según aspectos funcionales

El término función designa el propósito previsto de la estructura del edificio, que se deriva de los diversos usos o actividades que se van a facilitar en el edificio: residir, trabajar, fabricar, etc. El orden funcional de un edificio viene determinado principalmente por su organización espacial, es decir, la ubicación, la configuración y la relación mutua de los espacios interiores. En continuación, y en orden jerárquico inferior, se pueden identificar otras funciones—llamadas subfunciones constructivas—que son un prerrequisito para el cumplimiento de las funciones principales mencionadas. Las subfunciones constructivas pueden ser, por ejemplo, de carácter físico, como el control de la temperatura, la ventilación, la iluminación, etc. En otra parte se analizarán conjuntamente y se examinarán con más detalle individualmente en los capítulos siguientes. La organización funcional de la estructura de un edificio determina, o al menos formula, las especificaciones relativas a las posibles ubicaciones de los componentes con efecto formador de espacio, es decir, de todos los componentes superficiales que encierran un espacio y, en un sentido más amplio, también de elementos con cierto efecto espacial, como columnas, pilares, etc. En consecuencia, también determina de forma decisiva sus patrones de relación espacial y geométrica. De este modo, el orden funcional también ejerce un efecto directo sobre el orden constructivo: las dimensiones de un espacio, por ejemplo, establecen las condiciones límite para las luces del forjado, que a su vez tienen que ser resueltas con medios estructurales adecuados. También pueden ejercer una influencia directa sobre el diseño constructivo de la estructura del edificio los requisitos que surgen directamente del uso particular del mismo, no necesariamente a través del desvío de la organización espacial. A menudo se trata de aspectos físicos o también estáticos. Por ejemplo, los altos niveles de humedad interior de piscinas cubiertas suelen requerir medidas adecuadas de protección contra la corrosión o la putrefacción. El uso intensivo de suelos industriales, por ejemplo, suele dar lugar a construcciones de solado especiales. Otros requisitos específicos de uso se derivan de exigencias de sostenibilidad. Generalmente se diferencian según aspectos ecológicos, económicos y sociales. Si bien estos criterios siempre han desempeñado implícitamente un papel importante en la proyectación (de la construcción) de edificios, recientemente se ha convertido en práctica común formular explícitamente los criterios de sostenibilidad y, a efectos de su cumplimiento sistemático, cuantificarlos en la medida de lo posible y evaluarlos de la forma más comprensible posible. Esto se aplica en particular al impacto ecológico de edificios o, en un sentido más estricto, de estructuras de edificio, cuyo consumo de recursos e impacto medioambiental se registran cada vez más meticulosamente. Factores como la durabilidad de la construcción, su adaptabilidad a las necesidades cambiantes, su facilidad

☞ Vol. 4, Cap. 4. Funciones

☞ Cap. VI-I Ámbito, pág. 500

4 Exhibición deliberada y exageración de la complejidad técnica del detalle constructivo, una característica de diseño esencial de la arquitectura de alta tecnología.

☞ Cap. III Sostenibilidad, pág. 102, así como Vol. 4, Cap. 3. Sostenibilidad

1 Ordenamiento y subdivisión

de mantenimiento o reparación, su desmontabilidad o reciclabilidad al final de su ciclo de vida, su compatibilidad con las necesidades sociales y psicológicas de los usuarios— todos estos parámetros, que se subsumen en el concepto de sostenibilidad—influyen en el diseño constructivo de componentes a través de las especificaciones de organización, configuración, elección de materiales y condiciones de conexión. Un ordenamiento según los aspectos funcionales también debe proporcionar un patrón de coordinación para reunir diversas partes de la estructura del edificio, con diferentes funciones asignadas a ellas, en su compleja estructura general. Esto comienza ya a un nivel jerárquico alto definiendo la relación entre los principales grupos funcionales—es decir, la estructura, la envoltura y el sistema de suministro y evacuación­— y continúa hasta jerarquías inferiores, donde es necesario combinar componentes funcionalmente muy especializados para formar un elemento de construcción útil. En la práctica de la planificación, esto suele hacerse con sistemas de ordenamiento modular adecuados. Su manifestación más común es la trama de planificación. Estos sistemas de ordenamiento también facilitan la organización ventajosa de la estructura de un edificio según líneas constructivas, como veremos a continuación. El término construcción se entiende, en su sentido más amplio,—como ya se ha comentado—como la ejecución técnica y material de un plan o concepto arquitectónico o de edificación en términos generales. Desde el punto de vista de la producción de la estructura del edificio se deriva el requisito de disponerla de una manera sensata y racional por motivos prácticos, es decir, de organizarla y, sobre todo, de dividirla en segmentos. Esto se hace con el fin de separarla en partes individuales manejables, técnicamente producibles a un costo aceptable y adecuadamente transportables. A continuación, éstas deben combinarse en una construcción global durante el montaje o la producción final de acuerdo con un orden especificado. El orden según el cual se realiza este montaje facilita la orientación y la racionalización de las operaciones de fabricación tanto más cuanto más sencillo y claro sea. En particular, los órdenes modulares, es decir, los que se basan en la repetición de un elemento básico siempre igual, son extraordinariamente eficaces en este sentido, aunque no sean indispensables ( 5). Sobre todo en la producción industrial clásica en serie, la modularización era muy importante. Por otro lado, debido a la flexibilidad de la moderna producción automatizada controlada digitalmente, cada vez pasa más a un segundo plano ( 6). Pero no sólo la producción de una estructura edilicia requiere un orden adecuado. También los aspectos estáticos y constructivos de transferencia de carga conducen inevitablemente a una segmentación de la construcción en secciones

Ordenamiento de la estructura de un edificio

29

☞ Aptdo. 2.2 Ordenamiento según aspectos funcionales > 2.2.1 según funciones principales, pág. 32

Ordenamiento según aspectos constructivos ☞ Cap. I, Aptdo. 1. El concepto de la construcción, pág. 2

5 Articulación de una fachada según un patrón de orden modular de elementos individuales siempre idénticos.

☞ Cap. II-2, Aptdo. 4.2 Utilización de nuevas técnicas de planificación digital y de fabricación con control digital en la construcción, pág. 60

1.3

30

Ordenamiento de la estructura de un edificio

7 Subdivisión de la estructura del edificio en células de habitación modulares siempre iguales, que se optimizan simultáneamente para su uso y para una luz de forjado determinada (residencia de estudiantes, Stuttgart-Vaihingen; arq.: Atelier 5).

☞ Sobre el concepto de „cubrimiento‘, véase: Vol. 2, Cap. IX-1, Aptdo. 1.6.2 El cubrimiento

☞ Vol. 2, Cap. IX-1, Aptdo. 1.6 Los elementos de la célula constructiva

II Estructura

6 La composición modular mantiene su utilidad incluso en el caso de geometrías de edificios no elementales, como esta de doble curvatura, aunque en estos casos los módulos individuales no son idénticos, sino que tienen que ser individualizados para el lugar específico en el que se instalan (pabellón experimental ICD/ITKE, Universidad de Stuttgart).

de dimensiones limitadas y, por tanto, a un orden de bloques de construcción claramente separados ( 7). Se deriva del cubrimiento de espacios, tarea necesariamente asociada a la construcción del edificio. En este proceso, se sitúa material sobre un vano libre con dimensiones especificadas según un determinado sistema estático. La dimensión del vano, que depende del tipo de construcción, es un regulador esencial de los sistemas de ordenamiento constructivo. La adaptación del patrón de orden geométrico, que determina los vanos de una estructura, al máximo esfuerzo material posible es un principio de diseño fundamental que mantiene su validez a todos los niveles de escala de una estructura. Se puede formular de la siguiente manera: Las geometrías, y por tanto los vanos, pueden definirse de forma que permitan el mejor aprovechamiento del material de la estructura bajo una determinada hipótesis de carga. La uniformidad de los espesores de los componentes o la coherencia general del diseño de los componentes estructurales—un imperativo de racionalidad, de economía y de la lógica del montaje de los componentes individuales—conduce comprensiblemente, en condiciones ideales, a que las anchuras de los vanos o las dimensiones de crujía sean siempre las mismas ( 8). Invirtiendo la argumentación, se puede afirmar: si en cambio se varían los vanos o las dimensiones de crujía, esto conduce inevitablemente a espesores o diseños de componentes cambiantes, o bien­— si se mantienen las dimensiones de los componentes constantes—a un sobredimensionamiento, al menos parcial, en el caso de vanos más pequeños que otros y, por tanto, a un mal aprovechamiento del material. Como se ha indicado, este principio se aplica

1 Ordenamiento y subdivisión

Subdivisión de una estructura de edificio

31

a todos los niveles jerárquicos: tanto a la construcción de un forjado como, por ejemplo, al entablado de un elemento nervado. Esta consideración elemental es, sin duda, una causa técnica y económica del principio de ordenamiento aditivo basado en módulos geométricos básicos recurrentes, que es también extraordinariamente significativo desde el punto de vista estético. Además, este principio de organización modular y aditiva de edificios tiene también ventajas funcionales, como la de facilitar la orientación dentro de un edificio y el reconocimiento de configuraciones e interconexiones espaciales. Las consideraciones hechas hasta ahora sobre los órdenes proporcionan pistas según las cuales debe organizarse la estructura constructiva de un edificio, pero no dicen nada sobre si ésta debe subdividirse o articularse materialmente en partes individuales y, en caso afirmativo, cómo. Los principios de ordenamiento también son válidos, de partida, para edificios de una sola pieza. No obstante, la realidad es que la gran mayoría de las estructuras de los edificios que se levantan hoy en día están formadas, de hecho, por un conjunto bastante complejo de piezas individuales. Se pueden enumerar varias causas de esto que se examinarán a continuación con más detalle en función de las tres categorías básicas del proyecto arquitectónico, a saber, la forma, la función y la construcción.

Subdivisión de una estructura de edificio

2.

Desde el punto de vista de la forma, no se pueden derivar criterios generalmente válidos que postulen una subdivisión de la estructura de un edificio. A lo largo de la historia de la arquitectura se observan tendencias que conciben el edificio como un continuo sin rupturas ni juntas, como un fluido formal. El edificio hecho de un solo material puede entenderse como un ideal formal y estético arcaico que sigue este principio de diseño. Por otro lado, también hay corrientes que juegan conscientemente con el tema de la composición de partes con-

Subdivisión según aspectos formales

2.1

8 La organización de la estructura de un edificio a partir de una secuencia de módulos con vanos y/o dimensiones axiales siempre iguales es un principio fundamental de la construcción.

32

Subdivisión de una estructura de edificio

II Estructura

trastadas y extraen potencial estético y formal de complejos contrastes y yuxtaposiciones. 2.2 2.2

Subdivisión según aspectos funcionales ☞ Cap. VI-1, Aptdo. 1.1 El uso de edificios, pág. 500

☞ Cap. VI-1, Aptdo. 1.2 Función constructiva básica, pág. 500

☞ Cap. VI-1, Aptdo. 1.3 Funciones constructivas principales, pág. 502

☞ Cap. VI-2 a VI-6, a partir de pág. 530

☞ Cap. III-1 a III-6, a partir de pág. 102

2.2.1 según funciones principales

Desde una perspectiva funcional, hay que distinguir primero las diferentes jerarquías funcionales: • a un nivel superior, se distingue la finalidad del edificio en su conjunto: se denomina uso del edificio (es decir, residencial, administrativo, fabricación industrial, etc.). Esto tiene principalmente efectos a nivel del diseño general del edificio y por tanto no figura en nuestro ámbito temático; • para poder utilizar el edificio, en la mayoría de los casos hay que crear un volumen espacial adecuadamente acondicionado que proporcione las condiciones climáticas, acústicas, etc. necesarias para el uso previsto. Esto puede llamarse la función constructiva básica; • a un nivel jerárquico inferior, también se pueden definir funciones principales de la estructura del edificio (transportar; envolver; suministrar y evacuar); son indispensables para garantizar la función constructiva básica; al igual que: • funciones constructivas individuales o parciales, que también pueden denominarse subfunciones constructivas, que están subordinadas a las funciones principales, pero que son un prerrequisito para su realización a nivel de ingeniería estructural y, por tanto, ejercen una influencia decisiva en el diseño constructivo. Por otra parte, se entiende también como un requisito funcional la sostenibilidad de un edificio. Incorpora todas las jerarquías funcionales mencionadas en un contexto más amplio que incluye aspectos económicos, medioambientales y humanos. Los factores de sostenibilidad afectan a los parámetros de planificación a todos los niveles jerárquicos: desde el nivel de un sistema ecológico hasta el del detalle de ejecución constructivo. Dado que el tema principal de esta obra es la construcción de edificios, la sostenibilidad se discutirá principalmente al nivel jerárquico de la implementación material del diseño. Los factores de jerarquía superior sólo se tocarán en la medida de lo posible y necesario. A continuación, se considerarán con más detalle los niveles jerárquicos de las funciones principales y las funciones constructivas individuales o parciales debido a su relevancia para el proyecto constructivo. La diferenciación de las funciones principales conduce a una subdivisión de la estructura del edificio en grupos funcionales principales, en total en tres subsistemas diferentes:

1 Ordenamiento y subdivisión

Subdivisión de una estructura de edificio

33

• sistema primario: la estructura portante; • sistema secundario: la envoltura, la subdivisión interna del espacio; • sistema terciario: el sistema de abastecimiento y evacuación o el equipamiento técnico del edificio. La separación de los subsistemas es un requisito fundamental para la construcción industrializada. Las estructuras de edificios modernos, especialmente de los más complejos, se caracterizan generalmente por una diferenciación de sus componentes, que suele cumplirse estrictamente y va acompañada también de una clara especialización y división de tareas de elementos individuales. Esto es válido tanto al nivel jerárquico de los subsistemas como al de las subfunciones constructivas (véase más adelante). Los tipos de edificios sencillos se caracterizan por la asignación de las tres funciones principales de soporte, envoltura, abastecimiento y evacuación a un elemento de construcción en gran medida indiferenciado (véase la cabaña en  9). En el ejemplo mostrado, la cáscara de cañizo asume simultáneamente la función portante (transferencia de esfuerzos), la función de envoltura (sellado contra el agua, el viento, aislamiento contra el frío o calor) y, dado el caso, también la función de suministro y eliminación (extracción del humo del hogar como resultado del efecto chimenea). En cambio, los métodos modernos de construcción industrializada ( 10) se caracterizan por una estricta separación de los subsistemas y, por tanto, por una asignación muy diferenciada de funciones a elementos constructivos claramente separados. El ejemplo mostrado ilustra la separación de la estructura portante (superestructura de celosía blanca), la envolvente (habitáculo vidriado remetido) así como los servicios del edificio (conducidos en los huecos de la estructura portante).

9 Estructura simple sin diferenciación de los subsistemas funcionales. 10 Edificio de carácter industrializado con una clara diferenciación de los subsistemas funcionales.

34

Subdivisión de una estructura de edificio

2.2.2 según función constructiva individual

☞ Cap. VI-1 Ámbito, pág. 500

II Estructura

Los propios subsistemas­—en este caso, en particular, el sistema de envoltura—también muestran una clara tendencia a la diferenciación funcional según funciones constructivas individuales o parciales, como la transmisión de fuerzas, el sellado contra el agua y el viento, el aislamiento contra el calor y el sonido, etc. Esta diferenciación funcional a nivel de componentes puede ocasionar una: • diferenciación de componentes o zonas parciales de componentes entre sí, como se da entre una pared opaca—con las funciones de protección asociadas contra la lluvia, el viento, el calor/el frío, etc.—y una ventana—con tareas adicionales de iluminación y ventilación—; • así como una subdivisión interna o constructiva de un mismo componente, como por ejemplo al subdividir un componente envolvente en capas o cáscaras, estas últimas generalmente denominadas hojas, con diferentes funciones. Este principio puede apreciarse claramente en las construcciones de paredes exteriores que se muestran como ejemplos a continuación ( 11, 12). A diferencia de la construcción relativamente sencilla del muro de una sola hoja de la izquierda, que puede considerarse una variante moderna del muro tradicional de una sola hoja, el muro exterior de la derecha tiene varias capas, cada una de las cuales cumple tareas claramente identificables. Están optimizadas específicamente para un propósito definido: por ejemplo, la capa de aislamiento térmico, que no puede asumir función de carga, o el muro posterior, que debe absorber cargas pero no tiene función aislante que cumplir.

11 Pared exterior de una sola hoja (izquierda) con un bajo grado de especialización funcional de los componentes estructurales. 12 Muro exterior de varias hojas y capas (derecha) con un alto grado de especialización funcional de los componentes estructurales.

2.2.3

según el grado y la calidad de la exigencia ☞ Cap. VI-1, Aptdo. 4. Las subfunciones constructivas elementales de los componentes de la envoltura en el contexto del edificio, pág. 513

Dentro de una subfunción del mismo tipo, la diferenciación también puede darse con respecto al grado de exigencia. En el Capítulo VI-1 se describen diferentes grados de exigencia para componentes estructurales en función de sus condiciones específicas, es decir, por ejemplo, en función de su ubicación en la envolvente del edificio—lo que puede repercutir en las funciones de protección contra la precipitación, el viento, etc.—o también en función de su carga

1 Ordenamiento y subdivisión

estática dentro de la estructura global (función parcial de conducción de fuerzas). Las diferencias en este caso pueden ser graduales dentro de la misma subfunción, por un lado, como entre una pared vertical y una cubierta inclinada o plana: componentes del edificio que por esta misma razón se diferenciaban tradicionalmente entre sí en términos de construcción, ejecutándose la pared como muro de piedra y la techumbre como construcción de madera tejada. Esto se debía a que las diferentes cargas de intemperie de las distintas posiciones de la envolvente del edificio—en este caso horizontal y vertical o inclinada— normalmente sólo podían resolverse con materiales y estratificaciones constructivas diferentes. La división de un componente de carga en diferentes partes individuales con diferentes resistencias específicamente seleccionadas, quizás incluso hechas de diferentes materiales, también sigue el mismo principio de diferenciación funcional, esta vez con respecto a la función parcial de transmisión de fuerzas ( 13). Por otra parte, las diferencias funcionales dentro de una misma subfunción también pueden ser de carácter cualitativo, como en el caso de la diferenciación entre una pared sometida esencialmente a esfuerzos de compresión y un forjado sometido a esfuerzos de flexión. A menudo, las cargas estáticas cualitativamente diferentes también requieren materiales diferentes, que desempeñan diferentes funciones y deben conectarse en una interfaz. Especialmente cuando se producen tensiones de tracción considerables en el material, se descartan desde el principio los materiales minerales. Por otro lado, éstos son muy adecuados y económicos cuando se producen tensiones de compresión. Un buen ejemplo es la construcción de obra tradicional con muros de fábrica, optimizados para la compresión, y forjados de madera, optimizados para la flexión.

Subdivisión de una estructura de edificio

35

13 Asignación diferenciada de varias funciones de conducción de la fuerza a diferentes partes individuales: Absorción de compresión por el hormigón, absorción de tracción por el acero (diferenciación cualitativa). Sin embargo, este es también un buen ejemplo de diferenciación cuantitativa, ya que un múltiplo del esfuerzo de compresión que se produce en la sección transversal del hormigón es absorbido por las armaduras de acero.

☞ Principio de composición en Aptdo. 2.3.2, pág. 38

Por último, desde el punto de vista constructivo, además del cual también debe tenerse en cuenta en este contexto la fabricación de la estructura, se aplican los siguientes criterios a la subdivisión de la estructura de un edificio.

Subdivisión según aspectos constructivos

2.3

Algunos materiales o productos de construcción vienen sujetos a restricciones dimensionales, de modo que, ya sólo por esta razón, estructuras grandes normalmente sólo pueden crearse uniendo piezas individuales más pequeñas. La madera, por ejemplo, sólo está disponible en barras de dimensiones limitadas, ya que, en el caso más favorable, sólo se suministra hasta el tamaño y la longitud máxima del tronco del árbol. El acero fundido se produce mediante un proceso de fabricación específico que está sujeto a límites dimensionales. Las dimensiones de un ladrillo vienen restringidas a unos pocos tamaños estándar debido a las limitaciones que imponen el material de arcilla y el proceso de cocción.

debido a limitaciones del material

2.3.1

36

2.3.2

Subdivisión de una estructura de edificio

II Estructura

debido al principio constructivo

A la hora de planificar la estructura de un edificio, siempre es necesario tener en cuenta las posibilidades de los procesos técnicos de fabricación que intervienen o los costes que pueden derivarse de su aplicación. Un objetivo importante resultante de estas consideraciones es la estructuración de un edificio de forma adecuada a su producción.

Definición ✏ Estos principios de diseño se denominan métodos de construcción en otros oficios e industrias (como la ingeniería mecánica o la ingeniería aeroespacial). Sin embargo, como ocurre con muchos otros términos técnicos, el término método de construcción se utiliza en el sector de construcción con un significado diferente (véase. Cap. I, Aptdo. 3.1.1 El concepto del método de construcción, pág. 13), por lo que aquí se propone el término principio de construcción, para evitar malentendidos. 4

A este respecto, se distinguen tres principios de construcción diferentes. 5 • principio integral: fabricación de una estructura o de un componente específico a partir de un material continuo sin juntas, es decir, a partir de una sola pieza y, en consecuencia, de un solo material. A menudo se asignan varias funciones al componente completo. La distribución de esfuerzos tiene lugar de forma óptima, sin concentraciones de tensión, dentro de la continuidad del material. Se puede utilizar un moldeado adecuado para engrosar o rigidizar las zonas sometidas a grandes esfuerzos. La superficie expuesta susceptible de sufrir corrosión o podredumbre es mínima. El elevado consumo de material que a veces se asocia con el principio integral es una desventaja si la pieza o el componente se forma mediante métodos sustractivos, es decir, mediante el fresado de un bloque sólido, por ejemplo ( 14). Otra desventaja es que áreas individuales dañadas no pueden ser reemplazadas (como con los otros principios), sino que se ve afectado todo el elemento y puede tener que ser reemplazado por completo. Además, para su reciclaje, una estructura integral suele tener que ser triturada (con un elevado gasto energético); • principio cuasi-integral (a veces también llamado principio de fusión): producción de una estructura virtualmente integral utilizando tecnologías de unión sustitutivas que, aunque no reproducen totalmente las condiciones del material continuo, conservan algunas de sus ventajas

14 Piezas fabricadas según el principio de diseño integral a nivel de componente, fresadas a partir de un bloque de aluminio macizo

1 Ordenamiento y subdivisión

Subdivisión de una estructura de edificio

esenciales, en particular distribuir uniformemente el efecto de la fuerza de unión y consiguientemente evitar picos de tensión y puntos de entalladura. Una técnica de unión cuasi-integral es, por ejemplo, el adhesivado ( 15). A diferencia del principio integral, el principio cuasi-integral permite unir materiales diferentes. Si bien las piezas unidas cuasi-integralmente ofrecen condiciones relativamente favorables para el reciclaje, ya que están formadas por varias partes que en principio pueden separarse, esto depende de la magnitud de la fuerza de unión. Las conexiones con un alto efecto adhesivo pueden dañar el material base cuando se separan, lo que dificulta la reutilización de las piezas, por ejemplo. Con este principio de construcción, la superficie expuesta es relativamente pequeña, similar a la del método de construcción integral; • principio diferencial: la estructura del edificio se compone de partes individuales pequeñas, que en su mayoría están conectadas entre sí de forma puntual ( 16). Al igual que el principio cuasi-integral, el principio diferencial también permite unir materiales diferentes. Siempre que las conexiones sean (al menos condicionalmente) desmontables, los elementos unidos diferencialmente pueden ser fácilmente separados y reciclados. Dado que se conectan piezas de diferente tipo, el principio diferencial es muy adecuado para asignar claramente una función específica a una sola pieza o componente. Sin embargo, debido a la necesaria reducción de la sección transversal, que es la que transmite los esfuerzos entre dos piezas en la unión de empalme puntual, y a la inevitable redirección de las fuerzas que resulta de la misma, aumenta la tensión en las uniones en comparación con las condiciones en el material continuo de la pieza. Por consiguiente, pueden producirse concentraciones de tensión relativamente grandes en estos puntos de conexión. Al mismo tiempo, el material de base debe perforarse necesariamente para acomodar

15 (Izquierda) Madera laminada encolada fabricada según el principio de construcción cuasi-integral a nivel de componentes, encolada a partir de láminas de madera individuales. 16 (Derecha) Conexiones realizadas según el principio de diseño diferencial: conexiones mecánicas con elementos en forma de pasador.

37

38

Subdivisión de una estructura de edificio

II Estructura

los elementos de conexión, lo que inevitablemente reduce su capacidad de carga. Por otra parte, con este principio de construcción, es mayor la superficie expuesta a la corrosión o a la putrefacción.

17 Principio integral a nivel jerárquico de edificio.

✏ Ejemplo: Sección en I de acero laminado, en la que el carácter integral se refiere al material continuo entre el alma y las alas



Principio de construcción y proyecto constructivo ✏ Ejemplos: construcción en madera y acero



Principio de construcción y material

☞ Aptdo. 2.3 Subdivisión según aspectos constructivos > 2.3.1 debido a limitaciones del material, pág. 35

Además, también se distingue un principio compuesto (se habla entonces de métodos de construcción compuestos asociados), en el que se unen varios materiales para formar un componente (por ejemplo, hormigón armado), aprovechando especialmente sus respectivas propiedades específicas. Así se genera en la estructura compuesta un efecto sinérgico, por así decir. Es lógico que haya que tener mucho cuidado para distinguir el nivel jerárquico al que se aplica el concepto concreto de principio de construcción. La bibliografía especializada no es clara al respecto, por lo que se deja que el usuario del término lo aclare especificando el contexto: un componente puede fabricarse según el principio integral, pero luego conectarse a otras piezas según el principio diferencial (en una estructura de acero), por ejemplo, mediante pernos. A nivel jerárquico de la estructura global, el principio integral sólo se encuentra en su forma pura en estructuras monolíticas de hormigón in situ y pocas otras ( 17). Los principios de construcción utilizados en una determinada tarea de construcción están estrechamente relacionados con el trabajo de proyecto que realiza el proyectista. Es obvio que si prevalece el principio diferencial, la tarea del proyecto constructivo es de especial importancia, ya que la estructura del edificio debe ensamblarse a partir de piezas individuales. Por otro lado, esta tarea tiende a pasar a un segundo plano en el caso de estructuras que se construyen esencialmente según el principio integral, por ejemplo en el caso de una construcción de hormigón en obra. Sin embargo, incluso en ese caso deben planificarse cuidadosamente la geometría, la función de carga y la fabricación in situ, tareas que en parte también pertenecen a la categoría del proyecto constructivo. El principio cuasi-integral también requiere una cuidadosa preparación de la construcción. Aunque los principios constructivos mencionados son una determinación de proyecto, también están relacionados, al menos parcialmente, con las características de los materiales elegidos. Por lo tanto, también dependen del criterio de las limitaciones materiales mencionadas anteriormente. Sin embargo, incluso cuando se trabaja con el mismo material, a menudo sólo se dispone de un cierto principio de construcción. Por ejemplo: • la madera sólo puede unirse mediante el principio diferencial (perno, clavo, espiga). La única excepción—aunque importante—es el adhesivado, es decir, una conexión basada en el principio cuasi-integral, que, sin embargo,

1 Ordenamiento y subdivisión

Subdivisión de una estructura de edificio

sólo puede producirse en la fábrica y requiere una planificación detallada de las juntas de encolado y de las piezas a unir; • el acero también suele unirse de forma diferencial (tornillos, roblones). La soldadura, en cambio, sigue el principio cuasi-integral. En este caso también es necesario detallar cuidadosamente las uniones soldadas. Aunque en la fabricación de productos de acero (laminado, forjado, mecanizado) se utilizan con frecuencia procesos puramente integrales, éstos sólo permiten la fabricación de productos semiacabados (por ejemplo, aceros seccionados, chapas trapezoidales) y, por tanto, no suelen ser adecuados para la producción de estructuras completas de edificios; • la obra de fábrica puede considerarse una variante del principio cuasi-integral. En particular, se requiere una planificación modular de la estructura del muro y del aparejo de bloques sobre la base del orden dimensional seleccionado. Sin embargo, este trabajo de proyecto, distintivo de una construcción de obra pulcramente detallada, lamentablemente a menudo se descuida en la práctica; • el hormigón es, en primera instancia, el material predestinado para el principio integral puro. Al menos en teoría, pueden hormigonarse monolíticamente estructuras completas de edificios. Se podría suponer que el trabajo de proyecto exigido sería entonces relativamente limitado, porque prácticamente no son necesarias conexiones. Sin embargo, la experiencia práctica desmiente esta suposición: •• el hormigón requiere un encofrado. Aunque esta medida de construcción monofuncional y meramente temporal no está sujeta a exigencias tan elevadas como las de una estructura permanente, sí implica correspondientes trabajos de planificación. Suele proporcionarlos la empresa que ejecuta la obra; •• El hormigón sólo puede verterse en secciones limitadas en tamaño y tiempo. Esto conduce a un sistema de juntas de hormigonado que deben planificarse según criterios constructivos y, si es necesario, también según puntos de vista estéticos, ya que éstas son reconocibles en la superficie del hormigón visto. Estas juntas de construcción ya pueden considerarse una ruptura del principio integral, dado que interrumpen la estructura material continua del hormigón. Este hecho no tiene mayores consecuencias constructivas porque el hormigón se supone que sólo transmite esfuerzos de compresión. Esto se efectúa en la junta de hormigonado mediante el contacto de toda la superficie;

☞ Cap. II-3, Aptdo. 2.1 El sistema dimensional octamétrico, pág. 72

39

40

Subdivisión de una estructura de edificio

II Estructura

•• El hormigón se utiliza casi exclusivamente en forma armada. El hormigón armado puede considerarse una forma especial del principio integral, es decir, un material compuesto de acero y hormigón. La instalación adecuada de la armadura requiere un trabajo de planificación cuidadoso y cualificado, especialmente cuando el espacio es limitado y se producen altas concentraciones de armadura (por ejemplo, en nudos, como codos de pórtico). Esta actividad de planificación sin duda constituye una forma de proyecto constructivo. Las conexiones entre diferentes materiales no pueden realizarse según el principio integral y siempre requieren un trabajo de diseño preparatorio detallado y cuidadoso. 2.3.3

debido a la producción industrial ☞ Cap. II-2 Construcción industrializada, pág. 48

☞ Aptdo. 2.2 Subdivisión según aspectos funcionales, pág. 32

2.3.4

debido a la organización del proceso de construcción

La producción industrial se basa esencialmente en una separación entre la obra y la fábrica. Los requisitos logísticos, así como las dimensiones máximas de transporte de componentes prefabricados, obligan a subdividir la estructura de un edificio en partes hasta una dimensión máxima. Los métodos de producción industrial, por su parte, no son los únicos responsables de la fuerte diferenciación en partes individuales en gran medida monofuncionales y altamente especializadas, como se menciona en el Apartado 2.2, pero claramente la promueven a través del alto grado de división del trabajo en la producción. El alto nivel de exigencia actual sería inconcebible sin el desarrollo de métodos de producción industrial. A este respecto, los aspectos funcionales están estrechamente entrelazados con los aspectos de fabricación, tal y como se ha comentado anteriormente. Una estructura de edificio de carácter industrial altamente especializada también requiere un proceso complejo de construcción bien organizado y estructurado. Este tema se tratará a continuación. Los proyectos de construcción modernos se caracterizan por una diferenciación del proceso en varios oficios, de los que son responsables distintos fabricantes. Por regla general, este hecho incontestable de la organización de una obra obliga ya por sí solo a una segmentación de la estructura del edificio. La división en oficios individuales resulta de la forma de organización tradicional del sector de la construcción en ramas individuales a las que se asignan determinados oficios. A pesar de sus rasgos marcadamente industriales, el sector moderno de la construcción ha conservado este patrón organizativo hasta nuestros días. Aunque el desglose de los oficios no siempre se corresponde con el desglose de los servicios de construcción proporcionados por empresas individuales, sigue siendo válido y utilizable hoy en día. En la organización del proceso de construcción, también desempeñan un papel importante las condiciones jurídicas de responsabilidad civil asociadas. En principio, esto

1 Ordenamiento y subdivisión

afecta en primer lugar a la relación contractual entre el cliente y las empresas ejecutoras (regulada en las prescripciones aplicables sobre la contratación de obras), así como a la dirección de obra. Ya sólo por esta razón, es necesario evitar que se eludan responsabilidades cargándoselas a otras partes implicadas.

Subdivisión de una estructura de edificio

& Véase las prescripciones sobre pliegos de condiciones para la contratación de obras, p. e. VOB German construction contract procedures

El requisito previo para que las relaciones de responsabilidad sean claras es que el proyecto general y el constructivo proporcionen ambos una base adecuada para la clara separación de servicios y responsabilidades. Esto significa, en particular, que los trabajos de construcción de un fabricante y los componentes producidos por él también deben estar separados de los de otros por virtud del proyecto. Esto se denomina separación de oficios en el proyecto constructivo. Además de los propósitos de delimitación clara de responsabilidades, esta medida también está pensada para acomodar las tolerancias dimensionales entre los diferentes oficios o incluso entre los métodos de construcción (métodos de construcción en seco, en húmedo). A menudo, las magnitudes de desviaciones dimensionales son muy diferentes en los distintos oficios. También por esta razón es necesaria una clara separación constructiva de los mismos.

Separación de oficios

Lo que es válido para los oficios por las razones expuestas anteriormente también se aplica a los grupos funcionales principales, es decir, a los subsistemas. Esto se ha tratado en otro lugar.

Separación de subsistemas

☞ Ver más detalles en Cap. II-3, Aptdo. 4. Tolerancias dimensionales: coordinación dimensional en las uniones de los componentes, pág. 88

☞ Aptdo. 2.1 Subdivisión según aspectos formales > 2.2.1 según funciones principales, pág. 32

41

42

2.4 2.4

Subdivisión de una estructura de edificio

II Estructura

Clasificación de componentes según su complejidad constructiva

Si consideramos las formas de subdivisión de la estructura de un edificio anteriormente comentadas como ejemplos de una estructuración horizontal, la clasificación de las partes de la estructura de un edificio con respecto a su complejidad constructiva puede interpretarse como estructuración vertical. Se pueden distinguir los siguientes elementos con una complejidad constructiva creciente: • materia prima • productos de construcción semiacabados • pieza individual • subgrupo • componente • grupo de componentes • estructura parcial o subestructura • sistema parcial o subsistema (equivalente a estructura principal) • edificio. Tradicionalmente, el ensamblaje de elementos de construcción para formar estructuras más complejas y, en última instancia, el edificio terminado era responsabilidad de una sola empresa. Esto se hacía caso por caso, es decir hecho a medida, por así decirlo, para cada proyecto. Con la creciente industrialización del sector de la construcción, cada vez fueron más los elementos de construcción complejos que se prefabrican en depósito, sin ser específicos de un proyecto determinado, y que el fabricante ofrece para diversos proyectos de construcción. A partir del nivel del producto de construcción semiacabado, que básicamente no es específico de un proyecto, suele producirse una transformación o ensamblaje posterior de las piezas, adaptándolas al proyecto individual. Sin embargo, también hay componentes de construcción bastante complejos (por ejemplo, ventanas, puertas) que vienen totalmente terminados, sólo pueden instalarse como un producto acabado, pero tampoco son específicos de un proyecto. En un nivel de complejidad aún mayor se encuentran sistemas de construcción prefabricados o sistemas modulares que abarcan un edificio completo y que están diseñados para más de una aplicación individual. La jerarquía según la complejidad funcional y organizativa está estrechamente ligada al proceso de fabricación y con-

1 Ordenamiento y subdivisión

Subdivisión de una estructura de edificio

Presentación general de la jerarquía de las piezas constructivas y su clasificación en función de la tecnología de producción

Presentación de la jerarquía de las partes constructivas y su clasificación en términos de tecnología de producción, utilizando el ejemplo de una estructura de acero

pieza constructiva

proceso de fabricación

proceso de fabricación

material conformación primaria (extrusión, fundición ...) transformación (laminado, plegado, trefilado ...) unión (soldadura, adhesivado ...)

producto semiacabado separación (corte con llama, serrado, estampado, taladrado, cepillado...) transformación (plegado, combado, trefilado...)

pieza individual unión (soldadura, adhesivado, roblonado, clavado, atornillado, amordazado ...)

grupo de piezas unión (soldadura, adhesivado, roblonado, clavado, atornillado, amordazado ...)

componente unión (soldadura, adhesivado, roblonado, clavado, atornillado, amordazado ...)

grupo de montaje unión (soldadura, adhesivado, roblonado, clavado, atornillado, amordazado ...)

subestructura

viga de acero

laminado

chapa corte a la llama de la forma básica y biseles de soldadura, perforación

placa de apoyo soldadura con otras dos piezas individuales (placas de refuerzo)

ménsula de apoyo soldadura o atornillado de piezas individuales y grupos de piezas para formar un componente completo

columna atornillado con otras piezas individuales, grupos de piezas, componentes

pórtico atornillado con otras piezas individuales, grupos de piezas, componentes y grupos

esqueleto de acero

unión (soldadura, adhesivado, roblonado, clavado, atornillado, amordazado ...)

atornillado con otras subestructuras para formar la estructura portante completa

estructura principal – subsistema

estructura portante

unión (soldadura, adhesivado, roblonado, clavado, atornillado, amordazado ...)

montaje de los sistemas secundario y terciario (envolvente, suministro y eliminación)

edificio

18 Jerarquía de las piezas de construcción. 6

formación del componente. En  18, esto se ejemplifica con una estructura de acero, y en  19–27 con el revestimiento de chapa de la fachada de un edificio.

pieza constructiva

43

44

Subdivisión de una estructura de edificio

II Estructura

19 Conformación primaria de un planchón de acero en la acería.

20 Laminación del acero en chapa fina en el proceso de laminación en caliente.

21 Almacenamiento de las hojas en forma de bobinas.

22 Conformación de las chapas en forma trapezoidal mediante un proceso de laminación en frío.

23 Chapa trapezoidal como producto semiacabado.

24 Chapas trapezoidales almacenadas antes de su procesamiento posterior.

25 La chapa trapezoidal provista de agujeros y piezas de conexión durante el montaje (pieza individual/grupo de piezas).

26 La chapa trapezoidal como parte de la fachada terminada (componente).

27 La envoltura del edificio (subsistema).

1 Ordenamiento y subdivisión

1 2

3 4 5 6

Ver Vitruvio: De architectura libri decem, libro I, cap. III, 2. Para una visión comparativa de la arquitectura y la música, véase, por ejemplo, en: Wittkower R (1983) 4. Musikalische Harmonien und die bildenden Künste, pág. 95; ó 6. Die Proportionen bei Palladio und die Entwicklung der Musiktheorie im 16. Jahrhundert, pág. 107 Wittkower R (1983), pág. 85 e ibidem ilustración 107 Véase también Pahl, Beitz (1997), pág. 38 así como VDI-Richtlinie 2223 Methodisches Entwerfen technischer Produkte, 5.5 Véase también Hertel H (1980) Leichtbau, pág. 7 Según Weller K (1985), pág. 84. A diferencia de esta fuente, el término subsistema sólo se aplica en esta obra al nivel de la estructura portante, la envoltura o el equipo de suministro y eliminación; el de la estructura parcial o subestructura a nivel del esqueleto de acero, la losa de hormigón, la cimentación etc. En consecuencia, la estructura principal de nuestra definición equivale al subsistema tal como lo usa Weller.

VDI 2223: 2004-01 Systematic embodiment design of technical products VOB: German construction contract procedures

45

Notas

Normas y directrices

II-2 CONSTRUCCIÓN INDUSTRIALIZADA

I

1. Etapas de desarrollo técnico-cultural.......................... 48 2. Producción artesanal................................................... 49 3. Producción industrial ...................................................51 3.1 Evolución histórica de la construcción industrializada.......................................................52 3.2 Características de la producción industrial.......... 56 4. Características de la construcción industrializada...... 56 4.1 Principios básicos de la construcción industrializada.......................................................57 4.2 Utilización de nuevas técnicas de planificación digital y de fabricación con control digital en la construcción.................. 60 4.3 Transporte............................................................61 4.4 Montaje................................................................62 5. La junta de montaje en la construcción industrializada.............................................................. 63 Notas ............................................................................... 65 Normas y directrices........................................................ 65

EL PROYECTO CONSTRUCTIVO

II ESTRUCTURA II-1 ORDEN Y SUBDIVISIÓN II-2 CONSTRUCCIÓN INDUSTRIALIZADA II-3 ORDENAMIENTO DIMENSIONAL III SOSTENIBILIDAD III-1 CONTEXTO III-2 ECOLOGÍA III-3 ECONOMÍA III-4 FACTORES SOCIALES III-5 ANÁLISIS DEL CICLO DE VIDA III-6 RECICLAJE IV MATERIALES IV-1 MATERIA IV-2 MATERIALES TÉCNICOS IV-3 PIEDRA IV-4 HORMIGÓN IV-5 MADERA IV-6 ACERO IV-7 HORMIGÓN ARMADO IV-8 VIDRIO IV-9 MATERIALES SINTÉTICOS V V-1 V-2 V-3 V-4 V-5

PRODUCTOS DE CONSTRUCCIÓN PIEDRAS ARTIFICIALES PRODUCTOS DE MADERA PRODUCTOS DE ACERO PRODUCTOS DE VIDRIO PRODUCTOS DE PLÁSTICO

VI FUNCIONES VI-1 ÁMBITO VI-2 CONDUCCIÓN DE FUERZAS VI-3 PROTECCIÓN HIGROTÉRMICA VI-4 PROTECCIÓN ACÚSTICA VI-5 PROTECCIÓN CONTRA INCENDIOS VI-6 DURABILIDAD ANEXO

48

Etapas de desarrollo técnico-cultural

II Estructura

1. 1.

Etapas de desarrollo técnico-cultural

La actividad constructora está, por su propia naturaleza, estrechamente relacionada con las posibilidades técnicas y el nivel de desarrollo cultural de la época en la que tiene lugar. Los hitos más importantes en el desarrollo de la cultura humana, que también corresponden a una determinada etapa de la actividad constructora o de la industria de la construcción, pueden definirse como sigue: 1 • fase primitiva: nutrición a través de la caza y la recolección. Nomadismo, economía familiar, fabricación para uso propio; • agricultura: transición del nomadismo al sedentarismo. Surgimiento de los oficios artesanales;

desarrollo

• primera revolución industrial en torno a 1800; invención de la máquina motriz (máquina de vapor), mecanización de la producción;

diseminación consolidación decadencia

tecnología predecesora

• segunda revolución industrial: invención de la tecnología informática (1950); • tercera revolución científico-industrial: tecnología de la información, automatización de la producción, cibernética, biotecnología, ingeniería genética; • cuarta revolución industrial: industria 4.0—interconexión digital. tecnología sucesora

Las etapas de desarrollo suelen asignarse a tecnologías específicas que estaban disponibles en ese momento y, al menos en las primeras etapas de desarrollo, se basaban en

2 Curva S según Ashby. oro

o cobre

IMPORTANCIA M N RELATIVA A DE LOS MATERIALES T

bronce hierro

metales fundición de hierro c acero

madera pieles fibras

a acero de aleación adhesivos h

polímeros elastómeros l

e aleaciones ligeras m goma paja

piedra

n de alto rendimiento aleaciones

papel

ladrillo

titanio-zirconio aleaciones etc.

n pedernal

q baquelita

f alfarería i vidrio

m cemento nylon

0

1000

1500

1800

PMMA PC

cemento Portland 5000 v. Chr.

polímeros de e alta resistencia

e poliester clinquer

10000 v. Chr.

polímeros resistentes all calor

vidrio de cuarzo 1900

cerámica metálica 1940

PS

e resinas epoxi acrilatos PP CFRP GFRP

o cerámicos compuestos

cerámica vidrio

c de alta resistencia e cerámica técnica S etc.) (Al2O3, Si3N4, PSZ,

cerámica refractaria 1960

F AFRP

compuestos o o compuestos de matriz metálica

1980

1990

2000

2010

2020

año 1 Proporción de las diferentes categorías de materiales en el consumo total de materiales durante las diferentes etapas del desarrollo técnico humano. 3

2 Construcción industrializada

Producción artesanal

49

el uso preferente de materiales característicos ( 1). La vida útil de una determinada tecnología es limitada; su evolución puede caracterizarse por la llamada curva S o curva Ashby ( 2).2 Según ésta, tras la introducción y el inicio relativamente lento de una tecnología, se produce un desarrollo repentino, que a su debido tiempo llega a la saturación y al estancamiento. Antes de que se alcance este punto de saturación, se produce un cambio a una nueva tecnología sustitutiva. En todas las culturas, la artesanía tiene su origen en la economía doméstica cerrada. Sólo cuando se producen bienes más allá de las necesidades familiares con el objetivo de obtener un beneficio puede distinguirse una artesanía independiente que produce para un mercado.4 En comparación con las antiguas formas de organización de las actividades productivas, la producción artesanal representa una etapa de desarrollo en la que se reconocen ciertas especializaciones (como los oficios) y se realiza un cierto grado de división del trabajo. Se caracteriza por: • el desarrollo de herramientas de mecanizado características (especialmente en la tecnología del metal); • formas específicas de organización (como gremios, cofradías, cámaras de artesanos), que fijan las normas de producción y de calidad y regulan la formación de los artesanos (exámenes de oficiales, exámenes de maestros artesanos); • un cierto grado de prefabricación y racionalización, así como las primeras aproximaciones a la introducción de la modularidad y la estandarización. A pesar de la existencia de artesanos altamente cualificados, la especialización y la diferenciación de la actividad constructiva no progresó hasta el punto de que los trabajos de construcción no pudieran ser realizados también por no profesionales semicualificados ( 3, 4). Es difícil trazar la

3 Carpintero de astillero (siglo XV).

4 Ladrillero migratorio de hoy. Producción artesanal de ladrillos según técnica tradicional.

Producción artesanal

2.

50

Producción artesanal

II Estructura

5 Con la ayuda de una ingeniosa estereotomía, se intentaba minimizar la cantidad de piedra utilizada en la construcción de iglesias medievales. Despieces alternativos de una columna de piedra.

6 La construcción de catedrales góticas medievales presentaba claros rasgos de racionalización y prefabricación. Despieces sofisticados permitieron reducir al mínimo los residuos al tallar la piedra.7 En la construcción de iglesias medievales también se reconoce una marcada estructura modular.

7 El templo griego está sujeto a un estricto orden modular, que favorecía la prefabricación (al menos parcial).

☞ Vol. 3, Cap. XII-1, Aptdo. 3.3.10 Principio de la transmisión de fuerza en la superficie de contacto

8 Productos estandarizados de ladrillo romano.

línea divisoria entre la construcción artesanal y la industrializada; las transiciones suelen ser graduales. Los enfoques de la prefabricación y la modularización son ya reconocibles en una fase muy temprana ( 5, 6). Como faceta especial de su estricto orden geométrico, la construcción de los templos griegos muestra ya signos inequívocos de una racionalización del proceso de producción y construcción. Gran parte de los trabajos de cantería se realizaron en los talleres y el acabado se hizo in situ. La estructura modular del edificio del templo griego anticipa los conceptos de construcción industrial posteriores ( 7).5 Los productos de construcción (especialmente ladrillos) se fabricaban en el Imperio Romano de acuerdo con normas que se respetaban estrictamente, por lo que en aquella época se aplicaban normas dimensionales y de construcción uniformes en todo el mundo conocido. Se utilizaban métodos de construcción muy racionalizados, que aprovechaban sobre todo las ventajas del opus caementitium ( 8, 9).6 Algunos métodos y formas de construcción implicaban una alta proporción de trabajo manual: La construcción en piedra y ladrillo siempre estuvo asociada a una gran carga de trabajo en la obra ( 10–12). Aún hoy en día, la construcción de obra de ladrillo sigue eludiendo la racionalización industrial. Desde el punto de vista actual, la construcción tradicional de madera de carpintero también se considera un buen ejemplo de una forma claramente artesanal de trabajar la madera. Las conexiones con ajuste por forma, que se fabrican con una alta proporción de trabajo manual y que en algunos casos requieren un encaje exacto, son características de la forma de trabajar del artesano.

9 Sello de identificación de una legión romana en un ladrillo.

2 Construcción industrializada

Producción industrial

51

10 Los legionarios romanos tenían que hacer trabajos de construcción además de su oficio de guerra.

11 Representación de un taller de un herrero y un cerrajero romanos, típicos oficios auxiliares de la construcción que siguen utilizando herramientas similares a las de la época romana.

12 Monjes realizando trabajos manuales.

La construcción contemporánea se realiza en gran medida utilizando productos industriales. Hoy en día, la producción industrial, con sus condiciones límite específicas, tiene una profunda influencia sobre la proyectación constructiva de edificios. Esto se manifiesta, por un lado, en el hecho de que se han puesto a disposición numerosos materiales modernos extraordinariamente eficaces, de los que nuestros antepasados se vieron privados, y también en que, en parte, se pueden utilizar para la construcción productos muy complejos con alta calidad de fabricación y precisión. Al mismo tiempo, existen ciertas restricciones y limitaciones asociadas al uso de productos industriales en la construcción que a su vez no existen de esta manera en la construcción artesanal. Esto afecta principalmente a las especificaciones del proceso de fabricación industrial, así como a las de la distribución comercial. Estas especificaciones, originalmente bastante estrechas, de la fabricación industrial, que alcanzaron su punto álgido en la producción en serie clásica, están sin embargo en proceso de perder su rigor, ya que hoy prevalece una clara tendencia a la digitalización de la producción industrial, gracias a la cual es posible una individualización cada vez mayor de productos industriales, así como un aumento importante de su eficiencia.

Producción industrial

3.

52

3.1

Producción industrial

II Estructura

Evolución histórica de la construcción industrializada

La disponibilidad de máquinas motorizadas para el procesamiento de materiales y el desarrollo de nuevos materiales condujo a un enorme aumento de la productividad en el siglo XVIII y XIX y a una revolución de las formas de organización empresarial ( 13, 14). La tendencia a trasladar cada vez más los procesos de fabricación a la planta estacionaria (prefabricación) comenzó muy pronto. El impacto sobre la construcción fue grande: no sólo surgieron nuevos métodos de construcción, sino también nuevos materiales como el acero, el hormigón y el hormigón armado. El acero, desarrollado a partir del hierro, fue el primer material de construcción de la historia extremadamente resistente a tracción. Fue a partir de este momento cuando se pudo activar y utilizar el potencial de las construcciones tensadas en la edificación. Además, fueron devastadoras las consecuencias sociales: se manifestaron en enormes flujos migratorios hacia las grandes ciudades y en una marcada degradación de las condiciones de vida de los trabajadores en áreas metropolitanas. Surgieron problemas completamente nuevos para los que también hubo que desarrollar nuevos tipos constructivos y de edificio. La revolución industrial también influyó en la construcción por esta vía. El primer edificio planificado y construido estrictamente según normas industriales fue el Palacio de Cristal de la Feria Mundial de Londres de 1851 ( 15–20). Se adelantó a su tiempo en este aspecto. Su constructor, Joseph Paxton, un horticultor, tenía experiencia en la construcción de invernaderos. Se utilizaron los métodos más modernos de racionalización de la construcción en la erección de ese edificio de hierro y vidrio que incluso por baremos contemporáneos se puede considerar una genuina construcción de montaje. Aunque en el desarrollo posterior de la construcción hay ciertamente indicios de intentos de traducir los métodos de construcción industriales en formas adecuadas de arquitectura e ingeniería, en la época pionera del siglo XIX esto lo lograron más frecuentemente los ingenieros que los arquitectos. Ejemplos de ello son estructuras de ingeniería como puentes, estaciones de ferrocarril y naves industriales de la época ( 21). Los arquitectos, en cambio, estaban más apegados al canon tradicional de formas de construcción y a menudo revestían los edificios, que ya se construían estrictamente según métodos de construcción industriales, con fachadas clásicas de piedra para conservar la apariencia de las familiares formas arquitectónicas tradicionales ( 22). No fue hasta principios del siglo XX cuando la arquitectura moderna clásica se enfrentó seriamente a la cuestión de cómo debía producirse la correcta traslación de los métodos de producción industrial a la forma del edificio ( 23). La épica ruptura de la arquitectura moderna con las formas arquitectónicas tradicionales, especialmente las de la antigüedad clásica, puede entenderse como un giro deliberado hacia las reglas inherentes a la producción industrial.

13 Prensa de forja accionada por vapor.

☞ Véase también Vol. 4, Cap. 8., Aptdo. 6.2.1 Los primeros edificios de esqueleto de hierro

14 Antigua máquina de vapor.

2 Construcción industrializada

Producción industrial

15 El Palacio de Cristal en una representación contemporánea.

16 Foto contemporánea del edificio terminado.

18 Instalación del acristalamiento con la ayuda de un carro de montaje.

17 Foto de la obra del edificio.

20 Elementos estructurales del Palacio de Cristal.

19 Montaje de los elementos prefabricados durante la construcción del Palacio de Cristal.

53

54

Producción industrial

21 Puente de hierro de la época pionera de la ingeniería civil moderna: Un diseño innovador, hasta entonces desconocido, derivado sin ambages de factores estático-constructivos y de la tecnología de producción industrial (Loopline Bridge, Dublín, 1891).

22 Fachada de un edificio de estación de ferrocarril, de construcción industrial en hierro, que hacia afuera no obstante sigue obedeciendo a formas de edificios históricos (estación de Toledo, 1919).

23 La arquitectura moderna clásica buscaba una expresión arquitectónica adecuada para los novedosos métodos de construcción industrial disponibles en la época (casas de J. P. Oud, Colonia Weißenhof, Stuttgart, 1927).

24 Edificios prefabricados estrictamente racionalizados y modularizados como éstos significaron para muchos el fracaso definitivo de la construcción industrial como modelo aceptable para el futuro.

II Estructura

2 Construcción industrializada

La creciente racionalización, estandarización y modularización de las formas constructivas que surgió en el desarrollo de la construcción industrializada, especialmente en el periodo de posguerra de los años 1950 y 60, tuvo un impacto duradero en nuestro entorno construido, especialmente en Europa como resultado de la reconstrucción tras las destrucciones de la Segunda Guerra Mundial. El uso irreflexivo de métodos de construcción industriales, a menudo determinados únicamente por exigencias económicas y de eficiencia comercial, que dieron lugar a una insoportable monotonía y falta de carácter en el diseño arquitectónico ( 24), condujo posteriormente a un descrédito generalizado de los métodos de construcción industriales y sumió a la arquitectura industrializada moderna en una profunda crisis existencial. Tras la reacción violenta, temporal y abiertamente retrógrada del posmodernismo ( 25), que volvió a recurrir a formas arquitectónicas históricas (pero que al mismo tiempo no tuvo ningún reparo en utilizar tecnología industrial moderna para su realización), el desarrollo ulterior de la producción industrial y, en particular, la superación de las estrechas limitaciones impuestas a la planificación de edificios por la producción en cadena clásica, abrió un nuevo repertorio formal ampliamente diversificado para la arquitectura moderna y, por tanto, generó también un nuevo potencial para el diseño arquitectónico rico en variaciones. Tanto la representación deliberada de la tecnología en la llamada arquitectura high-tech ( 26), como la introducción de formas constructivas tensadas de extrema ligereza ( 27) y la experimentación con formas libres no ortogonales ( 28), únicas en la construcción industrializada contemporánea, representan diversas facetas de tendencias arquitectónicas actuales que ilustran inequívocamente la naturaleza fluida y en constante evolución de la producción industrial de edificios. Un factor muy importante en esta evolución es la creciente individualización de los productos de construcción industrial, que la moderna tecnología permite ahora en muchos casos sin generar excesivos costes adicionales. Es

Producción industrial

25 Historización posterior de un edificio-torre diseñado, de principio, según una idea estática (construcción suspendida en acero): reacción postmoderna contra la monotonía formal de la arquitectura masiva estandarizada de los años 1950 y 60.

26 Exageración estética de formas constructivas de alta tecnología en la arquitectura high-tech (Centre Pompidou, París, 1977).

28 Estas formas libres son una consecuencia de la moderna tecnología industrial digitalizada que permite una amplia personalización de los componentes (Bosch-Areal, Stuttgart).

27 Novedosas construcciones tensadas de gran envergadura, una novedad en la construcción industrializada (edificio de exposiciones, Edimburgo).

55

56

Características de la construcción industrializada

II Estructura

de esperar que la introducción o la ampliación de los métodos de planificación digital propulsen un mayor desarrollo. 3.2 3.2

Características de la producción industrial

En detalle, los rasgos característicos de la producción industrial pueden describirse como sigue: • creciente división del trabajo y especialización; • nuevas técnicas que requieren mucho capital; • producción en masa; • racionalización (primero mecanización, después automatización, hoy digitalización); • aplicación de nuevas fuentes de energía (carbón, petróleo, electricidad, hoy cada vez más energías renovables). También se asociaron a fuentes de energía específicas las fases de desarrollo anteriores; • nuevas formas empresariales (sociedades anónimas) y fusiones (cárteles). • estrecha interconexión digital y procesamiento de información. La satisfacción de las necesidades de la ciudadanía, que hoy en día se consideran estándar en las sociedades industriales (afluencia de masas, consumo y meritocracia), sólo es posible empleando procesos de producción industrial a gran escala. La aparición de los procesos de producción industrial ha tenido un profundo impacto en el entorno natural, las estructuras sociales, las condiciones de trabajo y de vida, los sistemas de normas y los valores de la sociedad. Lo mismo ocurre con la forma de diseñar, planificar y construir edificios.

4. 4.

Características de la construcción industrializada

La construcción industrializada puede definirse como la construcción (es decir, fabricación + transporte + montaje) según una metodología industrial común caracterizada por la división del trabajo, la especialización, la mecanización, la racionalización y la digitalización de la producción. Se caracteriza por la aplicación de métodos de trabajo, procedimientos y formas de organización industriales no sólo a la producción, sino también a la planificación y desarrollo del producto. Por lo tanto, se aplica a los siguientes ámbitos de la actividad de construcción:10 • planificación de edificios; • desarrollo, ensayo y aplicación de componentes y sistemas de construcción;

2 Construcción industrializada

Características de la construcción industrializada

57

• producción, transporte y montaje de componentes de construcción, sistemas de construcción, edificios; • uso y funcionamiento de edificios; • reparación, mantenimiento y transformación de edificios; • demolición, reciclaje y reutilización de materiales de construcción, componentes y edificios. La producción industrial se diferencia de la artesanal ante todo por una mayor separación de la gestión y la producción, mayores plantas de producción, mayor desembolso en forma de inversión inicial y mayor especialización y diferenciación de los procesos de producción. Un principio fundamental de la construcción industrializada, así como de otros sectores industriales, es reducir costes laborales aumentando la productividad. Esto se hace, según las pautas de la producción industrial clásica, produciendo en serie piezas idénticas en grandes cantidades, en contraste con la producción de productos individualizados en la producción artesanal ( 29–32). En consecuencia, uno de los principales objetivos de la producción industrial clásica es fabricar a bajo coste en series que: • por un lado, son lo suficientemente grandes como para ser rentables; • por otro lado, lo suficientemente pequeñas como para permitir el grado de variación necesario, ya que es la única manera de garantizar la variedad deseada y la adaptabilidad de los productos a las aplicaciones cambiantes. Este punto de vista es de especial importancia en la industria de la construcción, ya que, a pesar de los intensos esfuerzos de racionalización—sobre todo durante los años 1960 y 70—, los edificios siguen creándose hoy en día como prototipos que están hechos a medida, por así decirlo, para las circunstancias particulares de cada proyecto. Una razón importante de esta evolución, que difícilmente puede explicarse por la lógica industrial, es la falta de adaptabilidad de la producción en serie clásica a los requisitos extraordinariamente complejos y multifacéticos que deben cumplir los edificios. Mientras que en métodos de producción anteriores la fabricación, el mecanizado y la instalación de los componentes tenían lugar en gran medida en la obra, la producción industrial se caracteriza por una clara diferenciación entre: • producción en la planta estacionaria, • transporte y

Principios básicos de la construcción industrializada

4.1

Características de la construcción industrializada

II Estructura

esfuerzo de trabajo En o Dn por elemento

100% 90 80 70 60

valores medios Dn

50 40 30

valores individuales En

20 10 0 1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

número n de elementos producidos

29 Curvas de aprendizaje cualitativas en la producción artesanal. 8 200

producción artesanal producción mecanizada

costes totales 100 % costes generales 10 % Stückkosten

costes laborales 69 %

costes del material 21 % 10

costes unitarios en %

100

producción automatizada

0 10

100 piezas

100

1.000

10.000

100.000

número de piezas

costes totales 70 %

30 Disminución de los costes unitarios con el aumento del número de unidades en varios tipos de producción en representación esquemática. 9 120

Stückkosten

110

encofrado de acero totalmente mecanizado

costes generales 21 %

100

encofrado de acero con carro de encofrado

costes laborales 32 %

90

encofrado de acero con placa base de acero

costes del material 17 %

80

u hormigón

100

encofrado en batería de acero

70

1.000 piezas

encofrado de madera

60

costes generales 12 % costes laborales 4 % costes del material 14 %

50

€ por elemento

costes totales 30 %

Stückkosten

58

40 30 20 10 0

100

1.000

10.000 piezas

32 Costes unitarios y porcentajes de costes para diferentes tamaños de serie.12

1

5

10

50

100

500

1.000

tamaño de la serie

31 Influencia del tamaño de la serie en la cuota de coste del encofrado para diferentes tipos de encofrado para elementos prefabricados de hormigón.11

2 Construcción industrializada

Características de la construcción industrializada

• montaje a pie de obra, que resulta de la separación espacial entre la fabricación en planta y el procesamiento in situ en la obra ( 33–35). Por lo tanto, el término fabricación en este contexto se entiende como la prefabricación con métodos industriales. Esto tiene importantes implicaciones para el proceso de planificación, ya que hay que tener en cuenta las condiciones límite fundamentalmente diferentes prevalentes en las distintas fases de producción. De la estrategia de utilizar equipos y maquinaria con el objetivo de la mayor racionalización y automatización posible típica del proceso de producción se desprende el principio de no tolerar ningún repaso, o sólo un repaso mínimo, en la obra, o de transferir la mayor proporción posible de procesos de producción a la fábrica, porque allí:

☞ Cap. I, Aptdo. 1.1 La producción de edificios, pág. 4

• en principio, se consigue una productividad mucho mayor; • los costes laborales pueden reducirse drásticamente; • se puede garantizar una calidad constante (alta) (por las instalaciones de producción especializadas, las condiciones de trabajo más favorables, la independencia de las condiciones meteorológicas);

34 Nudo de cerchas de acero fundido.

33 Componentes típicos de fabricación industrial: Columnas prefabricadas.

35 Losa nervada de hormigón prefabricado.

59

60

Características de la construcción industrializada

II Estructura

• o se puede lograr una complejidad del producto idónea para satisfacer requisitos altos que de otro modo no sería posible. Aquí, desempeña un papel cada vez más importante el emparejamiento de los métodos de planificación y fabricación digitalizados (CAD/CAM). Un requisito importante para evitar retoques y reajustes tras instalar productos industriales en el lugar de montaje de un proyecto específico, así como fabricar en almacén piezas no específicas de un proyecto particular, es la necesaria precisión de la fabricación. Sólo así es posible montar piezas o componentes individuales en cualquier lugar de instalación deseado con tolerancias dimensionales razonables.13 4.2 4.2

Utilización de nuevas técnicas de planificación digital y de fabricación con control digital en la construcción ☞ Véase también Vol. 4, Cap. 5. Forma

El principio fundamental de la fabricación industrial clásica, según el cual se consigue una alta productividad mediante la mayor serie de producción posible, es cada vez menos importante debido a la introducción y el desarrollo de tecnologías digitales en la planificación y fabricación de productos de construcción y edificios. Hoy en día, los datos de planificación se crean siempre digitalmente con la ayuda de programas de CAD y BIM, y se transfieren cada vez más por vía digital a equipos de producción automatizados. Pueden ajustarse a formas, dimensiones y secciones transversales cambiantes de componentes sin necesidad de un reequipamiento que requiera mucho tiempo. Esto permite producir pequeñas series sin apenas modificar los costes de producción, un fenómeno impensable en la producción en serie clásica. Esto se denomina acoplamiento CAD/CAM (diseño asistido por ordenador/fabricación asistida por ordenador) o CNC (control numérico computerizado). Además, la posibilidad de generar datos exactos de la geometría de un componente a partir del software de CAD y transferirlos digitalmente a la máquina de producción permite también fabricar formas complejas que antes sólo podían producirse mediante un complicado y costoso trabajo manual. Cabe esperar efectos profundos en la concepción y el diseño de edificios, algunos de los cuales ya pueden observarse hoy en día en algunos edificios ejecutados. Las restricciones geométricas a las que se veía sometida la construcción durante siglos y que dieron lugar a correspondientes formas y conceptos de construcción están perdiendo su validez.14 Especialmente en las empresas medianas y grandes, los sistemas CAD/CAM son ahora una herramienta cotidiana en el desarrollo, el diseño y la preparación del trabajo. Permiten una cobertura precisa y completa del producto, cuyos ciclos de vida pueden comprobarse de antemano mediante la simulación y el cálculo. La tendencia actual en el uso de estos sistemas CAD/ CAM es hacia los sistemas 3D, con modelado de superficies, modelado de sólidos y sistemas híbridos. La gama de uso de estos sistemas CAD/CAM es muy

2 Construcción industrializada

Características de la construcción industrializada

61

amplia hoy en día: abarca desde la arquitectura y la ingeniería civil hasta la ingeniería mecánica (con especial atención a la construcción de automóviles y aviones), la ingeniería de plantas, la ingeniería eléctrica y la electrónica. La base de la utilización del CAD/CAM es la construcción de un modelo 3D lo más realista posible del producto previsto. Hoy en día, el soporte informático permite enfoques de diseño y modelado completamente nuevos. Los métodos de producción automatizados adecuados sólo están empezando a estar disponibles en todos los ámbitos. En este sentido, todavía hay una necesidad considerable de investigación, especialmente en el sector de la construcción. El uso de sistemas CAD/CAM también ofrece las ventajas del modelado en red a través de Internet o de la intranet de la empresa. De este modo, los diseñadores pueden trabajar juntos en un producto creando equipos de proyecto en una red de información coordinada basada en Internet. También es concebible la conexión con el cliente o el proveedor. El acceso a piezas estándar o compradas existentes y aprobadas, los procedimientos de gestión de proyectos y la información sobre las técnicas de trabajo pueden influir directamente en el proceso de desarrollo y visualización a través de estas interfaces. En un paso más, se introdujo en el sector de la construcción el Building Information Modeling (BIM), un método para reunir todos los datos relevantes para la planificación de la construcción con la ayuda de un software y ponerlos a disposición del proyectista. Estos datos confluyen en un modelo informático digital tridimensional. BIM no sólo pretende optimizar el proceso de planificación, sino también la ejecución y posterior gestión de las instalaciones del edificio. Los cambios de proyecto se transmiten en ella inmediatamente a todos los implicados a través del modelo digital central. Las bases de datos para el cálculo de cantidades y de costes las proporciona automáticamente el software BIM. Esto significa, por ejemplo, que pueden determinarse y evaluarse en una fase muy temprana los efectos sobre los costes de un cambio de proyecto. Además, en el modelo digital tridimensional se pueden identificar los puntos de conflicto espaciales y sistémicos entre las partes y los oficios de la construcción. Especialmente en el sector de la construcción, es de especial importancia la creación de una maqueta digital (DMU, Digital Mock-Up) y la capacidad de generar un prototipo virtual, lo que es posible sobre todo gracias al espectacular aumento de la potencia de cálculo y la simultánea disminución de los precios del hardware. Además de las especificaciones resultantes de las condiciones especiales de la prefabricación en fábrica, se deben tener en cuenta en particular las restricciones dimensionales resultantes del transporte de piezas prefabricadas a la obra. El transporte impone dimensiones máximas a un

Transporte

4.3

62

Características de la construcción industrializada

II Estructura

☞ Véase Vol. 2, Cap. X-4, Aptdo. 6.1 Transporte

componente a transportar, que, en el caso del transporte normal por carretera, se derivan de la superficie de carga disponible en un camión y de los gálibos especificados de la ruta de transporte. Esto significa que se pueden transportar componentes individuales que son básicamente alargados y con forma de barra, los cuales deben unirse posteriormente en la obra para formar la estructura final del edificio. Las dimensiones máximas para el transporte por carretera sin permiso especial son: • ancho 2,50 m; • altura 4,0 m (+ 0,5 m de la plataforma de carga); • longitud 32 m.

4.4 4.4

Montaje

Además, hay que tomar las precauciones necesarias de organización de obra para garantizar que las piezas individuales transportadas a la misma se puedan ensamblar para formar la estructura global. En la fase de planificación deben haberse realizado ya los preparativos adecuados, por ejemplo, diseñando las piezas individuales para que sean aptas para el montaje. En particular, debe tenerse en cuenta que, en su caso: • deben respetarse determinadas posiciones de montaje preferentes (ejemplo: instalación vertical de lunas de vidrio); • debe verificarse un patrón de carga correspondiente para el estado de montaje; • se requieren equipos especiales de elevación, andamios especiales o dispositivos de agarre en el elemento; • algunos procesos de ensamble sólo pueden utilizarse en la obra de forma muy limitada (por ejemplo, la soldadura); • deben mantenerse libres para los instaladores ciertas áreas de movimiento durante el montaje, etc. Incluso los métodos de construcción que se basan en una amplia fabricación en la obra, como la construcción monolítica de hormigón, y que no son aptos para la prefabricación industrial en fábrica, también han experimentado sin embargo una industrialización de los métodos de construcción utilizados. A este respecto, se distingue entre: • prefabricación industrial en fábrica (estacionaria), y asimismo la: • producción industrial a pie de obra. Ejemplos: encofrado de túnel, encofrado deslizante, método de elevación de

2 Construcción industrializada

La junta de montaje en la construcción industrializada

63

La junta de montaje en la construcción industrializada

5.

losas, método de elevación de bloques. La prefabricación industrial en fábrica y la necesidad de ensamblar la estructura de un edificio en obra a partir de elementos individuales, de dimensiones limitadas, da lugar a la junta de montaje o ensamblaje, que también puede existir en la obra con tipos de construcción no industriales (como métodos de construcción de ensamblaje artesanales), pero—a diferencia del caso de la producción industrial—no es obligatoria en esos casos. Las estructuras monolíticas simples, formadas in situ, se las arreglan completamente sin juntas. Esto puede ser una ventaja importante cuando se trata de transmitir fuerzas o sellar contra los elementos. Los materiales de construcción minerales son especialmente adecuados para este fin. Los edificios sólidos de albañilería también se acercan mucho al caso especial del edificio monolítico, a pesar de su densa red de juntas. Pero también se basan en el ensamble de componentes individuales sólidos algunos métodos de construcción artesanal en madera, que ya anticipan características esenciales de la construcción industrial y ya muestran soluciones constructivas tempranas para resolver los problemas relacionados con la junta. Algunos de ellos alcanzaron un nivel tecnológico muy avanzado en este sentido, como la edificación medieval de entramado de madera. Se pierden así las ventajas de los métodos de construcción monolítica; pero por otro lado, estas construcciones suelen ser ligeras y desmontables. La junta tiene inicialmente funciones de transmisión de esfuerzos, pero en el caso de la envoltura del edificio también tiene funciones de sellado. La estanqueidad y otros requisitos que se exigen a un paramento de pared continua cerrada, por ejemplo, también deben ser garantizados por la construcción de la junta. Adicionalmente, la junta debe cumplir otras funciones derivadas del montaje y de las deformaciones (acomodación de tolerancias). La creciente especialización de los métodos de construcción industrializada, que se manifiesta en la asignación cada vez más diferenciada de funciones individuales a distintos componentes, conduce a un aumento significativo de la proporción de juntas en el conjunto de la construcción. El diseño de estas conexiones de modo que cumplan con los requisitos es el mayor reto—y al mismo tiempo la fuente de errores más peligrosa—en la planificación de estructuras de montaje modernas. Dado que la cuidadosa coordinación de los componentes individuales de un edificio es un factor decisivo para su funcionalidad y calidad, es especialmente importante en la proyectación de edificios producidos industrialmente saber qué y cuántos fabricantes individuales participan en la fabricación, el transporte y el montaje de un determinado edificio o componente. Para el proyectista suelen ser fundamentales no las características de rendimiento de cada uno de los productos de construcción—de las que es responsable el

☞ Vol. 2, Cap. VII Generación de superficies

☞ Vol. 3, Cap. XII-1 Fundamentos de la unión

☞ Cap. II-1, Aptdo. 2.2 Subdivisión según aspectos funcionales > 2.2.2 según función constructiva individual, pág. 34

☞ Cap. II-1, Aptdo. 2.3 Subdivisión según aspectos constructivos > 2.3.4 debido a la organización del proceso de construcción, pág. 40

64

La junta de montaje en la construcción industrializada

☞ Cap. II-1, Aptdo. 2.4 Clasificación de componentes según su complejidad constructiva, pág. 42

II Estructura

fabricante—, sino las de las interfaces entre ellos, de las que es el principal responsable el proyectista. La jerarquía de productos de construcción según la complejidad funcional y organizativa está estrechamente relacionada con el proceso industrial de fabricación y conformación del elemento constructivo.

2 Construcción industrializada

1 2 3 4 5 6 7 8

9 10 11 12 13

14

Weller K (1985) Industrielles Bauen 1 Ashby MF (1992) Materials Selection in Mechanical Design Diagrama según: Beukers A, van Hinte E (2001) Lightness, pág. 14 Enciclopedia Brockhaus, 19. ed. (1987) palabra clave Handwerk Müller-Wiener W (1988) Griechisches Bauwesen in der Antike Choisy A (1873) L‘art de bâtir chez les Romains Kimpel, Suckale (1995) Die gotische Architektur in Frankreich, pág. 220 Según Kotulla B, Urlau-Clever B P, Kotulla P (1984) Industrielles Bauen – Grundlagen, pág. 47; allí referencia a IABSE Journal J-9/79 Weller K (1985) pág. 29 Ibidem pág. 11 Diagrama según Koncz T (1976) Bauen industrialisiert Weller K (1985) pág. 30 Sobre el largo proceso de desarrollo de métodos de producción y medición cada vez más precisos, véase por ejemplo Winchester S (2018) The Perfectionists—How Precision Engineers Created the Modern World Véase Moro J L Die Urbilder moderner Architekturformen en: Moro J L (2003) Antoni Gaudí 1852–1926

DIN 8580: 2003-09 Manufacturing processes – Terms and definitions, division DIN 8580: 2020-01 (Draft) Manufacturing processes – Terms and definitions, division

65

Notas

Normas y directrices

II-3 ORDENAMIENTO DIMENSIONAL

I

1. Ordenamiento modular de la estructura de un edificio............................................................... 68 1.1 Ordenamiento dimensional y modular en la construcción............................................... 68 1.2 Dimensiones básicas y de construcción..............71 2. Sistemas dimensionales..............................................72 2.1 El sistema dimensional octamétrico....................72 2.2 Hiladas y aparejos de obra de fábrica..................74 2.3 Aparejos—ejemplos.............................................74 2.4 Construcción con bloques de gran formato.........77 2.5 Ordenamiento modular según ISO 21723 e ISO 2848..........................................78 2.5.1 Módulo básico............................................78 2.5.2 Coordinación horizontal............................. 80 2.5.3 Coordinación vertical – dimensiones suplementarias.................... 80 2.5.4 Espacios de coordinación..........................81 3. La trama.......................................................................81 3.1 Referencia del componente a la trama................81 3.2 Superposiciones de tramas................................. 84 3.3 Ejemplo: combinación de trama estructural y de acabado..................................... 86 4. Tolerancias dimensionales: coordinación dimensional en uniones de componentes.................. 88 4.1 Tipos de tolerancia.............................................. 89 4.2 Tolerancias dimensionales, términos— ejemplo: instalación de una ventana................... 89 4.3 Tolerancias dimensionales— desviaciones límite...............................................91 Notas................................................................................ 98 Normas y directrices........................................................ 98

EL PROYECTO CONSTRUCTIVO

II ESTRUCTURA II-1 ORDEN Y SUBDIVISIÓN II-2 CONSTRUCCIÓN INDUSTRIALIZADA II-3 ORDENAMIENTO DIMENSIONAL III SOSTENIBILIDAD III-1 CONTEXTO III-2 ECOLOGÍA III-3 ECONOMÍA III-4 FACTORES SOCIALES III-5 ANÁLISIS DEL CICLO DE VIDA III-6 RECICLAJE IV MATERIALES IV-1 MATERIA IV-2 MATERIALES TÉCNICOS IV-3 PIEDRA IV-4 HORMIGÓN IV-5 MADERA IV-6 ACERO IV-7 HORMIGÓN ARMADO IV-8 VIDRIO IV-9 MATERIALES SINTÉTICOS V V-1 V-2 V-3 V-4 V-5

PRODUCTOS DE CONSTRUCCIÓN PIEDRAS ARTIFICIALES PRODUCTOS DE MADERA PRODUCTOS DE ACERO PRODUCTOS DE VIDRIO PRODUCTOS SINTÉTICOS

VI FUNCIONES VI-1 ÁMBITO VI-2 CONDUCCIÓN DE FUERZAS VI-3 PROTECCIÓN HIGROTÉRMICA VI-4 PROTECCIÓN ACÚSTICA VI-5 PROTECCIÓN CONTRA INCENDIOS VI-6 DURABILIDAD ANEXO

68

Ordenamiento modular de la estructura de un edificio

II Estructura

1. 1.

Ordenamiento modular de la estructura de un edificio

Consideraciones elementales sobre la ejecución material de un edificio conducen lógicamente, como ya se ha observado, al principio de la composición modular de su estructura: es decir, su subdivisión según un sistema de ordenación geométrica virtual basado en un módulo básico siempre igual. Un sistema dimensional modular ofrece ventajas decisivas para la planificación y construcción de un edificio:

☞ Cap. II-1, Aptdo. 2. Subdivisión de una estructura de edificio, pág. 31

• permite la construcción de estructuras de edificio complejas y extensas sobre la base de un elemento básico optimizado (ejemplo: estructura portante de varios tramos con forjados de vigas de madera); • permite la prefabricación (y el acopio) de productos de construcción, no específicos de un proyecto concreto, que pueden ser procesados posteriormente en diferentes proyectos, pero estructurados según un sistema de ordenamiento uniforme; • proporciona la base para la estandarización de productos de construcción de diferentes fabricantes, que deben estar coordinados dimensionalmente cuando se ensamblan (ejemplo: instalación de una ventana en el hueco de un muro de ladrillo); ✏ Ejemplo: coordinación de la estructura portante, la envoltura del edificio y los tabiques, así como la ingeniería de servicios del edificio

• proporciona el requisito previo para la coordinación espacial coherente de diferentes componentes con diferentes funciones; • permite una gran flexibilidad en la planificación y posterior modificación de edificios (ejemplo: desplazamiento de tabiques según una trama de posiciones posibles); • otorga al edificio un orden geométrico y dimensional que influye decisivamente en su efecto estético.

1.1 1.1

Ordenamiento dimensional y modular en la construcción

Un sistema dimensional y modular es la base de cualquier práctica de diseño conceptual y constructivo sistemática y racional, por lo que es una ayuda esencial para la planificación y ejecución de edificios. Muchas de las medidas y tamaños utilizados en la construcción se derivaban (y en algunos casos aún se derivan) de la anatomía del cuerpo humano ( 1, 2). Esto facilita hacerse una idea del tamaño de un objeto o la duración de una prestación laboral (véase todavía hoy el uso de la semana-hombre). Además, las proporciones del cuerpo humano fueron consideradas por muchos constructores y arquitectos como modelo para el diseño de edificios. Algunos ejemplos son: • Canon de la Proporción, Leonardo da Vinci (1452–1519).1 Intentó poner las proporciones humanas en relación ordenada con el círculo y el cuadrado ( 1).

3 Ordenamiento dimensional

• Teoría de la proporción en la arquitectura, Modulor, Le Corbusier (1887–1965).2 En 1946, fijó la altura media de un ser humano en 182,88 cm (6 pies ingleses) ( 2). Subdividió esta medida según la sección áurea y desarrolló a partir de ella el Modulor, la llamada serie azul con las medidas parciales 226, 183, 140, 119, 86, 70, 43, 27 cm Especialmente en los países anglosajones, se siguen utilizando hoy en día medidas derivadas directamente de las extremidades humanas (pie, cúbito). Esta práctica se abandonó, no obstante, en la mayoría de los países con la introducción del metro, definido como la 40.000.000 ª parte de la circunferencia de la tierra en dirección meridiana.

1 Dibujo de obra del antiguo Egipto para un relieve. El módulo de trama es un cúbito.

2 Estudio de proporción de Francesco di Giorgio.

3 Canon de la proporción de Leonardo da Vinci.

4 Modulor de Le Corbusier.

Ordenamiento modular de la estructura de un edificio

69

70

II Estructura

Ordenamiento modular de la estructura de un edificio

redondeado

poco redondeado R5

R10

R5

R5

1,00 1,00 1,00 1,00 1,06 1,12 1,12 1,18 1,25 1,25 1,25 1,32 1,40 1,40 1,50 1,60 1,60 1,60 1,60 1,70 1,80 1,80 1,90 2,00 2,00 2,00 2,12 2,24 2,24 2,36 2,50 2,50 2,50 2,50 2,65 2,80 2,80 3,00 3,15 3,15 3,15 3,35 3,55 3,55 3,75 4,00 4,00 4,00 4,00 4,25 4,50 4,50 4,75 5,00 5,00 5,00 5,30 5,60 5,60 6,00 6,30 6,30 6,30 6,30 6,70 7,10 7,10 7,50 8,00 8,00 8,00 8,50 9,00 9,00 9,50 10,00 10,00 10,00 10,00

6 Comparación de una serie geométrica (A) con una aritmética (B) de 10 a 100, cada una dividida en cinco partes. A corressponde a la serie Renard R5 con el multiplicador 101/5 = 1,585; B surge de la suma (10–100) : 5 = 18. La serie geométrica A, en contraste con la aritmética B, muestra una gradación más fina en los rangos de números bajos.

muy redondeado

R‘10 R‘20 R‘40

R‘‘5

1,00 1,00 1,00 1,05 1,12 1,12 1,20 1,25 1,25 1,25 1,30 1,40 1,40 1,50 1,60 1,60 1,60 1,70 1,80 1,80 1,90 2,00 2,00 2,00 2,10 2,20 2,20 2,40 2,50 2,50 2,50 2,60 2,80 2,80 3,00 3,20 3,20 3,20 3,40 3,60 3,60 3,80 4,00 4,00 4,00 4,20 4,50 4,50 4,80 5,00 5,00 5,00 5,30 5,60 5,60 6,00 6,30 6,30 6,30 6,70 7,10 7,10 7,50 8,00 8,00 8,00 8,50 9,00 9,00 9,50 10,00 10,00 10,00

1,0

R‘‘10 R‘‘20 – 1,0

1,0 1,1

1,2

1,2 1,4

1,5

1,5

1,6 1,8

2,0

2,0 2,2

2,5

2,5

2,5 2,8

3,0

3,0 3,5

4,0

4,0

4,0 4,5

5,0

5,0 5,5

6,0

6,0

6,0 7,0

8,0

8,0 9,0

10,0

10,0

10,0

– – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – –

5 Serie de números preferentes (serie Renard). Clasificación geométrica basada en un multiplicador constante igual a 101/m, donde m es un número entero mayor que 1. Debido a esta definición, los múltiplos de 10 (100, 1.000 ...) siempre se incluyen en la serie, ya que surgen al multiplicar n · m veces por el multiplicador. Según el multiplicador m elegido, la serie respectiva se designa como Rm (R5, R10, …). Con R5, por ejemplo, el rango de números de 1 a 10 se divide en 5 valores intermedios, cada uno de los cuales es generado por el multiplicador 101/5 = 1,585.

10

16

25

40

63

100

A

10

28

46

64

82

100

B

10

16

10

125

16

25 20

125

40

25

315

25

375

63

100

R5 · 10

100

R10 · 10

625 75 875 100

DIN 4172

50

63

50

80

7 Conformidad de los números preferentes (R5, R10) con los números normalizados de construcción de la norma DIN 4172 en la gama de números del 10 al 100 (resaltados en gris). series, preferentemente para la obra básica

a 25

b 25/2

c 25/3

8 1/3 12 1/2 16 2/3

25

25

d 25/4 6 1/4 12 1/2

25

18 3/4 25 31 1/4

33 1/3 37 1/2

37 1/2 41 2/3

50

50

50

58 1/3 62 1/2

75

75

43 3/4 50 56 1/4 62 1/2

66 2/3

75

68 3/4 75

83 1/3

8 Números normalizados de construcción según DIN 4172. Se basan en el cuarto de metro (25 cm). La serie de números es aritmética. Es el resultado de la suma de dimensiones de módulos o de sus fracciones. Se prevé dividir el módulo básico en mitades (b), tercios (c), cuartos (d) y dividirlo por 10 (e).

40

87 1/2

87 1/2 91 2/3

100

100

100

100

serie, preferentemente para dimensiones individuales

series, preferentemente para el acabado

e 25/10 = 5/2 2,5 5 7,5 10 12,5 15 17,5 20 22,5 25 27,5 30 32,5 35 37,5 40 42,5 45 47,5 50 52,5 55 57,5 60 62,5 65 67,5 70 72,5 75 77,5 80 82,5 85 87,5 90 92,5 95 97,5 100

f 5

g 2x5

h 4x5

i 5x5

5 10

10

15 20

20

20

25 30

25 30

35 40

40

40

45 50

50

50

55 60

60

60

65 70

70

75

75

80

80

90

90

100

100

80

100

100

3 Ordenamiento dimensional

Se considera que el origen de la normalización industrial moderna es la serie de números preferentes desarrollada por el ingeniero francés Charles Renard en 1877 para determinar las dimensiones estándar de la producción industrial (por eso también se llama serie Renard) ( 5). El objetivo era adaptar y normalizar máquinas, herramientas y conexiones. De acuerdo con las necesidades de la ingeniería mecánica, esta serie se generó geométricamente, ya que, en contraste con una secuencia aritmética, permitía una gradación más fina en los rangos de números pequeños que en los más grandes ( 6). Esto es importante, por ejemplo, para la normalización de tamaños y roscas de tornillos y otras piezas de maquinaria. En aras de la simplicidad, la serie se constituyó de forma que se incluían en ella todos los múltiplos de 10 (multiplicador = 101/m). Sin embargo, a diferencia de la ingeniería mecánica, en el sector de la construcción apenas se necesita la gradación geométrica. Se disponen principalmente hileras de componentes idénticos, como ladrillos, vigas, pares, etc., lo que corresponde a una gradación aritmética. Las dimensiones estándar de las construcciones debían cumplir en primer lugar con este requisito, pero también debían cumplir con los números de la serie Renard ( 7). Partiendo de esta premisa, la norma DIN 4172 definió los números estándar de construcción en forma de serie aritmética con el módulo básico del cuarto de metro (25 cm) ( 8). Es la norma básica para una serie de otras normas de construcción y forma la base de una gran parte de la planificación y ejecución de edificios. Los números estándar de la edificación son números base para dimensiones orientativas a partir de los cuales se derivan las dimensiones individuales, de la estructura y del acabado ( 5). Las definiciones de estos términos son las siguientes:

Ordenamiento modular de la estructura de un edificio

Dimensiones básicas y de construcción & DIN 323-1, -2

& DIN 4172

• dimensión orientativa: medida teórica y base para la conexión planificada de componentes. Es la base de las dimensiones de construcción que se dan en la práctica. Resulta al alinear componentes y se define como la medida tomada desde el centro de una junta hasta el centro de la siguiente en ambos extremos de un componente; • dimensión individual: la mayoría de las veces, pequeña dimensión para detalles de la estructura o trabajos de acabado; • dimensión estructural: dimensión de la estructura primaria, como dimensión de obra de fábrica, grosor de forjado sin terminar, etc.; • dimensión de acabado: dimensión del edificio terminado, como dimensión libre de hueco, dimensión de paso, etc.;

☞ Véanse también DIN 18101, DIN 18111

71

1.2

72

II Estructura

Sistemas dimensionales

• dimensión nominal: la dimensión nominal es la que debe tener un componente según su diseño (dimensión teórica). Para los tipos de construcción sin juntas son igual a las dimensiones orientativas, en caso contrario, menos las juntas. 2. 2.

Sistemas dimensionales

La planificación y construcción de edificios requiere la cooperación de un gran número de empresas, algunas de ellas muy especializadas. Deben poder combinarse en una estructura global los componentes y grupos de componentes más diversos. Por lo tanto, es, como ya se ha dicho, indispensable el determinar y coordinar las dimensiones con la ayuda de sistemas dimensionales.

9 No es posible ensamblar piezas sin prever tolerancias dimensionales.

☞ Aptdo. 4. Tolerancias dimensionales: coordinación dimensional en las uniones de los componentes, pág. 88

& ISO 21723, ISO 2848

2.1 El sistema dimensional octamétri2.1 co & MV 201: 1972 ☞ Cap. V-1, Aptdo. 2.5 Dimensiones y parámetros nominales, pág. 370 ✏ 1 om = 12,5 cm, de ahí la denominación de sistema dimensional octamétrico

Además, debido a las inevitables desviaciones dimensionales que resultan de la producción y la ejecución, también es necesario especificar tolerancias admisibles en las interfaces de los distintos oficios ( 9). Actualmente coexisten dos sistemas dimensionales diferentes: la norma DIN 4172 y las dos normas ISO 21723 e ISO 2848. A continuación se examinarán con más detalle. Ya en una etapa temprana, crearon la base para una estandarización de dimensiones de construcción las dimensiones de ladrillos. El ladrillo es probablemente el elemento constructivo prefabricado más antiguo. En adaptación al tamaño de agarre, su anchura fue siempre de unos 11 a 15 cm en todas las culturas. Con la introducción del sistema métrico en la construcción, se generalizó el octavo de metro, es decir 125 mm, y dio lugar a una de las primeras normas, la DIN 4172. Para garantizar el ajuste del ladrillo de obra con los números estándar de construcción, el formato estándar original de 250 · 120 mm (incluyendo la junta: 260 · 130 mm) se transformó

3 Ordenamiento dimensional

Sistemas dimensionales

en el formato NZ de 250 · 125 mm (incluyendo juntas) ( 10). A partir del módulo básico 100/8 = 1om = 12,5 cm, se obtienen las dimensiones estándar de la construcción de obra de fábrica, que deben considerarse como dimensiones teóricas (es decir, dimensiones de referencia u orientativas) y son múltiplos del módulo básico. Teniendo en cuenta la junta de mortero requerida para colocar ladrillos, idealmente no divididos, resultan ciertas gradaciones dimensionales para las dimensiones de espesores de pared, anchos de pilar, huecos en paredes, etc. Las dimensiones nominales, que representan la dimensión efectiva utilizada finalmente en la estructura primaria, se componen como múltiplos del número de ladrillos y juntas y pueden determinarse como sigue ( 11); • dimensiones de vano (ventanas, puertas, dimensiones de habitaciones sin acabar, anchura y profundidad libres de habitaciones): (12,5 cm · n) + 1 cm

24

24

24

24

32

,5

24

24

24 ,5 11

30

• dimensiones exteriores (cantos exteriores de estructuras de obra): (12,5 cm · n) – 1 cm • dimensiones de proyección (muros salientes conectados a otro muro perpendicular): (12,5 cm · n) Además de esta coordinación dimensional horizontal, también vienen coordinadas en la construcción de obra las dimensiones de altura ( 12). Esto da lugar a dimensiones de altura típicas de la construcción de obra, como la altura de planta de 2,75 m = 22 · 12,5 cm.

24

24

10 La escala octamétrica se basa en el módulo básico de 12,5 cm, el octavo metro (om). Corresponde a la medida de agarre del albañil. Las dimensiones axiales de los formatos se derivan de los octavos de metro, menos 10 mm para las llagas y 12 mm para los tendeles. El resultado es una dimensión de pieza de 240 · 115 · 71 mm para el formato normal FN: • largo 24 cm + 1 cm de junta = 25 cm (= 2 · 12,5 cm) • ancho 11,5 cm + 1 cm de junta = 12,5 cm • alto 3 · (7,1 cm + 1,2 cm de junta) = 25 cm Además del formato normal FN, también existe el formato delgado FD, cuya altura (en lugar de 7,1 cm) es igual a 5,2 cm. • alto 4 · (5,2 cm + 1 cm de junta) = 25 cm.

m

ed

id

ad

ep

ro ye c

ció

n

m

ed i m da d ed eh id a e uec o xt er io r

11 Dimensiones de hueco, exterior y de proyección en la construcción de obra de fábrica.

73

74

II Estructura

Sistemas dimensionales

Diversas innovaciones en la construcción de obra de fábrica, como la introducción de ladrillos de gran precisión, no condujeron al abandono del sistema dimensional octamétrico, sino a nuevos formatos de ladrillo incorporados en el sistema (por ejemplo, alargando los ladrillos dentados de 24 cm a 24,7 cm; agrandando los ladrillos de cara vista de 23,8 cm de altura a un máximo de 24,9 cm introduciendo mortero de capa fina). 2.2 2.2

Hiladas y aparejos de obra de fábrica ☞ Para el modo de conducción de fuerzas en aparejos de fábrica, véase Cap. IV-3, Aptdo. 5. Propiedades mecánicas, pág. 261, y Cap. VI-2, Aptdo. 9.3.2 Aparejo—solapamiento actuando bajo compresión, pág. 630

2.3 2.3

Con la caída en desuso de las estructuras de obra de fábrica vista y de carga, también han perdido su antigua importancia muchos tipos de aparejo convencionales. En la actualidad, los aparejos tradicionales sólo desempeñan un papel en el mantenimiento o la renovación de edificios históricos, pero, no obstante, se ilustrarán en lo siguiente, al menos a grandes

Aparejos—ejemplos

FD 2500 2437,5 2375 2312,5 2250 2187,5 2125 2062,5 2000 1937,5 1875 1812,5 687,5 625 562,5 500 437,5 375 312,5 250 187,5 125 62,5

El término aparejo designa el patrón de orden geométrico según el cual se ensamblan en hiladas y se entrelazan entre sí las unidades de albañilería de la estructura del muro para que las cargas que actúan sobre la fábrica puedan transferirse de forma segura a los cimientos. Las llagas de hiladas superpuestas sucesivas no deben coincidir: la dimensión del solapo, es decir, la dimensión de solapamiento de unidades superpuestas, es de al menos 4,5 cm ó 0,4 · grueso de la unidad (2 12 y 13).

FN 2500

2500

2500

2416,6 2375 2333,3 2250 2166,6

2250

2125

2083,3 2000 1916,6

2000

2000

1875

1833,3

666,6

625

583,3 500

500

416,6 375 333,3 250 166,6 83,3

0

13 Aplicación de la escala octamétrica a medidas de altura.

250

125

500

3 Ordenamiento dimensional

Sistemas dimensionales

rasgos, mediante algunos ejemplos: 1

s ≥ 0,4 h ≥ 4,5 cm

• aparejo a soga: en este caso, todas las hiladas están formadas por sogas que se desplazan de una hilada a otra en la mitad de su canto (= aparejo central) o en un cuarto del mismo (= aparejo descentrado). Aplicación para paredes interiores o como revestimiento, también para obra de bloque ( 18 y 22). • aparejo a tizón: todas las hiladas están formadas por tizones contrapeados a media testa en cada hilada sucesiva. Sólo apto para muros de un pie de ladrillo de grosor, también apto para obra de bloque ( 19 y 23).

h

medida de solapo s

12 Medida de solapo.

• aparejo belga: en este caso, se alternan regularmente las hiladas a soga y las a tizón. Las llagas de las respectivas hiladas a soga o a tizón se hallan verticalmente unas sobre otras; aplicación para espesores de pared ≥ 24 cm ( 20 y 24). • aparejo a sogas y tizones: en este caso, también se alternan regularmente las hiladas a soga y las a tizón. Las llagas de cada segunda hilada a soga están contrapeadas medio canto de ladrillo; aplicación común para espesores de pared ≥ 36,5 cm ( 21 y 25). 14 Hilada de soga

Además, se distingue entre: • aparejos finales • aparejos de esquina • aparejos de empalme 15 Hilada de tizón

,5 11

18 Aparejo a soga

19 Aparejo a tizón

T S T S T

S T S

24

16 Hilada de panderete

S T S T

T

S

S 24

20 Aparejo inglés (S hilada a soga, T hilada a tizón).

,5 36

21 Aparejo a sogas y tizones (S hilada a soga, T hilada a tizón).

17 Hilada de sardinel

75

76

II Estructura

Sistemas dimensionales

22 Aparejo a soga

23 Aparejo a tizón

24 Aparejo a sogas y tizones

25 Aparejo inglés

3 Ordenamiento dimensional

Sistemas dimensionales

77

• aparejos para cruces, así como otros aparejos tradicionales, por ejemplo: • aparejo inglés • aparejo holandés • aparejo americano En la construcción moderna de obra de fábrica, los bloques de gran formato han sustituido en muchos sectores a formatos convencionales más pequeños. Un papel importante en esta evolución lo han desempeñado los elevados costes salariales y la escasez en el mercado laboral de albañiles formados. Además, la menor proporción de juntas es una ventaja fundamental de grandes formatos, ya que las juntas siempre representan un punto débil térmico y estructural en el aparejo de un muro. Los propios ladrillos de gran formato también están diseñados, en su mayoría, con una capacidad de aislamiento térmico mucho mayor gracias a sistemas de cámara diseñados a propósito y el material de base aligerado. Cuando se utilizan ladrillos de gran formato (por ejemplo, ladrillos de obra de hasta 24 FD, ladrillos ligeros perforados verticalmente de hasta 16 FD o piezas sílico-calcáreas XL-planas), pierden importancia las reglas clásicas de la albañilería, en particular las estrechas especificaciones del sistema dimensional octamétrico. Más bien, se ha establecido una práctica flexible y adaptada a la situación, en la que las unidades se cortan a dimensiones no modulares con más frecuencia de lo que era habitual en el oficio tradicional de albañilería. Para ello, las piezas se cortan a las dimensiones requeridas con sierra radial. La práctica generalizada actual es utilizar ladrillos, adhesivos y morteros de enfoscado armonizados dentro de un sistema unitario. Después de colocar la primera hilada, los ladrillos se suelen pegar en el tendel con adhesivos de capa fina y se arman si es necesario. Las juntas de adhesivo, mucho más delgadas, reducen la conducción de calor a través del tendel y mejoran el balance energético del muro exterior. Las llagas se realizan trabadas a hueso. Las juntas en T o las

Construcción con bloques de gran formato ☞ Vol. 3, Cap. XIII-3, Aptdo. 1.1.3 Muros exteriores de ladrillo aligerada de una hoja; 1.1.4 Paredes exteriores de hormigón celular endurecido al vapor (AAC)

26 Aparejo de bloques de gran formato.

2.4

78

Sistemas dimensionales

II Estructura

uniones de muros se realizan o refuerzan con flejes de acero. También es posible la prefabricación de muros exteriores e interiores. Se da alta prioridad a la construcción rápida de muros de obra in situ. Normalmente, las piezas de gran formato sólo pueden trasladarse con la ayuda de utillajes móviles especiales, ya que son demasiado grandes y pesadas para ser colocadas sólo con fuerza humana (se supone que las unidades de hasta 25 kg se siguen colocando a mano). El uso de bloques de gran formato está optimizado para el cálculo de costos y el rápido proceso de construcción según las directrices oficiales de tiempo de trabajo. Estas se basan en la actividad de un albañil utilizando un utillaje móvil (grúa móvil) y también se emplean para determinar los costes de la mano de obra, la planificación y el control del proceso de construcción y para determinar la duración del propio proceso de albañilería. Cuando se utilizan ladrillos ligeros perforados verticalmente, ladrillos ligeros perforados horizontalmente o placas, hoy en día las cámaras suelen mejorarse térmicamente rellenándolas con perlita, materiales minerales aislantes o incluso con aislamiento de espuma rígida. La fábrica vista hecha de ladrillos de gran formato se excluye ya de primeras. Por un lado, la imagen del aparejo de la fábrica, más o menos aleatorio, no se presta a este propósito; por otro, el material del ladrillo es poroso por razones de mayor capacidad de aislamiento térmico y no tolera la exposición a la intemperie debido a sus propiedades higroscópicas. 2.5 2.5

2.5.1

Ordenamiento modular según ISO 21723 e ISO 2848

Para estructuras en las que métodos de fabricación artesanales tienen importancia secundaria (entre ellos figura la obra de fábrica), tiene sentido coordinar las dimensiones sobre la base del sistema decimal. En ISO 21723 e ISO 2848, 3 se definen planos de referencia situados en ángulo recto en el espacio como sistemas de coordinación a efectos de coordinar las dimensiones.

Módulo básico

Las unidades del orden modular son el módulo básico y los multimódulos ( 27). módulo básico M = 100 mm Los multimódulos son múltiplos correspondientes de M: 3 M = 300 mm 6 M = 600 mm 12 M = 1200 mm

☞ Aptdo. 3. La trama, pág. 81

La planificación se realiza en base a tramas. Con la ayuda del sistema de ejes espaciales de una trama, se define en su posición cada componente y se coordina con otros.

3 Ordenamiento dimensional

Sistemas dimensionales

múltiplos del módulo base

múltiplos de los multimódulos 12 M

6M

3M

3M

6M

6M

9M

12 M

12 M

12 M

15 M

18 M

18 M

21 M

24 M

24 M

24 M

27 M

30 M 36 M

36 M 42 M

48 M

48 M 54 M

60 M 72 M 84 M 96 M 108 M 120 M 132 M 144 M 156 M 168 M 180 M usw.

60 M 66 M 72 M 78 M 84 M 90 M 96 M 102 M 108 M 114 M 120 M

30 M 33 M 36 M 39 M 42 M 45 M 48 M 51 M 54 M 57 M 60 M

M 1M 2M 3M 4M 5M 6M 7M 8M 9M 10 M 11 M 12 M 13 M 14 M 15 M 16 M 17 M 18 M 19 M 20 M 21 M 22 M 23 M 24 M 25 M 26 M 27 M 28 M 29 M 30 M

27 Anexo a los números preferentes del ordenamiento modular según ISO 21723 e ISO 2848.

79

80

2.5.2

Sistemas dimensionales

II Estructura

Coordinación horizontal

Los multimódulos preferidos para la coordinación horizontal se definen como sigue: • módulo básico 1 M = 100 mm • multimódulos 3 M = 300 mm 6 M = 600 mm 12 M = 1200 mm • dimensiones preferidas

n · 12 M

Los múltiplos de 12 M, 6 M o 3 M deben utilizarse primero como medidas preferidas para la coordinación. Coordinación vertical – dimensiones suplementarias

Para la coordinación vertical, se pueden especificar a modo de excepción otros múltiplos entre 1 M y 30 M. La superficie de referencia para la coordinación vertical es la superficie del suelo terminado. Si es necesario, se especifican dimensiones menores que M: 25, 50, 75 mm

n2 n1

*M n3

*M

n4 n5

*M *M *M

L

A

A

n

*M

po

ció osi

cia

de

M

n7 *

lím

ite

M

ite

p

te

mi

cia

ren

e ref

29 Referencia de límite (L) y referencia axial (A) para diferentes tipos de componentes.

n*

ref ere n

ím

nl

A

s

ició

l tra en nc

6

M n 2* 1

2.5.3

al axi

e lí ad

nci ere ref

28 Tipos de referencia en el sistema de coordinación según ISO 21723 e ISO 2848.

3 Ordenamiento dimensional

La trama

81

De este modo, se redondea hasta valores M completos. Como ampliación de las tramas de coordinación bidimensionales de planta, como se suelen utilizar en la proyectación, la ISO 21723 establece espacios de coordinación tridimensionales ( 28). Todo el edificio, o ciertos componentes o espacios pueden relacionarse dimensionalmente de varias maneras con los planos de coordinación.

Espacios de coordinación

2.5.4

Para determinar la posible posición de componentes se utiliza una trama espacial tridimensional o una trama superficial bidimensional. Las tramas consisten en un sistema de planos, ejes y/o puntos de referencia con los que los componentes tienen una relación definida. La distancia entre los sucesivos planos o rectas o puntos de la trama corresponde al módulo básico, o a su múltiplo, o a un multimódulo, o también a su múltiplo. En este contexto, la planificación de edificios no puede basarse en una sola trama, sino en varias tramas funcionalmente diferenciadas y dimensionalmente coordinadas:

La trama

3.

Referencia del componente a la trama

3.1

• trama de planificación: trama de orden superior que determina el diseño global, incluyendo las tramas de los subsistemas; • trama de uso: sistema geométrico de orden, estructurado según el uso; • trama estructural: determina la posición de todos los componentes portantes; • trama de acabado: trama que coordina los elementos del acabado (tabiques, techos suspendidos, armarios) y determina su posición; • trama de instalaciones: determina la disposición de la instalación. Las tramas son sistemas de ejes y referencias imaginarios, es decir, virtuales, que ordenan los elementos materiales de la construcción. La confusión entre estas dos categorías provoca dificultades, que se discutirán con un ejemplo en la siguiente sección. Se distingue entre ( 28 y 29): • referencia al canto: los planos de coordinación forman los límites de las estructuras o componentes ( 30-1). Los componentes se encuentran entre dos planos de coordinación, de modo que llenan la dimensión de coordinación menos la medida correspondiente a la junta;

82

La trama

II Estructura

Referencia axial

30-1 Referencia de límite.

30-2 Referencia axial. El eje característico del componente coincide con un eje de la trama.

Referencia de límite

30-3 Posición limítrofe.

30-4 Posición central.

Posición central

x

Posición limítrofe x

30-5 Referencia axial y posición limítrofe.

30-6 Zona no modular (x).

30 Tipos de referencia entre el componente y el sistema de coordinación según ISO 21723 e ISO 2848.

3 Ordenamiento dimensional

La trama

• referencia al eje: los planos de coordinación se sitúan en el centro de un componente ( 30-2). Se refieren a un eje baricéntrico claramente identificable del componente, normalmente un eje de simetría como el de una barra (viga, columna). Por ello, la referencia al eje (a diferencia de la referencia al canto) es neutral en cuanto a la forma y la dimensión y es la más utilizada en el proyecto de edificios;

1

• posición periférica: un plano de coordinación forma un límite lateral ( 30-3). Se fija solamente la posición de una sola superficie limítrofe del componente;

2

• posición central: el eje del componente o de la estructura se encuentra en el centro entre dos planos de coordinación ( 30-4). Aunque la posición del componente se fija por referencia a dos planos de coordinación que lo flanquean, no se hace ninguna indicación sobre la posición de las superficies límite del propio componente (a diferencia de la referencia al canto). Cuando los ejes (imaginarios) de una trama están ocupados por componentes (materiales) que tienen determinadas dimensiones, pueden surgir problemas específicos, como se ha mencionado anteriormente. Uno de ellos se presentará aquí como ejemplo. En el caso de la tabiquería prefabricada, son concebibles, en principio, varias configuraciones de nudos entre tabiques ligeros contiguos ( 31). Dependiendo de la variante, resultan consecuencias correspondientes para los tamaños de los elementos de tabique. Es lógico que con una trama de acabado regular, el ejemplo 2 dará lugar a diferentes longitudes de elementos de tabique en las dos direcciones principales. En cambio, en los ejemplos 1 y 3 se pueden utilizar siempre los mismos elementos ( 39 y 41). En la práctica constructiva se han establecido los términos algo engañosos de trama de eje y trama de banda para la formación de nudos según los principios 2 y 3 (el 1 tiene poca importancia debido a la mayor complejidad de las juntas). No son del todo correctos, porque la materialización del nudo no tiene nada que ver con la referencia del componente. Sin embargo, el principio 2 suele asociarse con la referencia al eje, y el principio 3 con la referencia al canto: • trama de eje: la trama del eje establece la referencia axial al componente, pero la dimensión de los componentes no se ve afectada por la trama. Una de las desventajas es que se producen solapamientos en las uniones de los tabiques en forma de T o en forma de cruz como consecuencia del grosor del componente, lo que debe compensarse con soluciones especiales (elementos especiales, diseño de inglete de los bordes del componente, véase el ejemplo 1);

3

31 Variantes de diseño de nudos para tabiques.

83

84

II Estructura

La trama

• trama de banda: en este caso, los componentes se sitúan entre los ejes de la trama dentro de una banda, por así decirlo en su propio espacio de coordinación. La trama establece una referencia de canto al componente, viniendo determinada la anchura de la banda por el ancho del elemento en cuestión. Para tabiques, por ejemplo, se pueden utilizar siempre los mismos elementos modulares, que se unen mediante elementos de conexión tipo poste (véase el ejemplo). La duplicación de las conexiones verticales representa una cierta complicación adicional. 3.2 3.2

Superposiciones de tramas

☞ Cap. II-1, Aptdo. 2.2 Subdivisión según aspectos funcionales > 2.2.1 según funciones principales, pág. 31

Es posible combinar los distintos tipos de referencia en un sistema de trama ( 33–36). Además, la superposición de varias tramas crea una estructura jerárquica de tramas (principalmente tramas primarias y secundarias, posiblemente terciarias). A menudo, la estructura portante determina la trama principal, mientras que el acabado determina la trama secundaria. Como hemos visto, en los edificios se distinguen básicamente los siguientes subsistemas funcionales: • sistema primario (estructura); • sistema secundario (envoltorio) • sistema terciario (abastecimiento y evacuación).

☞ Como previamente en Cap. II-1, Aptdo. 2.2.1 según funciones principales, pág. 31 ☞ Aptdo. 3. La trama, pág. 77

Las estructuras modulares con un alto grado de prefabricación muestran una clara diferenciación y separación constructiva de los subsistemas, lo que también sugiere una asignación de sistemas de ordenamiento o trama correspondientes. Esta distinción funcional de las tramas ya se ha abordado. Además, como se distingue entre componentes con funciones principales específicas (soportar, envolver, etc.), se pueden dar los casos siguientes: • coincidencia entre los ejes funcionales de la trama (ejemplo: los tabiques están conectados a las columnas, por lo que un eje estructural se corresponde con un eje de acabado); • o también, a menudo, una disociación de los sistemas de trama asociados (ejemplo: se desea evitar la coincidencia del tabique y el pilar, por lo tanto: desplazamiento del eje de acabado en relación con el eje de la estructura portante). Es especialmente importante la coordinación de los dos subsistemas de la estructura primaria y el sistema de envoltura. En el caso de construcciones de muros, están integrados en el mismo componente (muro de carga); en el caso de construcciones de esqueleto, están separados (columna, pared no portante). Especialmente en este último

3 Ordenamiento dimensional

La trama

32 Trama principal y secundaria como tramas axiales, congruentes.

33 Trama principal y secundaria como tramas axiales, desplazadas.

34 Combinación: desplazamiento de trama axial y de banda.

35 Trama principal y secundaria como tramas de banda, desplazadas.

36 Trama principal y secundaria como tramas de banda, congruentes.

85

✏ Excepción, por ejemplo: Pared de instalación

3.3 3.3

Ejemplo: combinación de trama estructural y de acabado

II Estructura

caso, es de gran importancia y tiene una influencia significativa en el diseño constructivo de la estructura del edificio la cuidadosa planificación y coordinación de los respectivos sistemas de trama. Especialmente en el caso de edificios con alto grado de instalación, también es necesario determinar la trama para el sistema de suministro y eliminación, que en la mayoría de los casos requiere una trama y un trazado independientes. Un ejemplo servirá para ilustrar la coordinación espacial de la estructura portante y los elementos de tabiquería ligera de un edificio de oficinas ( 37): La dimensión de coordinación de la estructura portante es seis o nueve veces la dimensión modular del acabado: • las tramas estructural y de acabado están contrapeadas; • para la trama estructural, se seleccionó una trama de eje con referencia axial a la estructura portante; • se seleccionó una trama de banda para la trama de acabado;

B

C

1

dimensión de coordinación de la estructura portante

La trama

dimensión de coordinación del tabique modular

86

2

37 Ejemplo de coordinación de la estructura portante y de los tabiques mediante la desagregación por desplazamiento mutuo de ambas tramas de referencia.

3 Ordenamiento dimensional

La trama

B

A

1

B b

A

A b

B

A

A

B

A b

A

A b

2

B A

A

A

A

A

A

A

a

38 Conexiones de tabiques según una trama axial: El grosor del componente no se tiene en cuenta en la asignación modular. Esto significa que se necesitan elementos especiales (B) para compensar las desviaciones de longitud.

a

a

a

39 Ejemplo de una trama axial.

B

A

1

a

A

c A

a A A

A

A

A

c a

A

c A

a A

2

N A

A

N A

a

A

N A

c

A

A

A

a

40 Conexiones de tabiques según una trama de banda: El grosor del componente se tiene en cuenta mediante una trama en forma de banda. En consecuencia, no se requieren longitudes especiales, pero sí elementos de nudo N. Todos los componentes tienen la misma longitud A.

b

a

b

a

b

a

b

a

41 Ejemplo de una trama de banda.

87

88

II Estructura

Tolerancias dimensionales

• el sistema de paredes está formado por elementos de las mismas dimensiones, que se conectaron con una pieza central en cada cruce de banda. El inconveniente es que se duplica el número de juntas en los tabiques. Las conexiones de los tabiques según la trama de ejes y la trama de bandas se encuentran en  38–41. Tolerancias dimensionales: coordinación dimensional en uniones de componentes esfuerzo total

essfuerzo

4. 4.

esfuerzo de producción

esfuerzo de repaso

precisión óptima

precisión

42 Estudio de eficiencia económica para determinar la precisión óptima. A medida que aumenta la precisión, también lo hace el esfuerzo necesario para la fabricación y el montaje, el replanteo y la medición. Por otro lado, disminuye el esfuerzo necesario para medidas de ajuste y alineación, ejecución de juntas, repaso y desechos.5

☞ Cap. II-2, Aptdo. 4.1 Principios básicos de la construcción industrializada, pág. 57

☞ Cap. II-1, Aptdo. 2.3 Subdivisión según aspectos constructivos > 2.3.2 debido al principio constructivo, pág. 36

& DIN 18202 y 18203-1 a -3

Las tolerancias son dimensiones reducidas previstas de componentes, o bien dimensiones de espacios de unión resultantes en la junta, que se introducen con el fin de compensar inexactitudes o deformaciones. Como resultado, la dimensión efectiva del componente se reduce ligeramente en comparación con el espacio de coordinación asignado. Esto crea una junta de elemento o componente con un ancho específico. Esta anchura se denomina tolerancia. A veces el término también se aplica a desviaciones dimensionales efectivas de un componente o estructura respecto a la dimensión nominal. Es obvio que siempre hubo que contar con tolerancias a la hora de unir componentes individuales, también en métodos tradicionales de construcción artesanal. Sin embargo, la planificación cuidadosa de las tolerancias ha cobrado especial importancia desde que se introdujo en la construcción la prefabricación industrial de fábrica estacionaria en diferentes plantas de fabricación. Esto se deduce de lo siguiente: Un componente no puede instalarse si tiene un exceso de tamaño, es decir, si sobresale más allá del espacio de coordinación que se le ha asignado y, en consecuencia, colinda o incluso se solapa con el componente adyacente. En estos casos, es necesario repasar la pieza para que tenga el tamaño correcto. Esto era una práctica habitual en la construcción artesanal; en la construcción industrial actual, en cambio, la reelaboración en obra de un producto de construcción a menudo no es posible, incluso es indeseable ya de primeras, porque invariablemente provoca grandes costes de mano de obra. Estos suponen proporcionalmente un importante factor de coste en la construcción industrial. Este aspecto es tanto más importante cuanto más componentes de diferentes empresas intervienen. Sus productos deben cumplir con una estricta planificación de tolerancias si se quiere que se ensamblen sin problemas durante el montaje. Las tolerancias pueden planificarse en función de los costes ( 42). El aumentar los requisitos de precisión dimensional suele ir asociado a una mayor complicación técnica y a costes más elevados. En el conjunto de normas se encuentran valores orientativos de tolerancia para diferentes métodos de construcción.4 Es lógico que en la construcción de hormigón in situ o de obra de fábrica no sea necesario planificar grandes tolerancias. Estos métodos de construcción marcadamente artesanales permiten un control local de las dimensiones y se arreglan con poca previsión en cuanto a tolerancias. Sólo

3 Ordenamiento dimensional

Tolerancias dimensionales

89

se hace necesaria la planificación específica de tolerancias permitidas en el caso de la prefabricación estacionaria en diversas fábricas. Se puede afirmar que los diseños basados en el principio constructivo integral o cuasi-integral son relativamente insensibles a tolerancias, mientras que la planificación de tolerancias se vuelve mucho más importante cuando se utiliza el principio constructivo diferencial. Las desviaciones dimensionales y las especificaciones dimensionales resultantes en la construcción tienen varias causas. Se distingue entre diferentes tipos de tolerancia:

Tipos de tolerancia

4.1

• tolerancias de fabricación: el proceso de fabricación en la fábrica ocasiona desviaciones dimensionales dentro de una serie de producción; • tolerancias de montaje: el propio proceso de ensamblaje también requiere que se añadan tolerancias mínimas a las de fabricación. Con una precisión de ajuste teóricamente absoluta de la pieza (es decir, cero tolerancias de montaje), sería imposible montarla con las dimensiones habituales de los componentes y las herramientas disponibles;

& Dimensiones preferidas para huecos en paredes, cf. DIN 18100 & Generalidades: cf. DIN 4172

• tolerancias dimensionales de replanteo y medición in situ; • tolerancias dimensionales debidas a la deformación de los componentes—dilatación por temperatura, procesos de contracción o similares, las llamadas deformaciones dependientes de la carga y del tiempo según la definición de la norma DIN 18202. De acuerdo con la norma DIN 18202, deben distinguirse los siguientes términos ( 43–45): • dimensión máxima: dimensión máxima permitida; • dimensión mínima: dimensión mínima permitida; • desviación límite: diferencia entre la dimensión máxima o mínima y la dimensión nominal; • dimensión nominal: dimensión del tamaño, la forma y la posición de un componente en el dibujo; • dimensión real: medida que se mide; • desviación real: diferencia entre la dimensión real y la nominal; • tolerancia de planeidad: margen admisible para la desviación de una superficie con respecto al plano ( 46–48);

Tolerancias dimensionales, términos—ejemplo: instalación de una ventana

4.2

90

II Estructura

Tolerancias dimensionales

eje de referencia dimensión nominal

dimensión nominal

dimensión real

dimensión real

desviación desviación límite (–) límite (+)

desviación desviación límite (+) límite (–) dimensión mínima

dimensión mínima tolerancia dimensional

tolerancia dimensional dimensión máxima

dimensión máxima tolerancia de montaje

43 Tolerancias dimensionales: Términos, explicados utilizando dos partes contiguas en una junta. 44 Un marco de ventana prefabricado debe insertarse en un hueco de obra de fábrica de 1,62 m de ancho. Deben elegirse las dimensiones objetivo del hueco y el marco para evitar reajustes.6 Según DIN 18202  tabla 1 la desviación límite para huecos, por ejemplo, para ventanas, puertas, elementos empotrados, es ±12 mm (hasta 3 m). Se supone que la tolerancia de la anchura del marco es ± 4 mm.7

dimensión máxima de obra 1.620 + 12 = 1.632 mm dimensión nominal 1.620 mm dimensión mínima 1.620 – 12 = 1.608 mm

10 mm

dimensión máx. de ventana 1.608 – 20 = 1.588 mm

Anchura de junta seleccionada 10 mm Hueco de ventana: desviaciones límite ±12 mm (DIN 18202) tolerancia dimensional 24 mm marco de ventana: desviaciones límite ± 4 mm tolerancia dimensional 8 mm

45 Medición calibre para la detección de desniveles de una superficie según DIN 18202.

dimensión mínima 1.584 – 4 = 1.580 mm dimensión máxima 1.584 + 4 = 1.588 mm dimensión nominal del marco de ventana 1.588 mm

distancia de puntos de medición

medición calibre para determinar la desviación real de la planicidad

• tolerancia de angulosidad: margen admisible para la desviación de un ángulo con respecto al ángulo nominal ( 49 – 51). Se determina mediante una medición de prueba; • medición de prueba: Medida auxiliar para determinar las desviaciones reales de la planeidad y la angulosidad. La medida de prueba es la distancia de un punto a una línea de referencia ( 45).

3 Ordenamiento dimensional

z

Tolerancias dimensionales

z

y

z

y

P

P

46 Tolerancia dimensional en la dirección de ➝ x.

z

y

x

47 Tolerancia dimensional en la dirección de ➝ y.

z

48 Tolerancia dimensional en la dirección de ➝ z.

z

y

P

P x

49 Tolerancia angular en el plano xy.

y

P

x

x

91

P

x

50 Tolerancia angular en el plano xz.

La norma especifica desviaciones dimensionales admisibles de distintos componentes ( 52–57). Se trata de requisitos mínimos que corresponden a servicios estándar en la construcción o a la precisión habitual de ejecución. En casos concretos, pueden ser bastante más elevados, por ejemplo si se acuerdan contractualmente tolerancias más estrictas debido a determinados requisitos. Esto suele repercutir en los costes. Los valores intermedios de los valores guía especificados por la norma pueden extraerse de las tablas en  54–55. En estos valores no se tienen en cuenta las deformaciones dependientes del tiempo y de la carga.

y

x

51 Tolerancia angular en el plano yz.

Tolerancias dimensionales—desviaciones límite & DIN 18202

4.3

92

II Estructura

Tolerancias dimensionales

Grenzabweichungen in mm bei Nennmaßen in m referencia 1

2

3

dimensiones en planta, por ejemplo, longitudes, anchuras, dimensiones axiales y de la cuadrícula dimensiones en alzado, por ejemplo, alturas de piso, alturas de rellanos, distancias de superficies de apoyo y ménsulas dimensiones libres en planta, por ejemplo, dimensiones entre columnas, pilares, etc.

hasta1

más de1 hasta 3

más de 3 hasta 6

más de 6 hasta 15

más de 15 hasta30

más de 30 a

±10

±12

±16

±20

±24

±30

±10

±12

±16

±20

±24

±30

±12

±16

±20

±24

±30

–

4

dimensiones libres en alzado, por ejemplo, bajo techos y vigas

±16

±20

±20

±30

–

–

5

huecos, p. e. para ventanas, puertas exteriores b, elementos de inserto

±10

±12

±16

–

–

–

6

huecos como los anteriores, pero con jambas de superficie acabada

±8

±10

±12

–

–

–

a

Estas desviaciones límite pueden aplicarse para dimensiones nominales de hasta unos 60 m. Se requieren consideraciones especiales para dimensiones mayores.

b

Para puertas interiores, ver DIN 18100.

52 Desviaciones límite para las dimensiones de componentes según DIN 18202.

1

columna

2

3

4

5

6

dimensiones de puntada como valores límite en mm para medir las distancias de los puntos en m hasta referencia

0,1

1a

4a

10 a

15 a b

1

caras superiores de forjados, capas de hormigón y subsuelos no acabados

10

15

20

25

30

2a

caras superiores no acabadas de forjados o losas para recibir subsuelos, por ejemplo, solados en unión o sobre una capa de separación, solados flotantes, suelos industriales, revestimientos de baldosas y losas en lechos de mortero

5

8

12

15

20

2b

superficies acabadas de forjados o losas con fines secundarios, por ejemplo, en almacenes, bodegas, suelos monolíticos de hormigón

5

8

12

15

20

3

suelos listos para ser revestidos, por ejemplo, solados como solados expuestos, solados para recibir revestimientos, revestimientos de suelos, revestimientos de baldosas, suelos fratasados y adhesivados

2

4

10

12

15

4

como renglón 3, pero con mayores requisitos, por ejemplo, compuestos autonivelantes

1

3

9

12

15

5

paredes no acabadas y cara inferior de forjados en bruto

5

10

15

25

30

6

paredes acabadas y caras inferiores de forjados, por ejemplo, paredes enlucidas, revestimientos de paredes, techos suspendidos

3

5

10

20

25

7

como renglón 6, pero con mayores exigencias

2

3

8

15

20

renglón

a

Los valores intermedios se tomarán de  54 y 55 y se redondearán a mm enteros.

b

Los límites de las desviaciones de planicidad de la columna 6 también se aplican a distancias de puntos de medición superiores a 15 m.

53 Valores límite para desviaciones de planicidad de componentes según DIN 18202.

3 Ordenamiento dimensional

Tolerancias dimensionales

distancia de los puntos de medición (m)

30

25 renglón 1

20 15

renglón 2 renglón 3 renglón 4

10

5

0

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

54 Valores límite para desviaciones de planicidad de caras superiores de forjados, soleras y suelos según DIN 18202 (para los números de renglón, véase  53). El diagrama permite interpolar valores.

14

15

16

55 Valores límite para desviaciones de planicidad de caras de paredes y de caras inferiores de forjados según DIN 18202 (para los números de renglón, véase  53). El diagrama permite interpolar valores.

límites de desviaciones de planicidad (mm)

distancia de los puntos de medición (m)

30

25 20

renglón 5 renglón 6

15

10

renglón 7

5

0

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

límites de desviaciones de planicidad (mm)

1

columna

2

referencia

renglón

desviaciones permitidas de la alineación

1

columna

8

1

2

hasta 0,5

a

4

5

6

3

12

4

16

5

20

6

30

7

56 Valores límite para desviaciones de alineación de columnas de acuerdo con DIN 18202.

8

dimensiones de puntada como valor límite en mm para dimensiones nominales en m

renglón referencia

1

3

dimensiones de puntada como valor límite en mm para dimensiones nominales en m como distancia de punto de medición de 3 más de 6 más de 15 más de hasta 3 m a6m a 15 m a 30 m 30 m

superficies verticales, horizontales e inclinadas

3

más de 0,5 más de 1 más de 3 más de 6 más de 15 más de 30 a hasta 1 hasta 3 hasta 6 hasta15 hasta 30

6

8

12

16

20

30

Estas desviaciones límite pueden aplicarse para dimensiones nominales de hasta 60 m. Se requieren consideraciones especiales para dimensiones mayores.

57 Valores límite para las desviaciones angulares según DIN 18202.

93

94

Tolerancias dimensionales

II Estructura

58 Escuela cantonal de Baden (arqu.: Fritz Haller).

61 Montaje de tabiques.

OG

UG 59 Escuela cantonal de Baden, planta baja. La trama organiza toda la parcela del edificio.

62 Edificio residencial (arqu.: Fritz Haller).

sin tabiques

con tabiques 60 Acabado interior modularizado.

63 Edificio de apartamentos con distribución variable de planta (arqu.: Fritz Haller).

3 Ordenamiento dimensional

64 Coordinación de conductos de suministro y estructura portante (Centro de Formación SBB Löwenberg) (arqu. Fritz Haller).

66 Trama de planificación de la instalación (según Haller).

Tolerancias dimensionales

65 Plano de rutas (según Haller).

95

96

Tolerancias dimensionales

II Estructura

trama axial para la estructura de esqueleto

67 Diagrama de principio.

69 Planta baja.

68 Edificio de oficinas (arqu.: Ackermann y Asociados).

3 Ordenamiento dimensional

Tolerancias dimensionales

trama axial para la estructura de muros

70 Diagrama de principio.

71 Museo de arte Fondation Beyeler en Basilea (arqu.: Renzo Piano).

72 Planta baja.

97

98

Tolerancias dimensionales

II Estructura

Notas

Ver, por ejemplo, Murray P (1989) Weltgeschichte der Architektur – Renaissance 2 Ver, por ejemplo, Le Corbusier (1985) Der Modulor, Darstellung eines in Architektur und Technik allgemein anwendbaren harmonischen Maßes im menschlichen Maßstab 3 Hasta 2008, estas normas se incluían en la norma nacional alemana DIN 18000 Orden modular en la construcción. Se retiró en ese año. 4 Véase DIN 18202, tabla 1 Desviaciones dimensionales límite; DIN 18203, tabla 3.2 Desviaciones dimensionales límite 5 Diagrama según Kotulla et al (1984) Industrielles Bauen, pág. 38; Weller (1985) Industrielles Bauen I, pág. 29 6 Según DIN 18202, 4. 7 Ibidem



MV 201: 1972-04 Muros resistentes de fábrica de ladrillo NBE-FL-90: 1990-12 Norma Básica de la Edificación—Muros ressistentes de fábrica de ladrillo CTE DB SE-F: 2019-12 Código Técnico de la Edificación—Documento Básico SE-F—Seguridad estructural—Fábrica

Normas y directrices

1

ISO 2848: 1984-04 Building construction; modular coordination; principles and rules ISO 6511: 1982-02 Building construction; modular coordination; modular floor plane for vertical dimensions ISO 6707: Buildings and civil engineering works – vocabulary Part 1: 2020-08 General terms Teil 3: 2017-08 Sustainability terms ISO 21723: 2019-09 Buildings and civil engineering works – modular coordination – module DIN 323: Preferred numbers and series of preferred numbers Teil 1: 1974-08 Basic values, calculated values, rounded values Teil 2: 1974-11 Introduction DIN 4172: 2015-09 Modular coordination in building construction DIN 18100: 1983-10 Doors; wall openings for doors with dimensions in accordance with DIN 4172 DIN 18101: 2014-08 Pedestrian doors – doors for buildings – sizes of door leaves, position of hinges and lock – interdependence of dimensions DIN 18111: Door frames – steel door frames Part 1: 2018-10 Standard door frames (single or double shell) for rebated doors in masonry and for metal stud gypsum walls Part 2: 2018-10 Special door frames (single and double shell) for rebated and unrebated door leaves in masonry and for metal stud gypsum walls DIN 18202: 2019-07 Tolerances in building construction – buildings DIN 18203: Tolerances in building constructions Part 3: 2008-08 Building components of wood and derived timber products

3 Ordenamiento dimensional

Tolerancias dimensionales

99

III-1 CONTEXTO

I

1. El concepto de sostenibilidad....................................102 1.1 Construcción sostenible.....................................103 2. Evaluación resumida de la sostenibilidad de la construcción de edificios.......................................103 Notas...............................................................................105 Normas y directrices.......................................................105

EL PROYECTO CONSTRUCTIVO I KONSTRUIEREN

II ESTRUCTURA II-1 ORDEN Y SUBDIVISIÓN STRUKTUR II-2 II CONSTRUCCIÓN INDUSTRIALIZADA II-3 ORDENAMIENTO DIMENSIONAL II - 1 ORDNUNG UND GLIEDERUNG II - 2 INDUSTRIELLES BAUEN III SOSTENIBILIDAD II - 3 MASSORDNUNG III-1 CONTEXTO III-2 ECOLOGÍA III-3 ECONOMÍA III-4 FACTORES SOCIALES III STOFFE III-5 ANÁLISIS DEL CICLO DE VIDA III - 1 MATERIE III-6 RECICLAJE III - 2 WERKSTOFF III - 3 STEIN IV MATERIALES III - 4 BETON IV-1 MATERIA III MATERIALES - 5 HOLZ TÉCNICOS IV-2 III - 6 STAHL IV-3 PIEDRA III - 7 BEWEHRTER BETON IV-4 HORMIGÓN III - 8 KUNSTSTOFF IV-5 MADERA III - 9 GLAS IV-6 ACERO IV-7 HORMIGÓN ARMADO IV-8 VIDRIO IV-9 MATERIALES SINTÉTICOS

IV BAUPRODUKTE

V IV PRODUCTOS DE CONSTRUCCIÓN - 1 KÜNSTLICHE STEINE V-1 IV PIEDRAS ARTIFICIALES - 2 HOLZPRODUKTE V-2 IV PRODUCTOS DE MADERA - 3 STAHLPRODUKTE V-3 IV PRODUCTOS DE ACERO - 4 GLASPRODUKTE V-4 IV PRODUCTOS DE VIDRIO - 5 KUNSTSTOFFPRODUKTE V-5 PRODUCTOS SINTÉTICOS VI FUNCIONES V FUNKTIONEN VI-1 ÁMBITO VI-2 CONDUCCIÓN DE FUERZAS V -PROTECCIÓN 1 SPEKTRUM VI-3 HIGROTÉRMICA V -PROTECCIÓN 2 KRAFT LEITEN VI-4 ACÚSTICA V 3 THERMOHYGRISCHE FUNKTIONEN VI-5 PROTECCIÓN CONTRA INCENDIOS V 4 SCHALLSCHUTZ VI-6 DURABILIDAD V - 5 BRANDSCHUTZ V - 6 DAUERHAFTIGKEIT ANEXO © Springer-Verlag GmbH Germany, part of Springer Nature 2023 J. L. Moro, El proyecto constructivo en arquitectura – del principio al detalle, https://doi.org/10.1007/978-3-662-66558-9_3

102

El concepto de sostenibilidad

III Sostenibilidad

1. 1.

El concepto de sostenibilidad

La sostenibilidad es un concepto que surgió de la crisis global de la producción y la actividad económica industrial, que se hizo patente inequívocamente por primera vez con la primera crisis del petróleo en 1973. En ese momento, se hicieron evidentes los límites de las perspectivas de crecimiento económico, que hasta entonces parecían no existir, como dejó claro relativamente pronto, ya en 1972, el informe del Club de Roma 1 para cualquier persona con una mente despierta. Los riesgos de continuar la práctica económica tal cual bajo el supuesto (erróneo) de que los recursos disponibles eran ilimitados, lo que se tradujo en escasez de materias primas, contaminación ambiental y, en última instancia, calentamiento global, desencadenaron un proceso de replanteamiento que, tras unos primeros pasos hacia un uso más eficiente de recursos, desembocó finalmente en el concepto del desarrollo sostenible. Su idea básica es que las sociedades humanas deben vivir y funcionar de manera que no pongan en peligro el sustento de las generaciones futuras.2 Esto presupone una economía que utiliza los recursos, tanto materiales como energéticos, con prudencia y moderación, preserva el medio ambiente y, al mismo tiempo, satisface las necesidades sociales y culturales de las personas, garantiza su bienestar general y está en armonía con la naturaleza. En las definiciones generalmente aceptadas de sostenibilidad, estos factores se asignan a las tres categorías de ecología, economía y sociocultura.

calidad de proceso

características del lugar

2 Cinco cualidades de la construcción sostenible. 4

1 Bienes y objetivos de protección de la sostenibilidad, en general y en relación con el sector de la construcción. 3

bienes a proteger

construcción sostenibilidad sostenible en general

calidad técnica

ecología

sostenibilidad en general

calidad sociocultural y funcional

objetivos de protección

calidad económica

construcción sostenible

calidad ecológica

economía

sociocultural

• recursos naturales • entorno natural

• capital/valores • rendimiento económico

• salud humana • valores sociales y culturales

• recursos naturales • entorno global y local

• capital/valores

• • • •

• protección de los recursos naturales / uso económico y cuidadoso de los recursos naturales • aumento de la eficiencia • reducción de las cargas contaminantes/impacto ambiental • protección de la atmósfera, el suelo, las aguas subterráneas y las masas de agua • promoción de la producción ambientalmente sostenible

• reducir los costes del ciclo de vida • reducción del gasto en subvenciones • reducir la deuda • promover el espíritu empresarial responsable • crear hábitos de consumo sostenibles • creación de un marco económico internacional dinámico y cooperativo

• protección y promoción de la salud humana • reforzar la cohesión social y la solidaridad • preservar valores culturales • igualdad de oportunidades • garantizar la capacidad de ganancia y el empleo • reducción de la pobreza • educación/formación • igualdad • integración • seguridad/entorno digno

• protección de los recursos naturales • protección del ecosistema

• minimización de los costes • preservar la salud, la del ciclo de vida seguridad y la comodidad • mejorar la eficiencia • garantizar la funcionalidad • salvaguardar la calidad económica • preservación del capital/valor estética y la calidad urbanística

salud satisfacción del usuario funcionalidad valor cultural

1 Contexto

Evaluación resumida de la sostenibilidad de edificios

Por lo tanto, una evaluación fundamentada de la sostenibilidad de la construcción debe tener en cuenta, además de sus efectos sobre el entorno vital y el medio ambiente locales, también las influencias globales, por ejemplo la contribución de la producción de edificios al calentamiento global. La actividad constructiva es también causa de intensos flujos de materiales en la economía y atrae considerables recursos financieros, por lo que es un importante factor económico. En todos los países, el sector de la construcción viene a representar algo menos del 50 % del consumo de energía y materiales. Por tanto, la planificación y la construcción sostenibles tienen una importancia destacada en el contexto de la economía en su conjunto. Los edificios determinan el entorno vital de muchas personas que pasan largos periodos de su vida en interiores. También ejercen una influencia sobre las personas en espacios abiertos urbanos a través de la planificación urbana. Por ello, su diseño tiene profundos efectos sobre el bienestar, ya sea por factores de confort físico o por efectos psicológicos de percepción. El contacto constante de los usuarios con componentes fabricados con determinados materiales y su proximidad física a los mismos también los convierte en un factor decisivo, tanto para el bienestar general como para la salud y la seguridad. Todos estos factores se agrupan en las tres dimensiones esenciales de la sostenibilidad introducidas anteriormente, a saber, la ecológica, la económica y la sociocultural, que en la actualidad deben incluirse en cualquier planificación de edificios ( 1). En el sentido de una consideración aún más amplia, a estos criterios se añade la calidad técnica del edificio y la calidad procesual de la planificación y la ejecución ( 2). Los dos últimos parámetros se consideran cualidades transversales, puesto que influyen en los otros tres ya en su origen, por así decirlo, es decir, a través de la forma en que se construye la estructura. Debido a su gran importancia y actualidad, los cinco parámetros de sostenibilidad se examinarán con más detalle en los siguientes capítulos.

Construcción sostenible

Desde el punto de vista metodológico, se puede llevar a cabo una evaluación holística de la sostenibilidad de estructuras de edificios sobre la base de diversos métodos de evaluación internacionales, por ejemplo con la ayuda del sistema de certificación DGNB ( 3). Los principales grupos de criterios o campos temáticos del sistema DGNB relevantes para las construcciones son cuatro de un total de seis:

Evaluación resumida de la sostenibilidad de la construcción de edificios

• calidad ecológica; • calidad económica; • calidad sociocultural y funcional;

103

1.1

☞ Cap. VI-1, Aptdo. 5. Sostenibilidad, durabilidad, pág. 524

& EN 15643-1

☞ Cap. III-2 a III-6, a partir de pág. 108

✏ DGNB Deutsche Gesellschaft für Nachhaltiges Bauen—Consejo Alemán de Construcción Sostenible

2.

104

Evaluación resumida de la sostenibilidad de edificios

III Sostenibilidad

• calidad técnica.

☞ Cap. VI-2 a VI-6, a partir de pág. 530

Los tres primeros grupos de criterios corresponden a los factores ecológicos, económicos y sociales de la sostenibilidad ya comentados; los requisitos de la calidad técnica se abordan en esta obra esencialmente en los capítulos dedicados a las subfunciones constructivas. En el sistema de evaluación del DGNB, a los criterios individuales se les asigna un factor de ponderación que refleja su relevancia en el contexto del edificio. De ello se deriva un porcentaje de la evaluación total. Así, las construcciones de edificios pueden evaluarse en cuanto a su sostenibilidad sobre la base de un sistema de evaluación holístico en el contexto del edificio en su conjunto.

área temática

grupo de criterios

criterio

calidad ecológica

efectos sobre el medio ambiente global y local

evaluación del ciclo de vida – impactos ambientales por emisiones

ponderación relativa

riesgos para el medio ambiente local extracción de materiales respetuosa con el medio ambiente

uso de recursos y generación de residuos

evaluación del ciclo de vida – energía primaria

calidad económica

costes del ciclo de vida

costes relacionados con la construcción en el ciclo de vida

rendimiento

flexibilidad y convertibilidad

calidad sociocultural y funcional

salud, comodidad y satisfacción del usuario

confort térmico

uso del suelo 1)

calidad del aire interior 2) confort acústico confort visual 3) influencia del usuario riesgos de seguridad e incidentes

calidad técnica

funcionalidad

accesibilidad 4)

calidad estética

calidad estética de los detalles 5)

calidad de la ejecución técnica

protección contra incendios protección acústica calidad de protección térmica y contra la humedad de la envoltura del edificio adaptabilidad de los sistemas técnicos facilidad de limpieza y mantenimiento facilidad de desmontaje y retirada

1) 2)

3)

4)

5)

Estructuras de edificios, como muros exteriores, también pueden ocupar espacio en planta debido a su grosor. En las construcciones de edificios, la elección de los materiales de superficies de componentes expuestos (como paredes interiores o suelos) puede influir en la calidad del aire interior. La elección de materiales, el diseño y el color de las superficies de componentes expuestos, como paredes interiores o suelos, influyen en la calidad visual del edificio. El diseño de, por ejemplo, elementos constructivos como suelos o barandillas, pero también el diseño de superficies envoventes, como paredes, pueden influir en la accesibilidad. Este factor aparece en la lista general de criterios relacionados con la construcción como "procedimiento para la concepción urbanística y estética".

3 Criterios de evaluación de la sostenibilidad de estructuras de edificio, basados en el sistema de evaluación de nuevos edificios de oficinas y administrativos del Consejo Alemán de Construcción Sostenible (DGNB) (se omitieron criterios no relevantes para la construcción). Esta lista ofrece una indicación aproximada para una evaluación holística de la sostenibilidad.

1 Contexto

1 2 3

4

Meadows D et al (1972) Los límites del crecimiento (Informe del Club de Roma) Formulado en el informe de 1987 de la Comisión Brundtland de las Naciones Unidas (Cap. 2, 1.) Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit (BMUB) (ed) (2016) Leitfaden Nachhaltiges Bauen, pág. 16. Ibidem pág. 18

UNE-EN 15643: 2021-11 Sostenibilidad en la construcción. Marco para la evaluación de los edificios y las obras de ingeniería civil ISO 6707: Buildings and civil engineering works – vocabulary Part 1: 2020-08 General terms Teil 3: 2017-08 Sustainability terms Bundesministerium des Innern, für Bau und Heimat (BMI) (ed) (2019) Leitfaden Nachhaltiges Bauen

105

Notas

Normas y directrices

III-2 ECOLOGÍA

I

EL PROYECTO CONSTRUCTIVO

II ESTRUCTURA II-1 ORDEN Y SUBDIVISIÓN II-2 CONSTRUCCIÓN INDUSTRIALIZADA II-3 ORDENAMIENTO DIMENSIONAL

1. Enfoque ecológico.....................................................108 2. Análisis del ciclo de vida (ACV) (Life-Cycle Assessment)............................................108 2.1 El sistema contemplado.....................................109 2.2 Límites del sistema............................................109 2.3 Fases..................................................................109 2.4 Indicadores de la evaluación del ciclo de vida... 110 2.5 Etiquetado y declaraciones medioambientales de productos (Environmental Product Declaration, EPD)......... 113 Notas............................................................................... 117 Normas y directrices....................................................... 117

III SOSTENIBILIDAD III-1 CONTEXTO III-2 ECOLOGÍA III-3 ECONOMÍA III-4 FACTORES SOCIALES III-5 ANÁLISIS DEL CICLO DE VIDA III-6 RECICLAJE IV MATERIALES IV-1 MATERIA IV-2 MATERIALES TÉCNICOS IV-3 PIEDRA IV-4 HORMIGÓN IV-5 MADERA IV-6 ACERO IV-7 HORMIGÓN ARMADO IV-8 VIDRIO IV-9 MATERIALES SINTÉTICOS V V-1 V-2 V-3 V-4 V-5

PRODUCTOS DE CONSTRUCCIÓN PIEDRAS ARTIFICIALES PRODUCTOS DE MADERA PRODUCTOS DE ACERO PRODUCTOS DE VIDRIO PRODUCTOS SINTÉTICOS

VI FUNCIONES VI-1 ÁMBITO VI-2 CONDUCCIÓN DE FUERZAS VI-3 PROTECCIÓN HIGROTÉRMICA VI-4 PROTECCIÓN ACÚSTICA VI-5 PROTECCIÓN CONTRA INCENDIOS VI-6 DURABILIDAD ANEXO

108

Enfoque ecológico—Análisis del ciclo de vida

III Durabilidad

1. 1.

Enfoque ecológico

Los materiales y las construcciones, al igual que todos los componentes de edificios que se fabrican o ensamblan con ellos, tienen un impacto de gran alcance en el medio ambiente como consecuencia de su fabricación, instalación, uso y reciclaje o eliminación final. Mientras que en el pasado estos efectos ecológicos se consideraban, en el mejor de los casos, a nivel local en las inmediaciones del edificio, hoy se requiere una consideración más amplia hasta el nivel global. Una de las principales razones de esta necesidad es la proporción extraordinariamente alta de la actividad de la construcción, tanto en el consumo total de recursos y de energía como en las emisiones contaminantes, en la mayoría de las economías del mundo, especialmente en las industrializadas. Se trata de un 40–50 %. Una actuación responsable de los profesionales de la construcción puede por tanto contribuir de forma decisiva a la protección del medio ambiente. Para ello, hay que tener en cuenta necesariamente todas las fases del ciclo de vida del producto técnico fabricado con materiales. Éstas incluyen la extracción de materias primas, el procesamiento, la producción, el uso, el reciclaje y la eliminación. Hay que tener en cuenta tanto el consumo de recursos como el impacto medioambiental, así como los efectos sobre la salud.

& EN 15643-2

☞ Cap. III-1 Contexto, pág. 102

2. 2.

Análisis del ciclo de vida (ACV) (Life-Cycle Assessment)

& EN ISO 14040, 3.2

✏ Entradas o consumo de recursos; salidas o producción de residuos o emisiones

El análisis del ciclo de vida (ACV) es uno de los varios métodos de evaluación disponibles (además de la evaluación de riesgos, la evaluación del comportamiento ambiental, las auditorías ambientales y la evaluación de impacto ambiental) para evaluar el efecto ambiental de un producto. Tiene en cuenta aspectos ecológicos, pero no económicos o sociales. Su perspectiva es global, es decir, no recoge los impactos locales sobre el medio ambiente o los usuarios. Para ello, se pueden utilizar varios de los métodos alternativos mencionados anteriormente. El ACV se basa en la: recopilación y evaluación de los flujos de entrada y salida y de los posibles impactos ambientales de un sistema de productos durante su ciclo de vida.

Así, la estructura técnica examinada hecha de materiales se considera un sistema prácticamente separado del medio ambiente, que interactúa con él, tiene las correspondientes entradas y salidas de material y energía durante todo su ciclo de vida y, por tanto, provoca impactos medioambientales. Los flujos de materiales y energía directamente cuantificables se registran esencialmente en la fase de inventario del ciclo de vida, mientras que los impactos ambientales indirectamente cuantificables se registran en la fase de evaluación de impacto ( 2).

2 Ecología

Para una evaluación exhaustiva del impacto medioambiental de un producto fabricado con uno o más materiales, deben registrarse los flujos de materiales y energía no sólo en la fabricación del producto propiamente dicho, sino también en la de cualquier producto preliminar y también en la extracción y el procesamiento de materias primas. Por lo tanto, hay que tener en cuenta varios procesos relacionados con el producto, pero hay que limitarlos por razones de viabilidad para evitar que la recogida de datos se vaya de las manos. Por ello, sólo se tienen en cuenta las entradas y salidas que están directamente relacionadas con el beneficio o la función real del producto. Para ello, se define la llamada unidad funcional, es decir, un: beneficio cuantificado de un sistema de productos para utilizarlo como unidad de comparación.

Análisis del ciclo de vida

El sistema contemplado

109

2.1

& EN 15804, 3.12

Al mismo tiempo, esto permite registrar los flujos de material y energía de manera uniforme, de modo que se puedan comparar adecuadamente productos alternativos durante la fase de planificación. Una unidad funcional sería, por ejemplo, 1 m2 de revestimiento de suelo con propiedades claramente definidas en términos de resistencia al desgaste, resistencia al deslizamiento, facilidad de mantenimiento, etc., consideradas a lo largo de una vida útil definida. Para alcanzar estos objetivos, hay que definir los límites adecuados del sistema y formular los correspondientes criterios de seccionamiento. El límite del sistema representa la interfaz entre el sistema técnico del producto considerado y el entorno u otros sistemas de producto. Los criterios de seccionamiento distinguen entre factores relevantes y no relevantes, normalmente utilizando umbrales cuantitativos.

Límites del sistema

El proceso de evaluación del ciclo de vida suele dividirse en las siguientes fases ( 2):

Fases

✏ Por ejemplo, definiendo un porcentaje mínimo del impacto medioambiental del respectivo factor o flujo de materiales y energía por debajo del cual deja de tenerse en cuenta por irrelevante.

• fase 1: definición del objetivo y alcance del estudio (Goal and Scope Definition); • fase 2: inventario del ciclo de vida (Life-Cycle Inventory Analysis, LCI); comprende: la recopilación y cuantificación de las entradas y salidas de un determinado producto durante su ciclo de vida.

Las entradas se entienden como consumo de recursos, las salidas como emisiones y residuos.; • fase 3: evaluación de impacto (Life-Cycle Impact Assessment, LCIA); sirve para:

2.2

& EN ISO 14040, 3.3

2.3

110

III Durabilidad

Análisis del ciclo de vida

& EN ISO 14040, 3.4

la identificación y evaluación de la magnitud y la importancia de los posibles impactos ambientales de un sistema de productos durante el ciclo de vida del producto.

Los flujos de materiales del inventario del ciclo de vida causan impactos ambientales, que en la evaluación de impacto se evalúan en cuanto a sus consecuencias (globales, no locales) sobre el medio ambiente; • fase 4: valoración (interpretación):

& EN ISO 14040, 3.5

2.4 2.4

Indicadores de la evaluación del ciclo de vida

Se evalúan los resultados del inventario del ciclo de vida o de la evaluación de impacto, o de ambos, en relación con el objetivo y el alcance definidos del estudio... para extraer conclusiones y formular recomendaciones.

En las dos fases de recogida de datos, es decir, el inventario del ciclo de vida y la evaluación de impacto, se contemplan los siguientes factores ( 3): 1 • en el inventario del ciclo de vida: Los flujos de entrada (recursos) y de salida (residuos, emisiones) que superan el límite del sistema se registran cuantitativamente en forma de índices.

& EN ISO 14044, 3.24

Estos datos representan „el punto de partida para la evaluación de impacto“. El consumo de recursos tiene una relevancia diferente en función de si el recurso en cuestión está suficientemente disponible o, por el contrario, es escaso. En el primer caso, el uso de recursos se contabiliza principalmente por el consumo de energía requerido para proporcionar el recurso o por el impacto medioambiental causado por el mismo. En el caso de recursos escasos, también se calcula y evalúa su propio consumo. Los recursos pueden ser bióticos o abióticos, finitos o renovables.

marco de una evaluación del ciclo de vida

definición del objetivo y del alcance del estudio

aplicación directa: inventario del ciclo de vida

elaboración

- desarrollo y mejora de los productos - planificación estratégica - procesos de decisión política - marketing - otros

evaluación de impactos

1 Fases de una evaluación del ciclo de vida según EN 14040, 4.2.3.

2 Ecología

Los indicadores agregados del inventario del ciclo de vida son: •• consumo de energía primaria no renovable [en MJ]: recurso energético abiótico y finito (petróleo, carbón, gas natural, uranio); •• consumo de energía primaria renovable [en MJ]: (energía eólica, hidroeléctrica y solar); •• uso de agua [en kg]: comparación del consumo con la tasa de recarga local o regional; •• utilización de espacio natural; •• residuos: salida de residuos finales después del tratamiento (incineración de residuos, vertedero adecuado). Los parámetros individuales del inventario del ciclo de vida definidos en la norma EN 15804 se muestran en  3 y el método de registro de su impacto medioambiental con la ayuda de indicadores de impacto en  6. • en la evaluación de impacto: Se trata de analizar los posibles impactos medioambientales elaborando modelos con métodos científicos. Para registrar adecuadamente los efectos nocivos sobre los distintos factores ambientales ( 6) y poder relacionarlos con un valor de referencia universalmente válido a efectos de comparabilidad mutua, se utilizan los llamados equivalentes. El efecto de un determinado gas de efecto invernadero emitido durante la producción de un producto se relaciona así, por ejemplo, con el efecto de un kilogramo de dióxido de carbono (CO2), o se expresa en kg equivalente de CO2. En el análisis se incluyen los siguientes factores ( 5): •• potencial de agotamiento de recursos abióticos, tanto en términos de recursos materiales no fósiles (ADPE) [kg equivalente de Sb] como de recursos energéticos fósiles (ADPF) [MJ]. El parámetro de referencia para el ADPE es el antimonio (Sb); •• potencial de acidificación (Acidification Potential, AP) [kg equivalente de SO2]: Acidificación de suelos y aguas como resultado de la conversión de contaminantes atmosféricos (óxidos de azufre, óxidos de nitrógeno) en ácidos (ácido sulfúrico, ácido nítrico) (reducción del pH). Ocasiona daños en ecosistemas y en estructuras de edificios. El parámetro de referencia es el dióxido de azufre (SO2). •• potencial de agotamiento del ozono o potencial de agotamiento del ozono estratosférico (Ozone Depletion

Análisis del ciclo de vida

111

112

Análisis del ciclo de vida

III Durabilidad

Potential, ODP) [kg de equivalente CCI3F]: agotamiento del ozono de la estratosfera, agente vital que protege de los efectos de la radiación ultravioleta. Los responsables son los clorofluorocarbonos (CFC) y los óxidos de nitrógeno (NOx). De este modo, aumenta el calentamiento de la atmósfera y se presentan efectos nocivos por el aumento de la radiación ultravioleta. El parámetro de referencia es el CCI3F, un clorofluorocarbono (CFC); •• potencial de calentamiento global (Global Warming Potential, GWP) [kg equivalente de CO2]: efecto invernadero debido a la emisión de gases de efecto invernadero antropogénicos (CO2, metano, CFC). Esto aumenta el calentamiento de la atmósfera. El parámetro de referencia es el dióxido de carbono (CO2). En cada caso, también hay que tener en cuenta el tiempo de permanencia de los gases en la atmósfera, lo que se hace tomando como referencia un periodo de integración concreto, normalmente 100 años (GWP 100); •• potencial de eutrofización (Eutrophication Potential, EP) [kg equivalente de (PO4)3 (equivalente de fosfato)]: Acumulación de nutrientes en suelos y aguas debido a efectos de contaminantes atmosféricos, aguas residuales y fertilización agrícola. Esto provoca el „vuelco“ de los suelos o de las masas de agua. El valor de referencia es el fosfato (PO4); •• potencial de smog de verano o potencial de creación de ozono fotoquímico o potencial de creación de ozono troposférico (Photochemical Ozone Creation Potential, POCP) [kg equivalente de C2H4]: El ozono a nivel del suelo (a diferencia del ozono estratosférico) es perjudicial para los seres humanos, así como para las plantas y los materiales. El valor de referencia es el eteno (C2H4).

evaluación de impacto

efecto invernadero, agujero en la capa de ozono, smog de verano, acidificación, sobrefertilización, toxinas ambientales, etc.

emisiones, residuos

inventario del ciclo de vida

salida

salida

salida

salida

salida

entrada

entrada

entrada

entrada

entrada

uso

eliminación reciclaje vertedero

fase de uso

fin de vida

recursos

2 Fases y estructura del análisis del ciclo de vida. El inventario del ciclo de vida registra los flujos de entrada y salida durante la producción, el uso y la eliminación o el reciclaje de un producto, mientras que la evaluación de impacto registra las influencias resultantes sobre el medio ambiente.2

etapas del ciclo de vida

fases del ciclo de vida

extracción y procesamiento de materias primas

producción de productos preliminares

fase de producción

producción

2 Ecología

Análisis del ciclo de vida

Los conjuntos de datos aplicables en la práctica están a disposición del planificador en forma de etiquetas o declaraciones medioambientales (EPD). Constituyen la base de datos para la evaluación ecológica del edificio según la norma. Se basan en las normas internacionales ISO y en las normas europeas EN, por lo que están coordinadas a nivel internacional. Las EPD proporcionan información medioambiental cuantificada sobre los productos o servicios de construcción, normalizada sobre una base científica y comparable, y registran los parámetros del inventario del ciclo de vida, la evaluación de impacto y también información sobre emisiones relevantes para la salud en el aire interior, el suelo y el agua durante la fase de uso del edificio. Esto permitirá al planificador tomar decisiones informadas a la hora de seleccionar productos de construcción que sean lo más respetuosos posible con el medio ambiente.

parámetro

Etiquetado y declaraciones medioambientales de productos (Environmental Product Declaration, EPD) & ISO 14025, ISO 14040 & EN 15978

& EN 15804, 5.1

unidad (expresada como unidad funcional/declarada)

uso de energía primaria renovable—excluyendo fuentes de energía primaria renovable utilizadas como materia prima

MJ, valor calorífico inferior

uso de fuentes de energía primaria renovable utilizadas como materia prima (uso de materiales)

MJ, valor calorífico inferior

uso total de energía primaria renovable (energía primaria y fuentes de energía primaria renovable utilizadas como materias primas) (energía + uso de materiales)

MJ, valor calorífico inferior

uso de energía primaria no renovable sin que las fuentes de energía primaria no renovable se utilicen como materia prima

MJ, valor calorífico inferior

uso de fuentes de energía primaria no renovables utilizadas como materias primas (uso de materiales)

MJ, valor calorífico inferior

uso total de energía primaria no renovable (energía primaria y fuentes de energía primaria no renovable utilizadas como materias primas) (energía + uso de materiales)

MJ, valor calorífico inferior

uso de materiales secundarios

kg

uso de combustibles secundarios renovables

MJ, valor calorífico inferior

uso de combustibles secundarios no renovables

MJ, valor calorífico inferior

uso neto de recursos de agua dulce

m3

parámetro

unidad (expresada como unidad funcional/declarada)

residuos peligrosos depositados en vertederos

kg

residuos no peligrosos depositados en vertederos (residuos domésticos)

kg

residuos radiactivos

kg

parámetro

unidad (expresada como unidad funcional/declarada)

componentes para su uso posterior

kg

materiales para reciclar

kg

materiales para la recuperación de energía

kg

energía exportada

MJ por fuente de energía

3 Parámetros para describir el uso de recursos en el contexto del inventario del ciclo de vida, según EN 15804.

4 Otra información medioambiental sobre las categorías de residuos del inventario del ciclo de vida según EN 15804.

5 Otra información medioambiental sobre flujos de materiales de salida del inventario del ciclo de vida según EN 15804.

113

2.5

114

III Durabilidad

Análisis del ciclo de vida

& EN 15804, 5.2

Las EPD las proporcionan los fabricantes. Normas básicas de categorías de productos (PCR básicas) tienen por objeto garantizar que los fabricantes publiquen datos técnicos verificables y coherentes sobre la calidad ecológica de edificios, componentes o materiales de construcción. Son responsables de la información proporcionada. Las EPD pueden contener la siguiente información:

✏ De la cuna a la puerta de la fábrica, ‘Cradle to Gate’

• sobre la fase de fabricación: suministro de materias primas, transporte, fabricación y procesos relacionados;

✏ De la cuna a la puerta de la fábrica con opciones, ‘Cradle to Gate’

• sobre la fase de producción y algunas otras fases del ciclo de vida;

✏ De la cuna a la tumba, ‘Cradle to Grave’

& EN 15804, 6.2

• sobre el ciclo de vida completo según los límites definidos del sistema, es decir, la instalación, el uso y la inspección, el mantenimiento y la limpieza, la sustitución y el reemplazo, la demolición, el tratamiento de residuos para su reutilización, la recuperación, el reciclaje y la eliminación. Los módulos de información correspondientes se estructuran de la siguiente manera, en función de la fase del ciclo de vida considerada: • A1–A3, fase de producción; módulos de información: •• A1 extracción y procesamiento de materias primas y procesamiento de materiales secundarios que sirven de entrada (por ejemplo, procesos de reciclaje); •• A2 transporte al fabricante; •• A3 producción; (Los módulos A1 a A3 son obligatorios para cumplir la norma, todos los demás son opcionales) • A4–A5, fase de construcción; módulos de información; •• A4 transporte a la obra; •• A5 instalación en el edificio; • B1–B5, fase de uso; módulos de información relacionados con la estructura material del edificio: •• B1 uso o aplicación del producto instalado; •• B2 inspección, mantenimiento, limpieza; •• B3 reparación; •• B4 cambio, sustitución;

2 Ecología

Análisis del ciclo de vida

unidad (expresada como unidad funcional/declarada)

categoría de impacto

parámetro

escasez de recursos abióticos—materiales

potencial de escasez de recursos abióticos—recursos no fósiles (sustancias ADP)

kg equiv. de Sb

escasez de recursos abióticos—combustibles fósiles

potencial de escasez de recursos abióticos—fuentes de energía fósiles (ADP fuentes de energía fósiles) 1

MJ, valor calorífico inferior

acidificación del suelo y del agua

potencial de acidificación del suelo y del agua, AP;

kg equiv. de SO2

reducción de la capa de ozono

potencial de agotamiento de la capa de ozono estratosférica, ODP;

kg equiv. de CFC-11

calentamiento global

potencial de calentamiento global,GWP;

kg equiv. de CO2

eutrofización

potencial de eutrofización, EP;

kg equiv. de (PO4)3

formación de ozono fotoquímica

potencial de creación de ozono troposférico, POCP;

kg equiv. de eteno

El potencial de escasez de recursos abióticos se calcula y declara con la ayuda de dos indicadores diferentes: • potencial de escasez de recursos abióticos—materiales: incluye todos los recursos materiales abióticos no renovables (es decir, excepto las fuentes de energía fósiles). • potencial de agotamiento de los recursos abióticos—fuentes de energía fósiles: incluye todas las fuentes de energía fósiles.

resultados del inventario del ciclo de vida

resultados del inventario del ciclo de vida, asignados a las categorías de impacto

categoría de impacto

modelo de caracterización indicador de impacto relevancia medioambiental

puntos finales de impacto (e)

6 Parámetros para describir los impactos ambientales (indicadores de ACV) según EN 15804.

ejemplo SO2, HCl, etc. (kg/unidad funcional) acidificación emisiones con efecto acidificante (NOx, 3O2, etc., asignado a la acidificación)

liberación de protones (H+ aq)

mecanismo de impacto ambiental

1

- bosque - vegetación - etc.

término

ejemplo

categoría de impacto

cambio climático

resultados del inventario del ciclo de vida

cantidad de gases de efecto invernadero por unidad funcional

modelo de caracterización

escenario "de referencia" durante 100 años del Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (Intergovernmental Panel on Climate Change)

indicador de impacto

amplificación de la radiación infrarroja (W/m2)

factor de caracterización

potencial de calentamiento global (GWP100) de cada gas de efecto invernadero (kg de CO2 equivalente/kg de gas)

valor del indicador de impacto

kilogramos de equivalentes de CO2 por unidad funcional

puntos finales de impacto

arrecifes de coral, bosques, cosechas

relevancia medioambiental / environmental relevance

la amplificación de la radiación infrarroja es representativa de los posibles efectos sobre el clima que dependen de la captación integrada de calor atmosférico causada por las emisiones y la distribución a lo largo de la duración de la captación de calor.

7 Concepto de indicadores de impacto en el marco de la evaluación de impacto, según EN ISO 14004.

8 Ejemplos de términos para la evaluación de impacto, según EN ISO 14004.

115

116

Análisis del ciclo de vida

III Durabilidad

•• B5 mejora, modernización; • B6–B7, fase de uso, módulos de información relacionados con el funcionamiento del edificio: •• B6 energía utilizada para el funcionamiento del edificio (por ejemplo, el funcionamiento de un sistema de calefacción y otros equipos técnicos del edificio); •• B7 uso de agua para el funcionamiento del edificio; • C1–C4 fase de eliminación, módulos de información; •• C1 deconstrucción, demolición; •• C2 transporte al lugar de tratamiento de residuos; •• C3 tratamiento de residuos para su reutilización, recuperación y/o reciclaje; •• C4 eliminación; • D créditos y débitos fuera del límite del sistema, módulos de información: •• D potenciales de reutilización, valorización y/o reciclaje, expresados como flujos netos y créditos (beneficios). ☞ Cap. III-5 Análisis del ciclo de vida, pág. 150

Las etiquetas y declaraciones medioambientales (EPD) de algunos materiales básicos clave se presentan en otro lugar.

2 Ecología

1

2

Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit (BMUB) (2014) Leitfaden Nachhaltiges Bauen, pág. 29. König H, Kohler N, Kreißig J, Lützkendorf T (2009) Lebenszyklusanalyse in der Gebäudeplanung – Grundlagen, Berechnung, Planungswerkzeuge. DETAIL Green Books, pág. 59

UNE-EN 15643: 2021-11 Sostenibilidad en la construcción. Marco para la evaluación de los edificios y las obras de ingeniería civil UNE-EN 15804: 2014-02 Sostenibilidad en la construcción. Declaraciones ambientales de producto. Reglas de categoría de producto básicas para productos de construcción UNE-EN 15978: 2012-05 Sostenibilidad en la construcción. Evaluación del comportamiento ambiental de los edificios. Métodos de cálculo UNE-EN ISO 14025: 2010-10 tiquetas y declaraciones ambientales. Declaraciones ambientales tipo III. Principios y procedimientos UNE-EN ISO 14040: 2021-09 Gestión ambiental. Análisis del ciclo de vida. Principios y marco de referencia UNE-EN ISO 14044: 2006-12 Gestión ambiental. Análisis del ciclo de vida. Requisitos y directrices

117

Notas

Normas y directrices

III-3 ECONOMÍA

I

EL PROYECTO CONSTRUCTIVO I KONSTRUIEREN

II ESTRUCTURA II-1 ORDEN Y SUBDIVISIÓN STRUKTUR II-2 II CONSTRUCCIÓN INDUSTRIALIZADA II-3 ORDENAMIENTO DIMENSIONAL II - 1 ORDNUNG UND GLIEDERUNG II - 2 INDUSTRIELLES BAUEN III SOSTENIBILIDAD II - 3 MASSORDNUNG III-1 CONTEXTO

1. Enfoque económico (coste del ciclo de vida)............120 2. Vida útil.......................................................................121 2.1 Envejecimiento...................................................128 2.2 Obsolescencia....................................................129 3. Ciclo de vida...............................................................129 3.1 Construcción nueva............................................129 3.2 Uso.....................................................................129 3.2.1 Mantenimiento.........................................130 3.3 Renovación.........................................................131 3.4 Deconstrucción..................................................131 4. Coste del ciclo de vida (Life-Cycle Costing, LCC; Life-Cycle Cost Analysis, LCCA)................................134 4.1 Costes de construcción y costes de desmantelamiento y eliminación...................135 4.2 Costes de uso....................................................136 4.3 Gastos de mantenimiento del edificio................136 Notas...............................................................................139 Normas y directrices.......................................................139

III-2 ECOLOGÍA III-3 ECONOMÍA III-4 FACTORES SOCIALES III STOFFE III-5 ANÁLISIS DEL CICLO DE VIDA III - 1 MATERIE III-6 RECICLAJE III - 2 WERKSTOFF III - 3 STEIN IV MATERIALES III - 4 BETON IV-1 MATERIA III MATERIALES - 5 HOLZ TÉCNICOS IV-2 III - 6 STAHL IV-3 PIEDRA III - 7 BEWEHRTER BETON IV-4 HORMIGÓN III - 8 KUNSTSTOFF IV-5 MADERA III - 9 GLAS IV-6 ACERO IV-7 HORMIGÓN ARMADO IV-8 VIDRIO IV-9 MATERIALES SINTÉTICOS

IV BAUPRODUKTE

V IV PRODUCTOS DE CONSTRUCCIÓN - 1 KÜNSTLICHE STEINE V-1 IV PIEDRAS ARTIFICIALES - 2 HOLZPRODUKTE V-2 IV PRODUCTOS DE MADERA - 3 STAHLPRODUKTE V-3 IV PRODUCTOS DE ACERO - 4 GLASPRODUKTE V-4 IV PRODUCTOS DE VIDRIO - 5 KUNSTSTOFFPRODUKTE V-5 PRODUCTOS SINTÉTICOS VI FUNCIONES V FUNKTIONEN VI-1 ÁMBITO VI-2 CONDUCCIÓN DE FUERZAS V -PROTECCIÓN 1 SPEKTRUM VI-3 HIGROTÉRMICA V -PROTECCIÓN 2 KRAFT LEITEN VI-4 ACÚSTICA V 3 THERMOHYGRISCHE FUNKTIONEN VI-5 PROTECCIÓN CONTRA INCENDIOS V 4 SCHALLSCHUTZ VI-6 DURABILIDAD V - 5 BRANDSCHUTZ V - 6 DAUERHAFTIGKEIT ANEXO

120

Enfoque económico

III Durabilidad

1. 1.

Enfoque económico (coste del ciclo de vida)

Uno de los principales objetivos de la construcción sostenible es mantener los costes de un proyecto de construcción lo más bajos posible ( 8). Mientras que hasta hace poco los proyectistas sólo tenían en cuenta la inversión inicial en forma de costes de construcción del nuevo edificio e ignoraban los costes posteriores de funcionamiento y de desmantelamiento al final de la vida útil del mismo, hoy en día se espera cada vez más que también se tengan en cuenta los costes de la fase de uso y también del reciclado o eliminación final del edificio y de los productos de construcción, y que esto se haga como una previsión bien fundamentada lo antes posible en la fase de planificación. Esto se hace calculando el coste del ciclo de vida. Éste puede entenderse como un cálculo de la eficiencia económica abarcando el ciclo de vida completo. Su resultado también se denomina éxito del ciclo de vida.1 Por tanto, los costes del ciclo de vida son:

& EN 15643-4

✏ Life-Cycle Costing, LCC/Life-Cycle Cost Analysis, LCCA

& EN 15643-4, 3.36

costes de un edificio o de una parte de un edificio a lo largo de su ciclo de vida necesarios para cumplir con los requisitos técnicos y funcionales.

s

pl

if an

l

de vida optimizada del ciclo nificación n pla o c s ste co

hasta el 80 - 85% de los costes totales

co

on sc te

na ci o en v on nc ció a ic

ahorro potencial al final del ciclo de vida

costes acumulados

Se supone que la planificación optimizada del ciclo de vida, a lo largo de toda la vida del edificio, permite un importante ahorro de costes en general, especialmente en las fases de vida posteriores a la construcción, es decir, durante el funcionamiento y la eliminación final ( 1). Un factor decisivo que influye considerablemente en el resultado del cálculo del coste del ciclo de vida es la vida útil estimada o supuesta del producto. Conviene hacer algunos comentarios más detallados al respecto.

capa cidad de influ encia

concepción proyecto construcción

uso

demolición

1 Costes del ciclo de vida y cómo se puede influir en ellos a lo largo del mismo. 2

tiempo

3 Economía

Todas las construcciones que componen un edificio están sujetas a la lenta pérdida de su funcionalidad, ya sea por procesos de envejecimiento típicos de materiales, ya sea por descomposición debida a irradiación, intemperie o desgaste mecánico. La respuesta del proyectista a este hecho han sido tradicionalmente medidas para mejorar su durabilidad. Sin embargo, suele ser necesario reemplazar algunas partes de la construcción después de un cierto período de tiempo. Algunos componentes, especialmente los que conforman la estructura primaria del edificio, tienen la misma vida útil que el propio edificio, es decir, nunca se sustituyen, sólo se eliminan o reciclan al final del ciclo de vida junto con el resto de los componentes del edificio en su conjunto. Otras piezas, en cambio, figuran entre los componentes más expuestos de un edificio por su degradación bajo la influencia del clima o por su constante contacto físico con los usuarios y el mobiliario. Se trata, por ejemplo, de materiales de fachada o cubierta expuestos a la intemperie o materiales de acabado como revestimientos de suelos. Su vida útil, desde su instalación hasta su retirada para su reemplazo, es relativamente corta, especialmente cuando se mide en comparación con los componentes primarios, como la estructura portante o la envoltura del edificio, y sus ciclos de renovación son por tanto múltiples en el curso de la vida útil del edificio en su conjunto, que es mucho más larga. El cálculo más exacto posible de la vida útil prevista de un producto de construcción, en este contexto la de un material o una estructura, es un requisito importante para el cálculo correcto del coste del ciclo de vida y, por tanto, para obtener una base sólida para planificar y seleccionar diversas soluciones de proyecto opcionales. Hay grandes diferencias entre distintos componentes constructivos y entre distintos tipos de ejecución. Esto puede ilustrarse con el ejemplo de los suelos: pisos de hormigón de naves industriales sin más solado, como es la norma para este tipo de uso, suelen tener la misma vida útil que toda la estructura en sí; subsuelos, como solados, pueden alcanzar una vida útil de entre 50 y 100 años; revestimientos de suelos son la capa más expuesta al desgaste y, por lo general, sólo alcanzan una vida útil relativamente corta, pero ésta varía mucho en función del tipo de revestimiento o de material utilizado. El margen de vida útil en función del tipo de revestimiento oscila entre 10 años para revestimientos textiles y 100 años para revestimientos de piedra natural de alta calidad ( 2). Además de los costes derivados de la sustitución repetida, hay que gastar recursos materiales y energéticos adecuados para este fin y materiales o componentes también deben ser reciclados o eliminados de forma compatible con el medio ambiente al final de su vida útil. Además, estas piezas, precisamente por su sensibilidad e intensidad de mantenimiento, ocasionan costes relativamente altos de cuidado y mantenimiento durante su vida útil. En el ACV, la vida útil de un producto no sólo se determina

Vida útil

Vida útil

☞ Cap. VI-1, Aptdo. 5. Sostenibilidad, durabilidad, pág. 524

2 (Páginas siguientes) Vidas útiles medias de los componentes de los edificios para el análisis del ciclo de vida según el Instituto Federal de Investigación sobre la Construcción, el Urbanismo y el Desarrollo Espacial (BBSR), recopiladas para el cálculo de los costes del ciclo de vida (LCC) y los análisis del ciclo de vida (LCA/ACV) de edificios.

121

2.

122

III Durabilidad

Vida útil

grupo de costo 2o nivel

grupo de costo 3er nivel

componente/material

320 Cimentación

322 Cimientos superficiales

zapatas simples o en banda losas de cimentación pilotes de perforación, pilotes prensados, pilotes hincados, muros de pilotes, muros pantalla, muros de tablestacas, pilotes soldados

≥ 50 ≥ 50 ≥ 50

losa de solera impermeabilización contra el agua sin presión muro de obra de fábrica muro de hormigón pared de madera pared de acero pared de adobe bloques huecos con relleno de hormigón pilar de obra de fábrica pilar de hormigón columna de acero puertas exteriores puertas estándar: madera dura puertas estándar: metal puertas estándar: material de madera puertas estándar: plástico puertas estándar: madera blanda puertas cortafuegos puertas especiales: puertas insonorizadas, puertas de vidrio puertas especiales: puertas automáticas puertas especiales: puertas correderas, puertas giratorias ventanas exteriores ventanas (marco y hoja): aluminio, compuesto de aluminio y madera, compuesto de aluminio y plástico, madera dura tratada, acero

≥ 50 35 ≥ 50 ≥ 50 ≥ 50 ≥ 50 ≥ 50 ≥ 50 ≥ 50 ≥ 50 ≥ 50

0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0

≥ 50 ≥ 50 40 40 35 ≥ 50 ≥ 50 20 30

0 0 1 1 1 0 0 2 1

≥ 50

0

40

1

323 Cimientos profundos

330 Außenwände

324 Soleras y losas 326 Impermeabilización de edificios 331 Paredes exteriores portantes

333 Pilares exteriores

334 Puertas y ventanas exteriores

ventanas (marco y hoja): plástico, madera blanda tratada

335 Revestimiento de paredes exteriores, por el exterior

a

otros 30 herrajes: herrajes simples, herrajes deslizantes 25 herrajes: herrajes giro-basculantes, herrajes pivotantes, herrajes elevables 25 cerraduras de puertas, amortiguadores, cerraduras antipánico 20 cierrapuertas 15 operadores de puertas acristalamiento: Vidrio aislante de seguridad, vidrio aislante térmico 30 de 3 lunas, vidrio aislante térmico de 2 lunas, vidrio aislante de protección contra incendios, vidrio aislante acústico, vidrio aislante resistente a ataques, vidrio aislante de control solar perfiles de sellado 20 selladores 12 persianas 40 impermeabilización y aislamiento en contacto con el suelo impermeabilización en contacto con el suelo, contra el ≥ 50 agua a presión: membranas de impermeabilización impermeabilización en contacto con el suelo, contra el 40 agua a presión: Bentonita impermeabilización en contacto con el suelo: ≥ 50 estructuras de hormigón impermeable impermeabilización en contacto con el suelo, contra el agua sin presión: 40 membranas impermeabilizantes bituminosas, compuesto de nivelación impermeabilización en contacto con el suelo, contra el 30 agua sin presión: recubrimientos y pinturas impermeabilización en contacto con el suelo, a posteriori: 40 impermeabilización transversal contra la humedad por capilaridad mediante inyección mecánica impermeabilización en contacto con el suelo a posteriori: 20 sellado, inyección de velo impermeabilización en contacto con el suelo: protección imper≥ 50 meable de paredes de protección (hormigón, ladrillo, clinker duro) impermeabilización en contacto con el suelo: protección 40 impermeabilizante compuesta por planchas de espuma de poliestireno rígido, planchas con hoyuelos (polietileno polipropileno), planchas onduladas reforzadas con fibra sobre base de cemento. impermeabilización en contacto con el suelo: protección 30 impermeable de esteras de granulado, láminas onduladas aislamiento térmico de los componentes del edificio en contacto ≥ 50 con el suelo: vidrio de espuma de aislamiento perimetral aislamiento térmico de los componentes del edificio en contacto 40 con el suelo: aislamiento perimetral, poliestireno extruido tratamiento de superficie pinturas exteriores, sustrato mineral: pintura de dispersión, 20 pintura de silicato de dispersión, pintura de cemento blanco, revestimientos plásticos sobre hormigón pinturas exteriores, sustrato mineral: pintura de resina de silicona, 20 pintura de silicato, pinturas de resina de polímero pinturas exteriores, sustrato mineral: pintura de resina de silicona, 15 pintura de silicato, pinturas de resina de polímero pinturas exteriores, sustrato mineral: pintura de caseína 10 pinturas exteriores, sustrato mineral: pintura a la cal 8 pinturas exteriores, sustrato mineral: impregnación en obra de fábrica 15 pinturas exteriores, sustrato mineral: esmalte, protección 10 contra grafitis pinturas protectoras de la madera, en el exterior: barnices 8 para madera, tintes para madera pinturas protectoras de la madera, en el exterior: aceites y ceras 5 para madera impregnación conservante para madera, ext.: impregnación a presión 18

reemplazo en 50 a 0 0 0

1 1 1 2 3 1

2 4 1 0 1 0 1 1 1

1 0 1

1 0 1

2 2 3 4 6 3 4 6 9 2

3 Economía

Vida útil

grupo de costo 2o nivel

grupo de costo 3er nivel

componente/material

330 Paredes exteriores (continuado)

335 Revestimiento de paredes exteriores, por el exterior (continuación)

revoque revoque sobre capa de base monolítica: mortero de cal altamente hidráulico, 45 mortero con yeso y ligante de albañilería, mortero de cemento de cal, mortero de cemento con adición de cal aérea, mortero de cemento, mortero de cal aérea, mortero de cal hidráulica, mortero de cal al agua 40

1

30

1

30

1

≥ 50

0

≥ 50

0

30 30

1 1

≥ 50

0

≥ 50

0

capa de aislamiento detrás de capa de revestimiento ventilada: paneles de aislamiento al vacío

30

1

sistema compuesto de aislamiento térmico exterior: placas aislantes de lana mineral, placas aislantes de poliestireno, placas aislantes de poliuretano, placas aislantes de fibra de madera, placas ligeras de lana de madera, placas de corcho

40

1

20

2

40

1

30 ≥ 50

1 0

≥ 50

0

40 ≥ 50 45 30

1 0 1 1

otros revestimiento ventilado: vidrio ≥ 50 placas nervadas de plástico transparente: placas de vidrio acrílico 40 placas nervadas de plástico transparente: placas de policarbonato 30 revestimiento ventilado: paneles compuestos de resina reforzada con fibra 30 revestimientos de paredes (sistemas): plástico, placas multicapa ligeras 40 revestimiento: cinta de junta y cinta compresible, rejuntado, junta de dilatación, 40 perfil

0 1 1 1 1 1

sistema compuesto de aislamiento térmico transparente madera revestimiento de madera: madera blanda tratada, Madera dura, sistemas de tableros de madera revestimiento de madera: Madera de coníferas sin tratar Revestimiento de madera: tejas de madera metal revestimientos metálicos: zinc, cobre, aluminio anodizado, aluminio pintado, acero inoxidable revestimientos metálicos: acero galvanizado revestimiento ventilado: chapa de cobre revestimiento ventilado: zinc, acero inoxidable revestimiento ventilado: paneles compuestos de aluminio, acero reducido a la corrosión, acero galvanizado y revestido

340 Paredes interiores

1

revoque sobre capa base monolítica: revoques de silicato, revoques de resina de silicona, revoques de resina sintética revoque sobre aislamiento térmico: sistemas de revoque mineral, sistemas de revoque de silicato, sistemas de revoque de resina sintética, sistemas de revoque de resina de silicona

capa de aislamiento detrás de capa de revestimiento ventilada: placas de espuma mineral, placas de espuma de vidrio

339 Paredes exteriores, otros

reemplazo en 50 a

revoque sobre base monolítica: sistemas de revoque de renovación, sistemas de revoque mineral ligero sobre base porosa

obra de fábrica revestimientos: clinker, ladrillo silicocalcáreo, hormigón visto placas, piedra revestimientos: piedra natural, piedra artificial, placas de hormigón, placas de fibrocemento, piedra de resina sintética, placas de ladrillo, baldosas y losas de cerámica, gres fino, gres y baldosas partidas compuestos de rejuntado revestimientos: materiales de revestimiento duros sobre aislamiento térmico aislamiento capa de aislamiento como aislamiento de núcleo: placas aislantes de lana mineral, placas aislantes de poliuretano, poliestireno, granulado de pizarra expandida, granulado de vidrio expandido, granulado de arcilla expandida

336 Revestimiento de paredes exteriores, por el interior 338 Protección solar

a

revestimiento: subestructura placas aislantes para revestimientos: placas aislantes de espuma mineral, placas de silicato de calcio persianas: de plástico persianas: de aluminio toldos parasol, fijo: aluminio balcones construcción independiente: obra de fábrica, hormigón armado, acero inoxidable, acero galvanizado en caliente (zincado), aluminio revestido, madera dura, compuesto de plástico.

construcción independiente: madera de coníferas, tratada antepecho: construcción de rejilla de acero galvanizada en caliente (pieza galvanizada), vidrio, obra de fábrica, hormigón armado antepecho de construcción de madera revestimiento de antepecho de paneles de aluminio, paneles de vidrio revestimiento de antepecho de placas de plástico 341 Muros interiores de carga muro de obra de fábrica muro de hormigón pared de madera 342 Paredes interiores muro de obra de fábrica no portantes muro de hormigón pared de madera sistemas de montantes tableros de yeso 343 Columnas interiores pilar de obra de fábrica pilar de hormigón columna de madera columna de acero

≥ 50 ≥ 50

0 0

25 15 15 ≥ 50

1 3 3 0

≥ 50

0

45 ≥ 50

1 0

30 ≥ 50 40 ≥ 50 ≥ 50 ≥ 50 ≥ 50 ≥ 50 ≥ 50 ≥ 50 ≥ 50 ≥ 50 ≥ 50 ≥ 50 ≥ 50

1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

123

124

III Durabilidad

Vida útil

grupo de costo 2o nivel

grupo de costo 3er nivel

componente/material

340 Paredes interiores (continuación)

344 Puertas y ventanas interiores

puertas interiores puertas estándar: puertas de madera, puertas de material de madera, puertas de aluminio, puertas de plástico, puertas de acero y puertas de acero inoxidable. puertas especiales: puertas de vidrio, puertas de protección contra el humo, puertas de aislamiento acústico puertas cortafuegos puertas especiales: puertas para cuartos húmedos puertas especiales: puertas correderas, puertas giratorias puertas especiales: puertas automáticas portones: portones de protección contra incendios ventanasinteriores ventanas (marco y hoja) otros herrajes: herrajes simples herrajes: herrajes para puertas batientes, herrajes para puertas plegables, herrajes para puertas correderas, herrajes para puertas giratorias, herrajes para puertas elevables y giratorias cerradores de puertas, cerraduras de puertas, cerraduras de ventanas cerraduras de pánico operadores de puertas amortiguador de puerta acristalamiento de puertas y ventanas: acristalamiento simple acristalamiento de puertas y ventanas: vidrio aislante resistente al ataque, vidrio aislante de seguridad, vidrio aislante resistente al fuego, vidrio aislante insonorizado perfiles de sellado selladores recubrimientos pinturas de interior: Pintura de dispersión, pintura de silicato de dispersión, pintura de silicato, pintura de resina de silicona, pinturas de resina de polímero, pintura de cemento blanco, pintura de caseína, pintura de cal, pintura de cola pinturas de interior: pintura de látex pinturas de interior: barnizado revoque enlucidos interiores estándar: enlucido de yeso, enlucido de anhidrita, enlucido de cal, enlucido de cal-yeso, enlucido de cal-cemento, enlucido de resina sintética, enlucido de arcilla enlucidos minerales de acabado: Enlucido de cemento, enlucido de cal, enlucido de cemento enlucidos especiales: enlucidos/sistemas de restauración enlucidos especiales: enlucido acústico, enlucido de protección contra radiaciones perfiles de enlucido: plástico, acero, fibra de vidrio base de enlucido: malla de acero, metal expandido acanalado, tejido de plástico

345 Revestimiento de paredes interiores

346 Tabiques modularizados 349 Tabiques, otros 350 Decken

351 Construcciones de forjado

352 Revestimientos de forjado

revestimiento revestimientos: madera, productos derivados de la madera y tableros ligeros multicapa, aluminio, acero, cobre, zinc, piedra natural, piedra artificial, baldosas y placas de cerámica, gres porcelánico, gres y baldosas partidas, mosaico de vidrio revestimientos (sistemas): placas de cartón-yeso, paneles compuestos de cartón-yeso revestimientos: plástico (PVC, PE, PP) revestimientos: construcciones especiales de vidrio revestimientos especiales: Protección contra incendios, aislamiento acústico, aislamiento térmico (aislamiento interior), revestimientos resistentes a la humedad papeles pintados papeles pintados: Papel, plástico, papel pintado no pintable, papel pintado pintable papeles pintados: textil, tela tejida mamparas sanitarias: mamparas de inodoro, mamparas de urinario mamparas sanitarias: mamparas de ducha cabinas de vestuario barandillas de escaleras: barandillas de aluminio, madera dura, acero barandillas de las escaleras: pasamanos de plástico, madera blanda forjados de hormigón: forjado de hormigón macizo, forjado alveolar de hormigón, forjado de hormigón celular forjados prefabricados: forjado de viga de celosía, losa nervada forjados metálicos: forjados compuestos de acero, forjados de vigas de acero forjados de madera: forjado de madera maciza, forjado de vigas de madera, elementos de madera prefabricados, forjado compuesto de madera y hormigón escaleras: estructura portante de hormigón armado, acero, madera, aluminio solados fluidos: solado de cemento, solado de asfalto fundido, solado de anhidrita, solado de magnesia solados secos (sistemas): paneles de madera, tableros de fibra de yeso, placas de yeso solados como suelos de desgaste aislamiento acústico contra impactos aislamiento de suelo, incluido el aislamiento del piso de la planta superior revestimientos de piedra natural revestimientos de piedra artificial baldosas y losas de cerámica: gres fino, gres, gres cerámico, baldosas partidas, mosaico de vidrio suelos colados: resina sintética suelos colados: terrazo revestimientos textiles: algodón, lana, fibra sintética, sisal, mezcla de fibras naturales, yute, mezcla de fibras naturales, coco linóleo, laminado, PVC, parquet sintético, corcho, caucho, suelos de pabellones deportivos

a

reemplazo en 50 a

≥ 50

0

≥ 50

0

≥ 50 40 30 20 30

0 1 1 2 1

≥ 50

0

≥ 50 30

0 1

30 25 15 20 ≥ 50 40

1 1 3 2 0 1

30 20

1 2

15

3

10 18

4 2

≥ 50

0

≥ 50

0

15 ≥ 50 ≥ 50 ≥ 50

3 0 0 0

≥ 50

0

≥ 50 40 ≥ 50 ≥ 50

0 1 0 0

10 15 30 25 30 ≥ 50 30 ≥ 50

4 3 1 1 1 0 1 0

≥ 50 ≥ 50 ≥ 50

0 0 0

≥ 50 ≥ 50

0 0

≥ 50 ≥ 50 ≥ 50 ≥ 50 ≥ 50 ≥ 50 ≥ 50

0 0 0 0 0 0 0

30 ≥ 50 10

1 0 4

20

2

3 Economía

Vida útil

grupo de costo 2o nivel

grupo de costo 3er nivel

componente/material

350 Forjados (continuación)

352 Coberturas de forjado (continuación)

parquet de madera maciza, tarima de madera, adoquines de madera parquet multicapa de madera pinturas protectoras para madera para suelos: barnices para madera pinturas protectoras para madera para suelos: selladores para madera pinturas protectoras para madera para suelos: impregnación de la madera, aceites y ceras para madera otros suelos elevados y suelos huecos puntales de suelo elevado y puntales de suelo hueco: acero tarimas flotantes: madera, plástico rodapiés: piedra natural, piedra artificial, clinker, cerámica, madera revestimientos de trampas de suciedad: fibra sintética, plástico, algodón, sisal, yute, coco

353 Revestimientos de techo

359 Forjados, otros

360 Cubiertas

361 Construcción de cubierta 362 Claraboyas, aberturas de cubierta, coberturas

363 Revestimientos de cubierta

tratamiento de superficie: sellado tratamiento de superficie: revestimiento a base de plástico tratamiento de superficie: recubrimiento a base de cera o aceite revestimientos de cartón-yeso revestimientos metálicos: aluminio, acero, cobre, zinc revestimientos de madera: madera, material a base de madera y paneles ligeros multicapa construcciones especiales, incluida la fijación: paneles de fibra mineral, paneles de plástico, paneles de vidrio construcciones especiales, incluida la fijación: techos suspendidos de protección contra incendios construcciones especiales, incluida la fijación: techos acústicos, elementos acústicos, espuma acústica, absorbentes de sonido construcciones especiales, incluida la fijación: techos luminosos aislamiento del techo del sótano papeles pintados: pintables papeles pintados: plástico, textil, tejido, papel no pintable subestructuras: perfiles de tabiquería seca (acero, madera) barandillas, rejillas, parrillas, escaleras: acero, aluminio, madera, productos derivados de la madera, hierro fundido rejillas y parrillas: plástico estructura portante: cubierta inclinada estructura portante: cubierta plana ventanas de cubierta (marco): aluminio, plástico, compuesto de aluminio y madera ventanas de cubierta (marco): compuesto de aluminio y madera ventanas de cubierta (marco): madera dura, tratada ventanas de cubierta (marco): madera de coníferas, tratada lucernarios cúpula lucernarios de banda salidas de azotea y escotillas: acero galvanizado en caliente (galvanizado en pieza) salidas de azotea y escotillas: plástico impulsores para aperturas: accionamiento manual impulsores para aperturas: accionamiento eléctrico impulsores para aperturas: accionamiento neumático impermeabilización de cubiertas planas membranas de impermeabilización: membranas elastoméricas, membranas de plástico bajo el aislamiento membranas de impermeabilización: membranas bituminosas bajo el aislamiento membranas de impermeabilización: membranas bituminosas, membranas elastoméricas, membranas plásticas sobre aislamiento con capa protectora pesada membranas de impermeabilización: membranas bituminosas, membranas elastoméricas, membranas plásticas sobre aislamiento con capa de protección ligera compuestos impermeabilizantes: masilla asfáltica, impermeabilización líquida, asfalto fundido bajo el aislamiento compuestos impermeabilizantes: masilla asfáltica, impermeabilización líquida, asfalto fundido sobre el aislamiento con capa protectora pesada compuestos impermeabilizantes: masilla asfáltica, impermeabilización líquida, asfalto fundido sobre el aislamiento con una ligera capa de protección compuestos impermeabilizantes: impermeabilización líquida sobre el aislamiento sin capa protectora capa protectora pesada: ajardinamiento extensivo capa protectora pesada: gravado, colocación de losas, ajardinamiento intensivo capa de protección ligera: gravillado en obra, espolvoreado en fábrica recubrimientos: pintura metálica revestimientos de cubierta revestimientos: pizarra revestimientos: tejas revestimientos: hormigón, fibrocemento revestimientos: zinc, chapa de cobre, acero inoxidable revestimientos: tejas de madera revestimientos: acero galvanizado y recubierto revestimientos: acero galvanizado, aluminio revestimientos: vidrio revestimientos: tejas bituminosas, placas bituminosas onduladas cubiertas de bandas metálicas: acero inoxidable, cobre cubiertas de bandas metálicas: chapa de acero galvanizada y recubierta

a ≥ 50 40 8 10 5

reemplazo en 50 a 0 1 6 4 9

≥ 50 ≥ 50 45 ≥ 50 8

0 0 1 0 6

12 10 8 ≥ 50 ≥ 50 ≥ 50 ≥ 50

4 4 6 0 0 0 0

40

1

40

1

25 ≥ 50 10 5 ≥ 50 ≥ 50

1 0 4 9 0 0

40 ≥ 50 ≥ 50 ≥ 50

1 0 0 0

35 40 25 25 20 40 30 35 25 20

1 1 1 1 2 1 1 1 1 2

40

1

30 30

1 1

20

2

40

1

30

1

20

2

20

2

40 30 15 12

1 1 3 4

≥ 50 ≥ 50 ≥ 50 ≥ 50 ≥ 50 45 40 30 25 ≥ 50 45

0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 1

125

126

III Durabilidad

Vida útil

grupo de costo 2o nivel

grupo de costo 3er nivel

componente/material

360 Cubiertas (continuación)

363 Revestimientos de cubierta (continuación)

revestimientos de cubierta (continuación) 40 cubiertas de bandas metálicas: chapa de aluminio, chapa de acero galvanizado revestimientos: caña 30 capa aislante como aislamiento sobre o entre pares: paneles de espuma de vidrio, ≥ 50 paneles de lana mineral, paneles de poliestireno extruido, paneles de poliestireno expandido, paneles de poliuretano, paneles de fibra de madera, cáñamo, celulosa. cobertura de cornisa coberturas de cornisa: piedra natural, piedra artificial, hormigón prefabricado, placas de ≥ 50 bloques de hormigón, baldosas y placas de cerámica, gres porcelánico, gres, baldosas partidas, cobre, acero inoxidable, zinc 40 coberturas de cornisa: aluminio, fibrocemento 30 coberturas de cornisa: acero galvanizado coberturas de cornisa: plástico 20 desagüe drenaje (canalones, bajantes, sumideros de azotea): acero inoxidable, cobre, zinc, ≥ 50 aluminio drenaje (canalones, bajantes, sumideros de azotea): acero galvanizado y recubierto 40 drenaje (canalones, bajantes, sumideros de azotea): acero galvanizado 30 drenaje (canalones, bajantes, desagües de azotea): plástico 20 impermeabilización inferior: tableros de tablex ≥ 50 impermeabilización inferior: tableros de fibra impregnados de madera, cáñamo, celulosa 30 impermeabilización inferior: láminas de plástico abiertas a la difusión de vapor 30 aislamiento sobre, entre y bajo pares: lana mineral, poliestireno, poliuretano, gránulos ≥ 50 expandidos, materiales aislantes renovables (por ejemplo, materiales aislantes de madera, celulosa, corcho, mezcla de arcilla ligera, lino, hierba de prado, cáñamo) coberturas ≥ 50 cubierta de entrada: construcción de acero, construcción de acero-vidrio, construcción de hormigón armado, construcción de hormigón pretensado, construcción de madera (revestida) cubierta de entrada: construcción de madera (descubierta), construcción de madera-vidrio, 40 construcción de vidrio (portante) montera de patio: construcciones de acero y vidrio ≥ 50 montera de patio: construcciones de madera-vidrio, construcciones de red de cables 40 montera de patio: construcciones textiles 8 barandillas, rejas, parrillas, escaleras acero inoxidable, acero galvanizado en caliente (galvanizado en pieza) ≥ 50 aluminio, madera dura tratada 45 madera dura sin tratar, madera blanda tratada, material de madera recubierto 30 madera de conífera sin tratar 20 otros protección contra caídas, escalones, peldaños, protectores contra hojas y nieve, ≥ 50 sistemas de protección contra rayos: acero galvanizado en caliente (galvanizado en pieza), acero inoxidable 25 ventilación y desaireación de cubierta: acero galvanizado tubos de desaireación de plástico 25 sistemas de mobiliario: oficinas, laboratorios 30 sistemas de mobiliario: puestos de trabajo informáticos, salas de conferencias 10 sistemas de mobiliario: bibliotecas, refugios 40 15 sistemas de mobiliario: comedores, centros de datos 20 sistemas de mobiliario: aulas de enseñanza, escuelas 25 sistemas de mobiliario: salas de control, centros de control estantes: acero, aluminio, material de madera, plástico 40 mobiliario para armarios: acero, acero inoxidable, 30 aluminio, material de madera, plástico, madera accesorios para guardarropas: acero, acero inoxidable, latón, madera, aluminio 20 accesorios para guardarropas: plástico 15

364 Coberturas de cubierta

369 Cubiertas, otros

371 Equipamiento general

a

reemplazo en 50 a 1 1 0

0 1 1 2 0 1 1 2 0 1 1 0

0 1 0 1 6 0 1 1 2 0 1 1 1 4 1 3 2 1 1 1 2 3

3 Economía

Vida útil

al final de la misma, sino que se establece de antemano como una estimación proyectual de previsión, lo que permite registrar los gastos previstos para el funcionamiento del edificio, así como la calidad medioambiental del producto. Se supone que dentro de la vida útil de todo el edificio, que a veces oscila entre 50 y 100 años, los subsistemas individuales—como instalaciones de servicio del edificio o revestimientos de suelo—tendrán que ser sustituidos varias veces, es decir, habrá varios ciclos de renovación que son considerablemente más cortos que la vida útil total del edificio ( 2). La vida útil estimada o prevista de un producto puede determinarse según varios criterios: técnicos, económicos o incluso socioculturales. Se entiende por vida útil técnica el período durante el cual un producto puede cumplir plenamente la función que se le ha asignado, suponiendo que se fabrique de acuerdo con las normas reconocidas de la tecnología de la construcción y que se mantenga, limpie, cuide y revise adecuadamente de acuerdo con los baremos habituales. El producto está sujeto a un envejecimiento que, al final de su vida técnica, da lugar a su sustitución, es decir, al inicio de un nuevo ciclo de uso, o a su eliminación definitiva al final del ciclo de vida del edificio en su conjunto. La vida útil efectiva de un producto no tiene por qué coincidir con su vida útil técnica. Puede ser más corta si el producto se sustituye a pesar de aún ser funcional, por ejemplo, porque es aconsejable por razones económicas (fin de la vida económica) o porque se considera anticuado (obsolescencia); o incluso más larga por razones de uso especialmente intensivo, negligencia por parte del operador del edificio o porque se acepta deliberadamente el deterioro material del edificio. Una influencia decisiva en la vida útil es el mantenimiento adecuado y suficientemente frecuente del producto, pongamos por caso un revestimiento de suelo. Por ejemplo, la suciedad como grano fino sobre suelos duros puede provocar rápidamente arañazos y marcas de desgaste y causar un envejecimiento prematuro. Se distinguen las siguientes definiciones, diferentes entre sí, de la vida útil de un componente o producto de construcción: 3 • vida técnica media de componentes;

✏ Reference Service Life

• vida útil prevista/presunta de componentes;

✏ Estimated Service Life

• vida económica de componentes; el fin de la vida útil no se debe al desgaste sino a consideraciones económicas; • vida útil calculada de componentes según la norma VDI 2067;

✏ Calculated Service Life

• periodo de consideración; acordado con el cliente;

✏ Reference Study Period

127

128

III Durabilidad

Vida útil

✏ Reference Service Life, RSL

Además, se define una vida útil de referencia, es decir: la vida útil que cabe esperar en un conjunto determinado, es decir, el conjunto de referencia, de condiciones de uso de un producto de construcción y que puede servir de base para estimar la vida útil en otras condiciones de uso.

& EN 15643-1, 3.53

El envejecimiento es la pérdida o reducción de las propiedades (capacidad de carga, impermeabilidad, transparencia, elasticidad, etc.) debido a influencias físicas, químicas y biológicas, como efectos mecánicos, vibraciones, luz, procesos microbiológicos, etc., así como catástrofes (naturales) o accidentes.4 El envejecimiento de productos de construcción se registra numéricamente mediante diversos métodos, por ejemplo, mediante curvas de pérdida de valor ( 3, 4). Representan diferentes procesos de envejecimiento en función del desgaste, la calidad, la edad, la exposición y el mantenimiento.5 La durabilidad, en cambio, es la capacidad de:

2.1 2.1 Envejecimiento

mantener la calidad técnica requerida a lo largo de la vida útil, que está sujeta a un cierto mantenimiento bajo la influencia de procesos previsibles.

& EN 15643-1, 3.18

y

1

2

3

3 Tipos de servicios técnicos/funcionales designados y vida útil de referencia (RSL) según EN 15804.

4 Tipos de servicios técnicos/funcionales designados, reparación e inspección, mantenimiento, limpieza durante la vida útil de referencia (RSL) según EN 15804. x y 1 2 3 4,5

vida útil de referencia RSL calidad técnica y funcional calidad de partida calidad media calidad mínima inspección, mantenimiento, limpieza/reparación

x

y

1

4

5

2 3 x

3 Economía

La obsolescencia debe distinguirse del envejecimiento. Al igual que el envejecimiento, ésta también provoca una pérdida de valor, pero por otras razones; éstas pueden ser de la siguiente naturaleza: 6

Ciclo de vida

129

Obsolescencia

2.2

El ciclo de vida es la secuencia completa de fases por las que pasa un determinado sistema de productos, empezando por el diseño y terminando por la eliminación. Esencialmente, se distinguen cuatro fases principales del ciclo de vida: construcción nueva, uso, renovación, deconstrucción ( 5).

Ciclo de vida

3.

Fase 1 Construcción nueva. El objetivo de la nueva construcción es construir un edificio funcional, asumiendo el consumo de recursos y el impacto sobre el medio ambiente asociados. La producción va precedida de una fase de concepción y planificación, en la que se deben prever con la mayor exactitud posible los efectos futuros de la medida de construcción. Una planificación adecuada puede tener ya una gran influencia en la eficiencia de recursos y la compatibilidad medioambiental del proyecto de construcción. El curso decisivo lo marcan las decisiones de planificación, que tienen una influencia decisiva en las fases posteriores del ciclo de vida.

Construcción nueva

3.1

Uso

3.2

• funcional: el componente ya no puede desempeñar correctamente la función que tiene asignada; • física: por falta de mantenimiento; • técnica: el componente ya no responde a los estándares vigentes; • legal: el componente ya no cumple con la normativa vigente; • económica: el valor de la renta del edificio ya no se corresponde con la evolución del precio del suelo; • formal: el producto se percibe como anticuado. Según esto, un producto puede ser sustituido por su obsolescencia mucho antes de lo que sería necesario debido al envejecimiento.

Fase 2 uso: Utilización de una unidad para su fin previsto y de acuerdo con las reglas generalmente reconocidas de la tecnología, por la que se crean bienes y/o servicios a cambio de la reducción de las reservas de desgaste.

Ésta es principalmente la función que debe cumplir el componente respectivo. El funcionamiento se define como la combinación de todas las medidas técnicas, administrativas

& EN 13306, 4.13

& DIN 31051, 4.3.5

130

III Durabilidad

Ciclo de vida

& DIN 31051, 4.5.7

y de gestión, a excepción de las medidas de mantenimiento, que permiten cumplir esta función. Un fallo se produce cuando una unidad pierde la capacidad de realizar una función necesaria. El fallo se debe al desgaste si: su probabilidad de ocurrencia aumenta con el tiempo de funcionamiento o con el número de usos de la unidad y los desgastes asociados a ellos.

& EN 13306, 5.4

En cambio, está relacionado con el envejecimiento si: su probabilidad de aparición aumenta con el paso del tiempo.

& EN 13306, 5.5

La degradación se produce cuando hay un: cambio perjudicial en el estado físico, debido al factor tiempo, al uso o a causas externas.

& EN 13306, 5.6

El mantenimiento es:

3.2.1 Mantenimiento

& DIN 31051, 4.1.1

la combinación de todas las acciones técnicas, administrativas y de gestión durante el ciclo de vida de una unidad para mantenerla o devolverla a su estado de funcionamiento para que pueda realizar la función requerida.

& DIN 31051, 4.1

Según la norma, se consideran las siguientes medidas básicas de mantenimiento ( 6): • servicio de mantenimiento: medidas para retrasar el agotamiento de la reserva de desgaste existente; • inspección: La inspección incluye medidas para determinar y evaluar el estado real de una unidad, incluida la determinación de las causas del desgaste y la derivación de las consecuencias necesarias para el uso futuro; • reparación: la reparación es una acción física realizada para restablecer la función de una unidad que funciona mal;

mantenimiento

conversión

mantenimiento

operación

reparación

operación

gestión/

modernización

gestión/

administración

administración

uso

uso

extracción de materias primas/producción/transporte

5 Representación simplificada del ciclo de vida. 7

fase de deconstrucción

reciclaje/ eliminación

fase de uso

deconstrucción

fase de modernización

plan de deconstrucción

fase de uso

ggf. weitere Modernisierungsund Nutzungsphasen

puesta en servicio

fase de construccción

construcción

planificación

desarrollo del proyecto

fase de proyecto

3 Economía

Ciclo de vida

131

• mejora: La mejora es la combinación de todas las medidas técnicas, administrativas y de gestión para aumentar la fiabilidad y/o la capacidad de mantenimiento y/o la seguridad de una unidad sin cambiar su función original. Los siguientes términos son relevantes en relación con el mantenimiento: • revisión es el: número exhaustivo de tareas de mantenimiento preventivo para mantener el nivel de funcionamiento requerido de una unidad.

& EN 13306, 8.6

• revisión a fondo: Actuación tras el desmantelamiento de una unidad y la reparación o sustitución de las subunidades que se acercan al final de su vida útil y/o deben ser sustituidas periódicamente.

& EN 13306, 8.14

• facilidad de mantenimiento: Capacidad de un componente, una pieza compuesta (parte de una estructura) o una estructura de mantener un estado en el que se puedan cumplir sus requisitos funcionales o, en caso de fallo, de volver a ese estado.

& EN 15643-1, 3.40

• reserva de desgaste: Reserva de posibles rendimientos funcionales en condiciones específicas inherentes a una unidad como resultado de su fabricación, reparación o mejora ( 8).

& DIN 31051, 4.3.4

Fase 3 renovación:

Renovación

Alteraciones y mejoras en un edificio existente con el objetivo de ponerlo en un estado aceptable.

& EN 15643-1, 3.55

3.3

El objetivo principal de la renovación es mantener el valor del edificio o aumentarlo si se pretende adaptar continuamente el tejido del edificio a exigencias cada vez mayores. Durante el ciclo de vida de un edificio, se producen varios ciclos sucesivos de renovación y uso ( 20 b). Fase 4 deconstrucción: al deconstruir la estructura de un edificio al final de su vida útil, se aplica la siguiente jerarquía de objetivos: 8 • uso posterior a nivel de elemento (por ejemplo, un suelo elevado); • uso posterior a nivel de componente (por ejemplo, un parqué); • reciclaje de materiales de construcción al máximo nivel

Deconstrucción ✏ End of Life

3.4

132

III Durabilidad

Ciclo de vida

posible, minimización del desciclaje; • aprovechamiento térmico; • depósito en vertedero. Los siguientes términos son relevantes en el contexto del desmantelamiento: • reutilización: Proceso por el cual los productos o componentes que no son residuos se reutilizan para el mismo fin para el que fueron producidos o se utilizan para otros fines sin reprocesamiento.

& EN 15643-1, 3.59

• recuperación: Tratamiento de residuos con el fin de sustituir otros recursos o procesar residuos con este fin.

& EN 15643-1, 3.50

• reciclaje: Proceso de recuperación mediante el cual los materiales de desecho se vuelven a transformar en productos, materiales o sustancias que sirven para su propósito original o para otros fines.

& EN 15643-1, 3.51

Se distingue entre: •• el reciclaje de sustancias orgánicas no utilizadas como disolventes; •• el reciclaje de metales y compuestos metálicos, y

✏ Incluyendo el compostaje y otros procesos de transformación biológica



•• el reciclaje de otros materiales inorgánicos.

mantenimiento (4.1.1)

6 Medidas básicas de mantenimiento según DIN 31051, 3.

servicio (4.1.2)

inspección (4.1.3)

reparación (4.1.4)

mejora (4.1.5)

mantenimiento

mantenimiento preventivo

7 Mantenimiento—diagrama general según EN 13306, Anexo A.

mantenimiento según la condición

mantenimiento predeterminado

planificado, a demanda o continuo

planificado

mantenimiento correctivo

aplazado

inmediato

3 Economía

Ciclo de vida

El potencial de reciclaje de un producto de construcción equivale al ahorro potencial de insumos primarios en una futura producción secundaria, es decir, una producción en la que se utiliza una determinada proporción de material reciclado o secundario. Un material secundario: es un material que se recupera de un uso anterior o de residuos y sustituye a un material primario.

Así, en el ciclo de vida, la producción y el potencial de reciclaje se consideran conjuntamente y se compensan entre sí. Sin embargo, este último no debe incluirse en el cálculo más de una vez. Esto significa que un producto que se compone enteramente de material secundario, es decir, de material reciclado, ya no tiene potencial de reciclaje acreditable. Un examen más detallado del reciclaje, teniendo en cuenta los aspectos relacionados con la construcción, puede encontrarse en otro lugar.

& EN 15643-1, 3.61

☞ Cap. III-6 Reciclaje, pág. 164

• desciclaje: en el caso del desciclaje, también se efectúa una recuperación, pero a un nivel de calidad inferior. Un ejemplo de desciclaje es el uso de hormigón estructural triturado como material de relleno en movimientos de tierra; • residuos: Sustancia u objeto del que el poseedor se deshace, o tiene la intención de hacerlo o está obligado por ley a deshacerse

& EN 15643-1, 3.75

reserva de desgaste

y cuya eliminación es necesaria por razones de interés general y de protección del medio ambiente. Los efectos del tratamiento de residuos, es decir, las emisiones resultantes, deben incluirse en el inventario del ciclo de vida y, por tanto, permanecen dentro de los límites del sistema.

estado inicial tras la producción

estado inicial tras la reparación o eliminación de puntos débiles

límite de desgaste

0 Nota

La curva de agotamiento de las existencias de desgaste es sólo un ejemplo de las posibles progresiones.

fallo

tiempo

8 Reducción de las existencias de desgaste y su creación a través de la reparación o mejora de acuerdo con DIN 31051, 4.3.2.

133

134

Coste del ciclo de vida

III Durabilidad

4. 4.

Coste del ciclo de vida (Life-Cycle Costing, LCC; Life-Cycle Cost Analysis, LCCA)

Para el cálculo de los costes del ciclo de vida a lo largo de la vida útil definida, hay que tener en cuenta los siguientes aspectos y efectos económicos relevantes para las construcciones de edificios ( 9): 9

& EN 15643-4, 5.4.2

• aspectos e impactos económicos en la fase de preutilización (módulos A0 y A1 – A5); •• costes de productos de construcción listos para usar entregados en fábrica; •• gastos incurridos entre la fábrica y la obra;





•• trabajos preparatorios e instalaciones temporales en obra: medidas para despejar y preparar el terreno para la actividad de construcción y proporcionar infraestructura y servicios públicos (gas, electricidad y agua) en el solar; •• construcción del edificio—todos los aspectos del edificio relacionados con la adquisición y la construcción, incluidos aparcamientos directamente en la obra; •• acondicionamiento inicial del edificio—acondicionamiento o reforma de edificios nuevos; •• en su caso, subvenciones e incentivos económicos;

• aspectos y efectos económicos excepto el edificio en funcionamiento durante la fase de uso (módulos B1 – B5); •• reparación y sustitución de componentes menores/ áreas pequeñas; información para la valoración del edificio

información complementaria fuera del ciclo de vida

información del edificio relacionada con el ciclo de vida

fase antes del uso

fase de uso

fase después del uso

modernización

consumo de energía durante el funcionamiento consumo de agua durante el funcionamiento

beneficios y perjuicios fuera de los límites del sistema

eliminación

B5

procesamiento de residuos para su reutilización, recuperación y/o reciclaje

B4

transporte

B7

B3

reparación

A5

mantenimiento

A4

uso

A1-3

B6

B2

D

deconstrucción

A0

B1

sustitución

C1-4 fase de eliminación

fase de construcción/instalación

B1-7 fase de uso

transporte

A4-5 fase de construcción

extracción de materias primas transporte producción

A1-3 fase de producción

solar y tasas asociadas/ asesoramiento

A0 fase de proyecto

C1

C2

C3

C4

oportunidades de reutilización, recuperación y reciclaje

9 Módulos de información aplicados para la evaluación de la calidad económica de un edificio, según EN 15643-4.

3 Economía

Coste del ciclo de vida

135

•• sustitución o renovación de sistemas y componentes mayores; •• adaptación o acondicionamiento posterior del edificio —acondicionamiento o reforma de edificios existentes;

•• limpieza; •• mantenimiento de instalaciones; •• renovación; •• tratamiento previsto o renovación prevista del activo utilizado;

• aspectos y efectos económicos durante el funcionamiento del edificio (módulos B6 – B7); •• costes energéticos durante el funcionamiento del edificio; •• costes asociados al uso de agua; •• impuestos; •• subvenciones e incentivos económicos;

• aspectos e impactos económicos durante la fase de eliminación (módulos C1 – C4 y D); •• deconstrucción/desmantelado, demolición; •• todos los costes de transporte asociados al proceso de desmantelamiento y a la eliminación del bien construido; •• tasas e impuestos; •• costes y/o ingresos derivados de la reutilización, el reciclaje y la recuperación de energía en la fase de eliminación. Los costes de construcción y desmantelamiento se registran sobre la base de la norma ( 10). El grupo de costes relevante para nuestro contexto en esta norma es el grupo de costes 300 para la construcción de edificios e indirectamente también el grupo de costes 400 para las instalaciones técnicas que están influenciadas por la construcción del edificio en ciertos contextos, como cuando las instalaciones están integradas en la construcción de un forjado ( 10).

Costes de construcción y costes de desmantelamiento y eliminación & DIN 276-1

4.1

136

Coste del ciclo de vida

III Durabilidad

4.2 4.2

Costes de uso

Según la norma, deben considerarse los siguientes grupos de costes relacionados con las construcciones de edificios para la fase de vida útil:

& DIN 18960, 5.2

300 costes de operación; 310 suministro; 320 eliminación; 330 limpieza y mantenimiento de edificios ( 11); 350 operación, inspección y mantenimiento; 400 costes de mantenimiento; 410 mantenimiento de las construcciones del edificio; 420 mantenimiento de las instalaciones técnicas. 4.3 4.3

Gastos de mantenimiento del edificio

Este término se refiere a los costes de materiales y mano de obra que se producen al final de la vida técnica para sustituir el producto desgastado, póngase por caso un suelo, cuyos costes se indican a continuación a modo de ejemplo ( 12). Los costes de mantenimiento incluyen los costes de eliminación del suelo desgastado y preparación del subsuelo para aplicar el nuevo revestimiento.10

3 Economía

Coste del ciclo de vida

300 Edificio – construcción

400 Edificio— Instalaciones técnicas

310 Fosa de excavación

410 Sistemas de alcantarillado, agua y gas

311

Producción de la fosa de obra

411

Sistemas de alcantarillado

312

Cerramiento de la fosa de obra

412

Sistemas de agua

313

Drenaje

413

Sistemas de gas

319

Fosa de obra, varios

419

Sistemas de alcantarillado, agua, gas, varios

320 Cimentación

420 Sistemas de suministro de calor

321

Mejora del subsuelo

421

Sistemas de generación de calor

322

Cimientos poco profundos

422

Redes de distribución de calor

323

Cimientos profundos

423

Superficies de calefacción de espacios

324

Soleras y losas

429

Sistemas de suministro de calor, varios

325

Solados

326

Impermeabilizaciones

431

Sistemas de ventilación

327

Drenajes

432

Sistemas parciales de aire acondicionado

329

Cimentación, varios

433

Aire acondicionado

434

Sistemas de refrigeración

439

Sistemas de ventilación, varios

330 Paredes exteriores

430 Sistemas de ventilación

331

Paredes exteriores portantes

332

Paredes exteriores no portantes

333

Pilares exteriores

441

Sistemas de alta y media tensión

334

Puertas y ventanas exteriores

442

Sistemas de alimentación propios

335

Revestimiento de paredes exteriores, exteriores

443

Aparatos de baja tensión

336

Revestimiento de paredes exteriores, interiores

444

Sistemas de instalación de baja tensión

337

Paredes exteriores modularizadas

445

Sistemas de iluminación

338

Protección solar

446

Protección contra rayos y sistemas de puesta a tierra

339

Paredes exteriores, varios

449

Instalaciones eléctricas, varios

340 Paredes interiores

440 Instalaciones eléctricas

450 Equipos de telecomunicaciones y tecnologías de información

341

Paredes exteriores portantes

451

Equipos de telecomunicaciones

342

Paredes exteriores no portantes

452

Sistemas de búsqueda y señalización

343

Pilares interiores

453

Sistemas de servicios temporizadores

344

Puertas y ventanas interiores

454

Sistemas electroacústicos

345

Revestimiento de paredes interiores

455

Sistemas de televisión y antenas

346

Paredes interiores modularizadas

456

Sistemas de detección de riesgos y de alarma

349

Paredes interiores, varios

457

Redes de transmisión

459

Equipos de telecomunicaciones y tecnologías de

350 Forjados 351

Construcciones de forjado

352

Coberturas de forjado

353

Revestiminetos de techo

461

Sistemas de elevación

359

Forjados, varios

462

Escaleras mecánicas, paseos en movimiento

463

Sistemas de conducción

360 Cubiertas

información, varios 460 Transportadores

361

Construcciones de cubierta

464

Sistemas de transporte

362

Tragaluces, aberturas en cubierta

465

Sistemas de grúa

363

Coberturas de cubierta

469

Transportadores, varios

364

Revestiminetos de cubierta

369

Cubiertas, varios

370 Elementos constructivos complementarios

470 Instalaciones de uso específico 471

Equipos de cocina

472

Equipos de lavandería y limpieza

371

Complementos generales

473

Sistemas de suministro de medios

372

Complementos especiales

474

Equipos médicos y de laboratorio

379

Complementos constructivos, varios

475

Sistemas de extinción de incendios

476

Instalaciones de baño

390 Otras medidas para construcciones de edificios 391

Equipamiento de obra

477

Sistemas de calefacción, refrigeración y aire de proceso

392

Andamios

478

Instalaciones de eliminación

393

Medidas de seguridad

479

Instalaciones de uso específico, varios

394

Medidas de demolición

395

Reparaciones

481

Sistemas de automatización

396

Eliminación de materiales

482

Armarios de distribución

397

Medidas adicionales

483

Instalaciones de gestión y operación

398

Construcciones temporales

484

Sistemas de automatización de espacios

399

Otras medidas para construcciones, varios

485

Redes de transmisión

489

Automatización de edificios, varios

480 Automatización de edificios

490 Otras medidas para instalaciones técnicas

10 Grupos de costes 300 Estructuras de edificios y 400 Instalaciones técnicas según la norma DIN 276-1 como resumen de los factores de coste relevantes para la construcción.

491

Equipo de obra

492

Andamios

493

Medidas de seguridad

494

Medidas de demolición

495

Reparaciones

496

Eliminación del materiales

497

Medidas adicionales

498

Instalaciones técnicas temporales

499

Otras medidas para instalaciones técnicas, varios

137

III Durabilidad

Coste del ciclo de vida

fieltro de aguja "comercial fuerte“ (EN 1470) tufting "comercial normal“ (EN 1307) tufting "comercial fuerte“ (EN 1307)

estándar

dígito de equ.

aspiración/ 1,00 aspiración con cepillo 1,00 procedimiento combinado de 1,00 desprendimiento

calidad de la limpieza – costes [€/m2]* alta media baja 8,931)

4,981)

2,571)

8,78

4,83

2,42

8,78

4,83

2,42

*) Todos los precios sin el impuesto sobre el valor añadido legal. Bodenbelag

linóleo

Standard

linóleo, recubierto de PUR, renovable PVC, heterogéneo

tufting „clase 32, comercial, normal“ (EN 1307)

31

tufting „clase 33, comercial, fuerte“ (EN 1307)

39

linóleo, revestido de PUR, renovable 1)

hoch

mittel

gering

12,19

6,80

PVC, heterogéneo

19,51

10,83

5,34

PVC, homogéneo

1,00

18,68

10,19

4,80

1,00

21,50

11,58

5,35

20,68

12,19

6,80

19,51

10,83

5,34

1,00

convencional moderno

32

linóleo

Reinigungsqualität - Kosten [€/m2]*

1,00

PVC, recubierto de PUR, renovable

1,00

18,68

10,19

4,80

PVC, recubierto de PUR, no renovable

1,00

19,14

10,46

4,97

elastómero (liso)

1,00

21,50

11,58

5,35

elastómero (estructurado)

1,15

24,73

13,32

6,15

recubrimiento de poliuretano

1,00

19,14

10,46

4,97

laminado

1,00

19,14

10,46

parquet (sellado)

1,00

19,14

parquet (impregnado de aceite)

1,00

piedra natural (mármol, pulido) piedra natural (pulida)

gastos de mantenimiento [€/m2]*

fieltro de aguja „clase 33, comercial, fuerte“ (EN 1470)

20,68

convencional moderno

PVC, homogéneo (sin tratamiento superficial de fábrica)

Äq. Ziffer

tipo de suelo revestimientos textiles

suelo

revestimientos de suelo no textiles

138

PVC, revestido de PUR, renovable 1)

33 34 10 / 3,50 4) 40 32 35 10 / 3,50 2)

PVC, revestido de PUR, no renovable 1)

35

elastómero/caucho (liso)

37

revestimiento de poliuretano (PUR)

42

laminado

56

parquet (sellado) 3)

15

piedra natural (mármol, pulido) 4)

8

piedra natural (lijada) 5)

0

4,97

piedra natural (en bruto) 5)

0

10,46

4,97

terrazo (pulido) 4)

8

19,14

10,46

4,97

terrazo (lijado, estructurado) 5)

0

1,00

18,68

10,19

4,80

baldosas cerámicas5)

0

1,00

18,68

10,19

4,80

piedra natural (en bruto)

1,15

21,48

11,72

5,52

terrazo (pulido)

1,00

18,68

10,19

4,80

terrazo (lijado)

1,00

18,68

10,19

4,80

)

1

)

2

) ) ) *) 3

baldosas de cerámica (sin estructura superficial, esmaltadas)

1,00

baldosas de gres porcelánico (microporosas, pulidas)

1,30

18,68

10,19

4,80

4 5

24,28

13,25

Algunos acabados de PUR no pueden renovarse aplicando un sello de barniz debido a la estructuración de la superficie del revestimiento o a la falta de adhesión a la capa de PUR. Las dispersiones de polímeros tampoco se adhieren a estas superficies. Renovación mediante el lijado de toda la superficie y la aplicación de un sellador de poliuretano en toda la superficie después de 5 años (10€/m2); Cada 5 años se lleva a cabo una renovación parcial (3,50€/m2). Lijado y tratamiento de las superficies (sellado, impregnación de aceite). Lijado y pulido con ayuda de almohadillas de diamante. Por lo general, no requieren renovación durante la vida útil técnica de 50 años. Todos los precios no incluyen el IVA legal.

6,24

*) Todos los precios sin el impuesto sobre el valor añadido legal. 1 ) Desprendimiento más elaborado, en consecuencia + 0,15 €/m2

11 Costes de limpieza de revestimientos de suelos dependiendo de la calidad de la limpieza, según FIGR.11

12 Costes de mantenimiento de revestimientos de suelo según FIGR, estado 2010.12

3 Economía

1

2

3 4 5 6 7 8 9

10 11 12

König H, Kohler N, Kreißig J, Lützkendorf T (2009) Lebenszyklusanalyse in der Gebäudeplanung – Grundlagen, Berechnung, Planungswerkzeuge. Detail Green Books, pág. 59 Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit (BMUB) (ed) (2014) Leitfaden Nachhaltiges Bauen, pág. 29 König et al (2009) pág. 37 Ibidem pág. 32 Ibidem pág. 34 Ibidem pág. 32 BMUB (2014), pág. 24 Ibidem pág. 32 Algunos de los siguientes factores de coste no están relacionados exclusivamente con suelos, sino que se incluyen en el cálculo de los costes a prorrata de los mismos. Lutz, Martin (2010) Lebenszykluskosten von Fußbodenbelägen, Informe FIGR No 2, pág. 7 Ibidem pág. 19 Ibidem pág. 8

UNE-EN 13306: 2018-07 Mantenimiento. Terminología del mantenimiento UNE-EN 15643: 2021-11 Sostenibilidad en la construcción. Marco para la evaluación de los edificios y las obras de ingeniería civil UNE-EN 15804: 2014-02 Sostenibilidad en la construcción. Declaraciones ambientales de producto. Reglas de categoría de producto básicas para productos de construcción DIN 276: 2018-12 Building costs DIN 18960: 2020-11 User costs of buildings DIN 31051: 2019-06 Fundamentals of maintenance VDI 2246: Designing maintainable engineered products Sheet 1: 2001-03 Basic principles

139

Notas

Normas y directrices

III-4 FACTORES SOCIALES

I

EL PROYECTO CONSTRUCTIVO I KONSTRUIEREN

II ESTRUCTURA II-1 ORDEN Y SUBDIVISIÓN STRUKTUR II-2 II CONSTRUCCIÓN INDUSTRIALIZADA II-3 ORDENAMIENTO DIMENSIONAL II - 1 ORDNUNG UND GLIEDERUNG II - 2 INDUSTRIELLES BAUEN III SOSTENIBILIDAD II - 3 MASSORDNUNG III-1 CONTEXTO

1. Consideración de los efectos socioculturales...........142 2. Accesibilidad..............................................................142 3. Adaptabilidad..............................................................142 4. Salud y comodidad.....................................................142 5. Molestias para zonas limítrofes.................................144 6. Mantenimiento...........................................................144 7. Seguridad/protección.................................................145 8. Adquisición de materiales y servicios........................146 9. Participación de las partes interesadas (Stakeholder Involvement).........................................146 Normas y directrices.......................................................147

III-2 ECOLOGÍA III-3 ECONOMÍA III-4 FACTORES SOCIALES III STOFFE III-5 ANÁLISIS DEL CICLO DE VIDA III - 1 MATERIE III-6 RECICLAJE III - 2 WERKSTOFF III - 3 STEIN IV MATERIALES III - 4 BETON IV-1 MATERIA III MATERIALES - 5 HOLZ TÉCNICOS IV-2 III - 6 STAHL IV-3 PIEDRA III - 7 BEWEHRTER BETON IV-4 HORMIGÓN III - 8 KUNSTSTOFF IV-5 MADERA III - 9 GLAS IV-6 ACERO IV-7 HORMIGÓN ARMADO IV-8 VIDRIO IV-9 MATERIALES SINTÉTICOS

IV BAUPRODUKTE

V IV PRODUCTOS DE CONSTRUCCIÓN - 1 KÜNSTLICHE STEINE V-1 IV PIEDRAS ARTIFICIALES - 2 HOLZPRODUKTE V-2 IV PRODUCTOS DE MADERA - 3 STAHLPRODUKTE V-3 IV PRODUCTOS DE ACERO - 4 GLASPRODUKTE V-4 IV PRODUCTOS DE VIDRIO - 5 KUNSTSTOFFPRODUKTE V-5 PRODUCTOS SINTÉTICOS VI FUNCIONES V FUNKTIONEN VI-1 ÁMBITO VI-2 CONDUCCIÓN DE FUERZAS V -PROTECCIÓN 1 SPEKTRUM VI-3 HIGROTÉRMICA V -PROTECCIÓN 2 KRAFT LEITEN VI-4 ACÚSTICA V 3 THERMOHYGRISCHE FUNKTIONEN VI-5 PROTECCIÓN CONTRA INCENDIOS V 4 SCHALLSCHUTZ VI-6 DURABILIDAD V - 5 BRANDSCHUTZ V - 6 DAUERHAFTIGKEIT ANEXO

142

Salud y comodidad

III Sostenibilidad

1. 1.

Consideración de los efectos socioculturales

El impacto social o sociocultural de un sistema de productos, en este caso la construcción de edificios, se considera un „cambio social o en la calidad de vida“, ya sea perjudicial o beneficioso, „causado total o parcialmente por aspectos sociales“. Aplicados o implementados en superficies de cerramiento de espacios en edificios, tanto en el interior como en el exterior, los materiales y las construcciones de edificios influyen notablemente en la percepción visual, acústica y háptica del usuario, en su confort térmico, en su orientación en el espacio, así como en su seguridad y salud. Además, la elección de un determinado material, tipo de construcción o acabado puede favorecer o, por el contrario, dificultar la adaptación del edificio a un cambio de uso. Las obras de renovación o mantenimiento necesarias en estructuras de edificios pueden molestar y afectar al usuario o, en cambio, llevarse a cabo en gran medida sin molestias. Los factores esenciales que influyen en la calidad sociocultural de construcciones o en su percepción estética y emocional y en la apropiación simbólica por parte del usuario o espectador ya se han tratado con detalle anteriormente. En concreto, son relevantes para los aspectos de sostenibilidad social de construcciones interiores de edificios los siguientes parámetros ( 29).

& EN 157643-1, 3.65

☞ Cap. IV-2, Aptdo. 3. Aptitud para el material, pág. 245 & EN 15643-3, 1. y EN 16309, 7.

2. Accesibilidad 2.

3. Adaptabilidad 3.

4. 4.

Salud y comodidad

Acceso sin problemas a habitaciones/espacios, en tanto venga influenciado por superficies de materiales. • accesibilidad (accesibilidad para personas con discapacidad): circulación dentro del edificio; • acceso a instalaciones técnicas o a servicios del edificio. Propiedad del objeto de valoración o de partes del mismo para permitir modificaciones que posibiliten un uso diferente del mismo. Esto incluye, por ejemplo: • la capacidad de tener en cuenta las necesidades individuales de los usuarios; • la capacidad de tener en cuenta cambios en las necesidades de los usuarios; • la capacidad de tener en cuenta cambios técnicos; • la capacidad de tener en cuenta cambios de uso. Los siguientes factores influyen: • propiedades acústicas; •• aislamiento acústico contra el ruido aéreo y de impacto procedentes del interior de un edificio o de un edificio adyacente;

4 Factores sociales

•• acústica de sala; absorción acústica en recintos cerrados; se de- terminará según EN 12354-6; tiempo de reverberación; se determinará según EN 12354-6 o EN ISO 3382-2; parámetros de acústica de sala de oficinas de planta abierta; se determinarán según EN ISO 3382-3; en el caso de medidas de ruido aéreo y de impacto, cuando sean pertinentes y se utilicen en la situación local, deberá utilizarse un único número de clasificación de aislamiento acústico para la evaluación: sonido aéreo, según EN ISO 7171-1; sonido de impacto, según EN ISO 717-2; • calidad del aire interior; •• Evaluación de las emisiones declaradas de sustancias en los materiales de construcción utilizados y si son relevantes para la calidad del aire interior según la norma CEN/TS 16516; •• evaluación del riesgo de aparición de moho en función de las temperaturas de la superficie interior y de la humedad relativa (según la norma EN ISO 13788); •• debido a la radiación del radón [Bq/m3]; • confort visual; •• luz artificial (nivel de luz según EN 12464-1, 6.), influencia de la reflexión de la superficie del material: iluminación [lx]; sistema unificado de evaluación del deslumbramiento (ingl: Unified Glare Rating – UGR); índice de reproducción cromática (Colour Rendering Index – RA). luz diurna (influencia de la reflexión de la superficie del material): factor de luz diurna [%]; delumbramiento por el objeto de valoración; • propiedades electromagnéticas, ausencia de descargas electrostáticas;

Salud y comodidad

143

144

Mantenimiento

III Sostenibilidad

• características espaciales; •• influencia de la textura, el diseño gráfico y el color de la superficie del material sobre el efecto visual espacial; • comportamiento térmico; •• estructural: temperatura operativa (° C o K) (temperatura de radiación de superficies, temperatura del aire y su distribución); humedad del aire (% ó g/kg); (por ejemplo, la influencia de la capacidad de sorción de las superficies del material); adaptación al tipo de actividades en la sala; adaptación al comportamiento del usuario (por ejemplo, actividades, ropa); •• relacionados con el usuario y el control: la temperatura ambiente puede controlarse a nivel del edificio [si/no] (por ejemplo, con calefacción por suelo radiante); la temperatura ambiente se puede controlar en cada una de las habitaciones (en caso afirmativo: manual o automático) [si/no]; (por ejemplo, con calefacción por suelo radiante). 5. 5.

Molestias para zonas limítrofes

6. Mantenimiento 6.

Influyen los siguientes factores: • ruido (por ejemplo, para superficies de materiales reflectantes del sonido); • emisiones al aire exterior. Evaluación de las consecuencias para los usuarios y el vecindario de actividades de mantenimiento necesarias para mantener la funcionalidad del edificio o restaurar su calidad técnica. • trabajos de mantenimiento (incluyendo aspectos de salud y confort para los usuarios de edificios y el impacto sobre el vecindario); •• frecuencia y duración de la inspección periódica/ mantenimiento/limpieza, reparación, sustitución y/o mejora/modernización;

4 Factores sociales

Seguridad/protección

145

•• impacto sobre la salud y el bienestar de los usuarios durante el mantenimiento (por ejemplo, impacto en la calidad del aire, ruido, extensión y duración); •• seguridad del usuario durante la inspección/mantenimiento/limpieza/reparación; •• utilización del edificio mientras se realizan tareas de inspección/mantenimiento/limpieza y reparación (por ejemplo, como la relación entre el tiempo previsto de mantenimiento y limpieza que causa la interrupción y los días de uso normal). Influyen los siguientes factores: • resistencia a los cambios climáticos: •• resistencia a la radiación solar (superficies de materiales expuestos: masa de almacenamiento térmico (para interiores), resistencia a rayos ultravioleta, resistencia a la luz); •• resistencia a la temperatura; • resistencia a impactos excepcionales: •• terremotos; •• explosiones; •• fuego (protección contra incendios que va más allá de los requisitos oficiales); clases de resistencia al fuego superiores a las requeridas; utilización de materiales y productos con mejor respuesta en cuanto a la clasificación de reacción al fuego (EN 13501- 2, -3 y -4) que la exigida por la normativa vigente, evaluada según EN 13501-1; utilización de enfoques de protección contra incendios para optimizar la construcción del edificio y los sistemas de alarma contra incendios; •• sustancias químicas (por ejemplo, en la construcción para investigación o industrial); •• impacto de vehículos; disposición de barreras físicas para proteger superficies (por ejemplo, en garajes o naves industriales);

Seguridad/protección

7.

146

III Sostenibilidad

Participación de las partes interesadas

refuerzo de áreas de riesgo potencial; • seguridad personal y protección contra robo y vandalismo; •• caminos bien iluminados con líneas de visión claras (por ejemplo, en pasillos); • protección contra interrupciones del suministro; •• por ejemplo, pisos: circulación segura y sin obstáculos dentro del edificio, así como evacuación del mismo en caso de interrupción del suministro eléctrico; • superficies de materiales: •• permitir o facilitar la circulación libre y segura dentro del edificio y la evacuación del mismo en caso de interrupción del suministro eléctrico. 8. 8.

Adquisición de materiales y servicios

En lo que respecta a la construcción de edificios, la adquisición responsable y la trazabilidad de productos y servicios desempeñan un papel especialmente importante.

9. 9.

Participación de las partes interesadas (Stakeholder Involvement)

Un parámetro relevante en este contexto es la posibilidad de que las partes interesadas participen en el proceso de toma de decisiones para la fabricación de un sistema de productos. Los métodos de evaluación que deben aplicarse están regulados en la norma.

& EN 16309

fases del ciclo de vida de un edificio uso / operación

antes del uso / fase de producción planificación, proyecto y puesta en marcha

impacto en / participación de

usuarios del edificio (incluidos conserjes, etc.)

vecindario

sociedad

- procesos de planificación holística - participación de usuarios - implicación de las partes interesadas - participación del vecindario - implicación de las partes interesadas

- cantidad del proceso de planificación urbana (diálogo con las partes interesadas, etc.)

fabricación de productos y componentes para la construcción

–

–

transporte (de los productos a la obra)

–

construcción

información relacionada con el edificio en la fase de uso, incluido el mantenimiento, la reparación, la renovación y la sustitución

–

- tráfico, ruido - tráfico y ruido - normas sociales para el proceso de construcción (seguridad, protección del vecindario)

- normas sociales/condiciones - tráfico (ruido de trabajo en la extracción y etc.) a lo transformación de las materias largo de las primas rutas de transporte - y en la fabricación de productos - adquisición de materiales - impacto económico regional y en el empleo

- normas sociales de las empresas implicadas (RSE) - normas e informes de responsabilidad social de las empresas - instalaciones sociales in situ (aseos, cocina, etc.) - implicación de las partes interesadas

después del uso / fin de la fase de uso

información relacionada con los usuarios y la tecnología de control para el funcionamiento del edificio y sus elementos en la fase de uso

deconstrucción

transporte de residuos

- accesibilidad - salud y comodidad - adaptabilidad, salud y comodidad - seguridad y protección - mantenimiento - seguridad y protección - mantenimiento

- sustancias - ruido y peligrosas, tráfico, polvo accidentes, ruido, polvo

- molestias para el vecindario

- sustancias peligrosas, accidentes (barreras), ruido, polvo

- infraestructura (transporte público, etc.) - financiación social y viabilidad económica - implicación de las partes interesadas

1 Aspectos socialaes de las fases del ciclo de vida de edificios según EN 15643-3.

- molestias para el vecindario

–

eliminación

–

- ruido y tráfico, polvo –

- sustancias - tráfico en las - aspectos peligrosas, rutas de sanitarios de los accidentes, ruido, transporte productos y polvo en relación componentes con trabajadores - diseño para el de la reciclaje o la construcción reciclabilidad - diseño para un fácil desmontaje

4 Factores sociales

UNE-EN 15643: 2021-11 Sostenibilidad en la construcción. Marco para la evaluación de los edificios y las obras de ingeniería civil UNE-EN 16309: 2015-03 Sostenibilidad en la construcción. Evaluación del comportamiento social de los edificios. Métodos de cálculo

Normas y directrices

Normas y directrices

147

III-5 ANÁLISIS DEL CICLO DE VIDA

I

EL PROYECTO CONSTRUCTIVO I KONSTRUIEREN

II ESTRUCTURA II-1 ORDEN Y SUBDIVISIÓN STRUKTUR II-2 II CONSTRUCCIÓN INDUSTRIALIZADA II-3 ORDENAMIENTO DIMENSIONAL II - 1 ORDNUNG UND GLIEDERUNG II - 2 INDUSTRIELLES BAUEN III SOSTENIBILIDAD II - 3 MASSORDNUNG III-1 CONTEXTO

1. Datos de análisis del ciclo de vida relevantes para el proyecto..........................................................150 2. Declaraciones medioambientales de producto (EPD) .........................................................................151 3. Comparación de los valores de análisis del ciclo de vida de los materiales más importantes......160 Notas...............................................................................161 Normas y directrices.......................................................161

III-2 ECOLOGÍA III-3 ECONOMÍA III-4 FACTORES SOCIALES III STOFFE III-5 ANÁLISIS DEL CICLO DE VIDA III - 1 MATERIE III-6 RECICLAJE III - 2 WERKSTOFF III - 3 STEIN IV MATERIALES III - 4 BETON IV-1 MATERIA III MATERIALES - 5 HOLZ TÉCNICOS IV-2 III - 6 STAHL IV-3 PIEDRA III - 7 BEWEHRTER BETON IV-4 HORMIGÓN III - 8 KUNSTSTOFF IV-5 MADERA III - 9 GLAS IV-6 ACERO IV-7 HORMIGÓN ARMADO IV-8 VIDRIO IV-9 MATERIALES SINTÉTICOS

IV BAUPRODUKTE

V IV PRODUCTOS DE CONSTRUCCIÓN - 1 KÜNSTLICHE STEINE V-1 IV PIEDRAS ARTIFICIALES - 2 HOLZPRODUKTE V-2 IV PRODUCTOS DE MADERA - 3 STAHLPRODUKTE V-3 IV PRODUCTOS DE ACERO - 4 GLASPRODUKTE V-4 IV PRODUCTOS DE VIDRIO - 5 KUNSTSTOFFPRODUKTE V-5 PRODUCTOS SINTÉTICOS VI FUNCIONES V FUNKTIONEN VI-1 ÁMBITO VI-2 CONDUCCIÓN DE FUERZAS V -PROTECCIÓN 1 SPEKTRUM VI-3 HIGROTÉRMICA V -PROTECCIÓN 2 KRAFT LEITEN VI-4 ACÚSTICA V 3 THERMOHYGRISCHE FUNKTIONEN VI-5 PROTECCIÓN CONTRA INCENDIOS V 4 SCHALLSCHUTZ VI-6 DURABILIDAD V - 5 BRANDSCHUTZ V - 6 DAUERHAFTIGKEIT ANEXO

150

Datos de ACV relevantes para el proyecto

III Sostenibilidad

1. 1.

Datos de análisis del ciclo de vida relevantes para el proyecto

Tras introducir y explicar los términos esenciales necesarios para la evaluación del ciclo de vida de materiales y productos de construcción, se presentarán a continuación algunas informaciones y datos para una evaluación aproximada de la calidad ecológica de diferentes construcciones. Para ello, se presentan a continuación, a modo de ejemplo, declaraciones medioambientales de producto de algunos materiales y construcciones representativos.1

☞ Cap. III-2 Ecología, pág. 108

mantenimiento

reparación

reemplazo

conversión/ renovación

transporte

tratamiento de residuos

A5

B1

B2

B3

B4

B5

C1

C2

C3

1,6

0,43

0

0

0

0

0

1,7

0,26

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

1,6

0,43

0

0

0

0

0

1,7

0,26

0,762

– 47,1

41

19

0

0

0

0

0

846

41

19

0

0

69,4

0

0

0

0

0 0

0 0

0 0

0 0

0 0

transporte

potencial de reciclaje

uso

A4

72,3

demolición

instalación

indicador

producción A1–A3

MJ

dirección

unidad

parámetros que describen el uso de recursos y otra información medioambiental

D

762

– 47,1

energía primaria renovable como fuente de energía (PERE) energía primaria renovable para uso material (PERM)

entrada entrada

MJ

0

energía primaria renovable total (PERT)

entrada

MJ

72,3

energía primaria no renovable como fuente de energía (PENRE) energía primaria no renovable para uso material (PENRM) total de energía primaria no renovable (PENRT)

entrada

MJ

846

entrada

MJ

0

entrada

MJ

uso de materiales secundarios (SM)

entrada

kg

combustibles secundarios renovables (RSF) combustibles secundarios no renovables (NRSF)

entrada

MJ

entrada

MJ

146,8 286,1

uso de los recursos de agua dulce (FW)

entrada

m3

0,217

0

0

0

0

0

residuos peligrosos al vertedero (HWD)

salida

kg

0,163

0

0

0

0

0

residuos no peligrosos eliminados (NHWD) eliminación de residuos radiactivos (RWD)

salida

kg

0,001

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

salida

kg

0,049

0

0,001

0

0

0

0

0

0

0

0

0

componentes para la reutilización (CRU)

salida

kg

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

materiales para reciclar (MFR)

salida

kg

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

materiales para la recuperación de energía (MER) salida

kg

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

42

6,55

19,2

– 319

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

42

6,55

19,2

– 319

0

0

0

0

0

0

0

0 0

0 0

0 0

0 0

0 0

0 0

0

0

0,044

0

0

0

0

0

0

0

0

0

2,4E+03

2,4E+03

energía eléctrica exportada (EEE)

salida

MJ

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

energía térmica exportada (EET)

salida

MJ

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

reparación

reemplazo

conversión/ renovación

transporte

tratamiento de residuos

B1

B2

B3

B4

B5

C1

C2

C3

1,35

0

0

0

0

0

3,02

0,47

kg de equ. CFC11

6,7

1,6E-10

3,06E-9

0

0

0

0

0

1,63E-14 2,65E-11

7,45E-11 – 9,57E-08

0,00373 0,000712

0,0017 – 0,00405

kg de equ. CO2

potencial de agotamiento de la capa de ozono estratosférico (ODP) potencial de formación de ozono troposférico (POCP) potencial de acidificación del suelo y del agua (AP) potencial de eutrofización (EP)

kg de equ. eteno

0,033

0,0012 0,000649

0

0

0

0

0

kg de equ. SO2

0,273

0,0094 0,00918

0

0

0

0

0

0,0288

0,00474

kg de equ. PO43

0,0435

0,0021 0,00186

0

0

0

0

0

0,00613

0,00102

potencial de agotamiento abiótico de recursos no fósiles (ADPE)

kg de equ. Sb

potencial de agotamiento abiótico de combustibles fósiles (ADPF)

MJ

0,000339 1,37E-07 5,15E-08 724,5

41,2

18,14

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

flujo de referencia: 1 m3 de hormigón estructural C 20/25, densidad aparente 2.400 kg/m3

1 EPD de hormigón C 20/25

1,39E-07 2,17E-08 41,9

6,5

1,38

0,013

potencial de reciclaje

mantenimiento

A5

3

unidad

potencial de calentamiento global (GWP)

demolición

uso

A4

190,7

indicador

transporte

A1–A3

producción

instalación

parámetros que describen el impacto ambiental

D – 23,08

– 0,041

0,0028 – 0,00591 6,34E-08

– 1,9E-08

19,1

– 242,7

5 Evaluación del ciclo de vida

Declaraciones medioambientales de producto

Existen conjuntos de datos de este tipo en bases de datos de acceso público, como Ökobau.dat (www.ökobau.dat), Institut für Bauen und Umwelt (IBU, www.bau-umwelt. de), WECOBIS (www.wecobis.de), así como en bases de datos comerciales como GaBi (www.gabi-software.com). También están disponibles en estas fuentes EPD sobre otras construcciones o productos de construcción.

Declaraciones medioambientales de producto (EPD)

B4

B5

C1

C2

0

0

0

1,7

0,26

C3

potencial de reciclaje

B3

0

tratamiento de residuos

B2

transporte

B1

demolición

conversión/ renovación

0,43

reemplazo

A5

1,8

reparación

A4

82,7

mantenimiento

instalación

transporte

producción A1–A3

MJ

uso

indicador

unidad

dirección

parámetros que describen el uso de recursos y otra información medioambiental

D

energía primaria renovable como fuente de energía (PERE) energía primaria renovable para uso material (PERM)

entrada entrada

MJ

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

energía primaria renovable total (PERT)

entrada

MJ

82,7

1,8

0,43

0

0

0

0

0

1,7

0,26

0,762

– 47,1

energía primaria no renovable como fuente de energía (PENRE) energía primaria no renovable para uso material (PENRM) total de energía primaria no renovable (PENRT)

entrada

MJ

984

46

19

0

0

0

0

0

42

6,55

19,2

– 319

entrada

MJ

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

entrada

MJ

984

46

19

0

0

0

0

0

42

6,55

19,2

– 319

uso de materiales secundarios (SM)

entrada

kg

116,2

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

combustibles secundarios renovables (RSF) combustibles secundarios no renovables (NRSF)

entrada

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

entrada

182 MJ MJ 354,8

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

uso de los recursos de agua dulce (FW)

entrada

m3

0,227

0

0

0

0

0

0

0

0,044

0

0

0

residuos peligrosos al vertedero (HWD)

salida

kg

0,201

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

residuos no peligrosos eliminados (NHWD) eliminación de residuos radiactivos (RWD)

salida

kg

0,001

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

salida

0,055

0

0,001

0

0

0

0

0

0

0

0

0

componentes para la reutilización (CRU)

salida

kg kg

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

materiales para reciclar (MFR)

salida

kg

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

materiales para la recuperación de energía (MER)

salida

kg

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

energía eléctrica exportada (EEE)

salida

MJ

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

energía térmica exportada (EET)

salida

MJ

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0,762

2,4E+3

– 47,1

2,4E+3

reparación

reemplazo

conversión/ renovación

A4

A5

B1

B2

B3

B4

B5

C1

C2

C3

D

231,9

3,3

1,35

0

0

0

0

0

3,02

0,47

1,38

– 23,08

potencial de agotamiento de la capa de ozono estratosférico (ODP) potencial de formación de ozono troposférico (POCP) potencial de acidificación del suelo y del agua (AP) potencial de eutrofización (EP)

kg de equ. CFC11

potencial de agotamiento abiótico de recursos no fósiles (ADPE)

kg de equ. Sb

potencial de agotamiento abiótico de combustibles fósiles (ADPF)

MJ

kg de equ. eteno

7,35E-7 1,79E-10

3,06E-9

0

0

0

0

0 1,63E-14 2,65E-11 7,45E-11

– 9,57E-8

0

0

0

0

0

– 0,00405

0,0393

0,0013

kg de equ. SO2

0,323

0,0106

9,18E-9

0

0

0

0

0

0,0288

0,00474

0,013

– 0,041

kg de equ. PO43

0,0513

0,0024

0,00186

0

0

0

0

0

0,00613

0,00102

0,0028

– 0,00591

0,000418 1,53E-7

5,15E-8

0

0

0

0

0

1,39E-7

2,17E-8

18,14

0

0

0

0

0

41,9

6,5

845,2

46

flujo de referencia: 1 m3 de hormigón estructural C 30/37, densidad aparente 2.400 kg/m3

2 EPD de hormigón C 30/37

0,00373 0,000712

0,0017

potencial de reciclaje

mantenimiento

kg de equ. CO2

transporte

uso

potencial de calentamiento global (GWP)

demolición

instalación

unidad

transporte

A1-A3

producción indicador

tratamiento de residuos

parámetros que describen el impacto ambiental

6,34E-8 – 0,0000019 19,1

– 242,7

151

2.

III Sostenibilidad

Declaraciones medioambientales de producto

261,4

A4 2,816

C3

0

-

-

0,1888

1,74

1,56

0

0

0

0

0

0

-

-

0,2073 0

0

0

0

0

-

-

0,1888

1,74

1,56

0,3624

– 9,523

-

-

4,808

44,29

28,32

4,393

– 102,6

-

-

261,4

2,816

energía primaria no renovable como fuente entrada MJ de energía (PENRE) entrada MJ energía primaria no renovable para uso material (PENRM) entrada MJ total de energía primaria no renovable (PENRT) entrada kg uso de materiales secundarios (SM)

1295

47,47

2,459 0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0 4,393

0

0

0

0

0

-

-

0

0

0

0

0

-

-

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

-

-

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

-

-

0

0

0

0

0

0,01918 0

0

0

0

0

-

- 0,0001333 0,001228 0,006989

kg 0,07758 0,0002107 0,0002021 0

0

0

0

0

-

- 0,00001095 0,0001009 0,0009658 0,0001991 – 0,01047

0,001822

28,32

0

0

0,176

44,29

D – 9,523

2,459 0

combustibles secundarios renovables (RSF) entrada MJ entrada MJ combustibles secundarios no renovables (NRSF) entrada m3 uso de los recursos de agua dulce (FW)

4,808

0

C4 0,3624

0

116,7

47,47

potencial de reciclaje

C2

0

entrada MJ

1295

eliminación

C1

0

energía primaria renovable total (PERT)

0

tratamiento de residuos

B7

0

entrada MJ

0

transporte

B6

0,2073 0

energía primaria renovable como fuente de energía (PERE) energía primaria renovable para uso material (PERM)

entrada MJ

demolición

B1 B2 B3 B4 B5

uso de agua

reemplazo conversión/ renovación uso de energía

A5

reparación

uso mantenimiento

transporte

producción A1–A3

instalación

indicador

unidad

parámetros que describen el uso de recursos y otra información medioambiental

dirección

– 102,6

-0,01326 – 0,004741

residuos peligrosos al vertedero (HWD)

salida

residuos no peligrosos eliminados (NHWD) eliminación de residuos radiactivos (RWD)

salida

kg

0,7379

0,222 0

0

0

0

0

-

- 0,0006046

salida

kg

0,0299 0,00006617 0,0001341 0

0

0

0

0

-

- 0,000006295 0,00005799 0,00037010,00007653 – 0,004005

componentes para la reutilización (CRU)

salida

kg

0

0

0

0

0

0

0

0

-

-

0

0

materiales para reciclar (MFR)

salida

kg

0

0

0

0

0

0

0

0

-

-

0

0

0

-

mat. para recuperación de energía (MER)

salida

kg

0

0

0

0

0

0

0

0

-

-

0

0

0

0

-

energía eléctrica exportada (EEE)

salida

MJ

0

0

9,775 0

0

0

0

0

-

-

0

0

0

0

-

energía térmica exportada (EET)

salida

MJ

0

0

26,34 0

0

0

0

0

-

-

0

0

0

0

-

0,009057

0,00557

0,01348

23,61

0

– 11,17

0

534,8

-

C3

C4

potencial de reciclaje

transporte

demolición

uso de agua

B1 B2 B3 B4 B5

reparación

A5

eliminación

kg de equ. CFC11 1,46E-9

A4

tratamiento de residuos

potencial de agotamiento de la capa de ozono estratosférico (ODP) potencial de formación de ozono troposférico (POCP) potencial de acidificación del suelo y del agua (AP) potencial de eutrofización (EP)

A1–A3

uso mantenimiento

kg de equ. CO2

instalación

unidad

pot. de calentamiento global (GWP)

transporte

indicador

reemplazo conversión/ renovación uso de energía

parámetros que describen el impacto ambiental producción

152

B6

B7

C1

C2

0

0

0

0

0

-

-

0,3498

3,209

8,31E-12 2,602E-11 0

0

0

0

0

-

- 1,663E-12 1,532E-11 1,949E-11 4,007E-12 – 1,917E-10

kg de equ. eteno 0,01319 -0,008998 0,00005981 0

0

0

0

0

-

- 0,0001617 -0,007411

0,001254 0

0

0

0

0

-

- 0,001423

kg de equ. PO4 0,02121 0,005404 0,0001752 0 potencial de agotamiento abiótico de kg de equ. Sb 0,000007129 1,629E-7 2,738E-7 0 recursos no fósiles (ADPE)

0

0

0

0

-

- 0,0003074 0,004463

0

0

0

0

-

-

0

0

0

0

-

-

kg de equ. SO2

potencial de agotamiento abiótico de MJ combustibles fósiles (ADPF)

138,3

0,1967

3,473

0,02195

7,5

3

1,22E+3

47,3

2,122 0

flujo de referencia: 1 m3 de ladrillo de albañilería, densidad aparente 575 kg/m3

3 EPD de ladrillos de albañilería

1,309E-8 4,792

0,01886

– 10,06

0,001471 0,0001906 0,0106

0,00203

D – 7,027

0,003151 – 0,01957

0,002431 0,0002786 – 0,003837

1,206E-7 0,000002238 44,14

0,3195

27,39

1,202E-7 – 7,136E-7 4,201

– 92,51

5 Evaluación del ciclo de vida

Declaraciones medioambientales de producto

parámetros que describen el uso de recursos y otra información medioambiental indicador

dirección

producción A1–A3

unidad

energía primaria renovable como fuente de energía (PERE) energía primaria renovable para uso material (PERM) energía primaria renovable total (PERT)

entrada

MJ

133,9

entrada

MJ

1,117E+4

entrada

MJ

1,131E+4

energía primaria no renovable como fuente de energía (PENRE) energía primaria no renovable para uso material (PENRM) total de energía primaria no renovable (PENRT) uso de materiales secundarios (SM)

entrada

MJ

2857

entrada

MJ

0

entrada

MJ

2857

entrada

kg

0

combustibles secundarios renovables (RSF) combustibles secundarios no renovables (NRSF) uso de los recursos de agua dulce (FW)

entrada entrada

MJ MJ

0 0

entrada

m3

0,6178

residuos peligrosos al vertedero (HWD)

salida

kg

0,00004804

residuos no peligrosos eliminados (NHWD) eliminación de residuos radiactivos (RWD) componentes para la reutilización (CRU) materiales para reciclar (MFR)

salida

kg

2,121

salida salida

kg kg

0,16 0

salida

kg

0

materiales para la recuperación de energía (MER)

salida

kg

0

energía eléctrica exportada (EEE)

salida

MJ

0

energía térmica exportada (EET)

salida

MJ

0

parámetros que describen el impacto ambiental indicador potencial de calentamiento global (GWP) potencial de agotamiento de la capa de ozono estratosférico (ODP) potencial de formación de ozono troposférico (POCP) potencial de acidificación del suelo y del agua (AP) potencial de eutrofización (EP) potencial de agotamiento abiótico de recursos no fósiles (ADPE) potencial de agotamiento abiótico de combustibles fósiles (ADPF)

unidad kg de equ. CO2

–1554

kg de equ. CFC11

5,367E-10

kg de equ. eteno

0,05121

kg de equ. SO2 kg de equ. PO43 kg de equ. Sb MJ

flujo de referencia: 1 m3 madera estructural maciza (12% humedad/ 10,7% H2O), densidad aparente 529 kg/m3

4 EPD de madera estructural maciza

producción A1–A3

0,6882 0,1442 0,0001152 2453

153

III Sostenibilidad

Declaraciones medioambientales de producto

MJ

8336

entrada

MJ

8359

energía primaria no renovable como fuente de energía (PENRE) energía primaria no renovable para uso material (PENRM) total de energía primaria no renovable (PENRT) uso de materiales secundarios (SM)

entrada

MJ

189,7

entrada

MJ

0

entrada

MJ

189,7

entrada

kg

combustibles secundarios renovables (RSF) combustibles secundarios no renovables (NRSF) uso de recursos de agua dulce (FW)

entrada entrada

MJ MJ

entrada

m3

residuos peligrosos al vertedero (HWD)

salida

residuos no peligrosos eliminados (NHWD) eliminación de residuos radiactivos (RWD) componentes para la reutilización (CRU) materiales para reciclar (MFR)

salida

kg

0,0001671

salida salida

kg kg

0,002878 0

salida

kg

materiales para la recuperación de energía (MER)

salida

kg

energía eléctrica exportada (EEE)

salida

energía térmica exportada (EET)

salida

potencial de reciclaje (reciclaje material)

entrada

C2

C3

D

0,008114

25,36

7491

33,64

0

-8,37E+3

0

0

1904

0,008114

-8345

7491

– 27,63

71,29

469,6

6,156

58,84

– 4517

335,9

0

0

0

0

0

0

730,6

71,29

469,6

6,156

58,84

– 4517

335,9

0

0

0

0

0

0

0

218

0 0

150,8 0

0 0

150,8 0

0 0

0 0

4201 0

0 0

0,5077

0,9422

0,005451

0,429

0,00003855

0,01722

3,344

– 0,2359

kg 0,00006666

0,01328

0

0,01321

0

0

1,462

– 4,072E-7

0,02341

0

0,02325

0

0

0,03228 0

0,0001387 0

0,02927 0

0,00001084 0

0,005411 0

0

0

0

0

0

0

1,745

0

1,745

0

MJ

0

0

0

0

MJ

0

0

0

0

1898

A2

A3

potencial de reciclaje, reciclaje térmico (escenario estándar)

23,01

tratamiento de residuos

MJ

transporte

entrada

producción

energía primaria renovable como fuente de energía (PERE) energía primaria renovable para uso material (PERM) energía primaria renovable total (PERT)

indicador

transporte

producción A1–A3

unidad

A1

dirección

suministro de materias primas

parámetros que describen el uso de recursos y otra información medioambiental

4,776

1,87E+3

8,37E+3

0

1,027E+4

4,776

730,6 0

D – 27,63

0,00004441 – 0,000004257 – 1,027 0

– 0,008085 0

484,4

0

– 484,4

484,4

– 486,2

– 1,745

0

0

0

0

0

0

0

0

kg de equ. CFC11

– 777,5 6,671E-10

A2

A3

tratamiento de residuos

transporte

producción

transporte

producción A1–A3

C2

C3

potencial de reciclaje (reciclaje material)

A1

kg de equ. CO2

potencial de reciclaje, reciclaje térmico (escenario estándar)

indicador potencial de calentamiento global (GWP) potencial de agotamiento de la capa de ozono estratosférico (ODP) potencial de formación de ozono troposférico (POCP) potencial de acidificación del suelo y del agua (AP) potencial de eutrofización (EP) potencial de agotamiento abiótico de recursos no fósiles (ADPE) potencial de agotamiento abiótico de combustibles fósiles (ADPF)

suministro de materias primas

parámetros que describen el impacto ambiental

unidad

154

D

D

– 734,7 1,074E-7

5,299 3,261E-10

37,48 1,064E-7

0,4341 8,675E-10

797,1 1,749E-11

– 358,2 – 10,1 – 0,0000818 – 6,443E-7 – 0,02454 – 0,005972

kg de equ. eteno

0,01008

0,0927

0,002097

0,08053

0,0001652

0,0004783

kg de equ. SO2

0,08019

0,3773

0,02322

0,2739

0,001864

0,006901

– 0,3669

– 0,04713

kg de equ. PO43

0,01915

0,08392

0,00567

0,0591

0,0004318

0,001103

– 0,003413

– 0,01022

0,000009901

0,001142

5,5E-7

0,001132

9,239E-9

0,000002336 – 0,000006126

– 3,31E-7

182,4

647,9

70,93

394,5

6,105

kg de equ. Sb MJ

flujo de referencia: 1 m3 de madera blanda secada en horno (promedio de DE), densidad aparente 485 kg/m3

5 EPD de madera de conífera, secada

45,2

– 4009

– 128,5

5 Evaluación del ciclo de vida

Declaraciones medioambientales de producto

potencial de reciclaje (reciclaje material)

potencial de reciclaje, reciclaje térmico (escenario estándar)

tratamiento de residuos

transporte

producción

unidad

transporte

producción

dirección

suministro de materias primas

parámetros que describen el uso de recursos y otra información medioambiental

energía primaria renovable como fuente de energía (PERE) energía primaria renovable para uso material (PERM) energía primaria renovable total (PERT)

entrada

MJ

760,6

entrada

MJ

8574

entrada

MJ

9334

energía primaria no renovable como fuente de energía (PENRE) energía primaria no renovable para uso material (PENRM) total de energía primaria no renovable (PENRT) uso de materiales secundarios (SM)

entrada

MJ

821,1

entrada

MJ

88,02

entrada

MJ

909,1

entrada

kg

combustibles secundarios renovables (RSF) combustibles secundarios no renovables (NRSF) uso de recursos de agua dulce (FW)

entrada entrada

MJ MJ

entrada

m3

residuos peligrosos al vertedero (HWD)

salida

kg

residuos no peligrosos eliminados (NHWD) eliminación de residuos radiactivos (RWD) componentes para la reutilización (CRU) materiales para reciclar (MFR)

salida

kg

0,01226

0,01587

salida salida

kg kg

0,03158 0

0,1127 0

0,01089 0

salida

kg

0

0

0

0

0

507,1

0

– 507,1

materiales para la recuperación de energía (MER)

salida

kg

0

1,876

0

1,876

0

507,1

– 508,9

– 1,876

energía eléctrica exportada (EEE)

salida

MJ

0

0

0

0

0

0

0

0

energía térmica exportada (EET)

salida

MJ

0

0

0

0

0

0

0

0

indicador

A2

A3

23,5

1961

8,61E+3

0

36,15

1,135E+4

23,5

1997

0,008641

2228

417,8

989

88,02

0

0

2316

417,8

0

0

51,67 0

76,54 0

0,7502

1,302

0,03485

0,04214

0,04897

A1

A1–A3 2745

C2

C3

0,008641

25,36

D

D

7628

– 29,97

0 – 8,61E+3

0

0

– 8585

7628

– 29,97

6,556

58,84

– 4937

257,5

0

– 88,02

0

0

989

6,556

– 29,19

– 4937

257,5

0

0

0

0

0

228,2

0 0

24,87 0

0 0

0 0

4397 0

0 0

0,5168 0,00004106

0,01722

3,473

– 0,2418

0

1,518

– 4,188E-7

0 0,006836

0

0 0,003614

0

0

0,07027 0,00001154 0 0

0,005411 0

0,0000461 – 0,000004378 – 1,067 0

– 0,009706 0

potencial de calentamiento global (GWP) potencial de agotamiento de la capa de ozono estratosférico (ODP) potencial de formación de ozono troposférico (POCP) potencial de acidificación del suelo y del agua (AP) potencial de eutrofización (EP) potencial de agotamiento abiótico de recursos no fósiles (ADPE) potencial de agotamiento abiótico de combustibles fósiles (ADPF)

kg de equ. CO2 kg de equ. CFC11

28,6 4,866E-8

kg de equ. eteno

C2

C3 819,7 1,749E-11

D – 372,6 – 0,00008491

potencial de reciclaje (reciclaje material)

A3

76,39 0,4623 1,558E-7 9,239E-10

potencial de reciclaje, reciclaje térmico (escenario estándar)

A2

-652,6 8,833E-7

tratamiento de residuos

A1–A3

transporte

transporte

A1 -757,6 6,788E-7

producción

producción

indicador

suministro de materias primas

unidad

parámetros que describen el impacto ambiental

D – 11,14 – 6,626E-7

0,04364

0,1316

0,01015

0,07779

0,000176

0,0004783

kg de equ. SO2

0,2422

0,696

0,1174

0,3363

0,001985

0,006901

– 0,3831

– 0,0506

kg de equ. PO43

0,06602

0,1625

0,02572

0,07075 0,0004599

0,001103

– 0,003857

– 0,01082

9,84E-9 0,000002336 – 0,000006969

– 9,497E-7

kg de equ. Sb MJ

0,0005707 813,2

0,0007263 0,000002067 0,0001535 2012

389,1

flujo de referencia: 1 m3 de madera laminada estándar, densidad aparente 507 kg/m3

6 EPD de madera laminada (ejecución estándar)

809,8

6,502

45,2

– 0,0257 – 0,006369

– 4191

– 161,9

155

156

Declaraciones medioambientales de producto

III Sostenibilidad

parámetros que describen el uso de recursos y otra información medioambiental

indicador

dirección unidad

producción A1–A3

potencial de reciclaje D

energía primaria renovable como fuente de energía (PERE) energía primaria renovable para uso material (PERM) energía primaria renovable total (PERT)

entrada

MJ

entrada

MJ

0

0

entrada

MJ

8,4E+2

92,4

energía primaria no renovable como fuente de energía (PENRE) energía primaria no renovable para uso material (PENRM) total de energía primaria no renovable (PENRT) uso de materiales secundarios (SM)

entrada

MJ

1,78E+4

–7,21E+3

entrada

MJ

0

0

entrada

MJ

1,78E+4

–7,21E+3

entrada

kg

combustibles secundarios renovables (RSF) combustibles secundarios no renovables (NRSF) uso de recursos de agua dulce (FW)

entrada entrada

MJ MJ

entrada

residuos peligrosos al vertedero (HWD)

salida

residuos no peligrosos eliminados (NHWD) eliminación de residuos radiactivos (RWD) componentes para la reutilización (CRU) materiales para reciclar (MFR)

salida

kg

51,9

–26,3

salida salida

kg kg

0,315 0

0,099 0

8,4E+02

92,4

618

375

0,175 1,7

–0,0529 –0,461

m3

2,65

–0,275

kg

0,279

–0,224

salida

kg

0

0

materiales para la recuperación de energía (MER) salida

kg

0

0

energía eléctrica exportada (EEE)

salida

MJ

0

0

energía térmica exportada (EET)

salida

MJ

0

0

parámetros que describen el impacto ambiental

indicador potencial de calentamiento global (GWP) potencial de agotamiento de la capa de ozono estratosférico (ODP) potencial de formación de ozono troposférico (POCP) potencial de acidificación del suelo y del agua (AP) potencial de eutrofización (EP) potencial de agotamiento abiótico de recursos no fósiles (ADPE) potencial de agotamiento abiótico de combustibles fósiles (ADPF)

unidad kg de equ. CO2

producción A1–A3 1735

kg de equ. CFC11

1,39E-7

kg de equ. eteno

0,698

potencial de reciclaje D –959 6,29E-9 –0,414

kg de equ. SO2

3,52

–1,32

kg de equ. PO43

0,37 0,000285

–0,126 –0,000111

1,7E+4

–7,45E+3

kg de equ. Sb MJ

flujo de referencia: 1.000 kg de acero estructural para perfiles laminados abiertos y chapas gruesas, densidad aparente 7.850 kg/m3

7 EPD de acero estructural (perfiles laminados abiertos y chapas gruesas). Obsérvese que los valores se refieren al valor de referencia de 1.000 kg y, por tanto, no son directamente comparables con los valores de ACV de las demás tablas, que se refieren a 1 m3. Para que sean directamente comparables, los valores del acero estructural tendrían que multiplicarse por un factor de 7,8, ya que 1 m3 de acero estructural pesa alrededor de 7.800 kg. Véase también el análisis comparativo del Apartado 3.

5 Evaluación del ciclo de vida

Declaraciones medioambientales de producto

parámetros que describen el uso de recursos y otra información medioambiental producción A1–A3

dirección

unidad

energía primaria renovable como fuente de energía (PERE) energía primaria renovable para uso material (PERM) energía primaria renovable total (PERT)

entrada

MJ

entrada

MJ

entrada

MJ

56,26

energía primaria no renovable como fuente de energía (PENRE) energía primaria no renovable para uso material (PENRM) total de energía primaria no renovable (PENRT) uso de materiales secundarios (SM)

entrada

MJ

712,5

entrada

MJ

entrada

MJ

entrada

kg

0

combustibles secundarios renovables (RSF) combustibles secundarios no renovables (NRSF) uso de recursos de agua dulce (FW)

entrada entrada

MJ MJ

0 0

entrada

m3

residuos peligrosos al vertedero (HWD)

salida

kg

residuos no peligrosos eliminados (NHWD) eliminación de residuos radiactivos (RWD) componentes para la reutilización (CRU) materiales para reciclar (MFR)

salida

kg

salida salida

kg kg

salida

kg

0

materiales para la recuperación de energía (MER) salida salida energía eléctrica exportada (EEE)

kg

0

MJ

0

MJ

0

indicador

energía térmica exportada (EET)

salida

56,26 0

0 712,5

0,1247 0,000002639 3,606 0,009387 0

parámetros que describen el impacto ambiental

indicador potencial de calentamiento global (GWP) potencial de agotamiento de la capa de ozono estratosférico (ODP) potencial de formación de ozono troposférico (POCP) potencial de acidificación del suelo y del agua (AP) potencial de eutrofización (EP) potencial de agotamiento abiótico de recursos no fósiles (ADPE) potencial de agotamiento abiótico de combustibles fósiles (ADPF)

unidad kg de equ. CO2

producción A1–A3

kg de equ. CFC11

58,53 4,003E-11

kg de equ. eteno

0,01743

kg de equ. SO2 kg de equ. PO43 kg de equ. Sb MJ

flujo de referencia: 1 m2 de acristalamiento aislante triple, peso superficial 31,3 kg/m2

8 EPD de acristalamiento aislante triple.

0,2406 0,04629 0,0003291 688,9

157

158

Declaraciones medioambientales de producto

III Sostenibilidad

parámetros que describen el uso de recursos y otra información medioambiental

dirección

unidad

producción A1–A3

energía primaria renovable como fuente de energía (PERE) energía primaria renovable para uso material (PERM) energía primaria renovable total (PERT)

entrada

MJ

127,2

entrada

MJ

0

entrada

MJ

127,2

energía primaria no renovable como fuente de energía (PENRE) energía primaria no renovable para uso material (PENRM) total de energía primaria no renovable (PENRT) uso de materiales secundarios (SM)

entrada

MJ

819,2

entrada

MJ

0

entrada

MJ

819,2

entrada

kg

8,728

combustibles secundarios renovables (RSF) combustibles secundarios no renovables (NRSF) uso de recursos de agua dulce (FW)

entrada entrada

MJ MJ

entrada

m3

0,1793

residuos peligrosos al vertedero (HWD)

salida

kg

0,000003492

residuos no peligrosos eliminados (NHWD) eliminación de residuos radiactivos (RWD) componentes para la reutilización (CRU) materiales para reciclar (MFR)

salida

kg

13,88

salida salida

kg kg

0,01728 0

salida

kg

0

materiales para la recuperación de energía (MER) salida

kg

indicador

0 0

0

energía eléctrica exportada (EEE)

salida

MJ

3,893

energía térmica exportada (EET)

salida

MJ

9,545

parámetros que describen el impacto ambiental

indicador potencial de calentamiento global (GWP) potencial de agotamiento de la capa de ozono estratosférico (ODP) potencial de formación de ozono troposférico (POCP) potencial de acidificación del suelo y del agua (AP) potencial de eutrofización (EP) potencial de agotamiento abiótico de recursos no fósiles (ADPE) potencial de agotamiento abiótico de combustibles fósiles (ADPF)

unidad kg de equ. CO2

producción A1–A3

kg de equ. CFC11

71,6 9,347E-11

kg de equ. eteno

0,01927

kg de equ. SO2

0,3363

kg de equ. PO43

0,047 0,0008672

kg de equ. Sb MJ

775,6

flujo de referencia: 1 m3 de lana mineral para aislamiento de fachadas, densidad aparente 46,25 kg/m3

9 EPD de lana mineral para aislamiento (de fachadas)

5 Evaluación del ciclo de vida

Declaraciones medioambientales de producto

parámetros que describen el uso de recursos y otra información medioambiental producción A1–A3

dirección

unidad

energía primaria renovable como fuente de energía (PERE) energía primaria renovable para uso material (PERM) energía primaria renovable total (PERT)

entrada

MJ

entrada

MJ

0

entrada

MJ

156,1

energía primaria no renovable como fuente de energía (PENRE) energía primaria no renovable para uso material (PENRM) total de energía primaria no renovable (PENRT) uso de materiales secundarios (SM)

entrada

MJ

1245

entrada

MJ

1619

entrada

MJ

2864

entrada

kg

0

combustibles secundarios renovables (RSF) combustibles secundarios no renovables (NRSF) uso de recursos de agua dulce (FW)

entrada entrada

MJ MJ

0 0

entrada

m3

0,4544

residuos peligrosos al vertedero (HWD)

salida

kg

7,19E-7

residuos no peligrosos eliminados (NHWD) eliminación de residuos radiactivos (RWD) componentes para la reutilización (CRU) materiales para reciclar (MFR)

salida

kg

0,5299

salida salida

kg kg

0,03603 0

salida

kg

0

materiales para la recuperación de energía (MER)

salida

kg

0

energía eléctrica exportada (EEE)

salida

MJ

0

energía térmica exportada (EET)

salida

MJ

0

indicador

156,1

parámetros que describen el impacto ambiental

indicador

unidad

potencial de calentamiento global (GWP) potencial de agotamiento de la capa de ozono estratosférico (ODP) potencial de formación de ozono troposférico (POCP) potencial de acidificación del suelo y del agua (AP) potencial de eutrofización (EP) potencial de agotamiento abiótico de recursos no fósiles (ADPE) potencial de agotamiento abiótico de combustibles fósiles (ADPF)

kg de equ. CO2

producción A1–A3

kg de equ. CFC11

96,37 1,887E-10

kg de equ. eteno

0,04738

kg de equ. SO2

0,162

kg de equ. PO43

0,01981 0,00004049

kg de equ. Sb MJ

flujo de referencia: 1 m3 de poliestireno extruido (XPS), densidad aparente 32,0 kg/m3

10 EPD de aislamiento de poliestireno XPS.

2773

159

160

Comparación de los valores de ACV de los materiales

III Sostenibilidad

3. 3.

Comparación de los valores de análisis del ciclo de vida de los materiales más importantes

Además de los valores absolutos del ACV, que figuran en las últimas tablas ( 1 a 10), es especialmente importante para el proyectista el estudio comparativo de los valores de rendimiento de diferentes materiales. Para ello, en  11 se intenta comparar e ilustrar gráficamente los correspondientes órdenes de magnitud de al menos los dos indicadores más importantes, el consumo total de energía primaria no renovable (PENRT) y el potencial de calentamiento global (GWP). Resulta evidente que las diferencias entre los valores de los materiales metálicos y no metálicos son tan grandes que en parte son difíciles de representar gráficamente para registrar visualmente los órdenes de magnitud implicados (véase el factor de multiplicación del PENRT del acero estructural a la derecha). Incluso el reciclado de la chatarra, que hoy en día se lleva a cabo casi en su totalidad, permite, en el mejor de los casos, reducir los valores a la mitad ( 12) y hace poco para mitigar la problemática ecológica de estos materiales. A pesar de ser ostensiblemente desfavorables los valores de análisis del ciclo de vida de los metales, especialmente del acero, siempre hay que tener en cuenta su rendimiento en comparación muy elevado en términos de resistencia y otras características mecánicas. Algunas tareas de construcción modernas simplemente no pueden realizarse sin metales. Por lo tanto, sólo pueden hacerse comparaciones significativas entre materiales sobre la base de un equivalente funcional, es decir, suponiendo que los materiales a comparar tienen las mismas capacidades. Aunque estos factores corrigen en cierta medida el panorama, no dejan de revelar una grave carga ecológica por parte de los productos siderúrgicos, lo que sugiere que estos mate-

☞ Cap. III-6, Aptdo. 3. Reciclaje de acero, pág. 171

✏ Entre 10 y 100 veces la del hormigón normal o de la madera de coníferas 11 Representación gráfica comparativa de importantes indicadores de ACV de los principales grupos de materiales basados en materiales representativos (véanse las respectivas EPD en  1–10). El valor de referencia es 1 m3. Se muestra el consumo de energía primaria no renovable (PENRT) del inventario del ciclo de vida y el potencial de calentamiento global (GWP) de la evaluación de impacto, en cada caso para la producción (fases A1–A3).

grupe de materiales

material

PENRT/GWP –

+

mineral hormigón C 20/25 (2.400 kg/m3) hormigón C 30/37 (2.400 kg/m3) ladrillo (575 kg/m ) 3

lana mineral (46 kg/m3)

846 MJ 191 kg de equ. CO2 984 MJ 232 kg de equ. CO2 1.295 MJ 138 kg de equ. CO2 819 MJ 72 kg de equ. CO2

orgánico madera de conífera (485 kg/m3) madera estructural maciza (529 kg/m3) madera laminada (507 kg/m3) aislamiento XPS (32 kg/m3)

731 MJ – 735 kg de equ. CO2 2.857 MJ – 1.554 kg de equ. CO2 2.316 MJ – 653 kg de equ. CO2 2.864 MJ 96 kg de equ. CO2 139.730 MJ 13.620 kg de equ. CO2

metálico acero estructural (7.850 kg/m3)

x 14,0 x 1,4 x 8,3

acero estructural reciclado (7.850 kg/m3) energía primaria no renovable (PENRT) potencial de calentamiento global (GWP)

83.132 MJ 6.092 kg de equ. CO2

5 Evaluación del ciclo de vida

Comparación de los valores de ACV de los materiales

riales altamente industriales deben utilizarse con cuidado y moderación en cualquier circunstancia. Se pueden encontrar más reflexiones a este respecto en otro lugar. También caben destacar los valores negativos de GWP de la madera, que se derivan de su capacidad para almacenar el carbono de la atmósfera. En el balance global, el suministro de madera no supone un impacto medioambiental debido a emisiones de dióxido de carbono, como ocurre con todos los demás materiales, sino, por el contrario, un alivio medioambiental debido a la eliminación de esta sustancia del aire, que tiene lugar mediante la fotosíntesis a lo largo de todo el ciclo de vida del árbol. Al final del ciclo de vida de la madera, el carbono ligado a ella vuelve a la atmósfera, ya sea por reciclaje térmico o por descomposición, pero el efecto de la madera como una especie de sumidero de carbono se mantiene durante toda su vida útil. Esta es una ventaja importante de este material, el más compatible en términos ecológicos.

☞ Vol. 4, Cap. 2., 11.1 Rendimiento funcional frente a huella ecológica

☞ Vol. 4, Cap. 2., 11.4 Análisis del ciclo de vida

2.000 kg de equ. de CO2

1.500

1.000

500

0 1

1 2

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

CV

Todos los datos del ACV que aparecen aquí están tomados de la base de datos en línea Ökobau.dat (www.ökobau.dat). Instituto del Acero VDEh, Asociación comercial del acero (ed) (2015) Stahl und Nachhaltigkeit – eine Bestandsaufnmahme in Deutschland; pág. 11; fuente señalada: Prof. Finkbeiner, TU Berlin.

UNE-EN 15804: 2014-02 Sostenibilidad en la construcción. Declaraciones ambientales de producto. Reglas de categoría de producto básicas para productos de construcción UNE-EN 15942: 2022-04 Sostenibilidad en la construcción. Declaraciones ambientales de producto. Formato de comunicación negocio a negocio (B2B) UNE-EN 15978: 2012-05 Sostenibilidad en la construcción. Evaluación del comportamiento ambiental de los edificios. Métodos de cálculo DIN 1045: Concrete, reinforced and prestressed concrete structures Part 2: 2008-08 Concrete – specification, properties, production and conformity – application rules for DIN EN 206-1

12 Reducción progresiva del potencial de calentamiento global (GWP) de 1 kg de acero mediante el reciclaje según los sucesivos ciclos de vida (CV). Después de unos cinco reciclados, se alcanza el valor óptimo de aproximadamente el 50% del valor original. No se pueden conseguir más ahorros mediante un reciclaje progresivo.2

Notas

Normas y directrices

161

III-6 RECICLAJE II-3 MASSORDNUNG

I

EL PROYECTO CONSTRUCTIVO I KONSTRUIEREN

II ESTRUCTURA II-1 ORDEN Y SUBDIVISIÓN STRUKTUR II-2 II CONSTRUCCIÓN INDUSTRIALIZADA II-3 ORDENAMIENTO DIMENSIONAL II - 1 ORDNUNG UND GLIEDERUNG II - 2 INDUSTRIELLES BAUEN III SOSTENIBILIDAD II - 3 MASSORDNUNG III-1 CONTEXTO

1. Reciclaje y eliminación...............................................164 2. Reciclaje de hormigón...............................................165 2.1 Utilización de materias primas secundarias.......165 2.1.1 Sustitución de fuentes de energía primaria.........................................165 2.1.2 Sustitución de materias primas primarias....................................................168 2.1.3 Sustitución del clínker de cemento Portland......................................168 2.2 Utilización del hormigón endurecido..................169 3. Reciclaje de acero......................................................170 4. Reciclaje de ladrillos...................................................171 5. Reciclaje de vidrio......................................................172 6. Reciclaje de plásticos.................................................173 6.1 Reciclaje de termoplásticos...............................174 6.1.1 Procesos de reciclaje industrial de termoplásticos......................................175 6.2 Reciclaje de elastómeros...................................176 6.2.1 Procesos de reciclaje industrial de elastómeros..........................................176 6.3 Reciclaje de termoestables y plásticos reforzados con fibras (PRF)................................177 6.4 Reciclaje de plástico a nivel de materia prima...178 7. Reciclaje de madera...................................................178 7.1 Tipos de reciclaje................................................179 7.2 Contaminación con sustancias nocivas.............181 8. Diseño de construcciones compatible con reciclaje y medioambiente.........................................182 8.1 Reciclaje de componentes y recuperación a nivel de material..............................................183 8.1.1 Reciclaje de componentes........................183 8.1.2 Reciclaje a nivel de material......................185 8.2 Principios de diseño que facilitan el reciclaje.....186 Notas...............................................................................188 Normas y directrices.......................................................189

III-2 ECOLOGÍA III-3 ECONOMÍA III-4 FACTORES SOCIALES III STOFFE III-5 ANÁLISIS DEL CICLO DE VIDA III - 1 MATERIE III-6 RECICLAJE III - 2 WERKSTOFF III - 3 STEIN IV MATERIALES III - 4 BETON IV-1 MATERIA III MATERIALES - 5 HOLZ TÉCNICOS IV-2 III - 6 STAHL IV-3 PIEDRA III - 7 BEWEHRTER BETON IV-4 HORMIGÓN III - 8 KUNSTSTOFF IV-5 MADERA III - 9 GLAS IV-6 ACERO IV-7 HORMIGÓN ARMADO IV-8 VIDRIO IV-9 MATERIALES SINTÉTICOS

IV BAUPRODUKTE

V IV PRODUCTOS DE CONSTRUCCIÓN - 1 KÜNSTLICHE STEINE V-1 IV PIEDRAS ARTIFICIALES - 2 HOLZPRODUKTE V-2 IV PRODUCTOS DE MADERA - 3 STAHLPRODUKTE V-3 IV PRODUCTOS DE ACERO - 4 GLASPRODUKTE V-4 IV PRODUCTOS DE VIDRIO - 5 KUNSTSTOFFPRODUKTE V-5 PRODUCTOS SINTÉTICOS VI FUNCIONES V FUNKTIONEN VI-1 ÁMBITO VI-2 CONDUCCIÓN DE FUERZAS V -PROTECCIÓN 1 SPEKTRUM VI-3 HIGROTÉRMICA V -PROTECCIÓN 2 KRAFT LEITEN VI-4 ACÚSTICA V 3 THERMOHYGRISCHE FUNKTIONEN VI-5 PROTECCIÓN CONTRA INCENDIOS V 4 SCHALLSCHUTZ VI-6 DURABILIDAD V - 5 BRANDSCHUTZ V - 6 DAUERHAFTIGKEIT ANEXO

164

Reciclaje y eliminación

III Sostenibilidad

1. 1.

Reciclaje y eliminación

El reciclaje devuelve los residuos al ciclo económico, ya que suelen contener componentes que tienen un valor residual y pueden ser aprovechados. Su reutilización también reduce la carga sobre el medio ambiente. En concreto, el reciclaje está impulsado por los siguientes motivos e incentivos: 1 • generar ingresos aprovechando el valor residual de residuos al reutilizar componentes, al usar materias primas secundarias y al aprovechar la energía contenida en residuos incinerándolos; otro factor económico es que se evitan costes de vertido y tasas de descarga de materiales de desecho; • la conservación de recursos como factor económico y sociopolítico a largo plazo, ya que materias primas primarias pueden ser sustituidas por materiales secundarios reciclados; • reducción de contaminantes que entran en el medio ambiente reduciendo la basura. El reciclaje puede tener lugar a diferentes niveles de complejidad técnica de residuos: a nivel de componente (reciclaje de productos) y a nivel de material (reciclaje de materiales) ( 1). • reciclaje de productos o componentes: Se reutilizan estructuras completas de edificios, componentes de edificios o conjuntos de mayor complejidad técnica, ya sea para el mismo fin o para uno similar. Dependiendo de la aplicación, puede ser necesaria una reparación o un reacondicionamiento industrial. Este tipo de reciclaje es poco frecuente en la industria de la construcción (a diferencia de otros sectores industriales). Esto puede tener que ver con el carácter marcadamente prototípico de los edificios, que suelen estar hechos a medida para una aplicación concreta. Aparte de casos individuales, como la reutilización de componentes en la rehabilitación de edificios históricos, el reciclaje en la industria de la construcción tiene lugar principalmente a nivel de material, como se discute a continuación.

¿volver a usar? no

producto al final de la fase de uso si

¿reciclar?

recuperación, reciclaje de productos reparación

reprocesado

no

si

• reciclaje de materiales: para reutilizar materiales, siempre es necesario un tratamiento técnico. El reciclaje de materiales también puede distinguirse a diferentes niveles:

recuperación, reciclaje de materiales material

reciclaje

energético

eliminación por en incineravertedero ción

1 Como consecuencia del objetivo de la máxima creación de valor ecológico-económico, resulta la cascada de reciclaje, cuyos prerrequisitos son el uso eficiente de recursos, evitar, reducir o reciclar materiales residuales, y evitar o reducir impactos ambientales (según VDI 2243).

•• a nivel atómico, como suele ocurrir con metales; •• a nivel de bloques químicos de baja complejidad, como aleaciones metálicas, óxidos, sales, etc; •• a nivel de bloques químicos de complejidad media (monómeros para la producción de plásticos);

6 Reciclaje

Reciclaje de hormigón

165

•• a nivel de bloques químicos de complejidad elevada (polímeros). Para niveles más bajos de complejidad suele utilizarse el término reciclaje de materias primas, mientras que para niveles más altos se usa el término reciclaje de materiales. En los siguientes apartados relacionados con el material se explican más detalles al respecto. Los residuos que no se pueden reutilizar o no son apropiados para ello se envían a la recuperación de energía o se depositan en un vertedero. A continuación, se examinarán con más detalle las características especiales del reciclaje de los materiales básicos más importantes de la industria de la construcción. En la producción del hormigón hay dos campos en los que se aplican técnicas sostenibles, a saber: 2

Reciclaje de hormigón

2.

Las materias primas secundarias pueden utilizarse como fuente de energía y como componente material del clínker de cemento.

Utilización de materias primas secundarias

2.1

La industria cementera local alcanza actualmente una cuota de combustibles secundarios de alrededor del 60 %. Además de su valor calorífico, que también se aprovecha cuando se incineran en plantas de incineración de residuos,

Sustitución de fuentes de energía primaria

2.1.1

• en la fabricación de cemento: incluye la combustión de materias primas (cal, arcilla, arena de cuarzo), el enfriamiento del material quemado y la molienda del clínker de cemento Portland resultante. Se persiguen tres estrategias con el fin de ahorrar recursos en la producción usando materiales secundarios: •• sustitución de fuentes de energía primarias durante la combustión de materias primas por combustibles secundarios, que contribuyen a la conservación de recursos debido a su composición material así como a su poder calorífico; •• sustitución de materias primas primarias por materias primas secundarias procedentes de otros procesos de producción industrial; •• sustitución del clínker de cemento Portland por otros componentes principales. • en el reciclaje del hormigón, es decir, el reciclaje de la materia existente. Estos dos factores de conservación de recursos se analizan con mas detalle a continuación.

III Sostenibilidad

Reciclaje de hormigón

tipo de residuo de construcción y demolición

madera

construcción vidrio de ventanas y puertas metal

comentario

clases de madera residual AI - AII • clase de madera residual AIII • clase de madera residual AIV • madera residual PCB

construcción en seco/ interior

•1 •1 •1 •1

• por ejemplo, herrajes para puertas de protección contra incendios

• •

cercos de plástico selladores

• • •

posiblemente contenga PCBs

•

tableros de cartón-yeso

(•) 2

•

aislamiento de fibra mineral

(•)

•

rieles de aluminio

•

madera

clases de madera residual AI - AII • clase de madera residual AIII • clase de madera residual AIV • madera residual PCB

aislamiento de fibra mineral

(•)

aislamiento de poliestireno

(•)

construcción de fachadas vidrio (placas de fachada)

• • •

•1 •1 •1 •1 •

•

•

• •

metal (placas de fachada)

•

aislamiento de fibra mineral •

aislamiento de poliestireno calefacción e aislamiento con amianto instalación residuos metálicos sanitaria cerámica sanitaria

deconstrucción eliminación

residuos de construcción y demolición

otro reciclado (construcción de vertederos)

preparación

materias primas secundarias

trabajo de baldosas/ losas

principalmente en residuos mixtos de construcción y demolición (p.e. no. AVV 170107)

materiales de construcción nuevos

demolición/ vaciado del edificio

3 Residuos de construcción y demolición, procedentes de la edificación, clasificados por oficios, y su eliminación.

•

•

• •

suelos de madera

posiblemente contenga HAPs

•

suelos de PVC

sin amianto

•

suelos de PVC

con amianto

• • •

• • •

•

residuos de metal y plástico observar la seguridad laboral (cables)

madera (techumbre)

• • clases de madera residual AI - AII • clase de madera residual AIII • clase de madera residual AIV • madera residual PCB

membranas para cubiertas e de plástico o asfalto impermeabilización

•

residuos mixtos de construcción y demolición

•

residuos metálicos

2 Flujos de materiales en medidas de deconstrucción y nueva construcción/conversión.

•

residuos de metal y plástico separación del plástico del (cables) metal detector de humo por ionización detector de humo por ionización

ladrillos, baldosas, cerámica

construcción nueva

•

•

hormigón

tratamiento de otros residuos

• •

mortero, baldosas rotas protección contra incendios

materiales de construcción RC

•

observar la seguridad laboral

tubos de plástico (para aguas residuales) suministro y tubos de plomo eliminación tubos de cobre

instalaciones eléctricas

eliminación

oficio

recuperación energética reciclaje en la construcción de vertederos

ruta de eliminación

reciclaje material

166

de armadura o de construcción de acero

• • •

•1 •1 •1 •1 • •

•

1) En caso de eliminación, sólo es posible la incineración de residuos peligrosos (según artículo 9 de la Ordenanza sobre residuos de madera para AI–AIV o según el PCBAbfallV para residuos de madera con PCB). 2) (•): Ruta de eliminación sin importancia

6 Reciclaje

oficio/ área de aplicación

Reciclaje de hormigón

material RC

ladrillos porosificados con materiales residuales ladrillos silicocalcáreos de escoria de alto horno granulada elementos de encofrado fabricados con residuos de poliestireno (EPS) estructura/paredes exteriores

hormigón ligero con agregado de ladrillo elementos de hormigón con contenido de hormigón reciclado ladrillos de adobe a partir de masas arcillosas recuperadas mantas de protección hechas con caucho viejo Trägerplatten aus Altglas für Putzfassaden

construcción de fachadas

perfiles decorativos de residuos de vidrio para fachadas vigas de madera moldeadas a partir de residuos de vidrio para fachadas tejas de hormigón fabricadas con hormigón reciclado

cubierta

"pizarra artificial" a partir de restos de pizarra membranas protectoras de cubierta de granulado de neumáticos de desecho componentes de sistema para cubiertas hechos de residuos plásticos aislamiento de lana de vidrio con residuos de vidrio reciclados materiales aislantes de fibra mineral con parte de materiales aislantes antiguos granulado de espuma de vidrio a partir de residuos de vidrio reciclado granulado de espuma de vidrio con proporción de espuma de vidrio antigua

aislamiento

aislamiento de celulosa y placas aislantes fabricadas con papel usado aislamiento de lana de oveja con contenido reciclado corcho molido reciclado tablero blando de fibra de madera fabricado con restos de madera rellenos aislantes de granulado de hormigón celular paneles de arcilla ligeros hechos con masas de arcilla recuperadas

construcción de ventanas y puertas

perfiles de PVC con contenido reciclado hojas de puerta hechas con restos de madera (tablero aglomerado) vigas moldeadas de madera a partir de restos de madera

construcciones de forjado

solado fluido de yeso FGD mantas de aislamiento acústico al impacto de granulado de vidrio de desecho mantas de aislamiento acústico hechas con caucho viejo enlucidos de yeso FGD

revoque

revoque de aislamiento térmico con granulado de vidrio de desecho revoque de aislamiento térmico con poliestireno de desecho (EPS) tableros de aglomerado prensado a partir de restos de madera placas de aglomerado con yeso a partir de restos de madera tableros de fibra de yeso/placa de yeso con yeso FGD y papel de desecho

acabado interior

tableros de fibra de yeso/placa de yeso con contenido reciclado tableros blando de fibra de madera fabricados con residuos de madera papel pintado rugoso y papel pintado de base hecho con papel de desecho recubrimiento de celulosa por pulverización a partir de residuos de papel suelos de PVC con contenido reciclado

suelos

paneles de suelo fabricados con cartones de bebidas bandas de protección contra caídas hechas con granulado de neumáticos viejos suelos fabricados con residuos plásticos

4 Áreas de aplicación de materiales de construcción de CR en la construcción de edificios, clasificadas por oficios.

167

168

III Sostenibilidad

Reciclaje de hormigón

los materiales en este caso también se integran en el ciclo de materiales y se les da un nuevo uso. Esto se aplica, por ejemplo, a neumáticos usados, de los que aproximadamente la mitad se reciclan en la industria del cemento. Se utilizan tanto como fuente de energía como de cenizas y carcasas de acero, que se incorporan al clínker de cemento Portland como componentes de la materia prima. Sustitución de materias primas primarias

Las materias primas secundarias pueden sustituir a la piedra caliza, la arcilla o la arena de cuarzo en la producción de clínker de cemento Portland. Entre ellas se encuentran, por ejemplo, lodos de cal procedentes del tratamiento de agua potable y de aguas residuales, arenas de fundición, residuos de grava, cascarilla de molino y cenizas volantes ( 5). Sustituyen a materias primas que contienen cal, silicio, hierro y aluminio.

2.1.3

Sustitución del clínker de cemento Portland

En este proceso, el clínker de cemento Portland se combina con otros componentes de forma selectiva para mejorar las propiedades estructurales y ecológicas del cemento. Se trata, por ejemplo, de escoria granulada de alto horno, cenizas volantes y polvo de sílice procedentes de otros procesos de producción industrial y polvo de piedra caliza obtenido a partir de materias primas primarias. De este modo, se pueden conseguir incluso mejores propiedades estructurales en casos concretos. En comparación con cementos fabricados con clínker de cemento Portland puro (CEM-I), los cementos con un 30 % de escoria de alto horno (CEM II/B-S) y los que contienen un 50 % (CE III/A) muestran una reducción del impacto medioambiental de entre el 20 y el 40 % durante su producción. En general, la industria del cemento ha conseguido reducir el consumo de energía primaria no renovable, el potencial de calentamiento global y el potencial de acidificación del cemento entre un 20 y un 50 %.

en

%

tierra de blanqueo

SiO

O

40

ceniza volante de hulla plástico, caucho

60

Ca

arena usada de fundición

80

20

0

0 10

2.1.2

20

80

%

clinker

triturador de neumáticos

quemado de grava

10 0

40

60

80

0

20

40

ceniza volante de lignito

lignito

0

en

60

2

hulla

escoria de alto horno

100

Al2O3 + Fe2O3 en %

5 Representación de posibles materias primas secundarias para la producción de cemento Portland para la sustitución parcial de las tres materias primas primarias CaCO, SiO2, Fe2O3 y Al2O3 en el llamado diagrama de tres sustancias.

6 Trituración de residuos de construcción con una trituradora móvil (centro) para la preparación de áridos reciclados.

6 Reciclaje

Además del reciclaje del hormigón fresco, en el que residuos de hormigón que aún no han fraguado, así como el agua residual, se devuelven a la planta de producción de hormigón como materia prima, es cada vez más importante en la práctica de la construcción el reciclaje del hormigón endurecido. En este último proceso, el hormigón viejo se separa de la armadura, se tritura de tal manera que se descompone en fracciones de grano individuales para formar gravilla de hormigón, y luego se utiliza de nuevo como árido cuando se vuelve a producir hormigón ( 6, 7). También son adecuados para este fin otros residuos de construcción, como cascajo de ladrillo. Por lo tanto, además del árido original, la granza de hormigón siempre contiene una proporción de piedra de cemento, que influye en la producción y en las propiedades mecánicas del árido, como su trabajabilidad, resistencia, comportamiento de deformación y durabilidad. El cambio en la geometría del cascajo en comparación con el árido convencional también influye en la unión entre el árido y la pasta de cemento o el bloque. La norma regula las condiciones necesarias que debe cumplir un árido reciclado para su transformación en hormigón reciclado (hormigón RC). Por regla general, para la elaboración de hormigón reciclado se requiere una proporción ligeramente mayor de agua de amasado. Sin embargo, si durante la producción se tienen en cuenta adecuadamente estas características especiales,3 el hormigón reciclado puede alcanzar propiedades técnicas similares a las del hormigón fabricado con materias primas primarias. Sin embargo, la norma regula los límites de la utilizabilidad del hormigón RC, así como la proporción máxima permitida de materias primas secundarias en el agregado. Los áridos reciclados, por ejemplo, pueden utilizarse hasta una resistencia máxima de C 30/37. Además, el hormigón RC no está aprobado para clases de exposición con efectos de cloruro, por ejemplo, causados por sal de deshielo (XD1) o contacto constante con agua salada (XD2), así como con desgaste mecánico severo (XM1–XM3). Los áridos reciclados también se utilizan a menudo en

7 Carga de escombros de hormigón, que posteriormente se utilizan como materia prima secundaria en la producción de hormigón.

Reciclaje de hormigón

Utilización del hormigón endurecido

& EN 12620, DIN 4226-101

& EN 206 y DIN 1045-2

169

2.2

170

III Sostenibilidad

Reciclaje de acero

forma de reciclado descendente en métodos de construcción sin aglomerar, por ejemplo en la construcción de carreteras. Además de la gravilla de hormigón, también puede utilizarse como materia prima secundaria la arena de hormigón triturada, por ejemplo en la producción de clínker de cemento Portland. 3. 1. 3.

Reciclaje de acero

☞ Cap. IV-6 Acero, pág. 296, y Cap. V-3 Productos de acero, pág. 434

arrabio, líquido

O2

chatarra de acero y fundición sin alear

80%

gases de escape

desempolvado

polvo de acería

El acero se recicla fundiendo metal usado en forma de chatarra de acero.4 El objetivo principal de este proceso es recuperar metales o aleaciones de la chatarra en fase de metal fundido. Al mismo tiempo, se eliminan componentes perturbadores, que se depositan en forma de una fase de escoria o dross (óxidos no fundidos que se „raspan“ de la superficie) y/o una fase de polvo o gas ( 8). Algunos de los subproductos así producidos también pueden reciclarse, como escorias para la producción de materiales minerales de construcción y fertilizantes o gases residuales para la recuperación de energía. Si es necesario, deben separarse técnicamente componentes indeseables de la aleación contenidos en la fase metálica (refinado). El reciclaje de chatarra de acero tiene lugar en el proceso convencional de fusión del acero y no representa una tecnología de proceso separada. Además del arrabio, la producción regular de acero mediante el horno básico de oxígeno (BOF Basic Oxygen Furnace) utiliza también alrededor de un 20 % de chatarra de acero. Un 100 % de chatarra de acero puede utilizarse en el proceso de horno de arco eléctrico (EAF Electric-Arc Furnace). En el proceso EAF, la escorificación

gas de combustión CO

fase de gas, de polvo

20%

cal

aleada

100%

100%

convertidor de soplado de oxígeno BOF

horno de arco eléctrico EAF

acero no aleado líquido

acero aleado líquido

energía eléctrica

metales de aleación Cr, Ni, Mo

metalurgia secundaria

acero no aleado

acero aleado

fase metálica

escoria II

escoria I

fase de escoria

8 Utilización de chatarra en la producción de acero. Además del acero de la fase metálica, también se producen subproductos aprovechables de la fase de escoria y de la fase de gas o polvo.6

6 Reciclaje

Reciclaje de ladrillos

171

de los valiosos metales de aleación puede limitarse en gran medida mediante el proceso de reducción química, lo que hace que este proceso sea especialmente adecuado para el reciclaje de chatarra aleada y para la producción de determinados aceros aleados. Además, los volúmenes de gases de escape y las velocidades de flujo de gases son mucho menores y, por lo tanto, la composición del polvo es mucho más pobre en hierro en comparación con el proceso BOF.5 La chatarra de acero debe cumplir, entre otros, los siguientes requisitos: • homogeneidad varietal mediante separación; • bajo contenido de impurezas nocivas; • libertad de aceite y grasa; • prevención de un alto contenido de óxido; • sequedad. En Alemania, por ejemplo, casi la mitad del acero se produce a partir de chatarra. En este proceso, hasta el 95 % de la chatarra producida se devuelve al ciclo de materiales. El reciclaje del acero no implica una reducción de calidad. El acero puede reutilizarse durante un número prácticamente ilimitado de ciclos de vida. En el proceso, su impacto medioambiental puede reducirse aproximadamente a la mitad. El material de ladrillo reciclado entra en la categoría de residuos de construcción y se produce con fines de reciclaje de materiales principalmente en la producción de hormigón (véase más arriba) y ocasionalmente también en la producción de piezas sílico-calcáreas. Por lo demás, la mayor parte de escombros de obra de fábrica se utiliza en forma de desciclaje, principalmente para el movimiento de tierras y el paisajismo.7 Los restos de construcción de ladrillo pueden consistir en: • cascajo de ladrillo de una sola variedad: material procedente del retejado o de la preclasificación de escombros de ladrillo; • escombro de obra rico en ladrillos: material procedente de la demolición de obra de fábrica pura con restos de mortero y yeso. El contenido de ladrillo es de entre el 80 y el 95 % en masa; • escombro de obra de fábrica: además de ladrillos, mortero y yeso, existen otros materiales como hormigón u hormigón ligero, piezas sílico-calcáreas, hormigón celular, etc.

☞ Cap. III-5, Aptdo. 3. Comparación de los valores de análisis del ciclo de vida de los materiales más importantes, pág. 160; aquí sobre todo  12 en pág. 161 ☞ Cap. IV-6, Aptdo. 11. Valores característicos, pág. 312

Reciclaje de ladrillos

4.

172

Reciclaje de vidrio

III Sostenibilidad

A continuación, el material de partida se procesa adecuadamente en plantas móviles o, para mayores exigencias, también en plantas estacionarias. Un procesamiento más sencillo se lleva a cabo mediante un cribado previo en dos fracciones, por lo que el material grueso se introduce en la trituradora y se reduce su tamaño. De este modo, se obtiene material de precribado y materiales secundarios del proceso de trituración y cribado posterior. En las plantas fijas, se llevan a cabo otros procesos más sofisticados, como: • trituración en dos etapas: trituradora de impacto a continuación de una trituradora de mandíbulas; • eliminación de impurezas en la cinta clasificadora, así como mediante clasificación por aire o lavado en húmedo; • producción de fracciones de grano mediante criba vibratoria.

☞ Aptdo. 2. Reciclaje de hormigón, pág. 165

5. 5.

Reciclaje de vidrio ☞ Cap. IV-8 Vidrio, pág. 338; Cap. V-4 Productos de vidrio, pág. 460

Sin embargo, no ha sido posible hasta ahora separar escombros de obra por materiales diferentes. El hormigón y el ladrillo, por ejemplo, no pueden separarse así. Los áridos resultantes de estos procesos están, en el caso de su procesamiento posterior en la construcción de hormigón, sujetos a las normas ya mencionadas en otro lugar.8 Para el uso en cubiertas vegetales, por ejemplo para azoteas verdes,9 o en terrazas de grava, se aplican otras normas. El tratamiento posterior de materiales secundarios procedentes de escombros de ladrillo en forma de reciclaje de materiales, por ejemplo para la producción de nuevas unidades cerámicas, sigue fracasando hoy en día debido a la insuficiente caracterización de los materiales reciclados. Esta caracterización, no obstante, no es necesaria para el desciclaje, que es lo que más se practica en la actualidad. En el futuro, para identificar claramente los materiales de reciclaje, será necesario examinar su composición química, realizar un análisis mineralógico y determinar su densidad aparente y su porosidad, la resistencia del grano y la resistencia a heladas. Si bien se recicla una elevada proporción de vidrio para envases, la utilización de residuos compuestos de fragmentos de vidrio plano que resultan de la producción de vidrio flotado, el más importante para la construcción, ha sido muy limitada hasta la fecha.10 Esto se debe a los requisitos de calidad extremadamente elevados del vidrio plano, al complejo desmantelamiento de piezas complementarias, como separadores de vidrio aislante, a la influencia desfavorable de capas funcionales metálicas (capas de baja emisividad) o de colorantes (hechos de cobalto, níquel u óxidos de hierro), así como a los complejos procesos de tratamiento necesarios. Además, los vidrios laminados, muy utilizados en la industria de la construcción, causan dificultades adicionales en

6 Reciclaje

Reciclaje de plásticos

173

el reciclaje debido a la mezcla de materiales. En particular, resulta ser un obstáculo durante el reciclaje la eliminación de la película intermedia de PVB. Por esta razón, los residuos de vidrio plano reciclable sólo se acumulan en plantas de producción donde se clasifican por tipos. La mayor parte se utiliza en una especie de desciclado para la producción de vidrio para envases, lo que permite una calidad de vidrio mucho más baja. Otras posibles aplicaciones son la producción de vidrio colado, lana de vidrio, espuma de vidrio y fibras de vidrio. La estructura química básica de los materiales plásticos técnicamente utilizables consiste en bloques básicos filamentosos de alto peso molecular, los llamados polímeros, que se sintetizan a partir de bloques básicos de bajo peso molecular, los llamados monómeros, mediante diversos procesos químicos.11 En su estructura material, actúan fuerzas de valencia entre los bloques individuales de construcción consistentes en las cadenas moleculares, así como fuerzas de valencia secundarias uniendo estos hilos moleculares. Aditivos influyen en las propiedades de materiales plásticos con fines técnicos. Tanto la estructura material de las macromoléculas como la naturaleza de su reticulación mutua y el efecto de los aditivos influyen enormemente en las posibilidades de reciclaje de los plásticos. Varios factores tienen un efecto bastante desfavorable en términos de reciclaje: las estructuras materiales hechas de macromoléculas están sometidas a una degradación constante por la acción de diversas influencias como el calor, la luz, la deformación y el envejecimiento (degradación oxidativa). La separación de impurezas de los plásticos usados es difícil. Lo mismo ocurre con la separación de los distintos tipos de plástico, que suelen ser difíciles de identificar. Por estas razones, resulta problemático un verdadero reciclaje material. En consecuencia, para aumentar las tasas de reciclaje en el futuro, son necesarios procesos de desintegración y clasificación mecánica más eficaces, procesos de separación más rentables, centrar el reciclaje de materiales en residuos de producción de fábrica, etiquetar los tipos de material y, en principio, limitar su número dentro del mismo producto. Mucho más importante para la síntesis posterior de diversos materiales plásticos es el proceso de descomposición de macromoléculas en monómeros, que luego se usan como bloques de construcción básicos, como materias primas secundarias, por así decirlo. A diferencia del reciclaje sobre la base de materiales descrito anteriormente, se trata de un reciclaje de materias primas. Debido al alto poder calorífico de estos materiales orgánicos, los residuos plásticos también suelen incinerarse para obtener energía.

Reciclaje de plásticos ☞ Cap. IV-1, 9.3 Materias orgánicas, pág. 218; Cap. IV-9 Materiales sintéticos, pág. 350; Cap. V-5 Productos sintéticos, pág. 488

6.

174

6.1 6.1

Reciclaje de plásticos

III Sostenibilidad

Reciclaje de termoplásticos

Debido a sus propiedades materiales, los termoplásticos son especialmente adecuados para el reciclaje. Los siguientes pasos están al principio del proceso de reciclaje: • logística de recogida específica del tipo: El objetivo es evitar de antemano las dificultades de separación de materiales mencionadas anteriormente. En el sector de la construcción existen sistemas de recogida especiales para ventanas de PVC y membranas de PVC para cubiertas; • preclasificación manual y mecánica: La preclasificación manual se realiza de forma visual; la preclasificación mecánica se realiza mediante cribas separadoras, separadores de láminas y clasificadores balísticos (aprovechamiento de las propiedades de rebote de los distintos materiales); • conminución: Los objetivos de esta etapa del proceso son reducir los residuos a tamaños de piezas clasificables y romper la unión mecánica entre diferentes materiales o compuestos de materiales. Debido a su resistencia relativamente baja y a su alta deformabilidad, los termoplásticos presentan claras ventajas a este respecto. También se utilizan ocasionalmente procesos criogénicos, en los que el material se vuelve frágil por el frío y es más fácil de desmontar; • lavado: eliminación de impurezas con la ayuda de detergentes, ocasionalmente también con disolventes orgánicos, que, sin embargo, deben ser reprocesados posteriormente. Después de estos pasos de procesamiento, el material está presente en piezas pequeñas con una desviación limitada de sus tamaños. El proceso de clasificación posterior tiene por objeto separar materiales extraños (metales, vidrio, cerámica, textiles, madera, piedras) y separar los plásticos en grupos de materiales compatibles o en fracciones puras. Se utilizan métodos físicos u ópticos. En los procesos de disolución selectiva, se utilizan disolventes orgánicos para disolver selectivamente los materiales plásticos, de modo que la solución pueda separarse del residuo. Tras la evaporación del disolvente, se obtiene polvo de plástico puro. También se pueden utilizar métodos de precipitación de plásticos. Al final de este proceso se obtienen reciclados, es decir, principalmente materiales granulares o polvos procedentes de procesos de disolución. En el procesamiento posterior, los reciclados se homogeneizan, se compactan y se mezclan con aditivos (compatibilizadores, estabilizadores, posiblemente rellenos y colorantes). De este modo, están listos para la fabricación de productos nuevos.

6 Reciclaje

A continuación, se examinan con más detalle algunos procedimientos relacionados con la construcción: • reciclaje de ventanas de PVC: se procesan perfiles residuales de la producción, secciones de perfiles de ventanas antiguas y marcos de ventanas triturados. Materiales de otro tipo, como herrajes metálicos, residuos de vidrio o perfiles de sellado deben eliminarse cuidadosamente de antemano. Sólo piezas de PVC rígido pueden seguir procesándose; deben separarse incluso perfiles de sellado de PVC flexible. Las ventanas viejas se trituran previamente en la trituradora hasta un tamaño de pieza de 20 mm; a continuación se separa el material; al final, una extrusión final con filtración de la masa fundida produce un regranulado procesable. Este se utiliza para producir el núcleo interno de perfiles de ventanas, pero no ofrece la calidad superficial requerida. Para ello, se coextruye PVC virgen con el núcleo interno; • reciclaje de revestimientos de suelo de PVC: 12 Los suelos de PVC tienen un alto potencial de reciclaje. Productos nuevos ya contienen una media del 35 % de material reciclado. Tras la recogida de revestimientos viejos en puntos de recepción especiales, primero se clasifican y se cortan en trozos pequeños (trozos granulados ligados por hidratación, pág. 228

223

224

IV Materiales

Deformación

✏ Ejemplos: nanotecnología, efecto loto autolimpiante etc.

11. Deformación 11.

dar lugar a la acumulación de átomos y moléculas como el oxígeno, el dióxido de carbono o el vapor de agua y a la formación de finas capas de óxido, carbonato o hidróxido de unos pocos nanómetros de espesor. La intervención técnica selectiva en las superficies límite para mejorar su durabilidad o su resistencia son una práctica habitual desde hace mucho tiempo (calcinación de las superficies de madera, impregnación, pintura, recubrimiento, saturación). Los procesos técnicos modernos de ingeniería de superficies tienen como objetivo la generación de propiedades específicas de las superficies de materiales. A diferencia de los gases, que consisten en una asociación completamente aleatoria de átomos o moléculas que se mueven libremente en el espacio y sufren fuertes cambios de volumen bajo presión, los líquidos y especialmente los sólidos sólo permiten cambios de volumen relativamente pequeños, incluso bajo fuerte presión. Mientras que los líquidos, a pesar de tener un volumen mayormente constante, están sujetos a cambios de forma bajo la más mínima aplicación de fuerza, los sólidos resisten su acción en mayor o menor medida. Es naturalmente esta resistencia la que

A C

B D

73 Interfaz de un sólido o un líquido. La componente electrostática dirigida hacia el espacio no tiene compañero de unión y, por lo tanto, permanece activa.

74 Tanto en los líquidos como en los sólidos, la componente de fuerza A no tiene compañero de unión. B, C y D, en cambio, se neutralizan por la fuerza de unión de las partículas vecinas.

75 Fuerza electrostática resultante en la interfaz tras la neutralización de las fuerzas de enlace restantes en la estructura atómica o molecular.

76 La fuerza electrostática resultante (atracción) se dirige hacia el interior del líquido y (aparentemente) crea una tensión superficial.

77 La fuerza electrostática resultante se dirige en ángulo recto a la superficie del líquido, incluso si la superficie del líquido es curva (como en el caso de una gota).

78 Gotas de agua sobre superficie hidrofóbica.

1 Materia

Deformación

predestina a los sólidos para su uso estructural. A pesar de la aparente obviedad de esta afirmación, existen numerosos ejemplos en los que también se utilizan específicamente con fines estructurales las propiedades especiales de líquidos y gases, como la presión del gas en construcciones neumáticas o el peso del agua como lastre. Las fuerzas externas que actúan sobre los sólidos generan esfuerzos internos, que a su vez provocan tensiones en el material. Estas son neutralizadas por las fuerzas de unión del material, que les ofrecen resistencia. En la dirección del efecto de la fuerza, las partículas, por ejemplo los elementos de la red en una red espacial cristalina, se modifican en su posición y sus distancias, es decir, se compactan o se separan, con lo que se producen las llamadas vibraciones elásticas reticulares, que se propagan en el material. Se producen tanto ondas longitudinales, que deforman el material en la dirección de la fuerza, como ondas transversales, que dan lugar a una deformación transversal (cuantificada mediante la deformación transversal o relación de Poisson n). Estas oscilaciones elásticas de las partículas moleculares también se producen cuando un sólido es excitado por ondas sonoras.45

δ−

δ−

δ− δ+

δ+

δ+

☞ Cap. VI-4 Protección acústica, pág. 750

δ+

δ+

δ+

79 Las moléculas polares de agua (dipolos) son atraídas por la superficie sólida cargada electrostáticamente.

80 Las moléculas de agua se acumulan como agua de adsorción sobre la superficie del sólido.

81 Sillería empapada.

A

agua de sorción agua solvente

agua libre

A ~ 0,5 m

82 Agua de sorción, solvente y agua libre con diferente tensión adhesiva a la superficie del sólido en función de la distancia.

83 Se forma un menisco entre dos superficies limítrofes. Altura de ascención A.

84 Gran tensión adhesiva entre interfaces muy espaciadas. Cuanto más pequeña sea la distancia, mayor será la altura de ascenso A.

225

226

11.1 11.1

Deformación

IV Materiales

Dilatación térmica

También el aumento de la temperatura estimula la vibración de las partículas y provoca una expansión por cambio de temperatura del material. Siempre que no se superen determinadas temperaturas específicas del material, estas dilataciones vuelven a desaparecer cuando éste se enfría. Los materiales amorfos, como el vidrio o los termoplásticos, pierden gradualmente su resistencia cuando se calientan de forma constante y pasan a un estado plástico blando. En el proceso, la cohesión de las moléculas se afloja gradualmente hasta que pueden deslizarse libremente entre ellas. En cambio, el calentamiento constante de sólidos cristalinos, como metales o minerales, sólo provoca inicialmente un aumento de la frecuencia de oscilación de los bloques de construcción de la red, es decir, ninguna pérdida de resistencia, hasta que se alcanza el punto de fusión, que en estos materiales—en contraste con los amorfos—es claramente pronunciado. Un mayor aporte de calor más allá de este nivel de temperatura se consume para disolver las fuerzas de unión entre los componentes de la red espacial. A continuación, el material se plastifica. Con un calentamiento continuado, se convierte en líquido. Para el uso estructural de materiales es esencial la temperatura del punto de fusión, que es decisiva, por ejemplo, para el caso de incendio. En el caso del acero, se encuentra en un intervalo crítico para un incendio (600–700 ° C), mientras que los materiales minerales, como los utilizados en la construcción, sólo se funden a unos 1.700 ° C. Esto explica su extraordinariamente ventajoso comportamiento ante el fuego.

σ en N/mm2

σP

P

E = σP / εP = tan α

ε (–)

O

α εP

ε en %

σ (–)

85 Diagrama tensión-deformación de un material con definición de su módulo de elasticidad E.

☞ Cap. VI-5, Aptdo. 5.1.6 Comportamiento ante el fuego de los materiales de estructuras primarias > hormigón/hormigón armado, pág. 798

11.2 11.2 Deformación elástica

11.2.1

Diagrama tensión-deformación

☞ Aptdo. 11.3 Deformación plástica, más adelante

Un rasgo característico de la deformación elástica que se produce al aplicar una fuerza es que en la estructura molecular del material actúan fuerzas restauradoras que invierten completamente la deformación después de retirar la carga. Los bloques de construcción atómicos o moleculares vuelven a su posición inicial o de equilibrio. La relación entre la tensión (s) que actúa en el material y la deformación resultante (e) es característica del comportamiento deformacional en función de la carga que actúa sobre un material y se representa gráficamente en el diagrama tensión-deformación ( 85). La linealidad de la curva representa un comportamiento elástico, es decir, una proporcionalidad entre la tensión y la deformación resultante del material (expresada en la ley de Hooke). La pendiente de una línea de tensión-deformación elástica, es decir, recta, se define como el módulo elástico, módulo de elasticidad, módulo E o módulo de Young del material (en N/mm2) o como su módulo de deslizamiento G y es un valor característico importante que representa su rigidez. Cuanto más empinada sea la línea, más rígido será el material. En cambio, una curvatura de la curva indica un comportamiento plástico, es decir, una no proporcionalidad entre

1 Materia

Deformación

227

la tensión y la deformación. La rigidez de un material alcanza valores especialmente elevados en materiales cristalinos en comparación con los amorfos y los de alto peso molecular (poliméricos). Entre los bloques de construcción del cristal en la red espacial actúan fuertes fuerzas de enlace direccional que se manifiestan en forma de una gran elasticidad del material. A diferencia de la deformación elástica, en la que la posición original de las partículas se memoriza en el material hasta cierto punto y se recupera tras el alivio, la deformación plástica es irreversible, es decir, se producen desplazamientos, distorsiones o dislocaciones permanentes en la estructura del material que lo transforman sin remisión. Mientras que las deformaciones elásticas se deben a la acción de una fuerza—también existen deformaciones reversibles independientes de la fuerza, como cambios de volumen higroscópicos, pero no se denominan deformaciones elásticas—, las deformaciones plásticas pueden tener otras numerosas causas además de la acción de una fuerza. Las discutiremos a continuación.

Deformación plástica

11.3

✏ Excepción: Efecto de memoria de forma (Shape-Memory-Effect) de la madera 46

Las deformaciones que no dependen del efecto de la carga son, por ejemplo:

Deformaciones plásticas independientes de la carga

• procesos de contracción o retracción irreversibles como resultado de cambios químicos en la estructura del material, como en el hormigón o los materiales cerámicos;

☞ Cap. IV-4 Hormigón, pág. 270, así como IV-3 Piedra, pág. 254

• cambios irreversibles en la forma de la madera y de los materiales derivados de la madera, alabeo, arqueo, agrietamiento, etc., que están asociados al proceso de secado continuo de la madera de construcción y que no pueden revertirse ni siquiera aumentando posteriormente el contenido de humedad;

☞ Cap. IV-5 Madera, pág. 280

11.3.1

• tensiones internas en componentes de acero laminado en caliente (tensiones parásitas) que surgen durante el proceso de laminación y que pueden provocar el agrietamiento repentino de un componente; • alabeo de un perfil de acero debido al calentamiento local—como en trabajos de soldadura—que deja deformaciones permanentes incluso después del enfriamiento; así como otras causas, cada una de las cuales se investigará más adelante en relación con el material en cuestión. Dentro de las deformaciones plásticas dependientes de la carga, son especialmente significativos para los materiales de uso estructural los fenómenos mecánicos como la fluencia y el deslizamiento.

Deformaciones plásticas dependientes de la carga

11.3.2

228

Deformación

IV Materiales

Fluencia

La fluencia de componentes de hormigón es una deformación permanente bajo carga, que es particularmente notable en el hormigón joven y que disminuye continuamente en el transcurso de varios años. La fluencia se explica por el hecho de que el proceso de cristalización en la pasta de cemento endurecida debido a la hidratación continua no se completa con el endurecimiento del hormigón, sino que continúa durante un período de tiempo largo durante el cual se forman nuevos minerales de cemento. En las zonas comprimidas, se expulsa adicionalmente el agua ligada. La geometría del componente o la estructura del material, que se deforma bajo carga duradera en comparación con el estado inicial, queda firmemente consolidada de este modo por la formación continua de cristales. Incluso después de la retirada de la carga, esta forma ya conformada sólidamente no puede volver a su geometría original. La madera también está sujeta a un proceso de fluencia bajo carga constante.

☞ Cap. IV-4 Hormigón, pág. 270

Deslizamiento

Las deformaciones por deslizamiento, que son siempre irreversibles, se dan en la construcción con materiales a granel, granulados ligados al agua, así como con materiales cristalinos como el hielo y, especialmente, metales con características tenaces ( 86). En el proceso, las partículas elementales de la sustancia—pueden ser bloques de construcción a nivel molecular, como en el caso de metales, o partículas de tamaño de grano, como en el caso de suelos— se desplazan unas junto a otras en planos de deslizamiento hasta que, o bien se encuentra una posición de equilibrio con sólo una pequeña deformación, o bien la materia se desgarra o se desintegra por completo. El tipo de cohesión entre las partículas deslizantes es decisivo para el comportamiento de deslizamiento: • en el caso de sólidos secos a granel, como arena seca, es decisiva la naturaleza de los límites de los granos, es decir, la fricción (rozamiento interno) o el enclavamiento mecánico de los granos entre sí, así como, en particular, el ángulo del cono de reposo, que es decisivo para las fuerzas de empuje que actúan sobre el cúmulo como consecuencia de la gravedad;

☞ Aptdo. 10. Superficies limítrofes, pág. 222

• en el caso de granulados ligados por hidratación, como suelos, o también de materiales en estado plástico húmedo, como arcillas, es responsable de la cohesión del material la fuerza de unión del agua adsorbida (unión por hidratación, fuerzas capilares). Es decisiva para la unión la superficie total de los granos, así como la cantidad de agua ligada entre los mismos. Cuanto mayor sea la superficie de los granos, es decir, cuanto menor sea su diámetro, mayor será el área de adsorción efectiva y, en consecuencia, mayor será la cohesión con un contenido de humedad determinado. Cuanto mayor sea la cantidad

1 Materia

de agua ligada permaneciendo el tamaño de superficie de grano constante, más agua solvatada o libre habrá entre los granos, más floja será la estructura y, en consecuencia, mayor será la tendencia al deslizamiento. Las partículas resbaladizas también pueden tener dimensiones moleculares, como en el caso de minerales de arcilla. Están compuestas por cristales en forma de hoja, que se forman a partir de compuestos de silicato de aluminio (caolinita, montmorillonita). A diferencia de la mayoría de los materiales minerales, el cristal plano del mineral de arcilla no puede crear una estructura reticular espacial, sino que se apila en paquetes planos. Las moléculas de agua se acumulan en los intersticios entre estas plaquetas cristalinas apiladas. Dependiendo del contenido de agua, éstas pueden adherirse firmemente entre sí a baja saturación como resultado del efecto de adsorción—como en el caso de ladrillos de arcilla secados al aire—y, por lo tanto, presentar una gran resistencia y un comportamiento de rotura frágil; o pueden producir una masa plástica húmeda cuando el contenido de saturación es alto, como en el caso de arcilla húmeda maleable. Esta última puede deformarse plásticamente bajo el efecto de la fuerza gracias al deslizamiento de las plaquetas cristalinas unas contra otras; • el hielo tiene una estructura cristalina espacial que es capaz de deslizamiento. El entramado espacial del hielo está unido bastante débilmente por enlaces de hidrógeno ( 87). En este caso, las fuertes fuerzas de cohesión del enlace iónico no son efectivas en todo el orden de largo alcance del monocristal como en la mayoría de los sólidos cristalinos, por lo que la estructura reticular puede romperse fácilmente en los puntos débiles de los enlaces de hidrógeno. El resultado son procesos de deslizamiento, como los que se observan en glaciares ( 88). El deslizamiento del hielo no tiene importancia constructiva particular y sólo se menciona aquí por analogía. Bastante más importantes para la práctica de construcción son los deslizamientos de materiales sólidos. Pueden observarse en materiales cristalinos resistentes, esencialmente en metales como el acero, especialmente en sus variantes dúctiles—es decir, deslizantes—como el acero dulce. Aunque los metales frágiles, como la fundición, no muestran una tendencia apreciable al deslizamiento y los materiales minerales frágiles, como la piedra o el hormigón, no muestran ninguna en absoluto, sin embargo, también puede producirse la rotura de estos materiales en determinadas condiciones por deslizamiento a lo largo de planos de deslizamiento específicos. La razón de las propiedades de deslizamiento de los metales reside en la especial unión metálica de la red espacial de estas materias cristalinas. Mientras que las materias

Deformación

☞ Ver  45–47, pág. 211, 212

86 Deslizamiento laminar de la arena.

☞ Cap. IV-6, Aptdo. 4. Clasificación de los aceros, pág. 298

☞ Aptdo. 12. Rotura, pág. 232

229

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IV Materiales

Deformación

☞ Aptdo. 12. Rotura, pág. 229

87 Estructura molecular del hielo.

88 Glaciar—deslizamiento laminar del hielo.

minerales obtienen su cohesión del enlace iónico, que es extremadamente frágil y que se rompe ante los más mínimos cambios en la estructura de la red espacial, los bloques de construcción de la red metálica tienen una conexión sólida pero viscoplástica debido a la fuerza de enlace del gas de electrones. Mientras que el enlace iónico se basa en una alternancia de cargas iónicas parciales positivas y negativas enfrentadas, la nube continua de iones libremente móviles con carga negativa característica de los metales permite movimientos paralelos o el deslizamiento de paquetes enteros de la red a lo largo de otros bajo la influencia de fuerzas externas por encima de un límite de elasticidad definido y específico del material, por encima del cual las deformaciones son irreversibles y el material comienza a fluir. Debido a la estricta estructura reticular, este movimiento de traslación sólo puede tener lugar en planos, los llamados planos de traslación o deslizamiento ( 89, 90). Estos procesos de deslizamiento tienen lugar prioritariamente en los planos de malla más densos, como dice la expresión de la metalurgia. El proceso se detiene después de una cierta distancia de desplazamiento, en un mínimo del potencial periódico de la red. 47 En el proceso, los elementos de la red asumen de nuevo una posición nominal en la red espacial, pero desplazada por un múltiplo de la célula elemental en la dirección de deslizamiento. Por regla general, no es una sola capa de malla con el grosor de un elemento de celosía la que se mueve, sino paquetes enteros o láminas deslizantes formadas por varias capas ( 91). Este fenómeno también puede observarse de forma similar en el deslizamiento de materiales a granel o de hielo. Incluso en los metales, los límites entre las láminas de deslizamiento pueden verse a veces a simple vista en la superficie, lo que se denomina líneas de deslizamiento o vetas de traslación. Por ello, las partes del metal que han sufrido un deslizamiento o un flujo aparecen más apagadas y sin brillo que la superficie metálica no deformada. Los lugares preferidos para la conducción son las fallas o defectos estructurales en la red cristalina, que en la terminología técnica se denominan dislocaciones ( 92). Estas distorsiones de la red regular generan tensiones internas que hacen que el esfuerzo cortante crítico al que se produce el deslizamiento sea menor en la dislocación por potencias de diez que para la retícula no perturbada. 48 También es de gran importancia que, perpendicularmente a los planos de deslizamiento, las fuerzas reticulares—la unión elemental entre los átomos—son considerablemente mayores, concretamente por varias potencias de diez, que a lo largo de los planos de deslizamiento. Esto significa que la resistencia del material al cizallamiento es mucho menor que la resistencia normal, o la resistencia a la tracción y a la compresión axiales en la dirección de la fuerza.48 En consecuencia, el deslizamiento se produce siempre antes de que el material se rompa, por lo que el metal se considera un

1 Materia

89 Planos de traslación o deslizamiento sobre los que se desliza la red cristalina por un múltiplo de la celda elemental, aquí una unidad de red.

Deformación

90 Como a la izquierda, pero deslizándose dos unidades.

material dúctil: se deforma de forma notable e irreversible antes de romperse y desgarrarse. Dado que las fuerzas normales de compresión y de tracción pueden equipararse, en su efecto, a fuerzas cortantes diagonales, el material se desliza, antes que nada, a lo largo de planos a 45 ° con respecto a la dirección de la fuerza ( 93). Componentes extraños incorporados a la red espacial cristalina, por ejemplo átomos de carbono incrustados en el hierro, conducen a un entrelazamiento de los posibles planos de deslizamiento y, por tanto, a un fuerte impedimento del deslizamiento del metal ( 94). Esto se denomina bloqueo por dislocación, aunque en este caso el término dislocación no designa una falta en la composición de la retícula, sino un deslizamiento. A medida que la densidad de estos átomos aumenta, también lo hace el esfuerzo cortante crítico y, en consecuencia, la resistencia al deslizamiento. En casos extremos, en lugar de una deformación plástica, se produce primero una fractura de separación frágil. Por esta razón, los materiales ferrosos con alto contenido de carbono—las llamadas fases intermetálicas como la cementita Fe3C— son duros y frágiles en contraste con el acero estructural dulce (con un bajo contenido de C).50 A medida que la distancia de deslizamiento avanza y la aplicación de la fuerza continúa, el material vuelve a solidificarse gradualmente, ya que los procesos de deslizamiento se detienen en los límites de grano de los cristalitos que conforman la estructura material del metal. Como ya se ha explicado, los cristalitos están orientados arbitrariamente en la estructura del material, de modo que la geometría de su red espacial no se continúa en el cristalito vecino. Al final, esto conduce a un atasco de los deslizamientos en los cristalitos, que se bloquean mutuamente y, en consecuencia, impiden nuevos procesos de deslizamiento. El material se endurece, se vuelve frágil y se rompe si la fuerza continúa actuando. Con un número muy elevado de ciclos de carga, pueden formarse microfisuras en los puntos de bloqueo entre los cristalitos, que pueden propagarse a lo largo de los límites

91 Lamas deslizantes.

☞ Cap. VI-2, Aptdo. 2.6 Tensiones, pág. 546

92 Defectos estructurales en la red cristalina (véase también  28).

☞ Aptdo. 9.2 Materias metálicas, pág. 217

231

232

IV Materiales

Rotura

de grano más sensibles y finalmente convertirse en una macrofisura sin previo aviso. El material se desintegra produciéndose una rotura. Este fenómeno se denomina fatiga del material.51 11.3.3

Importancia de las deformaciones plásticas en la construcción

93 Deslizamiento del material a 45 °, aquí bajo carga de compresión.

☞ Ver esquema en  30 en Cap. IV-6, Aptdo. 9. Conclusiones constructivas, pág. 307

☞ Cap. IV-4 Hormigón, pág. 270

Las deformaciones plásticas de componentes son por naturaleza indeseables—excepto en el caso de una conformación dirigida con fines de fabricación—, ya que son irreversibles y modifican la forma técnica de un elemento de manera incontrolable. Sin embargo, las deformaciones plásticas, como las resultantes de procesos de deslizamiento, en determinadas condiciones presentan grandes ventajas en la construcción: • como tienen lugar durante un largo periodo de tiempo antes de que el material se rompa y suelen ser visibles a simple vista, avisan con antelación de un posible fallo del material y permiten así tomar medidas preventivas en caso necesario; • pueden provocar redistribuciones automáticas de cargas o tensiones en el material. Las zonas expuestas a grandes esfuerzos locales se someten a una deformación plástica para que el flujo de fuerzas pueda tomar otros caminos y se reduzcan los picos de tensión locales. Esto puede deberse a características de deslizamiento de aceros o también como resultado de complejos procesos de cristalización y recristalización originados por la hidratación en el hormigón que se prolongan durante un largo período de tiempo—un material que, sin embargo, sólo tolera esfuerzos de compresión—. Ambos factores son indicios de una cierta bondad de un material, en comparación, por ejemplo, con el fallo repentino e imprevisto de materiales frágiles sometidos a esfuerzos de tracción.

12. 12. Rotura

Fe

C

94 Bloqueo de dislocaciones en la red cristalina del acero debido al entrelazamiento de los átomos de C intercalados (véase también  26).

La rotura, es decir, el fallo del material bajo el efecto de la fuerza, representa el mayor accidente que se puede asumir en la construcción, ya que en el caso del fallo de estructuras portantes primarias, en particular, suelen estar en juego vidas humanas y siempre cabe esperar grandes daños materiales. Precisamente por este motivo, el conocimiento de los mecanismos y las causas de rotura de los distintos materiales relevantes para la construcción es de gran importancia para el proyectista, ya que este conocimiento le permite tomar las precauciones adecuadas para garantizar que se excluya el fallo del material durante la vida útil de una estructura. Al mismo tiempo, cada vez es más importante tener en cuenta durante el proceso de diseño el desmantelamiento de la estructura de un edificio al final de su vida útil. Por esta razón, también puede ser de gran importancia tener una idea clara de cómo, en caso de ser necesario, se va a

1 Materia

producir específicamente una rotura para fines de reciclaje con el menor aporte energético posible. Ambos objetivos, la estabilidad permanente y el fácil reciclaje, se encuentran obviamente en una cierta contradicción, que no es fácil de resolver. En el caso de la rotura de un material, las fuerzas de unión molecular del material suelen fallar en un punto débil específico ( 95), normalmente en una microfisura ya existente, que se expande bajo la carga hasta convertirse en una macrofisura mayor y, finalmente, provoca la rotura y la fractura final del material, es decir, la superficie de fractura se extiende por toda la sección transversal del componente. Además de la rotura por deformación de materiales dúctiles como el acero, que se anuncia mediante fuertes deformaciones de naturaleza plástica, existe la rotura frágil o de separación no anunciada de materiales frágiles como la piedra o el hormigón ( 96), que también puede observarse en la madera. Si el proceso de deslizamiento en un material resistente como el acero dulce se prolonga más allá de la fase de solidificación, en la que los cristalitos se bloquean entre sí, el material acabará por romperse y fracturarse. Cabe destacar que la rotura se produce generalmente como una rotura por cizallamiento o corte en un ángulo de 45 ° con respecto a la dirección de la fuerza 52 y no en un ángulo de 90°, como cabría esperar inicialmente. La razón de este fenómeno es la resistencia al cizallamiento relativamente baja del metal en comparación con su resistencia a la tracción y a la compresión, es decir, su resistencia frente a las tensiones normales. Como ya se ha mencionado,a se trata de varios órdenes de magnitud. Como resultado, antes de la fractura de separación, tiene lugar un proceso de deslizamiento a lo largo de una superficie de cizallamiento inclinada a 45 °, que se abre camino a pesar de (o debido a) la orientación inicialmente completamente aleatoria de los cristalitos individuales en el cúmulo y conduce a la rotura del material. Especialmente peligrosa en el caso de materiales metálicos, que por regla general reaccionan inicialmente de forma viscoplástica bajo una carga excesiva, es, como se comentó, la rotura por fatiga, que se produce de forma frágil y como resultado de un número muy elevado de ciclos de carga y descarga. La fractura por separación frágil de materiales minerales, tan característica de este grupo de materiales, se explica por la típica estructura reticular iónica ( 97) de los compuestos de silicato de los que están formados esencialmente estos materiales. La polaridad claramente definida de los iones, responsable de la fuerza de enlace químico de la red cristalina del mineral, no permite, a diferencia del gas de electrones de los metales, un difuminado viscoplástico de los enlaces, sino que se disuelve por el enfrentamiento de iones de igual carga que se repelen mutuamente tras el menor desplazamiento de la red de iones bajo el efecto de la fuerza ( 97–102). La superficie de fractura discurre por

Rotura

95 Rotura por tracción frágil del hormigón. Obsérvese que discurre preferentemente por las interfaces entre el árido y la matriz, lo que es una indicación de la debilidad relativa de la fuerza de unión entre ambos.

96 Rotura por separación frágil de un vidrio templado.

☞ a Aptdo. 11.3.2 Deformaciones plásticas dependientes de la carga > Deslizamiento, pág. 228

☞ Aptdo. 11.3.2 Deformaciones plásticas dependientes de la carga > Deslizamiento, pág. 228

☞ Aptdo. 7.3 Enlace metálico, pág. 199

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Rotura

IV Materiales

☞ Aptdo. 9. La estructura material, pág. 206

planos claramente reconocibles como consecuencia del orden regular de la red cristalina en los monocristales. En función de la relación entre la resistencia al cizallamiento y la resistencia a la compresión/tracción, puede producirse de nuevo una rotura por deslizamiento, en la que la superficie de rotura discurre en un ángulo de 45 ° respecto a la dirección de la fuerza. Este mecanismo de rotura es análogo a la rotura por deslizamiento en los metales, como se ha descrito anteriormente. Los materiales amorfos compuestos de silicatos, como el vidrio, también pueden mostrar una tendencia extrema a la fractura por separación frágil ( 96). En cambio, otros materiales amorfos, como ciertos plásticos, reaccionan de forma viscosa (en cierto intervalo de temperaturas). A pesar del peligro general producido por grietas que se forman en un material, hay que tener en cuenta que no toda grieta pone en peligro inmediato la estabilidad de un componente. Los materiales minerales artificiales en particular, como los ladrillos o el hormigón, muestran una fuerte tendencia a agrietarse, que se debe en particular a procesos de retracción independientes de la carga, y no necesariamente a la acción de la fuerza. Además, el hormigón armado (como el hormigón en general) tiende a agrietarse bajo esfuerzos de tracción, por ejemplo en zonas de tracción de vigas bajo flexión ( 102). Estas finas grietas son necesarias y lógicas para que la fuerza de tracción pueda ser transferida a la armadura, que es la encargada de absorberla. No afectan a la capacidad de carga del material. No obstante, debe prestarse especial atención a esta tendencia al agrietamiento, ya que no deben superarse determinados anchos de abertura de grieta. Esto es especialmente importante si el componente está expuesto a la intemperie. Incluso grietas a lo largo de la veta, que se observan con frecuencia en la madera y que se forman por sí mismas como resultado de procesos de secado, no suelen ser críticas para la capacidad de carga del componente. Es obvio que las anisotropías en el material predestinan a la rotura a una determinada dirección de esfuerzo. Incluso una resistencia al cizallamiento notablemente menor que la resistencia a compresión y a tracción de un material favorece—como hemos visto—una dirección específica de rotura en el mismo y se manifiesta en forma de una cierta anisotropía. Un comportamiento claramente anisótropo con respecto a fuerzas de hendidura paralelas a la veta se muestra en particular en la madera (no en vano la leña se parte siempre con una hacha en la dirección de la veta) ( 103) y también, por ejemplo, en rocas sedimentarias, que tienden a partirse a lo largo de las capas de depósito. El factor decisivo para el comportamiento mecánico en estos casos es la estructura macroscópica del material.

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Procesos de descomposición

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Los procesos de descomposición del material como resultado de efectos atmosféricos o de otro tipo también pueden ser críticos para la capacidad de carga o la capacidad de servicio de un componente. La disolución gradual del material en sus caras exteriores puede conducir rápidamente a una reducción de la sección transversal del componente disponible para soportar cargas. En consecuencia, si la fuerza se mantiene constante, las tensiones en el material aumentan y conducen a la rotura una vez alcanzada la tensión de rotura. Además, como consecuencia de la descomposición o el desprendimiento de las capas superficiales de protección (como en el caso del hormigón armado), componentes esenciales de la estructura (como aceros de armadura) pueden perder su protección y, como resultado de procesos especiales (corrosión), pueden a su vez descomponerse y provocar así el fallo del componente. Existen numerosos procesos de descomposición en

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Procesos de descomposición

☞ Cap. VI-6 Durabilidad, pág. 846

97 Modelo de representación de una red de iones. Los iones de los dos elementos implicados se muestran en diferentes tonos de gris. 98 Esquema de la red.

99 Carga de la red de iones por un esfuerzo cortante. Debido a una deformación inicial por cortante de los paquetes de red vecinos en el plano de cizallamiento, los iones homopolares entran en el radio de acción de sus campos electrostáticos. 100 Esquema de rotura 1.

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101 Como resultado de la repulsión entre los componentes de la red de la misma polaridad, la red de iones se divide en el plano de corte. 102 Esquema de rotura 2.

235

13.

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Procesos de descomposición

IV Materiales

103 Grietas en la madera. 104 Daños en el hormigón, probablemente desconchado por helada.

la construcción que pueden impedir que un componente cumpla su función. A continuación se describen a grandes rasgos los más importantes: • destrucción mecánica de materiales porosos debido a heladas: este mecanismo de descomposición se basa en el efecto explosivo de la congelación del agua en los poros del material ( 104). Esta agua se acumula en las capas exteriores como resultado de la intemperie y aumenta su volumen más o menos en un 9 % durante la congelación,53 lo que afecta especialmente a las capas exteriores del material. Si esta expansión en el material no puede ser absorbida por la resistencia del mismo, es decir, por sus fuerzas de unión molecular, o si no puede expandirse libremente en cavidades, las capas exteriores se desprenderán. A continuación, las superficies de fractura desnudas se someten al mismo proceso de descomposición que las caras desprendidas y éste continúa progresando. En consecuencia, sólo pueden considerarse resistentes a las heladas los materiales que: ✏ Ejemplo: Acero, si bien el acero no protegido está sujeto a diferentes procesos de descomposición, véase más adelante.

•• presentan una estructura muy densa y no absorben agua en su superficie; •• tienen grandes fuerzas de unión, es decir, altas resistencias, que permiten que las fuerzas de coacción resultantes sean absorbidas sin daños, como rocas magmáticas (granito, gneis, etc.);

& Véase EN 1367-1, DIN 52106

•• tienen poros o cavidades de desahogo suficientemente grandes que permiten la libre expansión del agua en proceso de congelación. Esto es aplicable, por ejemplo, a encachados de grava para cimientos; • procesos de corrosión química: Éstos aflojan las fuerzas de unión entre los bloques moleculares del material. Esto ocurre como resultado de enlaces químicos entre estos bloques de construcción, o sus componentes químicos, y las sustancias del entorno. Especialmente importante para la construcción son:

1 Materia

•• corrosión de metales en la atmósfera ( 105). Esto ocurre formándose óxido a partir de iones metálicos y oxígeno atmosférico, con agua actuando como electrolito. De este modo, la estructura cristalina del metal y, por lo tanto, las fuerzas de unión que mantienen el material unido, se rompen gradualmente. Esto afecta en particular a aceros convencionales que se utilizan habitualmente en la construcción, con la excepción de aceros inoxidables. Este proceso puede llegar prácticamente a detenerse en el caso de aleaciones especiales (aceros resistentes a la intemperie), de modo que sólo se ven afectadas las capas exteriores, pero no la capacidad de carga del componente; o bien continúa sin obstáculos y acaba destruyendo el componente, como ocurre con aceros estructurales normales no protegidos. Se pueden, pues, utilizar aleaciones adecuadas para evitar este proceso de corrosión (el caso de los mencionados aceros inoxidables) o, al menos, detenerlo a tiempo (como con los aceros estructurales con resistencia mejorada a la corrosión atmosférica) o bien—como se hace en la mayoría de los casos prácticos de construcción—se protege la superficie del acero contra el ataque atmosférico mediante recubrimientos adecuados (por ejemplo, recubrimientos de zinc) o pinturas;

Procesos de descomposición

105 Corrosión del acero.

•• corrosión por contacto entre metales de diferente nobleza. La estructura cristalina del metal base se disuelve lentamente por la acción de los iones del metal noble en el agua, que actúa como electrolito;

☞ Cap. VI-6, Aptdo. 2.1.2 Corrosión por contacto, pág. 848

•• carbonatación del hormigón;

☞ Cap. VI-6 , Aptdo. 3.1 Carbonatación, pág. 856

• destrucción de la estructura del material por radiación ultravioleta ( 106). La radiación ultravioleta de alta energía procedente de la luz solar directa rompe las fuerzas moleculares de unión del material cuando tiene un efecto duradero. Este fenómeno afecta, por ejemplo, a la madera, cuyo tejido de soporte se desintegra gradualmente debido a la descomposición continua de la lignina, una sustancia solidificadora, por la constante radiación ultravioleta. Los materiales poliméricos, como las membranas bituminosas de impermeabilización, también son sensibles a la radiación ultravioleta, se vuelven frágiles bajo la luz solar directa y acaban agrietándose; • procesos de descomposición biológica: estos afectan a materiales orgánicos como la madera ( 107). La lignina, principal responsable de la cohesión material de la madera, es relativamente resistente al ataque de agentes químicos (por ejemplo, bases y ácidos),54 pero puede ser destruida por ciertos tipos de microorganismos—relati-

☞ Aptdo. 9.3.1 Madera, pág. 219

237

238

Impacto del fuego

106 Daños por rayos UV (decoloración, fragilidad) junto con la descomposición orgánica de la madera.

14. 14.

Impacto del fuego

☞ Cap. VI-5 Protección contra incendios, pág. 794

☞ Cap. VI-5, Aptdo. 5.1.6 Comportamiento ante el fuego de los materiales de estructuras primarias > Acero, pág. 799

IV Materiales

vamente pocos—como hongos de podredumbre blanca. Un ambiente húmedo adecuado es un requisito previo para la acción descomponedora de los microorganismos. Con una humedad demasiado baja, como ocurre con la madera de construcción normalmente seca, los hongos no sobreviven. Estos organismos tampoco pueden existir en el agua, por lo que las piezas de madera son permanentemente resistentes cuando se utilizan en un entorno saturado de agua, por ejemplo, como pilotes de cimentación en el suelo. Esta circunstancia es la base de la protección constructiva de la madera, que persigue el objetivo de evitar contenidos de humedad en la madera favorables para hongos o tolerarlos sólo durante un período corto inofensivo. Se requiere para ello un rápido drenaje del agua de lluvia de las superficies de la madera, así como una buena ventilación de las mismas para permitir que el agua que ya ha penetrado se disipe rápidamente. El fuego siempre ha sido una amenaza peligrosa para las estructuras de edificios. En la mayoría de los casos, los incendios provocan la destrucción completa de un edificio, causan daños considerables a la propiedad, como en el caso de incendios de almacenes, y a menudo también pueden cobrarse vidas humanas. Además de la inflamabilidad del propio material de construcción—como en el caso de la madera o los plásticos—, que supone una amenaza para las personas por el impacto de las llamas o también por los gases de incendio y otros gases tóxicos emitidos, supone en particular un peligro potencial importante el fallo estructural de la estructura portante primaria, o de partes de ella. Cuando se expone al fuego, el material pierde su resistencia por encima de una determinada temperatura crítica (como en el caso del acero), o el material se carboniza por combustión, es decir, por oxidación lenta de las capas superficiales (como en el caso de la madera), y pierde gradualmente su resistencia de enlace atómico o molecular como resultado de esta transformación química. Los edificios nunca pudieron, y aún no pueden hoy, excepto en los casos más infrecuentes, estar hechos completamente de materiales incombustibles y resistentes al fuego. Incluso los edificios tradicionales de piedra no podían prescindir, en su mayor parte, de forjados de vigas de madera y de elementos de acabado de madera, o al menos de un mobiliario combustible, de modo que siempre existía—y sigue existiendo hoy—una carga de fuego suficiente, o una cantidad total de material combustible, para que un incendio pueda causar grandes daños. Los materiales metálicos, y en este caso el acero en particular, resultan ser especialmente críticos en condiciones de incendio, ya que a temperaturas de incendio relativamente bajas, de 600 ° C, pierden en gran medida su resistencia y entran en estado plástico. Las fuerzas de la red cristalina se rompen por encima de la temperatura de fusión, el material

1 Materia

Impacto del fuego

pasa a un estado no cristalino, es decir, amorfo, y pierde sus fuerzas de unión, que de otro modo serían grandes. No importa que el acero no sea combustible. También las sustancias con una estructura molecular amorfa fallan rápidamente cuando se exponen al fuego. El vidrio se rompe instantáneamente bajo calentamiento localizado o, con una distribución uniforme del calor, se plastifica y funde relativamente pronto bajo altas temperaturas. Sin embargo, el vidrio, al igual que el acero, es incombustible. La mayoría de los plásticos también pierden su resistencia rápidamente y se funden. Dado que deben clasificarse como combustibles, representan a su vez una carga de fuego. En el caso de algunos plásticos es especialmente peligrosa la emisión de gases tóxicos y también el goteo en llamas del material fundido cuando se instala por encima de la cabeza. La madera presenta un comportamiento ante el fuego algo más favorable, ya que la capa de carbono que se forma en las superficies de los componentes de madera expuestos al fuego tiene un efecto aislante beneficioso sobre el progreso del mismo, por lo que lo ralentiza ( 108). La percepción pública contraria suele ser errónea, sobre todo bajo el aspecto—engañoso en principio—de que la propia madera es un material combustible. La mayoría de los materiales minerales, como el hormigón o los materiales cerámicos, se comportan muy favorablemente cuando se exponen al fuego. El punto de fusión de estos materiales cristalinos hechos de dióxido de silicio (SiO2), un componente básico químicamente muy estable, suele estar en torno a los 1.700 ° C. En consecuencia, se requiere una duración de incendio mucho más larga y también una carga de fuego mucho mayor para mantener la exposición al calor hasta que se produzca la fusión de estos materiales. Esto sólo ocurre en raras ocasiones, incluso en condiciones de incendio desfavorables, por lo que, por regla general, es posible rescatar a personas a tiempo y los materiales minerales suelen sobrevivir al incendio sin sufrir daños en su sustancia básica. Sin embargo, un factor crítico con los materiales minerales como el hormigón (en la versión armada) es el desconchado de las capas superficiales ( 109) que están expuestas a una fuerte expansión como resultado de

107 Podredumbre de la madera.

108 Daños por incendio en la madera.

109 Daños por incendio en el hormigón.

239

240

Impacto del fuego

☞ Aptdo. 13. Procesos de descomposición—procesoso de corrosión química, pág. 235

Notas

IV Materiales

las altas temperaturas. Las zonas interiores de los componentes sólidos del edificio no se calientan tan rápidamente, ya que la gran masa y la alta capacidad de almacenamiento de calor lo impiden. Al igual que en procesos de corrosión, los aceros de armadura, que son especialmente sensibles a altas temperaturas, pueden entonces plastificarse sin la capa protectora de hormigón y provocar el fallo de todo el componente o la estructura portante. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34

Enciclopedia Brockhaus, 19 a ed., palabra clave Atom Cuny (1967) Einführung in die Chemie, pág. 170 La física también distingue el estado plasmático, que, sin embargo, no tiene un significado constructivo aparente. Brockhaus Enzyklopädie, 19 a ed., palabra clave Atom Ibidem, palabra clave chem. Bindung; también Knoblauch, Schneider (1992) Bauchemie, pág. 16 Como ocurre con la madera o los plásticos, por ejemplo; véase Knoblauch, Schneider (1992) Bauchemie, pág. 16–22 Knoblauch, Schneider (1992) pág. 24 Ibidem pág. 24 Enciclopedia Brockhaus, 19a ed., palabra clave chem. Bindung Knoblauch, Schneider (1992) pág. 24; Krenkler (1980) Chemie des Bauwesens, Vol. 1, pág. 58 Cuny (1967) Einführung in die Chemie, pág. 184 Knoblauch, Schneider (1992) pág. 18–21, 24; Krenkler (1980) pág. 58 Cuny (1967) pág. 99 Las materias anisótropas tienen propiedades diferentes según la dirección espacial; las isótropas, en cambio, son iguales en todas las direcciones. Petersen (1994) Stahlbau, pág. 34 Ibidem pág. 34 Ibidem pág. 42 Ibidem pág. 42 Knoblauch, Schneider (1992) pág. 28 Enciclopedia Brockhaus, 19 a ed., palabra clave Makromoleküle, Polymere Knoblauch, Schneider (1992) pág. 173 Krenkler (1980) pág. 82 Ibidem pág. 104, 105 Ibidem pág. 106 Enciclopedia Brockhaus, 19 a ed., palabra clave Gefüge 2 Volland (1999) Einblicke in die Baustoffkunde, pág. 74 Ibidem pág. 36 Ibidem pág. 45; Knoblauch, Schneider (1992) pág. 117 Volland (1999) pág. 38 Ibidem pág. 39–40 Diagrama según Volland (1999), pág. 33, modificado Como lo presenta, por ejemplo, Hackelsberger Ch (1988) Beton – Stein der Weisen? – Nachdenken über einen Baustoff Enciclopedia Brockhaus, 19 a ed., palabra clave Korngrenzen Enciclopedia Brockhaus, 19 a ed., palabra clave Gefüge (3)

1 Materia

35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54

241

Krenkler (1980) diagrama en pág. 430 Petersen (1994) pág. 34; Enciclopedia Brockhaus, 19 a ed., palabra clave Korngrenzen Mägdefrau (1951) Botanik, pág. 25 Knoblauch, Schneider (1992) pág. 177 Gráficos según Navi/Heger (2004) Combined Densification... Vol. 29, No. 5 Knoblauch, Schneider (1992) pág. 177 Ibidem pág. 179 Ibidem pág. 180 Ibidem pág. 181 Krenkler (1980) pág. 76 Enciclopedia Brockhaus, 19 a ed., palabra clave elastische Schwingungen Navi P, Heger F (2004) Enciclopedia Brockhaus, 19 a ed., palabra clave Gleiten Petersen (1994) pág. 42 Ibidem pág. 40 Ibidem pág. 41 Ibidem pág. 42 Ibidem pág. 49 Volland (1999) pág. 28 Enciclopedia Brockhaus, 19 a ed., palabra clave Holz – chemische Eigenschaften

UNE-EN 1367: Ensayos para determinar las propiedades térmicas y de alteración de los árido Parte 1: 2008-03 Determinación de la resistencia a ciclos de hielo y deshielo DIN 52106: 2013-12 Testing of aggregates – Test methods for the assessment of the weathering resistance

Normas y directrices

IV-2 MATERIALES II-3 MASSORDNUNG TÉCNICOS

I

EL PROYECTO CONSTRUCTIVO I KONSTRUIEREN

II ESTRUCTURA II-1 ORDEN Y SUBDIVISIÓN STRUKTUR II-2 II CONSTRUCCIÓN INDUSTRIALIZADA II-3 ORDENAMIENTO DIMENSIONAL II - 1 ORDNUNG UND GLIEDERUNG II - 2 INDUSTRIELLES BAUEN III SOSTENIBILIDAD II - 3 MASSORDNUNG III-1 CONTEXTO

1. Materiales en la construcción................................... 244 2. Materiales principales............................................... 244 3. Aptitud para el material............................................. 245 4. Material y sostenibilidad........................................... 248 5. Clasificación de los materiales para estructuras primarias.................................................................... 249

III-2 ECOLOGÍA III-3 ECONOMÍA III-4 FACTORES SOCIALES III STOFFE III-5 ANÁLISIS DEL CICLO DE VIDA III - 1 MATERIE III-6 RECICLAJE III - 2 WERKSTOFF III - 3 STEIN IV MATERIALES III - 4 BETON IV-1 MATERIA III MATERIALES - 5 HOLZ TÉCNICOS IV-2 III - 6 STAHL IV-3 PIEDRA III - 7 BEWEHRTER BETON IV-4 HORMIGÓN III - 8 KUNSTSTOFF IV-5 MADERA III - 9 GLAS IV-6 ACERO IV-7 HORMIGÓN ARMADO IV-8 VIDRIO IV-9 MATERIALES SINTÉTICOS

IV BAUPRODUKTE

V IV PRODUCTOS DE CONSTRUCCIÓN - 1 KÜNSTLICHE STEINE V-1 IV PIEDRAS ARTIFICIALES - 2 HOLZPRODUKTE V-2 IV PRODUCTOS DE MADERA - 3 STAHLPRODUKTE V-3 IV PRODUCTOS DE ACERO - 4 GLASPRODUKTE V-4 IV PRODUCTOS DE VIDRIO - 5 KUNSTSTOFFPRODUKTE V-5 PRODUCTOS SINTÉTICOS VI FUNCIONES V FUNKTIONEN VI-1 ÁMBITO VI-2 CONDUCCIÓN DE FUERZAS V -PROTECCIÓN 1 SPEKTRUM VI-3 HIGROTÉRMICA V -PROTECCIÓN 2 KRAFT LEITEN VI-4 ACÚSTICA V 3 THERMOHYGRISCHE FUNKTIONEN VI-5 PROTECCIÓN CONTRA INCENDIOS V 4 SCHALLSCHUTZ VI-6 DURABILIDAD V - 5 BRANDSCHUTZ V - 6 DAUERHAFTIGKEIT ANEXO

244

Materiales en la construcción—Materiales principales

IV Materiales

1. 1.

Materiales en la construcción

Los materiales utilizados en la construcción son muy numerosos y no pueden ser tratados en su totalidad en el ámbito de esta obra. Sin embargo, la mayoría de ellos pueden derivarse de algunos materiales básicos esenciales o, al menos, de grupos de los mismos, ya que en la mayoría de los casos los materiales relevantes para la construcción son derivados de estos materiales básicos que han sufrido un proceso de transformación específico, en su mayoría industrial. Se puede encontrar un resumen de esto en otra parte. La utilidad constructiva de los materiales se basa en propiedades físicas y químicas especiales o en combinaciones de las mismas, que les permiten cumplir una subfunción constructiva específica de un componente. Además del requisito fundamental de cumplir una subfunción particular típica de la finalidad del componente considerado, tal y como se define en los siguientes capítulos, también intervienen otros aspectos en la selección de un material, tales como:

☞ Cap. V Productos de construcción, a partir de pág. 366

☞ Cap. VI-1, Aptdo. 3. Asignación de funciones parciales a componentes, pág. 511

• la facilidad de procesamiento, • la disponibilidad o el coste, • la apariencia. Salvo el coste, todos los criterios de idoneidad de un material se basan en sus propiedades individuales, principalmente físicas y químicas; por ejemplo, en qué medida el material: • puede conducir fuerzas o soportar una aplicación de fuerza en condiciones específicas sin que se produzcan fracturas o deformaciones excesivas; esto depende esencialmente de la resistencia o rigidez del material ( 1); • es permeable a determinados medios, en particular a agentes atmosféricos como el agua o el viento; esto depende de la impermeabilidad de su estructura o de las propiedades de atracción o repulsión del agua que posee el material; 1 Transmisión de fuerzas a través de la resistencia de la columna vertical cargada a compresión y la rigidez de la viga horizontal cargada a flexión (Templo de Hera Agrigento).

• puede soportar los efectos del fuego durante un período prolongado sin perder una resistencia mínima crítica. Esto está relacionado con el cambio en la cohesión interna de la estructura del material bajo altas temperaturas; y muchos otros aspectos.

2. 2.

Materiales principales

Por razones de viabilidad, a continuación sólo se tratarán con mayor detalle los grupos de materiales más importantes, extraídos de la amplia gama de materiales que pueden utilizarse en la construcción. A partir de ahora nos referiremos a ellos como materiales principales. Aunque esto no tenga en cuenta directamente algunos materiales utilizados habitualmente en la construcción, esta práctica aborda

2 Materiales técnicos

al menos indirectamente sus características esenciales, ya que la gran mayoría de los materiales de construcción pueden clasificarse en uno de los principales grupos de los materiales discutidos. Es aconsejable utilizar como criterio de clasificación la subfunción más importante sin la cual ningún edificio puede funcionar, es decir, la función de soporte de cargas. Por lo tanto, definiremos como materiales principales aquellos aptos para la transmisión de fuerza, o más precisamente, para su uso en estructuras portantes primarias. Aplicando una clasificación convencional y de orden cronológico histórico (al menos parcial) de evolución técnica, serían los siguientes:

Materiales principales—Aptitud para el material

245

☞ Cap. VI-1 Ámbito, pág. 500 ☞ Para el término „estructura primaria“ véase Cap. VI- 2, Aptdo. 1.1 Categorías de estructuras, pág. 530

• piedra • madera • hormigón • acero y como material compuesto de hormigón y acero que se ha arraigado en la construcción desde hace tiempo: • hormigón armado. En la actualidad también se utilizan en la construcción otros materiales compuestos en diversas combinaciones, como las fibras sintéticas y el hormigón. Sin embargo, todavía no están técnicamente desarrollados de la misma manera que el hormigón armado. Además, otros materiales se han ganado un lugar en el grupo de materiales adecuados en principio para estructuras portantes primarias; entre ellos se encuentran: • vidrio, • plásticos, que actualmente han adquirida una cierta importancia, aunque muy limitada, para aplicaciones portantes. Los materiales de la selección mencionada se considerarán en lo siguiente como los materiales principales y se estudiarán con más detalle a continuación. El término aptitud para el material se aplica a diseños conceptuales o constructivos y expresa la convicción de que determinados materiales imponen ciertas reglas y leyes a una construcción—y, en un sentido más amplio, también al diseño y al concepto estructural de todo un edificio—que son exclusivas del material en cuestión. Así pues, una construcción o un diseño pueden cumplir estas leyes características, es decir, estar diseñados de forma adecuada al material, o,

Aptitud para el material

☞ Cap. I El proyecto constructivo, pág. 4

3.

246

Aptitud para el material

IV Materiales

por el contrario, ir en contra de ellas o no tenerlas en cuenta en grado suficiente. Estas dos opciones suelen utilizarse a veces como indicadores de la calidad técnica o formal de un edificio. Es indiscutible que los materiales tienen propiedades muy divergentes. Esto se desprende con más detalle de las siguientes secciones. Las diferencias se manifiestan principalmente por:

2 Desayuno en pieles (Meret Oppenheim, 1936).

• las tensiones máximas resultantes de esfuerzos que pueden ser absorbidas, expresadas por las respectivas tensiones de rotura características (sr) o tensiones admisibles (sadm); • el comportamiento deformacional como resultado de acciones dependientes o independientes de la carga; • el comportamiento bajo cargas extremas, es decir, la fragilidad o ductilidad de un material; • la isotropía o anisotropía del material, es decir, el grado de alineación de la estructura del material;

3 Imitación o mímesis de un edificio original de madera (izquierda) en el edificio de piedra (derecha) del antiguo templo griego (según Choisy).

• el método de elaboración y las formas habituales de utilización del material, es decir, esencialmente maleable, en placa, en barra o en forma de bloque; • la durabilidad frente a influencias ambientales; • la densidad aparente y, en particular, la relación entre ésta y la tensión admisible (véase más arriba),

4 Típica carpintería de espiga de madera con sujeción de cuña como ejemplo de tratamiento aún inseguro de un nuevo tipo de material (construcción de hierro del Puente de Coalbrookdale en Gran Bretaña, 1775).

así como otros aspectos menos significativos. Es obvio que este hecho ejerce una influencia muy profunda sobre el proceso de proyecto conceptual y constructivo. Reconocer o negar una relación entre el material y la forma proyectada es, sin embargo, una cuestión en gran medida ideológica, a la que cada proyectista responde individualmente y que va más allá de consideraciones puramente técnicas. Hay suficientes ejemplos en la historia de la arquitectura, y también en la arquitectura contemporánea, en los que se ha proyectado en contra del material—a veces deliberadamente con una actitud irónica, a veces también sin pretenderlo explícitamente (cf. como representante de la ironía, la taza peluda en  2). Sin embargo, no cabe duda de que el incumplimiento consciente o inconsciente de estas leyes conduce casi siempre a problemas técnicos de difícil solución, así como a una mayor complicación del proyecto, a costes más elevados, a soluciones formales que suelen resultar irritantes para el ojo atento y, en casos extremos, a que resulte virtualmente imposible realizar una idea de diseño. Las normas de diseño y construcción características de los diferentes materiales se han visto plasmadas especial-

2 Materiales técnicos

Aptitud para el material

mente en los métodos de construcción convencionales. Es indudable que conviene utilizar el término de la aptitud para el material de forma muy diferenciada. Una mirada retrospectiva sobre la historia de la arquitectura muestra que los arquitectos a menudo crearon edificios de valor cultural indiscutible que, medidos con los criterios de aptitud para el material que acabamos de esbozar, rayan en el límite de lo ortodoxo. Bastarán aquí algunos ejemplos de tendencias poco apropiadas al material:

☞ Vol. 2, Cap. X Métodos constructivos

• mímesis o imitación: a menudo, ciertas formas constructivas que inicialmente se desarrollaron obedeciendo a las leyes técnicas características de un material determinado, se trasladaron posteriormente a otro material con características completamente diferentes. Un ejemplo destacado es el templo griego, una réplica en piedra de estructuras arcaicas de madera ( 3);

& Ver los escritos de A. Choisy y E. Violletle-Duc

• el desconocimiento de las leyes de un nuevo material aún en desarrollo. Un buen ejemplo son las soluciones estructurales del puente de Coalbrookdale, el primer puente de hierro construido en 1775–79, que son reconocibles como detalles típicos de la construcción en madera ( 4); • falta de posibilidades técnicas o económicas para aplicar en términos de proyecto constructivo las leyes derivadas de un material innovador, que no obstante se conocían y reconocían. Dos ejemplos son la cubierta plana del Pabellón de Barcelona de Mies van der Rohe, que no era de hormigón armado, aunque fue concebida y diseñada de acuerdo con las reglas de construcción del mismo, o la Torre Einstein de Mendelsohn ( 5); • agotar deliberadamente la capacidad de carga y las posibilidades de elaboración de un material hasta sus límites extremos. Un ejemplo de ello es la arquitectura gótica, en la que, al servicio de una idea rectora y determinante de diseño formal, se toleraron esfuerzos extremos en la piedra natural y ésta se llevó literalmente a los límites de lo objetivamente factible desde el punto de vista técnico ( 6); • ironía en el tratamiento del material: una actitud autorreflexiva, manierista desde el punto de vista de la teoría artística, que, aún teniendo conocimiento de las reglas del uso técnico de los materiales, las satiriza y viola conscientemente ( 7). Esta matización y restricción parcial del concepto de aptitud para el material, que se desprende inevitablemente de cualquier consideración medianamente crítica y atenta de las múltiples dimensiones—por supuesto no sólo técnicas—de la creación arquitectónica, no altera el hecho fundamental de

5 Aunque el diseño anticipaba la libertad de formas típica del hormigón, la Torre de Einstein de Mendelsohn se construyó finalmente en obra de fábrica por razones de coste.

247

248

Material y sostenibilidad

IV Materiales

que el material es un factor de peso en el proceso de diseño y construcción. Desestimar las propiedades materiales siempre tiene graves consecuencias, independientemente de que uno esté dispuesto a aceptarlas o no. Aunque los requisitos materiales y las ideas de diseño no siempre armonizan sin entrar en conflicto, numerosos ejemplos de edificios que pueden considerarse obras maestras técnicas y artísticas de la arquitectura de todas las épocas demuestran que es posible una fusión casi perfecta de las reglas del material, de la construcción y de la forma, y que esta cualidad tan especial estimula los sentidos y el intelecto por igual. 4. 4.

Material y sostenibilidad

6 Construcción extremadamente ligera con piedra natural, un material poco adecuado para este fin. Sainte Chapelle, Paris, 1248. 7 Persiflaje posmoderno de formas arquitectónicas antiguas.

Mientras que hasta hace poco el uso de materiales en la construcción de edificios se orientaba principalmente en aspectos de funcionalidad, durabilidad, rentabilidad y apariencia estética, y como mucho se tenían en cuenta efectos locales sobre el medio ambiente y riesgos directos para la salud de los usuarios u ocupantes de edificios, hoy en día la planificación de la construcción de edificios, en cambio, se enfrenta también a cuestiones globales de compatibilidad ecológica en términos concretos y de sostenibilidad en general. Esto afecta principalmente a cuestiones medioambientales, pero también en parte a las que repercuten en el bienestar y la salud de las personas. Los materiales desempeñan un papel especial en este contexto, ya que influyen directamente en varios parámetros importantes de la sostenibilidad. Esto incluye, en particular, el consumo de recursos y energía, así como las repercusiones medioambientales relacionadas con la extracción de materias primas y su transformación en materiales; además, la influencia en la durabilidad así como en la reciclabilidad al final del ciclo de vida o la eliminación; en última instancia, también la influencia sobre el bienestar y la salud que ejercen, en particular, las superficies materiales expuestas en espacios interiores de edificios.

2 Materiales técnicos

Los aspectos más relevantes de la sostenibilidad se analizan con más detalle en otro apartado. Los valores característicos más importantes de los indicadores clave de sostenibilidad relacionados con los materiales se encuentran en un subcapítulo aparte. En el apartado que trata más detalladamente de los principales grupos de materiales y productos de construcción se ofrece una evaluación de las características generales relacionadas con la sostenibilidad. Dentro del grupo relativamente pequeño de materiales aptos para estructuras portantes primarias, se pueden hacer una serie de agrupaciones que facilitan la comprensión de las propiedades de un material y su uso en la planificación y el diseño. Estos materiales se pueden subdividir con arreglo a los siguientes criterios: • en cuanto al uso del material en la evolución histórica de las técnicas constructivas, en: •• materiales antiguos como la madera y la piedra, así como en: •• materiales modernos como el acero, el hormigón y también el hormigón armado; • con respecto a las propiedades mecánicas en: •• materiales quebradizos o frágiles como la piedra o el hormigón. Se rompen bruscamente bajo carga excesiva. Son materiales minerales. Pueden cargarse casi exclusivamente a compresión. La tracción sólo pueden tolerarla dentro de unos límites muy estrechos. Además, también hay: •• materiales dúctiles como el acero; la madera sólo puede incluirse en este grupo con grandes reservas, ya que sufre grandes deformaciones bajo carga extrema, pero al final se rompe repentinamente como un material quebradizo. Los materiales dúctiles presentan un comportamiento más bien benigno, es decir, muestran deformaciones claramente reconocibles incluso antes de la rotura o son capaces de reducir concentraciones locales de carga mediante deformación; pero esto también se aplica al hormigón trabajando bajo compresión, ya que aún siendo un material frágil bajo el efecto de tracciones, bajo compresión, en cambio, muestra un comportamiento viscoelástico que se asemeja al de materiales dúctiles. Estos últimos son capaces de soportar tanto la compresión como la tracción, aproximadamente en la misma magnitud ( 8).

Clasificación de los materiales para estructuras primarias

249

☞ Cap. III Sostenibilidad, a partir de pág. 102; Cap. VI-1 Ámbito, pág. 500 ☞ Cap. III-5 Análisis del ciclo de vida, pág. 150 ☞ Cap. IV-3 a IV-9, a partir de pág. 254; Cap. V-1 a V-5, a partir de pág. 366

Clasificación de los materiales para estructuras primarias

5.

250

Clasificación de los materiales para estructuras primarias

☞ Cap. IV-9, Aptdo. 4. Propiedades mecánicas, pág. 353, así como ibidem Aptdo. 5.7 Poliamida (PA), pág. 360

IV Materiales

Aunque se están desarrollando nuevos materiales que, como las fibras de aramida, por ejemplo, tienen perspectivas de introducirse en la construcción gracias a sus altísimas prestaciones, no hay razón, hoy por hoy, para modificar significativamente la clasificación general de materiales que se acaba de esbozar.

materiales frágiles piedra

materiales tenaces

hormigón

acero

← materiales antiguos ← materiales nuevos

hormigón armado

fractura repentina sin deformación permanente (visible) 8 Clasificación de los materiales más importantes para estructuras portantes primarias en función de sus propiedades mecánicas.

madera

deformación permanente (visible) antes de una rotura

fractura de separación ⊥ a comportamiento elástico/plástico tensiones principales de tracción

2 Materiales técnicos

251

II-3 MASSORDNUNG IV-3 PIEDRA

I

EL PROYECTO CONSTRUCTIVO

II ESTRUCTURA II-1 ORDEN Y SUBDIVISIÓN II-2 CONSTRUCCIÓN INDUSTRIALIZADA II-3 ORDENAMIENTO DIMENSIONAL III SOSTENIBILIDAD III-1 CONTEXTO III-2 ECOLOGÍA III-3 ECONOMÍA III-4 FACTORES SOCIALES III-5 ANÁLISIS DEL CICLO DE VIDA III-6 RECICLAJE

1. Etapas de desarrollo histórico................................... 254 2. Etapas de desarrollo técnico de la obra de fábrica... 254 3. Mortero..................................................................... 258 4. Clasificación del material pétreo............................... 259 4.1 Piedra natural..................................................... 259 4.2 Piezas artificiales............................................... 260 5. Propiedades mecánicas.............................................261 6. Comportamiento deformacional............................... 263 6.1 Deformación independiente de la carga........... 263 6.2 Deformación dependiente de la carga.............. 264 6.2.1 Diagrama tensión-deformación.............. 264 7. Conclusiones constructivas...................................... 265 8. Resumen................................................................... 266 9. Valores característicos.............................................. 267 Notas.............................................................................. 267 Normas y directrices...................................................... 267

IV MATERIALES IV-1 MATERIA IV-2 MATERIALES TÉCNICOS IV-3 PIEDRA IV-4 HORMIGÓN IV-5 MADERA IV-6 ACERO IV-7 HORMIGÓN ARMADO IV-8 VIDRIO IV-9 MATERIALES SINTÉTICOS V V-1 V-2 V-3 V-4 V-5

PRODUCTOS DE CONSTRUCCIÓN PIEDRAS ARTIFICIALES PRODUCTOS DE MADERA PRODUCTOS DE ACERO PRODUCTOS DE VIDRIO PRODUCTOS SINTÉTICOS

VI FUNCIONES VI-1 ÁMBITO VI-2 CONDUCCIÓN DE FUERZAS VI-3 PROTECCIÓN HIGROTÉRMICA VI-4 PROTECCIÓN ACÚSTICA VI-5 PROTECCIÓN CONTRA INCENDIOS VI-6 DURABILIDAD ANEXO

254

Etapas de desarrollo histórico y técnico

IV Materiales

1. 1.

Etapas de desarrollo histórico

El empleo de piedras para la edificación en forma de grandes bloques o de mampostería se remonta a la prehistoria. Los orígenes se encuentran en un pasado lejano y no pueden reconstruirse. Es indiscutible que la simple superposición de piedras halladas en el campo es una de las formas más antiguas de crear viviendas humanas.1 Además, entre el 4000 y el 3000 a. C., también se construyeron estructuras megalíticas con grandes bloques de piedra ( 1). El gran esfuerzo que se hizo para levantar estas estructuras, a pesar de la escasez de recursos de las sociedades de la época, se explica por su carácter cúltico. Esta técnica de construcción era inadecuada para edificios funcionales o viviendas, por lo que no se utilizó nunca para ese propósito.

1 Stonehenge (entre 3000 y 1500 a. C.)

2. 2.

Etapas de desarrollo técnico de la obra de fábrica

El apilamiento y la traba de pequeños bloques de construcción de diversas formas y tipos, que pueden manipularse manualmente, para formar un elemento superficial portante, como un muro o una bóveda, ha perdurado hasta nuestros días como la forma dominante de trabajar el material pétreo. La estructura portante de piedra, u obra de fábrica, ha pasado por varias etapas de madurez técnica en su desarrollo, algunas de las cuales aún coexisten en la actualidad: • primera etapa: capas simples de piedras encontradas en el campo, es decir, no trabajadas ( 2). En este caso, la única influencia sobre el material de base es la selección deliberada de piedras especialmente planas o con otras formas favorables. Se apilan en seco, es decir, sin material plástico de relleno en las juntas, y de tal manera que los formatos preferentemente planos se procesan siempre en horizontal. Ni que decir tiene que la junta entre las piedras es siempre el punto débil de la estructura de un muro en seco. Por cierto, esto también es válido para todas las demás variantes de obra que se comentan a continuación, pero sobre todo para la elaboración sin argamasa. Esto da lugar inevitablemente a una estructura de piedra bastante suelta, con juntas en gran parte abiertas, en las que normalmente sólo hay un contacto puntual entre las piedras que se apoyan unas encima de otras ( 3). Como consecuencia, la carga se transfiere verticalmente a través de una área relativamente pequeña (lo que provoca un aumento de tensiones) y si una piedra plana se extiende libremente entre dos puntos de apoyo distantes, puede romperse fácilmente, debido a las tensiones de flexión resultantes. En consecuencia, la fricción entre las piedras superpuestas también es pequeña, lo que dificulta la absorción de fuerzas horizontales, aunque, por otro lado, el enclavamiento en las juntas irregulares tiene un efecto favorable. Otra variante es la mampostería, en la que las piedras se utilizan tal y como se rompen en la cantera, es decir, sin que las procesen los canteros ( 4–6). El enclavamiento, y

3 Piedra

Etapas de desarrollo técnico de la obra de fábrica

+ carga superpuesta

2 Capas de mampostería hechas de piedras planas y sin labrar. 3 Apoyo puntual de una piedra con el consiguiente aumento de la tensión de compresión y la carga de flexión.

4 Mampostería de piedras apiladas, sin mortero y sin trabajar. Las superficies de contacto solamente locales entre las piedras producen una estructura de muro suelta. Se eligieron formatos mayoritariamente planos que se colocaron en horizontal. 5 Mampostería seca formada por piedras planas de roca sedimentaria colocadas horizontalmente.

por tanto la capacidad de carga de la construcción, puede mejorarse seleccionando las piedras y ubicándolas en el lugar más adecuado posible de la trabazón del muro. Estas variantes son soluciones con una capacidad de carga limitada, lo que se debe principalmente a que la transmisión de fuerzas a través de la junta es muy desigual y parcial. A veces se intenta remediar este defecto insertando posteriormente pequeños ripios en rendijas grandes ( 6). La falta de resistencia de esta estructura siempre tuvo que ser compensada con grandes cargas muertas o superpuestas; • segunda etapa: en una fase posterior de desarrollo, la materia prima se hendía en formas más o menos regulares (por ejemplo, con cuñas) o, en un paso más, se labraba la piedra. El objetivo más importante de la labra era, en principio, aumentar la superficie de contacto en la junta, a ser posible lograr un contacto en gran parte de la superficie, o incluso cerrar la junta por completo. El tratamiento uniforme de la superficie de la piedra conduce a una mejor distribución de la carga sobre una mayor superficie de apoyo. De esto se deduce: •• una reducción de la tensión de compresión (es decir, de los picos de tensión); •• una prevención de la flexotracción, ya que debido al contacto de toda la superficie, en el caso ideal, ésta no se presenta;

6 Mampostería de cantos. Rellenado de las juntas y huecos con pequeñas piedras para mejorar la capacidad de carga.

255

256

Etapas de desarrollo técnico de la obra de fábrica

☞ Cap. VI-2, Aptdo. 9. Implementación constructiva de la función de transmisión de fuerzas en el elemento—principio estructural del elemento > 9.3 Elemento formado por bloques de construcción, pág. 630

IV Materiales

•• una activación de la fricción en la superficie de contacto (la junta horizontal) con la cooperación de la carga que actúa perpendicularmente sobre ella y, por tanto, una mayor capacidad de carga para cargas horizontales. Si las superficies externas de un mampuesto muy irregular se cincelan formando planos incurriendo el menor esfuerzo posible, el resultado es un bloque de construcción poliédrico cuyos ángulos de esquina se adaptan a la geometría de las piedras contiguas, ya aparejadas. Esto se denomina una obra ciclópea o mampostería concertada ( 7, 8). En un paso más de desarrollo, las juntas poco inclinadas se hacen rectas y horizontales, es decir, las piedras se cincelan en forma de sillar, es decir, en forma de paralelepípedo ( 9). Para aprovechar mejor la materia prima irregular, las diferentes hiladas de piedra se hacían a veces con distintos grosores. Al final de esta línea de desarrollo se encuentra la sillería regular de sillares en gran parte idénticos ( 10). • tercera etapa: todas las variantes de obra de piedra labrada presuponen un alto nivel de artesanía, por tanto siempre fueron caras y han sido durante mucho tiempo paradigmáticas de una construcción de alta calidad, además de duradera. Sin embargo, se intentó compensar las deficiencias mecánicas de la mampostería seca simple (véase más arriba) no sólo mediante el labrado, es decir, dando una forma compleja a la cantería, sino también introduciendo mortero o argamasa en las juntas ( 11, 12). Se trata de un compuesto de relleno que es plástico en estado de elaboración, que, al extenderlo sobre una hilada de piedras ya asentadas y al colocar una piedra encima, se adapta automáticamente a su superficie irregular por su peso o por golpeo adicional, se endurece posteriormente y permite una buena transmisión uniforme de la fuerza entre las piedras ( 13, 14). La capa de mortero reproduce en cierta medida las condiciones de una junta seca o a hueso bien acabada. Al igual que ésta, no es capaz de absorber fuerzas de tracción apreciables en ángulo recto en la cara de contacto con la piedra. Como resultado, se fisura o se abre al instante debido a la adherencia relativamente floja. Además, la junta de mortero tiene las siguientes desventajas en comparación con la junta a hueso de la obra de sillería: •• con sus superficies de contacto a ambos lados de los bloques contiguos, duplica el área total de junta de la estructura del muro y, por tanto, sus puntos débiles; •• además de la incapacidad de absorber esfuerzos de tracción en la cara de contacto con la piedra, el mortero muestra una marcada debilidad ante esfuerzos

3 Piedra

Etapas de desarrollo técnico de la obra de fábrica

7 Mampostería de bloques de piedra convenientemente tallados con formas irregulares. 8 Mampostería ciclópea con juntas precisas pero irregulares (Palacio del VI Inca, Cuzco, Perú).

9 Piedras labradas en forma de sillar en hiladas de alturas cambiantes. 10 Sillería elaborada y decorada con almohadillado del palacio del emperador Carlos V en la Alhambra de Granada.

11 Mampostería áspera con gruesas juntas de argamasa hecha de piedras sin tallar. 12 Sillería con mortero.

13 Junta de mortero para compensar irregularidades en la obra de piedra natural. 14 El mortero compensa las pronunciadas irregularidades del tosco ladrillo en la junta.

de tracción en su propia estructura material, es decir, él mismo tiene una resistencia a la tracción limitada, y normalmente menor que la de la propia piedra. Las fuerzas de tracción (independientemente de la orientación) pueden hacer que la capa de mortero se agriete

257

258

Mortero

IV Materiales

rápidamente. Lo mismo ocurre con la resistencia de la capa de mortero al esfuerzo cortante. En principio, debido a las peores propiedades mecánicas del mortero en comparación con la piedra, los espesores de las juntas y, por tanto, la proporción de mortero en la estructura del muro deben reducirse al máximo;

15 Grietas en la junta de mortero y en el ladrillo.

•• el mortero tiene un comportamiento deformacional diferente al de la piedra. Su tendencia a la contracción es mayor que la del material pétreo. Las tensiones de tracción resultantes en el mortero (mientras que en la piedra se producen tensiones de compresión) pueden hacer que el mortero se agriete ( 15). Además de sus tareas mecánicas, esto impide, entre otras cosas, una importante función del mortero, a saber, proporcionar estanqueidad a la estructura del muro. A pesar de algunas deficiencias de la obra realizada con mortero, esta mejora técnica abrió posibilidades constructivas de gran alcance. Sólo la técnica del mortero permitió el uso de piedras artificiales, primero cocidas, más tarde también producidas por otros métodos, que debido al proceso de producción nunca pueden alcanzar la suficiente precisión que es esencial para una obra seca suficientemente estable (al menos sin un complejo procesamiento adicional) ( 14). Mientras que en la actualidad la sillería ha desaparecido en gran medida de la práctica de la construcción debido a los inevitables y elevados costes de mano de obra, la obra de fábrica de piedras artificiales ejecutada con mortero ha sobrevivido hasta nuestros días en determinados sectores (como el de la vivienda) gracias a su sencillez y bajo coste.

3. 3.

Mortero

El mortero es una pasta plástica en estado húmedo que se compone de: • agentes aglutinantes como el cemento o la cal; • agua; • agregado o árido < 4 mm; • posiblemente aditivos (harina de roca, puzolanas, retardadores).

☞ Cap. IV-1 Materia, pág. 192, y IV-4 Hormigón, pág. 270

La estructura del material es similar a la del hormigón. Se pueden encontrar más detalles sobre la microestructura en otra parte. En términos de construcción e historia del desarrollo, se debe distinguir entre: • morteros aéreos, es decir, los que sólo se endurecen en contacto con el aire, y:

3 Piedra

• morteros hidráulicos, es decir, los que se endurecen mediante un proceso químico que no depende del contacto con el aire. El aglomerante utilizado es decisivo para el comportamiento de fraguado. Durante mucho tiempo, sólo se disponía de mortero aéreo, lo que obligaba a evitar espesores de muro extremos o, en su defecto, a trabajar la obra en seco, ya que, de lo contrario, las capas interiores de mortero nunca se endurecían por falta de contacto con el aire. Los aglomerantes hidráulicos no se desarrollaron para su uso a gran escala hasta la antigüedad romana. Posteriormente cayeron en el olvido. No fue hasta hace unos 200 años que aparecieron aglomerantes hidráulicos modernos en forma de cementos Portland. Se distinguen los siguientes tipos de piedra: Las piedras naturales están disponibles en una gran variedad de tipos, así como en sus correspondientes resistencias y grados de dureza, lo que influye, por ejemplo, en la facilidad de labra o corte. Las piedras naturales se dividen en tres grandes grupos: • las rocas ígneas o de solidificación se formaron por solidificación del magma. Muestran gran variedad de microestructuras, incluyendo adireccionales (en gran parte isótropas), pero también estructuras anisótropas alineadas en una textura de flujo o estructuras esféricas de rayos radiales. Incluyen, por ejemplo, granitos, basaltos o piedra pómez; • las rocas sedimentarias se formaron por la deposición capa a capa y la posterior consolidación (diagénesis) de los sedimentos bajo una alta presión de carga de las capas sedimentarias suprayacentes y temperatura elevada (debido a la ubicación geotérmica en profundidad de las capas). La estructura estratificada resultante da lugar a una clara anisotropía, por lo que estas rocas también se denominan rocas estratificadas. Bajo carga excesiva en dirección de la capa, tienden a agrietarse a lo largo de las juntas de contacto entre las mismas. Entre ellas se encuentran las calizas, las areniscas y las pizarras; • las rocas metamórficas se forman a partir de rocas ígneas o sedimentarias por metamorfosis, es decir, por transformación como resultado de cambios en las condiciones de presión y temperatura. Además de cambios mecánicos y estructurales, también se producen cambios químicos. Por ejemplo, las areniscas producen cuarcitas, las calizas producen mármol y las arcillas producen ciertos tipos de pizarra.2

Clasificación del material pétreo

259

☞ Cap. IV-1, Aptdo. 9.1.2 Roca artificial, pág. 209

☞ Cap. IV-4, Aptdo. 1. Etapas de desarrollo histórico, pág. 270

Clasificación del material pétreo

4.

Piedra natural

4.1

260

Clasificación del material pétreo

IV Materiales

En la actualidad, las piedras naturales sólo tienen importancia constructiva como material de revestimiento. 4.2 4.2

Piezas artificiales & Ver la serie de normas DIN 105, DIN 106 y DIN V 1851-1853

☞ Cap. IV-1, Aptdo. 9.1.2 Roca artificial > principio técnico básico, pág. 217

☞ Cap. V-1 Piedras artificiales, pág. 366

✏ Como por ejemplo ladrillos perforados

19 Combinación de panderete y sardinel en una corona de muro.

☞ Vol. 2, Cap. X-1 Construcción de obra de fábrica

Las piedras artificiales se crean a partir de una masa inicialmente plástica que adquiere consistencia sólida, ya sea por secado (arcilla), por cocido (ladrillo), por presión y tratamiento con vapor (ladrillo silicocalcáreo) o por fraguado químico (bloque de hormigón). Este proceso es, en cierto modo, una reproducción técnica del proceso de solidificación natural de la diagénesis, tal y como se produce en las piedras naturales durante períodos de tiempo muy largos. No se retrabajan; a lo sumo se cortan algunos bloques cuando es indispensable debido a las necesidades de aparejo. Para evitar este proceso en la medida de lo posible, las dimensiones de los ladrillos se basan en un sistema modular fijo, que permite colocarlos en aparejos regulares sin generar recortes. Las piedras artificiales tienen propiedades muy diferentes. Ofrecen una gran resistencia a la compresión con densidades elevadas—como ladrillos de clínker sinterizado—, pero también pueden fabricarse con estructura porosa y alcanzar entonces buenos valores de aislamiento térmico. Sin embargo, la resistencia a la compresión y la capacidad de aislamiento son mutuamente excluyentes. Aunque el material básico de las piedras artificiales tiene una estructura material isótropa, las piedras modernas se fijan en su mayoría en una posición especial en la estructura del muro debido a su forma particular. Además, el proceso de fabricación también puede provocar cierta anisotropía en el material, aunque nunca es tan pronunciada como en otros materiales, especialmente la madera. Esto se aplica, por ejemplo, a ladrillos cocidos, es decir, cerámicos. Debido a la estratificación habitual de ladrillos estándar en el horno, las superficies laterales, el canto y la testa, más pequeñas suelen estar más expuestas a la brasa que las tablas, es decir las superficies superiores e inferiores, más grandes. Por lo tanto, estas últimas tienen una estructura más porosa que las superficies laterales, que están cocidas más densamente y que por esta razón son más resistentes a la intemperie. Una superficie cortada también es más porosa que las superficies laterales no lesionadas. Esta circunstancia se tuvo en cuenta en la construcción tradicional de obra utilizando aparejos adecuados, como hiladas de panderete o de sardinel sobre coronaciones de muro para protegerlos contra la penetración de la humedad desde arriba ( 16–19). Sin embargo, estas hiladas de ladrillos verticales también pueden explicarse por la mayor superficie adhesiva resultante que une los ladrillos entre sí: se duplica en comparación con la hilada de ladrillos horizontales. Esto da a la coronación del muro una mayor resistencia.3

3 Piedra

Para entender la acción mecánica de una estructura de obra de fábrica es esencial el hecho de que la junta entre ladrillos, ya sea seca o con mortero, es el punto débil de la estructura. Como ya se ha mencionado, la junta, a diferencia del ladrillo, y sin tener en cuenta la carga, no puede absorber: • fuerza de tracción digna de mención perpendicular a su plano; • esfuerzo cortante importante en su plano ( 20).

Propiedades mecánicas

Propiedades mecánicas

261

5.

16 (Arriba izquierda) Hilada de panderete en la coronación de un muro para protegerlo contra la penetración de humedad desde arriba debido al agua pluvial. 17 (Arriba centro) Hilada de panderetes en la coronación inclinada de un muro. Si la pendiente es poco pronunciada, pueden producirse cortes de ángulo agudo en las hiladas de ladrillos horizontales.

Sin otras medidas adicionales, la junta sólo está capacitada para absorber esfuerzos de compresión perpendiculares a su plano. La fuerza de compresión se distribuye uniformemente sobre la junta continua horizontal, denominada tendel, que normalmente tiene que transmitir las mayores fuerzas de compresión, ya que la gravedad actúa en ángulo recto con su plano ( 21). Las cargas muertas y las cargas superpuestas procedentes de las hiladas y demás partes superpuestas, lo que también incluye en su caso pisos apoyados sobre el muro, son siempre las decisivas en muros de fábrica, que por esta razón suelen construirse como estructuras sólidas de gran peso. La junta vertical, o la llaga, no tiene ningún efecto sobre esto, al menos en condiciones ideales. Los esfuerzos de tracción o esfuerzos cortantes que se producen en la junta no son absorbidos por la adhesión en las caras de contacto ni por la cohesión en el material de relleno ( 19), cuya magnitud no es suficiente para este propósito, sino en principio sólo por la acción de la carga vertical. Esta es una ley fundamental de las estructuras sólidas de obra de fábrica. En detalle:

esfuerzo cortante tracción 20 Carga y fallo en la junta de mortero: compresión, tracción y esfuerzo cortante.

• las fuerzas de tracción perpendiculares al tendel ( 22) pueden ser causadas por diversas acciones o cargas externas. Los casos típicos son esfuerzos de flexotracción debidos a fuerzas horizontales perpendiculares al plano del muro o a fuerzas de levantamiento, como las que, por ejemplo, se producen en el caso de que se levanten las esquinas de una losa apoyada. Estas fuerzas de tracción

21 Distribución de la carga en el aparejo de la obra de fábrica.

18 (Arriba derecha) Hilada de sardineles ortogonal a la pendiente en la corona inclinada de un muro. Se evitan los ángulos de corte agudos como en  17.

☞ Cap. VI-2, Aptdo. 9.3.2 Aparejo—solapamiento actuando bajo compresión, pág. 630

compresión grieta en la interfaz

grieta en la capa de mortero

262

IV Materiales

Propiedades mecánicas

carga

tracción

reacción de tracción reacción de compresión

22 Sobrecompresión de fuerzas de tracción perpendiculares al tendel por medio de la carga. carga tracción

reacción de tracción

reacción de compresión

23 Sobrecompresión de fuerzas de tracción perpendiculares a la llaga por medio de la carga.

☞ Sobre el concepto de bloqueo por fricción, véase: Vol. 3, Cap. XII-1 Fundamentos del ensamblaje

se compensan o sobrecomprimen esencialmente con cargas dirigidas en dirección opuesta, es decir, vertical; • fuerzas de tracción perpendiculares a la llaga ( 23) pueden producirse, por ejemplo, en el caso de dilatación térmica de una losa apoyada. La llaga (vertical) no puede resistir esta carga debido a la ausencia de una sobrecarga perpendicular a su plano—ya que es paralela a la dirección principal de la misma, la vertical. En cambio, aquí actúa la resistencia al corte del tendel horizontal, que también resulta de la sobrecarga que actúa sobre él en ángulo recto (véase el siguiente punto). El requisito previo para este mecanismo es el desplazamiento hilada a hilada de la llaga o el trabado de los ladrillos en dirección vertical ( 24). Si la llaga fuera continua en dirección vertical, ni siquiera un tendel resistente a cortante podría evitar que la llaga se abriera bajo tracción. Por esta razón, el desplazamiento de la llaga, que se cuantifica con la medida de solapo s ( 25) de los bloques, es un requisito básico para una unión portante en aparejo ( 26, 27); • los esfuerzos cortantes en el plano del tendel ( 28) son causados principalmente por cargas horizontales sobre la obra de fábrica. También ellos son neutralizados o sobrecomprimidos bajo la acción de la carga vertical (carga muerta o sobreimpuesta). Se produce un cierre por fricción. La resistencia de una junta al esfuerzo cortante viene dada por: βr = βad + μ ⋅ σc βr = resistencia al corte; βad = resistencia al corte por adhesión; μ = coeficiente de fricción; σc = compresión ⊥ al tendel Dado que βad y μ son constantes específicas del material y, por tanto, variables sólo dentro de límites muy estrechos, βr sólo puede aumentarse esencialmente incrementando σc , es decir, aumentando la carga;

h

solapo s

s

24 Llagas desplazadas: característica típica de la fábrica de carga.

25 Medida de solapo s.

26 Los formatos verticales conducen a una relación desfavorable entre la altura h y la dimensión de solapo s.

3 Piedra

Comportamiento deformacional

263

27 Opus reticulatum romano, un revestimiento a cada lado de un núcleo de muro hecho de opus caementitium. El nombre reticulatum (cuadriculado) ya señala la particularidad de este aparejo, que no tiene solapamientos sino juntas cruzadas. Además, las juntas están inclinadas (véase el aparejo inclinado en el Apartado 7. Consecuencias constructivas, así como  32). Es obvio que no se trata de un aparejo de muro de carga, sino de un encofrado perdido de diseño decorativo. esfuerzo cortante

carga esfuerzo cortante

reacción de cortante

28 Sobrecompresión de esfuerzos cortantes en el tendel debido al bloqueo por fricción. reacción de compresión esfuerzo cortante

29 Absorción de esfuerzos cortantes en ángulo recto con el tendel debido a la resistencia al cizallamiento de la piedra, activada por el engarce del aparejo.

• esfuerzos cortantes transversales al tendel, es decir, verticales ( 29). Este tipo de tensiones suelen ser causadas por cimientos inadecuados que están sujetos a asentamientos irregulares. En este caso, el esfuerzo cortante es absorbido por la traba o el enjarje de los ladrillos, es decir el aparejo. El factor decisivo es entonces la resistencia al cizallamiento del material pétreo, que es bastante mayor que la de la llaga, que no está sometida a compresión en ángulo recto con respecto a su plano y, en consecuencia, no puede activar un cierre por fricción significativo en sentido vertical. Al igual que el hormigón, la obra de fábrica experimenta un proceso de retracción continua que se reduce con el tiempo y que es resultado de procesos químicos en la estructura del material. Es mucho mayor en el mortero que en la piedra, donde no asume proporciones técnicamente relevantes. Dado que, debido a los formatos habituales de los bloques, la proporción de juntas horizontales es mayor que la de las verticales, esta deformación se manifiesta principalmente en la altura del muro. Además, existe un fenómeno de tumescencia y contracción higroscópicas que depende de las condiciones atmosféricas, es decir, de la humedad del aire. Sin embargo, estas deformaciones son mínimas (a diferencia del caso de la madera).

Comportamiento deformacional

6.

Deformación independiente de la carga

6.1

☞ Cap. IV-4, Aptdo. 5. Comportamiento deformacional, pág. 272

264

6.2 6.2

6.2.1

Comportamiento deformacional

IV Materiales

Deformación dependiente de la carga

Dado que las cargas verticales de compresión son la carga decisiva en la obra de fábrica, importa aquí la contracción vertical del muro. Las deformaciones por flexión son peligrosas si la carga vertical no es suficiente para sobrecomprimir los esfuerzos de flexotracción verticales que se producen en el tendel. Un factor decisivo para la resistencia a la compresión de la fábrica es, paradójicamente, la resistencia a la tracción del bloque, ya que el mortero tiende a estirarse en dirección transversal bajo fuerte carga una vez que ha alcanzado su máxima resistencia a la compresión, pero está restringido en su estiramiento por la unión con la piedra—se produce tracción en la piedra y compresión en el mortero en dirección horizontal—.

Diagrama tensión-deformación

La curva de tensión-deformación del material pétreo tiene inicialmente una forma aproximadamente lineal con cierta curvatura discernible al aumentar la tensión. El material pétreo presenta un comportamiento deformacional que se sitúa entre características puramente elásticas y puramente plásticas ( 30). Dado que una línea curva de tensión-deformación, como en el caso de la piedra, no permite definir con precisión un módulo de elasticidad, se introduce un valor sustitutivo que se obtiene colocando una línea recta (secante) entre el origen de coordenadas y el valor de la deformación correspondiente a un tercio de la tensión de rotura sr. El módulo de elasticidad equivalente así definido se denomina módulo secante. El desarrollo posterior de la curva de tensión-deformación del material pétreo muestra una curvatura que se hace cada vez más fuerte con el aumento de la tensión hasta que, cuando se alcanza la tensión de rotura sr en el vértice, se produce la rotura del material. A partir de este momento, no se pueden absorber tensiones superiores. Por el contrario, se producen deformaciones cada vez mayores con tensiones decrecientes hasta que el material se fractura por completo. σ (–) en N/mm2 σR

R F

R rotura F fractura

σ0 = 1/3 σR

34 Gran Muralla China: A pesar de la inclinación de la topografía, el aparejo principal discurre horizontalmente. Sólo el aparejo de los ligeros muretes de parapeto se realiza en ángulo. 30 Diagrama tensión-deformación de la obra de fábrica.

ε (+)

O

α ε0 σ (+)

ε (–) en %

3 Piedra

Conclusiones constructivas

265

F1 F2

L

z x

31 El arriostrado y rigidizado mutuo de muros entrelazados en las esquinas (sin bordes libres) es un rasgo característico de la obra de fábrica portante.

32 Esfuerzo cortante (debido a F1) y reducción de la compresión (F2) en la junta de tendel cuando el aparejo está inclinado.

33 La obra de fábrica de la Gran Muralla China tiene que adaptarse a diferentes pendientes, a veces pronunciadas. Sin embargo, las hiladas discurren horizontalmente (véase  34).

Este diagrama muestra el comportamiento del material bajo compresión (signo –). Bajo tracción (signo +) la rotura se produce muy rápidamente. Todos los materiales minerales muestran una curva de tensión-deformación similar. Pueden derivarse las siguientes reglas generales de diseño de las propiedades discutidas de la piedra como material de construcción:

Conclusiones constructivas

• deben evitarse llagas continuas. La ausencia de juntas verticales continuas es una característica principal de la obra portante y la base de cualquier aparejo. Sólo el tendel puede ejecutarse de forma continua, porque está expuesto a la carga principal, que actúa perpendicularmente a su plano, es decir en vertical, por efecto de la gravedad ( 31); • para garantizar un trabado suficiente se requiere, como se ha mencionado anteriormente, una dimensión mínima de solapo, que debe ser del orden de s ≥ 0,4 h ≥ 4,5 cm; • se deben evitar aparejos inclinados. De lo contrario, la componente de carga que actúa perpendicularmente al tendel se reduce, es decir, un importante requisito para la capacidad de carga de la obra, que depende esencialmente de activar el cierre por fricción en el tendel, deja de estar garantizado a partir de una determinada inclinación. Además, la componente de carga que (por necesidad) se produce entonces en la dirección del tendel genera esfuerzos cortantes, es decir, una tendencia al deslizamiento ( 32–34); • se deben evitar los formatos de piedra verticales: los formatos horizontales dan lugar a una relación ventajosa entre la dimensión de la llaga y la de solapo hs/s ≈ 2,5 ( 26);

& Según EN 1996-1-1

7.

266

Resumen

IV Materiales

• la resistencia a la compresión de la piedra debe ser inferior o igual a la del mortero, ya que de lo contrario se producirían tensiones de tracción en la piedra si el mortero cediera debido a la carga; → Emortero < E piedra

☞ Cap. II-3, Aptdo. 2.1 El sistema dimensional octamétrico, pág. 72

8. Resumen 8.

• la libre colocación de los bloques en un aparejo sólo se garantiza si los formatos de los mismos corresponden a un orden dimensional normalizado. Si el ladrillo debe colocarse en más de una dirección principal ➝ x, ➝ y ó ➝ z, las dimensiones correspondientes del ladrillo deben basarse necesariamente en un módulo básico común. Esto también es un requisito para resolver sin cortes los puntos especiales (bordes de paredes, esquinas, huecos, etc.). Cabe destacar las siguientes características esenciales de la obra de fábrica: • El material pétreo se considera generalmente un material quebradizo o frágil. Puede soportar: •• bien la compresión; •• la tracción, en cambio, sólo dentro de límites muy estrechos; • es un material con una resistencia a la compresión limitada, especialmente en comparación con el hormigón. Siempre hay que evitar concentraciones de compresión y picos de tensión locales resultantes. Por lo tanto, es, por su propia naturaleza, un método de construcción de muro genuino, donde sólo se presentan cargas distribuidas, y sólo se puede aplicar a estructuras de esqueleto con muchas restricciones; • es indispensable una carga muerta o carga sobreimpuesta suficiente para sobrecomprimir los esfuerzos de tracción y esfuerzos cortantes en el tendel, así como las tensiones de tracción en la llaga;

☞ Cap. VI-2, Aptdo. 9.3.2 Aparejo—solapamiento actuando bajo compresión, pág. 630

• la gran sensibilidad a los esfuerzos flectores, ya sea por cargas transversales al plano del muro o por elevadas fuerzas de compresión axial (¡peligro de pandeo!), se debe a la marcada incapacidad del material para absorber esfuerzos de flexotracción. Esto requiere un apoyo adecuado de la obra de fábrica: casi sin excepción, se requiere un soporte lineal por cuatro lados; o formulado de otra manera: en la medida de lo posible, no debe haber bordes de muro sin afianzar ( 31).

3 Piedra

Valores característicos

Como ocurre con otros materiales, el material pétreo presenta una amplia gama de resistencias. No se tienen en cuenta aquí piedras naturales, ya que hoy en día no tienen importancia como material para estructuras portantes primarias. Se eligió un ladrillo de la clase de resistencia a la compresión 20 como representativo de bloques artificiales y para una clasificación aproximada de sus propiedades materiales típicas: rigidez

módulo E

Valores característicos

7.000 N/mm2

resistencia a compresión σC 20 N/mm2 (sólo para la piedra) densidad aparente ρ



conductividad térmica λ

18 kN/m3 ~ 0,8 W/(mK)

coeficiente de dilatación térmica α ~ 6 · 10 –6 K–1

1 2 3

Otto F (1994) Alte Baumeister – Ancient Architects Enciclopedia Brockhaus, 19 a ed. (1987) Por esta razón, estos remates de panderete, o más bien de piedras colocadas de canto, también se encuentran en muros de piedra natural, por ejemplo, de piedras de campo planas no trabajadas. En este caso, la anisotropía de la densidad del material no importa, por supuesto, ya que no está presente, sino sólo el aumento de la superficie adhesiva entre las lajas.

UNE-EN 771: Especificaciones de piezas para fábrica de albañilería Parte 1: 2016-12 Piezas de arcilla cocida Parte 2: 2016-09 Piezas silicocalcáreas Parte 3: 2016-03 Bloques de hormigón (áridos densos y ligeros) Parte 4: 2016-03 Bloques de hormigón celular curado en autoclave Parte 5: 2016-07 Piezas de piedra artificial Parte 6: 2016-03 Piezas de albañilería de piedra natural UNE-EN 1996: Eurocódigo 6: Proyecto de estructuras de fábrica Parte 1-1: 2013-11 Reglas generales para estructuras de fábrica armada y sin armar. DIN 105: Clay masonry units Part 4: 2019-01 Ceramic bricks Part 5: 2013-06 Lightweight horizontally perforated clay masonry units and lightweight horizontally perforated clay masonry panels Part 6: 2013-06 High precision units DIN 18500: Cast stone Part 1: 2022-03 Terminology, requirements, testing

Notas

Normas y directrices

267

9.

IV-4 HORMIGÓN

I

EL PROYECTO CONSTRUCTIVO

II ESTRUCTURA II-1 ORDEN Y SUBDIVISIÓN II-2 CONSTRUCCIÓN INDUSTRIALIZADA II-3 ORDENAMIENTO DIMENSIONAL III SOSTENIBILIDAD III-1 CONTEXTO III-2 ECOLOGÍA III-3 ECONOMÍA III-4 FACTORES SOCIALES III-5 ANÁLISIS DEL CICLO DE VIDA III-6 RECICLAJE

1. Etapas de desarrollo histórico....................................270 2. Composición..............................................................270 3. Estructura material.....................................................271 4. Propiedades mecánicas.............................................272 5. Comportamiento deformacional................................272 5.1 Deformaciones independientes de la carga.......272 5.2 Deformaciones dependientes de la carga........ 273 5.2.1 Diagrama tensión-deformación................ 273 6. Conclusiones constructivas.......................................274 7. Resumen....................................................................275 8. Valores característicos...............................................276 Notas ..............................................................................276 Normas y directrices.......................................................276

IV MATERIALES IV-1 MATERIA IV-2 MATERIALES TÉCNICOS IV-3 PIEDRA IV-4 HORMIGÓN IV-5 MADERA IV-6 ACERO IV-7 HORMIGÓN ARMADO IV-8 VIDRIO IV-9 MATERIALES SINTÉTICOS V V-1 V-2 V-3 V-4 V-5

PRODUCTOS DE CONSTRUCCIÓN PIEDRAS ARTIFICIALES PRODUCTOS DE MADERA PRODUCTOS DE ACERO PRODUCTOS DE VIDRIO PRODUCTOS SINTÉTICOS

VI FUNCIONES VI-1 ÁMBITO VI-2 CONDUCCIÓN DE FUERZAS VI-3 PROTECCIÓN HIGROTÉRMICA VI-4 PROTECCIÓN ACÚSTICA VI-5 PROTECCIÓN CONTRA INCENDIOS VI-6 DURABILIDAD ANEXO

270

Etapas de desarrollo histórico—Composición

IV Materiales

1. 1.

Etapas de desarrollo histórico

Las primeras aplicaciones de materiales de piedra artificial como el hormigón son difíciles de fechar. Una fuente 1 las sitúa en torno a 7000 a. C. La misma fuente cita aplicaciones tempranas de un conglomerado similar al hormigón en Uruk, que data del 5º milenio a. C. 2 y en la cultura fenicia 3 (aprox. 1000 a. C.). Sin embargo, el primer uso a gran escala del hormigón no se produjo hasta la antigüedad romana con el uso del opus caementitium ( 1), una mezcla de cascotes, grava y un aglomerante hidráulico hecho de agua y tierra puzolánica. Esta era suelo volcánico de los alrededores del pueblo de Pozzuoli, cerca del monte Vesubio. La resistencia del hormigón utilizado en aquella época equivalía en gran medida a la de nuestros hormigones normales. Por lo general se utilizaba como material de relleno entre hojas de obra de piedra o ladrillo, más raramente con superficie de encofrado visible. De acuerdo con sus características como material quebradizo, el hormigón romano se utilizaba exclusivamente en estructuras sometidas a esfuerzos de compresión, es decir, en particular en muros y bóvedas. Se aplicaba sin armadura. Con la caída del Imperio Romano de Occidente, esta técnica de construcción cayó en el olvido. Tuvo que pasar un milenio y medio hasta que se redes-cubrió, o más bien se volvió a desarrollar, la tecnología del hormigón a principios del siglo XIX ( 2). La base para ello fue el desarrollo de nuevos aglomerantes hidráulicos, que dieron lugar a los modernos cementos Portland. Sin embargo, la novedad esencial de este nuevo descubrimiento fue la armadura hecha de varillas de hierro o acero, hasta entonces desconocida, que hizo que el hormigón armado fuera capaz de absorber tanto fuerzas de compresión como de tracción.

1 La arquitectura romana alcanzó su cenit en el Panteón, (100–125 d.C.) con una cúpula de 43 m de luz.

☞ Cap. IV-7 Hormigón armado, pág. 316

2. Composición 2.

El hormigón es una masa plástica cuando está húmeda, que está compuesta de (proporciones aproximadas, sólo a título orientativo) : • cemento (aglomerante) ~10% • agua ~15% • áridos , agregados ~75% • dado el caso, aditivos (anticongelante, retardador, acelerador); • dado el caso, adiciones (humo de sílice, escoria de alto horno, etc.).

2 Una de las primeras fábricas de cemento, la de Aspdin & Ord, cerca de Newcastle-on-Tyne (1851).

La masa se crea mezclando los áridos (arena, grava) con un aglomerante consistente en cemento y agua de amasado. Tras el endurecimiento por hidratación del cemento con el agua de amasado, se convierte en un material similar a la

4 Hormigón

Estructura material

271

piedra natural (de característica mineral, cristalina) ( 3). La relación agua-cemento (relación A/C) es esencial para las propiedades mecánicas del hormigón. Expresa la relación entre la cantidad de agua de amasado (A) y el cemento (C). Para comprender el comportamiento mecánico del hormigón, es fundamental conocer la microestructura ( 4) del material fraguado. Esta se compone esencialmente de:

Estructura material

• el agregado incrustado en una matriz, un material inerte sin deformación significativa del material mismo, y: • la llamada piedra de cemento, que resulta de la pasta de cemento fraguada (a partir de cemento y agua de amasado). Esto forma la matriz que encierra el agregado por todos sus lados y lo transforma en una estructura material sólida y cohesiva, en gran medida isótropa. A diferencia del árido, la pasta de cemento endurecida está sometida a complejos procesos químicos e higroscópicos de transformación que influyen notablemente en el comportamiento mecánico del hormigón. La piedra de cemento sólida resulta del proceso de hidratación del cemento por la acción del agua de amasado, una reacción química en la que se libera calor (calor de hidratación). Este proceso conduce a la formación de una estructura reticular sólida de cristales estructurales con un gran número de microporos encerrados, así como macroporos, que se forman por la aparición de cavidades en la matriz. Dado que sólo una parte del agua de amasado se utiliza inicialmente para la primera etapa de hidratación, estos microporos y macroporos están constantemente saturados de agua. Este depósito de agua cerrado alimenta el proceso de hidratación en curso, que genera continuamente nuevos cristales en la matriz. Esto disminuye gradualmente y se detiene sólo después de varios años.

3 Estructura material macroscópica del hormigón. Se puede ver el agregado incrustado en la matriz de la pasta de cemento endurecida.

☞ Cap. IV-1, Aptdo. 9.1.2 Roca artificial, pág. 209

4 Imagen microscópica de la estructura material del hormigón.

3.

272

Propiedades mecánicas—Comportamiento deformacional

IV Materiales

4. 4.

Propiedades mecánicas

Al igual que otros materiales minerales, el hormigón puede absorber fuerzas de compresión relativamente grandes, pero sólo fuerzas de tracción muy limitadas. El hormigón sometido a esfuerzos de tracción se agrieta rápidamente. Muestra un comportamiento decididamente quebradizo. En consecuencia, el hormigón (no armado), así como el material pétreo natural o artificial, es inadecuado para absorber flexión. Sin medidas adicionales, como la armadura, el hormigón sólo se utiliza en componentes sometidos exclusivamente a esfuerzos de compresión, que son por lo general bastante subordinados, como cimientos sencillos o solados. El hormigón se caracteriza por una combinación de propiedades viscosas y elásticas; de ahí su llamado carácter viscoelástico. A pesar de su peligrosa tendencia a la fisuración espontánea bajo tracción, el material muestra un comportamiento relativamente benévolo bajo carga de compresión, ya que las deformaciones plásticas que se producen en los picos de tensión locales conducen a una redistribución de tensiones y, en consecuencia, a una reducción de picos críticos. Las grietas pequeñas, una vez formadas, pueden volver a soldarse cuando se cierran de nuevo bajo compresión, como resultado del proceso de hidratación que progresa continuamente (en el proceso conocido como rehidratación). Estas propiedades tan complejas, que en realidad son atípicas de un cuerpo sólido y rígido, son la razón por la que el hormigón suele denominarse un cuerpo pseudosólido con características viscoelásticas. La realidad contrasta con la creencia popular generalizada de que el hormigón es un material inerte y muerto.

☞ Véase el Aptdo. 5. Comportamiento deformacional, más adelante

5. 5. 5.1 5.1

Comportamiento deformacional Deformaciones independientes de la carga

Hay que tener en cuenta las siguientes deformaciones independientes de la carga: • deformaciones debidas al cambio de temperatura. Si es necesario, también hay que tener en cuenta el calor de fraguado durante el proceso de endurecimiento; • deformaciones debidas al comportamiento higroscópico. Se produce en respuesta a los cambios en la humedad relativa del ambiente (humedad atmosférica) y da lugar a una contracción y tumescencia, ambas cíclicas. Sin embargo, este fenómeno es sólo marginal en comparación con otros factores deformacionales. Es más importante un proceso continuo de retracción higroscópica a partir del vertido del hormigón fresco, que se deriva de una evaporación continua del agua de amasado atrapada en los micro y macroporos. Este proceso es independiente del proceso químico de hidratación (véase el siguiente punto) y se solapa con él; • retracción debida a la unión química (hidratación) del agua de amasado contenida en la pasta de cemento

4 Hormigón

Comportamiento deformacional

273

endurecida. El consumo constante de humedad en el hormigón conduce a una notable reducción del volumen del material, que disminuye lentamente, pero que sólo se detiene al cabo de los años. La retracción del hormigón es un fenómeno que requiere gran atención por parte del proyectista y que conlleva medidas de diseño específicas. En particular, debe mantenerse bajo control la formación de grietas debido a la retracción, por ejemplo, mediante una armadura adecuada. La principal deformación del hormigón en función de la carga es la fluencia. Se trata de una deformación viscosa, es decir, plástica e irreversible, bajo una carga de larga duración. El agua contenida en los microporos de la piedra de cemento es empujada por la compresión hacia los macroporos más grandes, desde donde se evapora. Esto da lugar a una importante contracción de la piedra de cemento. Esta deformación es mayor que la deformación por contracción independiente de la carga. Este es también un proceso de larga duración que puede tardar en remitir entre 15 y 20 años.

Deformaciones dependientes de la carga

5.2

El diagrama tensión-deformación ( 5) del hormigón no armado es similar al del material pétreo. Muestra la curva ligeramente curvada, es decir, viscoelástica, típica de los materiales minerales, que se va curvando y aplanando continuamente con el aumento de la tensión hasta alcanzar la tensión de rotura sr. También en este caso se define un módulo secante utilizando el mismo procedimiento que para el material pétreo. La resistencia estructuralmente utilizable se encuentra, como se ha dicho, en el ámbito de compresión (signo –).

Diagrama tensión-deformación

5.2.1

σ (–) en N/mm2 R

σr

F

σ0 = 1/3 σr

ε (+)

5 Diagrama tensión-deformación del hormigón.

α O ε0

σ (+)

ε (–) en %

sr tensión de rotura s0 1/3 de la tensión de rotura sr para la definición del módulo secante R límite de rotura F límite de fractura

274

6. 6.

Conclusiones constructivas

IV Materiales

6 Vibración del hormigón fresco.

7 Cobertura del hormigón joven con lonas para evitar su desecación prematura.

8 Coqueras en una superficie de hormigón.

9 Cantos desportillados en un componente de hormigón.

10 Cantos matados en la construcción de hormigón.

11 Corona de murete inclinada con borde de goteo para el drenaje.

Conclusiones constructivas

✏ Por ejemplo, por vibración, véase  6

El factor decisivo para la producción de un hormigón resistente y duradero es la creación de una estructura lo más densa y homogénea posible, para lo cual es decisiva en última instancia la consistencia de la pasta de cemento endurecida. El requisito previo para ello es una buena mezcla de los componentes, antes y después del vertido, con el fin de minimizar inclusiones de aire y asegurar una buena humectación de los granos de cemento con el agua de amasado. Tiempos de hidratación excesivamente cortos, como puede ocurrir, por ejemplo, en una superficie de hormigón, aún joven y en proceso de fraguado, expuesta a la luz solar provocan una contracción irregular y un agrietamiento importante. Esto puede evitarse manteniendo el material húmedo por medio de un tratamiento posterior adecuado ( 7). Además, debe garantizarse que el hormigón fresco pueda distribuirse bien en el encofrado según lo previsto sin que se formen cavidades indeseables (coqueras) ( 8). Esto puede ocurrir especialmente en cavidades enmarañadas o con armaduras muy apretadas, donde no es posible acceder con dispositivos vibratorios. Pero incluso los cantos ortogonales simples son vulnerables al desgarro ( 9), por lo que en la práctica del hormigonado se suelen matar o

4 Hormigón

achaflanar ( 10). También debe prestarse la debida atención a la superficie del hormigón desencofrado, especialmente si va a quedar visible (hormigón visto). Una capa superficial densa y continua de pasta de cemento, como resulta de una superficie de encofrado lisa, es también esencial para una buena durabilidad del material. En este contexto, es muy importante el estado de la superficie del encofrado, especialmente la menor absorción posible. A pesar de la estructura relativamente densa de los buenos hormigones, las superficies horizontales expuestas deben protegerse contra el agua estancada mediante medidas adecuadas (al menos con una inclinación como se indica en 11, mejor aún: un recubrimiento o protección tipo albardilla). Los procesos de erosión por acción de la intemperie son especialmente peligrosos para el hormigón. En este caso, el agua que penetra en las grietas (lo que difícilmente puede evitarse por completo) se expande cuando se congela y provoca un desconchado. La supuesta naturaleza indestructible del hormigón, resistente a todos los rigores, como se percibe comúnmente, es sólo un mito. El hormigón es una piedra artificial y, por tanto, pertenece al grupo de los materiales minerales quebradizos. Es capaz de soportar:

Resumen

☞ Cap. VI-6, Aptdo. 3.1 Carbonatación, pág. 856; ver también el tema carbonatación en Cap. IV-1, 9.1.2 Roca artificial > aglomerantes no hidráulicos—cales aéreas, pág. 211

Resumen

• muy bien la compresión, pero: • la tracción en medida muy limitada. En comparación con la piedra natural, tiene la ventaja de ser moldeable en estado de elaboración, lo que difícilmente se puede sobrevalorar. Por tanto, puede adaptarse a cualquier forma y, en particular, permite crear estructuras monolíticas sin juntas a gran escala, hasta a la del edificio completo. Las complejas cuestiones relativas a la transmisión de fuerzas a través de las juntas o la estanqueidad frente a diversas influencias ambientales, como invariablemente surgen con otros materiales, ni siquiera se plantean con el hormigón si se ejecuta de forma monolítica. Esto no es posible ni de lejos con otros materiales y explica en gran medida el notable éxito de este material en los últimos 150 años. En contra de la creencia popular, el hormigón es un material predominantemente natural, salvo en lo que respecta a los modernos cementos Portland, que se producen a gran escala en un procedimiento industrial. Los materiales básicos, no obstante, están disponibles en todas partes. Se necesita una cantidad moderada de energía para calcinar el cemento. Sin embargo, el reciclaje del material, especialmente en forma armada, no se ha resuelto del todo.

275

☞ Cap. III-5, Aptdo. 3. Comparación de los valores del análisis del ciclo de vida de los materiales más importantes, pág. 160 ☞ Cap. III-6, Aptdo. 2. Reciclaje de hormigón, pág. 165

7.

276

Valores característicos

IV Materiales

8. 8.

Valores característicos

Se presentan los valores característicos de un C 20/25 como representativos de un hormigón normal: rigidez

módulo E

25.000 N/mm2

resistencia a compresión σc

25 N/mm2

densidad aparente ρ

23 kN/m3

conductividad térmica λ

~ 2,1 W/(mK)

coeficiente de expansión térmica α ~ 10 · 10 –6 K–1

Notas

1 2 3



EHE-08: 2011 Instrucción de hormigón estructural

Normas y directrices

Sinn (1994) Und machten Staub zu Stein, pág. 40 Ibidem pág. 80 Ibidem pág. 94

UNE-EN 206: 2022-02 Hormigón. Especificaciones, prestaciones, producción y conformidad UNE-EN 1992: Eurocódigo 2: Proyecto de estructuras de hormigón Parte 1-1: 2013-04 Reglas generales y reglas para edificación DIN 1045: Concrete, reinforced and prestressed concrete structures Part 2: 2008-08 Concrete – specification, properties, production and conformity – application rules for DIN EN 206-1 Part 3: 2022-07 Execution of structures

4 Hormigón

277

IV-5 MADERA

I KONSTRUIEREN I

EL PROYECTO CONSTRUCTIVO

II ESTRUCTURA STRUKTUR ORDEN Y SUBDIVISIÓN II-2 CONSTRUCCIÓN INDUSTRIALIZADA II - 1 ORDNUNG UND GLIEDERUNG II-3 ORDENAMIENTO DIMENSIONAL II - 2 INDUSTRIELLES BAUEN II - 3 MASSORDNUNG III SOSTENIBILIDAD III-1 CONTEXTO III-2 ECOLOGÍA III STOFFE III-3 ECONOMÍA III-4 FACTORES SOCIALES III - 1 MATERIE III-5 ANÁLISIS DEL CICLO DE VIDA III - 2 WERKSTOFF III-6 RECICLAJE III - 3 STEIN III - 4 BETON IV MATERIALES III - 5 HOLZ IV-1 MATERIA III - 6 STAHL IV-2 MATERIALES TÉCNICOS III - 7 BEWEHRTER BETON IV-3 PIEDRA III - 8 KUNSTSTOFF IV-4 HORMIGÓN III - 9 GLAS IV-5 MADERA IV-6 ACERO IV-7 HORMIGÓN ARMADO IV-8 VIDRIO IV BAUPRODUKTE IV-9 MATERIALES SINTÉTICOS IV - 1 KÜNSTLICHE STEINE IVV - 2 PRODUCTOS HOLZPRODUKTE DE CONSTRUCCIÓN IVV-1 - 3 PIEDRAS STAHLPRODUKTE ARTIFICIALES IVV-2 - 4 PRODUCTOS GLASPRODUKTE DE MADERA IVV-3 - 5 PRODUCTOS KUNSTSTOFFPRODUKTE DE ACERO

II II-1

1. Etapas de desarrollo histórico................................... 280 2. Estructura material.................................................... 280 2.1 Estructura macroscópica................................... 280 2.2 Estructura microscópica y submicroscópica..... 282 3. Propiedades generales............................................. 284 4. Propiedades mecánicas............................................ 285 5. Comportamiento deformacional............................... 287 5.1 Deformación independiente de la carga........... 287 5.2 Deformación dependiente de la carga.............. 288 6. Conclusiones constructivas...................................... 289 7. Resumen................................................................... 290 8. Valores característicos...............................................291 Notas.............................................................................. 292 Normas y directrices...................................................... 292

V-4 PRODUCTOS DE VIDRIO V-5 PRODUCTOS SINTÉTICOS

V

FUNKTIONEN

VI FUNCIONES VI-1 ÁMBITO V - 1 SPEKTRUM VI-2 CONDUCCIÓN DE FUERZAS V - 2 KRAFT LEITEN VI-3 PROTECCIÓN HIGROTÉRMICA V - 3 THERMOHYGRISCHE FUNKTIONEN VI-4 PROTECCIÓN ACÚSTICA V - 4 SCHALLSCHUTZ VI-5 PROTECCIÓN CONTRA INCENDIOS V - 5 BRANDSCHUTZ VI-6 DURABILIDAD V - 6 DAUERHAFTIGKEIT ANEXO

280

Etapas de desarrollo histórico—Estructura material

IV Materiales

1. 1.

Etapas de desarrollo histórico

Al igual que ocurre con el material pétreo, los orígenes del uso estructural de la madera se pierden en la penumbra de la historia. La amplia disponibilidad, la facilidad de trabajo y la buena relación entre el peso y la resistencia hicieron que la madera probablemente fuera el material más empleado para viviendas, así como para numerosos utensilios y diversos dispositivos, ya en las primeras etapas del desarrollo humano, que se remontan a los orígenes nómadas de la humanidad. Al ser el único material relativamente tenaz, es decir no quebradizo, disponible desde los primeros tiempos con capacidad para absorber no sólo compresión como la piedra, sino también tracción, era indispensable allí donde era necesario absorber flexión, es decir, esfuerzo de flexotracción. Incluso en las regiones áridas del mundo con recursos de madera extremadamente escasos y una tradición de construcción en piedra, este material era—y en algunos casos sigue siendo—insustituible, por ejemplo para forjados y cubiertas o para andamios temporales. El tratamiento de la madera ha alcanzado un alto nivel de artesanía en muchos ámbitos culturales ( 1). Por desgracia, muchos edificios destacados no han sobrevivido al paso del tiempo dando testimonio de este arte. La combustibilidad y la escasa durabilidad de la madera en comparación con su competidor histórico, la piedra, son los inconvenientes más graves de este material, lo que en la historia del desarrollo técnico lo ha relegado en parte al ámbito de lo provisional o doméstico. La construcción en madera, tradicionalmente el dominio del artesano, ha dado grandes pasos en la tecnología de la construcción en los últimos años con la llegada de la construcción en madera de ingeniería basada en métodos de fabricación industrial. Las nuevas técnicas de ensamblaje y procesamiento, su combinación con otros materiales en construcciones compuestas y las nuevas técnicas de protección de la madera han permitido desarrollar una amplia gama de aplicaciones de la madera como material de construcción.

1 Granero en Finlandia.

2. 2. 2.1 2.1

Estructura material Estructura macroscópica

Para comprender la estructura macroscópica del material es esencial tener en cuenta el proceso de crecimiento del tronco del árbol del que se corta la madera. El cuerpo del tronco se desarrolla por crecimiento anual de una nueva capa o manto celular con forma más o menos cónica que, partiendo del cambium, la capa de crecimiento propiamente dicha, se adhiere anualmente al exterior de las capas precedentes ( 2). Estas capas de células cónicas densamente empaquetadas son visibles en la sección transversal del tronco como los llamados anillos anuales ( 3). La forma cónica corresponde a la geometría del tronco de un árbol, que se va estrechando hacia arriba. Las capas del manto en el cuerpo del tronco se dividen en dos zonas en muchas especies de árboles (aunque no en todas) ( 4):

5 Madera

• duramen en la zona interior cerca del eje del tronco. Esta madera está en gran parte muerta y suele estar impregnada de agentes curtientes especiales. Tiene una mayor resistencia a la infestación por parásitos y, por lo general, también una mayor resistencia;

Estructura material

2 El tronco del árbol se desarrolla creando un nuevo manto celular cónico cada año. 3 Anillos anuales. 4 Albura y duramen.

• albura en el exterior, rodeando el duramen. Por lo tanto, está formada por las zonas celulares más jóvenes en las que tiene lugar el transporte de savia, a través del cual el árbol se abastece de nutrientes. Todas las capas del manto están formadas por fibras empaquetadas dispuestas longitudinalmente en la dirección del tronco. Se trata de células tubulares con una cavidad, el lumen, y con paredes cuya resistencia se basa principalmente en la lignina, la sustancia matriz. En la lignina están incrustadas cadenas de polímeros de celulosa. Dependiendo de la estación en la que se formen las respectivas fibras, las células tienen una estructura más suelta que favorece el transporte de la savia (primavera y verano) o una estructura más compacta y rica en lignina, que es más firme (invierno). Por lo tanto, se distingue la madera temprana, más clara y blanda, y la madera tardía, más firme. Cada capa celular es visible a simple vista en sección transversal como anillo anual debido a estas diferencias de densidad y coloración. Al aserrar el tronco del árbol, se distinguen tres planos de corte ( 5, 6): • corte transversal: corte perpendicular al eje del tronco. Las capas del manto del tronco forman círculos concéntricos, los anillos anuales. Del corte se deduce que todas las fibras del tronco también están cortadas transversalmente y, por tanto, tienen su lumen abierto hacia la superficie de corte. Ésta se denomina madera de testa o testera. Se trata de una circunstancia importante desde el punto de vista constructivo, ya que la fuerte capacidad de absorción capilar de las fibras abiertas—fenómeno que es en parte responsable del transporte de savia en el árbol vivo 1—hace que esta zona de la madera sea especialmente sensible a la acumulación de humedad y a la consiguiente putrefac-

☞ Aptdo. 2.2 Estructura microscópica y submicroscópica, más adelante ☞ Véase también Cap. IV-1, Aptdo. 9.3.1 Madera, pág. 219

281

282

IV Materiales

Estructura material

sección transversal duramen albura

sección transversal

anillos anuales sección en  7 ritidoma rafia

corteza

cámbium

radio medular

veta

sección radial

sección tangencial

5 Tronco de árbol seccionado radialmente y sus características estructurales.

☞ Cap. VI-6, Aptdo. 4. Protección de la madera, pág. 859

6 Tronco de árbol seccionado tangencialmente.

ción. La protección de los cortes transversales, o—según la designación tradicional—de la madera testera, contra la humedad es una de las tareas más importantes de la conservación constructiva de la madera; • corte radial: corte a lo largo de un plano que pasa por el eje del tronco. Las capas del manto destacan como rayas paralelas o como veta; • corte tangencial: corte a lo largo de cualquier plano paralelo al eje del tronco. Por lo tanto, éste discurre— visto en cualquier corte transversal imaginario—siempre tangencial a un anillo anual, de ahí la denominación. Los conos del manto cortados paralelamente al eje aparecen en la sección tangencial aproximadamente como líneas hiperbólicas. Crean la veta típica de la madera.

2.2 2.2



El trazado característico de la veta en cada corte indica qué plano seccional está presente en cada caso particular. El cuerpo del tronco está rodeado por fuera con el cambium y la corteza protectora ( 7).

Estructura microscópica y submicroscópica

Las paredes celulares tienen una importancia crucial para la resistencia de la madera. Muestran una estructura diferenciada de capas individuales ( 8), que a su vez están compuestas por fibras alineadas paralelamente al eje del tronco:

5 Madera

Estructura material

n ió cc se

du

l sa er sv an tr

con

de

res i

na

sección radial

sección tangencial

cto

o ad ib cr s de a s ad ra ps fib la

co

on rc ula ina ed e res m d io rad ducto con

s ra

fib de

ad o s va

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um

bi

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m a

lar du me do io ciona d ra sec

ra

e ad

m

~1/10 mm

an pr

ra

lar

du

me

m te

dio

ía rd

ta

7 Sección de la rafia y del anillo anual más joven de una conífera. 2

1 2 3 1 2 3 4 5

capa de pectina capa primaria capa secundaria exterior capa secundaria media capa secundaria interior

4 5

8 Estructura de capas de la pared celular. 3 9 Haz de fibrillas de la capa secundaria. 4

10 Cordón micelar con micelas individuales. 6 11 Modelo simplificado de una micela seccionada lateralmente. 5

283

284

Propiedades generales

IV Materiales

• inicialmente haces de fibrillas ( 9) enrollados en espiral alrededor del eje longitudinal, a su vez constituidos por: • filamentos micelares ( 10) en los que:

☞ Cap. IV-1, 9.3.1 Madera, pág. 219

3. 3.

Propiedades generales

• están incrustadas moléculas de cadena de celulosa en una matriz de lignina ( 11). Éstas están reticuladas por secciones (las regiones cristalinas) mediante enlaces de hidrógeno, de modo que forman una estructura resistente, cuasi-cristalina. Los siguientes rasgos caracterizan la madera como material constructivo: • la madera es un material regenerativo, el único con esa característica relevante para la construcción. Con un apropiado cultivo forestal, puede volver a crecer continuamente sin restricciones, siempre cubriendo la demanda. Este es un aspecto de gran importancia ecológica; • la madera capta el dióxido de carbono del aire durante su crecimiento y—a diferencia de todos los demás materiales de construcción—tiene un potencial de calentamiento global negativo. Esto significa que el uso de este material no genera contaminación ambiental, sino que, por el contrario, la reduce;

☞ Cap. IV-1, Aptdo. 13. Procesos de descomposición, pág. 235

• la madera, en comparación, tiene poca durabilidad. Es muy susceptible a la putrefacción y a parásitos, pero en condiciones adecuadas puede conservarse durante mucho tiempo. Un requisito previo para que la madera se pudra por el ataque de hongos es la presencia continua de humedad. Si, por el contrario, la madera se sumerge en agua excluyendo el aire, también está protegida contra la putrefacción. Por lo tanto, la primera y esencial tarea de una conservación eficaz de la madera es la prevención de la humedad constante en contacto con el aire. Por otro lado, la madera es completamente compostable y—sin aditivos tóxicos—no deja ninguna contaminación residual. Este es también un aspecto ecológico esencial;

☞ Cap. VI-5, 5.1.6 Comportamiento ante el fuego de los materiales de estructuras primarias > Madera, pág. 798

• la madera es combustible (clase de material de construcción M 3 de inflamabilidad media según UNE 23727). No obstante, su reacción al fuego es benévola en general. Por otro lado, la madera puede eliminarse casi por completo incinerándola, lo que supone una ventaja ecológica importante. En el proceso, se recupera la energía calorífica liberada, pero también se devuelve a la atmósfera el carbono contenido en la madera; • la madera es fácil de trabajar. Para ello son suficientes herramientas manuales ligeras. Su relativa blandura, en

5 Madera

Propiedades mecánicas

cambio, es una desventaja cuando, por ejemplo, se trata de absorber cargas concentradas, particularmente en ortogonal a la veta; • a diferencia de otros materiales, la madera es un material orgánico que a veces se considera vivo. Aunque este último término tiene una gran carga de misticismo y es, en sentido estricto, inexacto, está claro que, incluso después de cortar la madera a medida, se producen numerosos procesos de deformación que, aunque disminuyen con el secado, nunca desaparecen del todo;

285

☞ Aptdo. 4. Propiedades mecánicas, más adelante

☞ Aptdo. 5.1 Deformación independiente de la carga, pág. 287

• la madera sólo puede suministrarse en forma de barra, ya que se corta del tronco de un árbol, que a su vez tiene la misma forma unidimensional. Componentes planos de mayor tamaño no pueden realizarse en madera maciza sin juntas. Las propiedades mecánicas de la madera están fuertemente influenciadas por su anisotropía, que ya es estructuralmente inherente a su composición micro y macroscópica. Tal y como se ha descrito, el material consiste esencialmente en haces de fibras organizados de forma diferencial y orientados a lo largo del eje del tronco. Por lo tanto, es necesario hacer una clara distinción entre el comportamiento mecánico de la madera bajo esfuerzo:

Propiedades mecánicas ☞ Aptdo. 2. Estructura material, pág. 280

• en paralelo o : • a través de la veta ( 12). Esto se aplica de la misma manera a su comportamiento deformacional. La madera tiene la mayor resistencia en dirección de la veta. La compresión o tracción a través de la misma tienden a:

☞ Aptdo. 5. Comportamiento deformacional, pág. 287

• separar las fibras (tracción transversal). Esta tensión sólo puede ser contrarrestada por la adhesión entre fibras vecinas. Se basa en la fuerza de unión de resinas y tejidos celulares y suele ser menor que la fuerza axial de la propia fibra;

D

12 Importante anisotropía de la madera con respecto a la resistencia a la tracción. D compresión longitudinal

tracción longitudinal

tracción transversal

compresión transversal

13 La presión transversal al eje del tronco provoca el colapso del lumen o cavidad de la célula. Representación esquemática.7

4.

286

Propiedades mecánicas

✏ Sin embargo, debido a la estructura casi cristalina de las cadenas de celulosa agrupadas, existe una especie de efecto de memoria de forma, el llamado ‚shape-memory effect‘, que en determinadas condiciones hace que se recupere la forma original  8 ☞ Ver los valores característicos correspondientes en la tabla en pág. 291

☞ Aptdo. 8. Valores característicos, pág. 291

☞ Vol. 3, Cap. XII Conexiones

14 La transmisión de la fuerza de la madera al acero tiene lugar en las superficies de contacto—pequeñas—de los vástagos de los pernos. Esto equivale a un debilitamiento de la sección transversal.

IV Materiales

• apretar las fibras (compresión transversal) ( 12). Esto conduce a fuertes deformaciones permanentes, es decir, plásticas. La célula de la fibra se comprime de manera que la cavidad del lumen se colapsa y las paredes de la célula entran en un estado densamente empaquetado con grandes deformaciones asociadas ( 13). En la dirección de las fibras, la madera puede absorber tracción y compresión casi por igual, lo que refleja sus características como material tenaz, al menos en algunos aspectos. Esta propiedad predestina a la madera para componentes sometidos a esfuerzos flectores, ya que éstos deben absorber simultáneamente esfuerzos de flexotracción y de flexocompresión. La flexión también supone una condición de carga decisiva del tronco del árbol vivo, a la que la planta está biológica y evolutivamente optimizada, por así decirlo. Además, las capas exteriores del manto del tronco están más juntas que las interiores, lo que da lugar a una estructura de material más densa en la periferia. Esto puede aprovecharse para obtener una mayor rigidez a la flexión mediante un corte adecuado. Pero la madera también puede absorber bien esfuerzos axiales de tracción y compresión, es decir, en dirección de las fibras. A pesar de su relativa blandura, la madera de construcción ordinaria (madera de coníferas) tiene una resistencia a la compresión a lo largo de la fibra comparable a la del hormigón normal. Además, la relación entre la resistencia y el peso muerto o la densidad aparente de la madera es más favorable que la de cualquier otro material de construcción utilizado habitualmente. Sin embargo, esta buena resistencia a la tracción y a la compresión sólo puede aprovecharse parcialmente en el conjunto de la construcción, ya que en los puntos de conexión es casi inevitable el debilitamiento de la sección transversal ( 14), lo que reduce la capacidad de carga del componente. Las fibras oponen fuerte resistencia a esfuerzos cortantes transversales. Se necesitan grandes fuerzas de cizalladura para cortar una pieza de madera a través de su eje. Por otro lado, la madera muestra debilidad frente a esfuerzos cortantes paralelos a la veta. Las fuerzas de adhesión entre las fibras adyacentes, que son muy modestas, limitan no sólo las fuerzas de tracción tolerables (véase más arriba), sino también la resistencia al deslizamiento. Incluso bajo una fuerte carga, la madera muestra un comportamiento benévolo en general, ya que está sujeta a grandes deformaciones claramente discernibles antes del fallo, que ejercen un efecto de advertencia bienvenido, por así decirlo. Por otro lado, su fallo final se caracteriza por una abrupta rotura frágil, que es contraria a este comportamiento.

5 Madera

Comportamiento deformacional

Las siguientes deformaciones independientes de la carga surgen en el uso estructural de la madera: • deformaciones debidas a cambios de temperatura, análogas a las de todos los demás materiales, aunque hay que señalar que la madera se deforma poco en comparación; • deformaciones debidas a la hinchazón y merma higroscópicas. La madera absorbe la humedad del ambiente y cambia su volumen en función del contenido de humedad, aumentándolo en un ambiente húmedo y disminuyéndolo en un ambiente seco. Una vez montada la madera, es responsable de este fenómeno en particular la humedad relativa del aire. También hay que tener en cuenta que la madera recién cortada contiene más del 100 % de humedad e, incluso después del secado, suele llegar a la obra con un contenido de humedad relativamente alto ( 15) (alrededor del 20 %). En espacios calefactados, se seca durante un largo período (el contenido de humedad de equilibrio higroscópico mínimo se halla en torno al 7 %). Esto se asocia a un proceso continuo de merma, cuya intensidad está influida por la humedad relativa del aire, pero que sin embargo domina el comportamiento deformacional de la madera hasta el secado definitivo. Tras este secado, se produce una hinchazón y merma higroscópica cíclica. Cuanto más rápido se produzca este secado, mayor será la tendencia al alabeo y al agrietamiento de la madera. Un secado lento y continuo favorece su estabilidad dimensional. La anisotropía del material también se hace notar en las deformaciones higroscópicas. El proceso de hinchazón y merma es 10 veces mayor transversalmente a la dirección de la veta que longitudinalmente a ella ( 16);

Comportamiento deformacional

5.

Deformación independiente de la carga

5.1

☞ Aptdo. 8. Valores característicos, pág. 291

15 Pila de secado.

a a b

18 Las diferentes posiciones del perfil cortado del tronco conducen a deformaciones características.

b

16 Dimensión de hinchazón y merma (a = dimensión de hinchazón/merma a través de la veta, b = dimensión de hinchazón/merma a lo largo de la veta).

• además, después de ser aserrada para uso estructural, la madera sufre complejos cambios de forma ( 17–19) (alabeo, deformación, agrietamiento), algunos de los cua-

17 Deformación de la madera cortada. Aquí: tabla de centro.

287

19 El árbol es un organismo vivo y en su crecimiento no siempre está al servicio de las necesidades técnicas del hombre.

288

Comportamiento deformacional

IV Materiales

les están relacionados con los siguientes factores:

✏ Reconocible, por ejemplo, por el combado de tablas en su sección tangencial

•• con la posición de la escuadría en el tronco. La madera tardía, más firme, tiende a contraerse tangencialmente más que la temprana, por lo que predomina la tendencia al enderezamiento de los anillos anuales en su conjunto. El duramen se encoge menos que la albura, lo que se nota claramente en las tablas hechas con cortes radiales; •• con las características especiales de crecimiento del árbol. Factores como la ramificación, el crecimiento espiral, el crecimiento torcido y otras características especiales del árbol desempeñan aquí un papel decisivo;

20 (Derecha) Diagrama tensión-deformación de la madera.

•• con el proceso de tala del árbol. Tradicionalmente, la madera se talaba en enero, con luna nueva—de ahí el nombre tradicional de madera lunar—, el momento de menor contenido de savia, y se depositaba en la ladera de forma que la savia restante pudiera escurrirse por las ramas lo más lejos posible antes de podar el tronco.9 La madera cortada de esta manera tenía una gran durabilidad y también era especialmente resistente a parásitos. Sin embargo, estos procedimientos ya no son de uso generalizado en la actualidad. σ (+)

ε (–)

ε (+)

a través de la veta

siguiendo la veta

21 Silla mecedora de madera curvada (fabric.: Thonet).

5.2 5.2

Deformación dependiente de la carga

σ (–)

El diagrama tensión-deformación de la madera ( 20) muestra una curva predominantemente lineal, que refleja las características fundamentalmente elásticas del material. Sólo bajo una fuerte carga se produce una deformación plástica. También bajo una carga constante o duradera cabe esperar, además de deformaciones elásticas, ciertas deformaciones plásticas (fluencia).

5 Madera

22 Distribución de las fuerzas a transmitir sobre numerosos elementos de fijación individuales (pasadores de barra).

Conclusiones constructivas

23 Entablado machihembrado: cada tabla es libre de hincharse y encogerse lateralmente.

289

24 Protección de la fachada de madera contra la humedad con una base sólida y drenaje con grava.

Si, además de la fuerza, también actúan sobre la madera temperaturas altas y fuerte humedad, también pueden inducirse deliberadamente deformaciones plásticas para propósitos técnicos. Varillas de madera tratadas al vapor pueden adoptar casi cualquier curvatura, por ejemplo para la construcción de muebles (muebles de madera curvada,  21). En este sentido, la madera muestra un comportamiento similar al de los termoplásticos, lo que a su vez es un indicio de la similitud de las estructuras moleculares básicas de ambos materiales. De las propiedades del material discutidas pueden derivarse los siguientes principios de diseño: • las estructuras portantes primarias de madera son convencionalmente siempre estructuras de barras, es decir, armazones. En tiempos recientes, no obstante, se han desarrollado métodos de producción industrial para fabricar componentes bidimensionales de madera, en su mayoría derivados de la madera, que pueden utilizarse con fines de carga como diafragmas o placas. La característica de barra permite que el material se utilice ventajosamente en estructuras de armazón, especialmente en estructuras de esqueleto. Los métodos de construcción de pared requieren que los componentes planos estén hechos de derivados de la madera tipo tablero o, alternativamente, como elementos de entramado. • la madera estructural está sujeta a límites dimensionales relativamente estrechos, tanto en lo que se refiere a las dimensiones de los componentes—a saber, la sección transversal y la longitud—como a los vanos que se pueden salvar con ellos. Una viga de madera maciza puede abarcar entre 4 y 5 metros. Ni siquiera las construcciones de madera de gran envergadura pueden competir con las de otros materiales; • deben evitarse altas concentraciones de carga en la madera, especialmente si están orientadas transversal-

Conclusiones constructivas

☞ Cap. V-2, Aptdo. 3. Materiales derivados de la madera, pág. 411

☞ Vol. 2, Cap. VIII, Aptdo. 5. Sistemas nervados

6.

290

IV Materiales

Resumen

☞ Vol. 3, Cap. XII Conexiones

mente a la veta. Esto tiene implicaciones particulares para el diseño de juntas ( 22), donde se debe prestar especial atención a la cuidadosa distribución de las tensiones en el material; • deben tenerse en cuenta en el proceso de diseño las deformaciones de la madera incluso con más cuidado que con otros materiales ( 23). En particular, la tendencia a deformarse transversalmente a la veta como resultado de la hinchazón y la merma requiere un espacio de tolerancia suficiente en las conexiones;

☞ Cap. VI-6, Aptdo. 4. Protección de la madera, pág. 859

• la madera expuesta a la intemperie requiere una protección eficaz. Existen numerosas medidas constructivas ( 24) para lograr este propósito sin tener que recurrir al tratamiento con sustancias tóxicas. Estas últimas son no sólo deliberadamente letales para los parásitos sino, como una especie de molesto efecto secundario, también una amenaza para la salud de los seres humanos. En la conservación constructiva de la madera, se toman precauciones para eliminar la humedad de la madera lo antes posible, privando así a los parásitos de su base de vida. Debe protegerse de la humedad constante en particular la madera de testa, que es muy absorbente; • también puede destruir la lignina de la estructura de la madera y, por tanto, reducir su durabilidad la fuerte radiación ultravioleta, como la que incide con la luz solar directa. Por esta razón, así como por la necesidad de protección contra la lluvia, los componentes de madera se protegen tradicionalmente con pintura o, cuando se utilizan en fachadas, al menos con amplios voladizos de cubierta.

7. Resumen 7.

A diferencia de sus competidores, la madera es un material orgánico que, en sentido estricto y en términos biológicos, puede considerarse muerto tras su tala, pero que, sin embargo, experimenta diversos y complejos cambios de forma durante su uso técnico, que a veces conducen a la falacia de que está vivo. Esto distingue fundamentalmente a la madera de todos los demás materiales aptos para estructuras portantes primarias. En cuanto a su capacidad para soportar tensiones cambiantes, la madera se considera esencialmente un material tenaz porque puede soportar: • muy bien la compresión, • e igual de bien la tracción. Tiene unas propiedades de carga relativamente buenas casi en general, aunque en términos absolutos no puede igualar a sus competidores, sobre todo cuando se trata de materiales especiales como hormigones o aceros de alta resistencia.

5 Madera

Valores característicos

Por otro lado, esta debilidad relativa se compensa parcialmente con la excelente relación resistencia-peso. Lo más característico de la madera es su marcada anisotropía. El material sólo muestra valores de resistencia útiles en la dirección de las fibras. La compresión transversal es peligrosa porque provoca rápidamente una deformación plástica; la tensión transversal es aún más peligrosa porque existe un riesgo agudo de agrietamiento, por lo que siempre debe evitarse cuidadosamente en el proyecto constructivo. La madera es un material relativamente blando, lo que prohíbe cargas pesadas, pero por otro lado se trabaja fácilmente, también de forma artesana. Desde el punto de vista ecológico, la madera como material orgánico ofrece ventajas decisivas: es excelente en cuanto a su impacto medioambiental, es regenerable, puede eliminarse sin residuos si es necesario y permite un buen tratamiento posterior con fines de reciclaje. Aunque la madera, a diferencia de los otros materiales considerados, es combustible, lo que limita, en particular, el número de plantas que puede realizarse en una construcción de este material, puede protegerse bien contra el fuego mediante un ligero sobredimensionamiento. Existe una gama muy amplia de tipos de madera con características materiales muy divergentes. Las maderas tropicales, en particular, pueden alcanzar resistencias mucho más altas que las maderas de coníferas nacionales tal como se utilizan regularmente para la construcción en nuestras regiones. Deberán bastar aquí como ejemplo orientativo los valores característicos de una madera de conífera (pino de la clase de calidad II) : rigidez módulo E

long. tang.

resistencia a σC compresión

II a la veta ⊥ a la veta

20 N/mm2 5 N/mm2

resistencia a σT tracción

II a la veta ⊥ a la veta

20 N/mm2 0 N/mm2

desidad aparente ρ



10.000 N/mm2 500 N/mm2

5,5 kN/m3

conductividad térmica λ

0,15 W/(mK)

coeficiente de expansión térmica α

4 · 10 –6 K–1

II a la veta

291

☞ Cap. III-2 Ecología, pág. 108, así como III-5 Análisis del ciclo de vida, pág. 150

Valores característicos

8.

292

IV Materiales

Notas

1 2 3 4 5 6 7 8 9



Normas y directrices

Mägdefrau (1951) Botanik, pág. 66 Según Mägdefrau (1951) Según Mägdefrau (1951) Según Mägdefrau (1951) Según Navi, Heger (2004) Combined Densification and Thermo-Hydro-Mechanical Processing of Wood Según Mägdefrau (1951) Navi, Heger (2004) Según Navi, Heger (2004) Descrito, por ejemplo, en Thoma E (2018) ... dich sah ich wachsen

CTE DB SE-M: 2019-12 Código Técnico de la Edificación—Documento Básico SE-M—Seguridad estrutural—Madera UNE 56544: 2011-11 Clasificación visual de la madera aserrada para uso estructural. Madera de coníferas. UNE-EN 1995 Eurocódigo 5. Proyecto de estructuras de madera Parte 1-1: 2016-04 Reglas generales y reglas para edificación DIN 4074: Strength grading of wood Part 1: 2012-06 Coniferous sawn timber Part 2: 2021-01 Structural round timber (Coniferous species) Part 4: 2008-12 Certificate of suitability for devices supporting visual grading of sawn timber Part 5: 2008-12 Sawn hard wood

5 Madera

293

IV-6 ACERO

I

EL PROYECTO CONSTRUCTIVO

II ESTRUCTURA II-1 ORDEN Y SUBDIVISIÓN II-2 CONSTRUCCIÓN INDUSTRIALIZADA II-3 ORDENAMIENTO DIMENSIONAL III SOSTENIBILIDAD III-1 CONTEXTO III-2 ECOLOGÍA III-3 ECONOMÍA III-4 FACTORES SOCIALES III-5 ANÁLISIS DEL CICLO DE VIDA III-6 RECICLAJE

1. Etapas de desarrollo histórico................................... 296 2. Composición............................................................. 296 3. Estructura material.................................................... 297 4. Clasificación de los aceros........................................ 298 5. Propiedades generales............................................. 300 6. Procesos de fabricación............................................ 302 6.1 Conformación en caliente................................. 302 6.2 Conformación en frío......................................... 303 6.3 Fundición........................................................... 304 7. Propiedades mecánicas............................................ 305 8. Comportamiento deformacional............................... 306 8.1 Deformaciones independientes de la carga...... 306 8.2 Deformaciones dependientes de la carga........ 306 9. Conclusiones constructivas...................................... 307 10. Resumen....................................................................311 11. Valores característicos...............................................312 Notas...............................................................................312 Normas y directrices.......................................................312

IV MATERIALES IV-1 MATERIA IV-2 MATERIALES TÉCNICOS IV-3 PIEDRA IV-4 HORMIGÓN IV-5 MADERA IV-6 ACERO IV-7 HORMIGÓN ARMADO IV-8 VIDRIO IV-9 MATERIALES SINTÉTICOS V V-1 V-2 V-3 V-4 V-5

PRODUCTOS DE CONSTRUCCIÓN PIEDRAS ARTIFICIALES PRODUCTOS DE MADERA PRODUCTOS DE ACERO PRODUCTOS DE VIDRIO PRODUCTOS SINTÉTICOS

VI FUNCIONES VI-1 ÁMBITO VI-2 CONDUCCIÓN DE FUERZAS VI-3 PROTECCIÓN HIGROTÉRMICA VI-4 PROTECCIÓN ACÚSTICA VI-5 PROTECCIÓN CONTRA INCENDIOS VI-6 DURABILIDAD ANEXO

296

Etapas de desarrollo histórico—Composición

IV Materiales

1. 1.

Etapas de desarrollo histórico

El hierro, metal predecesor y base del acero, se empezó a utilizar alrededor del segundo milenio a. C. y sustituyó al bronce, un metal mucho más blando. El hierro forjable se obtenía a partir del arrabio, cuyo contenido de carbono se reducía en el horno bajo por la acción de fuego de carbón vegetal y corriente de aire, mejorando así sus propiedades ( 1). El resultado era un trozo de hierro entre sólido y pastoso, muy contaminado, conocido técnicamente como lupa ( 2), que se liberaba de la escoria adherida mediante forja y se seguía procesando o forjando (proceso directo). Sólo eran factibles piezas relativamente pequeñas. Este hierro primitivo contenía una proporción relativamente alta de carbono y, en consecuencia, era frágil y difícil de forjar. El proceso de producción requería mucha mano de obra y un elevado consumo de energía (procedente de la quema de carbón vegetal). Durante mucho tiempo las piezas de hierro, por tanto, sólo se utilizaban en forma de utensilios o armas de gran calidad y precio, y apenas se empleaban en la construcción, aparte de pequeños accesorios o piezas de unión. Alrededor del año 1300 d. C. se logró por primera vez la producción de hierro forjado mediante un proceso indirecto, fundiendo el arrabio en un alto horno—hornos de cuba elevados a unos 7 m—y eliminando después las sustancias acompañantes no deseadas en un crisol. Desde el año 1500, también fue posible producir piezas más grandes, como campanas. En los siglos XVIII y XIX se produjo un rápido desarrollo técnico de la metalurgia, que permitió utilizar métodos de refinado cada vez más eficaces, es decir, controlar el contenido en el acero de aditivos como carbono, manganeso, silicio o fósforo añadiendo oxígeno. Desde el siglo XIX, la fundición moderna a gran escala ha permitido la producción de piezas cada vez más grandes, así como el control específico de las propiedades del material mediante aleaciones especiales o un tratamiento posterior adecuado (metalurgia secundaria). El acero se introdujo en la industria de la construcción en la segunda mitad del siglo XIX, gracias a la adopción de perfiles laminados desarrollados inicialmente para raíles de ferrocarril. Por primera vez en la historia de la construcción, el nuevo material permitió absorber fuerzas de tracción en magnitud propia de la construcción de edificios.

1 Antiguo taller metalúrgico en Egipto.

2 Lupa.

☞ Véase también Cap. V-3, Aptdo. 1. Historia de los productos de hierro y acero, pág. 434

2. Composición 2.

 El acero es un material metálico formado por una aleación de hierro (Fe) como metal base y carbono (C) en una proporción inferior al 2 %. El hierro con mayor contenido de carbono se considera arrabio (3 a 4 % de C) o se transforma en fundición (2,5 % de C). Las aleaciones puras de hierro y carbono se denominan aceros no aleados. Para controlar propiedades específicas, también se pueden añadir aditivos como el silicio, el cromo, el níquel, el molibdeno o el cobre; entonces se denominan aceros aleados.1

6 Acero

Como todos los materiales metálicos, la cohesión material del acero se basa en el característico enlace atómico metálico, en el que los troncos atómicos cargados positivamente liberan sus electrones libres, que se mueven entonces libremente en los intersticios de la red espacial cristalina (gas de electrones). El enlace atómico no dirigido en el gas de electrones produce una red espacial extremadamente densa, el empaquetamiento de esferas más denso posible, y es la causa de la alta resistencia del acero, que apenas es superada por ningún otro material, y ciertamente no por ninguno que sea generalmente usado hoy en día. El modelo del gas de electrones, a su vez, explica en el acero: 2

Estructura material

Estructura material ☞ Cap. IV-1, Aptdo. 7.3 Enlace metálico, pág. 199

 

• su conductividad eléctrica; • su elevada conductividad térmica, como se desprende del elevado coeficiente de conductividad térmica o valor l, de unos 60 W/(mK), en comparación con el hormigón, de unos 2 W/(mK), o la madera, de unos 0,15 W/(mK); • su brillo metálico, • así como el desprendimiento relativamente fácil de electrones en su superficie exterior bajo la influencia de ciertas sustancias reactivas como el oxígeno, el azufre o el cloro, que pueden conducir a la corrosión electroquímica (electrolítica) y, por tanto, a un peligroso proceso de descomposición del acero. La estructura molecular cristalina del acero puede modificarse con fines técnicos de muchas maneras, de modo que se pueden conseguir propiedades específicas o combinaciones de éstas. Los átomos extraños incorporados a la red cristalina por aleación, como el carbono C (solución sólida intersticial), que siempre está presente en diversos grados en el acero, tienen un profundo efecto sobre las propiedades del material ( 3). El carbono impide el deslizamiento libre en el entramado espacial al atascar los planos de deslizamiento y hace que el acero sea quebradizo.3 Los átomos de cromo y níquel incrustados hacen que el acero sea inerte al ataque de la corrosión (soluciones sólidas sustitutivas en los aceros inoxidables). La estructura a escala superior del material, que se asemeja a una acumulación en principio aleatoria de cristalitos, también determina de forma decisiva las propiedades materiales del acero. El enfriamiento lento del acero fundido permite el crecimiento de cristalitos relativamente grandes, lo que da lugar a aceros quebradizos. En cambio, el enfriamiento rápido de la masa fundida interrumpe el crecimiento de los cristales en una fase temprana y produce cristalitos más pequeños y, en consecuencia, una estructura de grano fino con alta resistencia.4 Los cristalitos pueden transformarse de su forma inicial aproximadamente esférica a una

☞ Cap. VI-6 Durabilidad, pág. 846

☞ Cap. IV-1, Aptdo. 8.1 Cristales, pág. 201

3 Red cristalina de Fe del acero con átomos de C intercalados (solución sólida de intercalación).

297

3.

298

Estructura material

4 Laminación de planchas de acero.

☞ Aptdo. 8.2 Deformaciones dependientes de la carga, pág. 306

4. 4.

Clasificación de los aceros ☞ Aptdo. 2. Composición, pág. 296

IV Materiales

5 Tren de laminado de tubos.

6 Estructura cristalina del acero antes (arriba) y después (abajo) del elongamiento por laminación o estiramiento. 6

alineada y alargada (estructura fibrosa o de columna primaria 5) mediante el amasado como se produce en el laminado (deformación en caliente) ( 4, 5) o también mediante el estirado (deformación en frío), de modo que aumentan considerablemente las superficies limítrofes de los granos en la dirección del laminado o del estirado, y por tanto la resistencia en esta dirección ( 6). Al mismo tiempo, este proceso cierra cualquier cavidad que pueda estar presente. El preestirado, que provoca deliberadamente un proceso de deslizamiento en el acero hasta poco antes de que los planos de dislocación se bloqueen entre sí, también modifica la estructura cristalina del acero y provoca un aumento de la resistencia del material. Sin embargo, debido a la fluidez ya agotada del acero, esto provoca la pérdida de su ductilidad o tenacidad. Los aceros preestirados son muy resistentes, pero quebradizos. La alteración deliberada de la estructura cristalina para crear texturas microestructurales específicas puede revertirse mediante un nuevo recocido, que devuelve al acero a un estado plástico en caliente. Se produce una recristalización que alivia las tensiones internas acumuladas y crea una nueva estructura material sin tensiones.7 El templado, es decir, el enfriamiento brusco del acero al rojo vivo en un baño de agua, también da lugar a procesos especiales de formación de cristales y a un aumento de la dureza del acero hasta tres veces el valor normal.8 Este efecto se debe principalmente a la mayor precipitación de carbono libre, que se combina con el hierro en estas condiciones para formar la martensita, excepcionalmente dura. Sin embargo, estos aceros, que son muy frágiles, pueden recuperar gradualmente su elasticidad y dureza mediante el calentamiento, el llamado revenido.9 Además de la ya mencionada subdivisión en aceros no aleados (aleaciones puras de Fe-C) y aleados (acero al cromo, acero al manganeso, acero al níquel), la norma EN 10020-89 distingue los siguientes grupos en función de su calidad: 10

6 Acero

Clasificación de los aceros

• aceros básicos: aceros no aleados, sin medidas especiales adicionales durante la producción; • aceros de calidad: aceros aleados y no aleados. Control de propiedades como la superficie, la microestructura y la tenacidad. Ejemplos: acero estructural, acero para rieles; • aceros finos: grados aleados y no aleados procedentes de procesos de fabricación especiales con pureza incrementada. Ejemplos: acero para herramientas, acero inoxidable. En cuanto al proceso de fabricación, la norma distingue entre varios productos semiacabados y productos de acero laminado:

☞ Aptdo. 6. Procesos de fabricación, pág. 302, así como Cap. V-3 Productos de acero, pág. 434

• acero en banda

& EN 10079

• acero plano ancho • acero en barra • acero en chapa • acero seccionado • acero de perfil • alambrón También se utilizan clasificaciones basadas en la aplicación de los aceros, en particular: • acero estructural; grado de acero más importante para la construcción de edificios; acero dúctil (dulce) convencional ( 7); • acero de refuerzo para la armadura del hormigón armado; barras de acero estiradas con un perfilado idóneo ( 8); • acero elástico; • acero para herramientas.

7 Acero estructural preparado para su posterior procesamiento (lingotes).

8 Barras de armadura.

☞ Aptdo. 7. Propiedades mecánicas, pág. 305 ☞ Cap. IV-7 Hormigón armado, pág. 316

299

300

Propiedades generales

IV Materiales

5. 5.

Propiedades generales

El acero, que es prácticamente el único material metálico apropiado para estructuras primarias, se distingue de otros materiales por su gran dureza, su elevada densidad aparente y su resistencia excepcionalmente alta, que supera con creces la de otros materiales de construcción. La mayoría de los aceros utilizados en la construcción son grados dúctiles, como el acero estructural o dulce convencional, que están sujetos a una importante deformación de fluencia bajo altas cargas antes de fallar. Las extraordinarias propiedades mecánicas de este material permiten obtener componentes extremadamente delgados y delicados que despliegan toda la fuerza del material cuando se emplean como tirantes. En cambio, como elementos comprimidos, están expuestos a riesgo de pandeo, precisamente por su esbeltez, y por tanto nunca pueden cargarse hasta el punto de rotura real ( 9). A pesar de su elevada densidad aparente (unas tres veces la del hormigón normal), el acero apenas puede utilizarse como masa de almacenamiento térmico en la construcción de edificios, ya que su proporción de masa en la estructura es muy baja debido a la extrema esbeltez de las estructuras de acero. Por otro lado, se caracteriza por la relación bastante favorable entre la carga que puede soportar y su peso propio. Por lo tanto, la construcción de acero se considera construcción ligera. El acero es relativamente difícil de mecanizar en comparación, por ejemplo, con la madera y requiere máquinas herramienta. Puede procesarse con muy alta precisión, especialmente mediante técnicas de fresado o mecanizado. Mientras que las tolerancias de construcción habituales para los materiales de la competencia se sitúan a veces en el rango de centímetros, el acero puede procesarse con una precisión milimétrica incluso con piezas grandes. Esta extraordinaria propiedad también se deriva de su altísima estabilidad dimensional. El proyectista no debe olvidar nunca que el acero es un producto técnico artificial, que se deriva de óxidos de hierro procedentes de la corteza terrestre y se transforma en un material altamente especializado con un consumo nada insignificante de energía. Sin embargo, durante su vida útil, el acero muestra una clara y peligrosa tendencia a volver a su estado original de óxido de hierro por causa del proceso de corrosión. En este sentido, el acero sólo difiere ligeramente de la madera, un material orgánico que muestra tendencia similar a descomponerse bajo influencias ambientales. Una de las principales tareas del proyectista, así como del posterior usuario de la estructura de acero, es evitar este proceso o reducirlo al mínimo. Por ejemplo, el proyectista debe asegurarse de que:

9 Acero bajo compresión (mástil) y tracción (cables).

☞ Aptdo. 8. Comportamiento deformacional, pág. 306

☞ Cap. III-5, Aptdo. 3. Comparación de los valores del análisis del ciclo de vida de los materiales más importantes, pág. 160, así como Vol. 4, Cap. 2. Sostenibilidad

☞ Cap. VI-6 Durabilidad, pág. 846

• el agua se drena lo más rápidamente posible de las superficies de acero expuestas (protección constructiva contra la corrosión);

6 Acero

Propiedades generales

• el agua no pueda introducirse en juntas por acción capilar; • se exponga la menor superficie posible a la intemperie. En este sentido, la tecnología de la soldadura tiene claras ventajas en conexiones sobre el atornillado; • no se creen lugares inaccesibles que no puedan ser controlados ni mantenidos; • recubrimientos adecuados protejan el acero de los ataques de la intemperie. La alta susceptibilidad a la corrosión en comparación con otros metales de construcción, como el aluminio, así como la alta conductividad térmica del acero—el acero inoxidable conduce el calor sólo un poco peor que el acero estructural—hacen que este material sólo pueda utilizarse de forma limitada para construcciones de envoltorio.11 Además, el acero es muy sensible a los efectos del fuego. A temperaturas relativamente bajas (alrededor de 700 ° C) su estructura cristalina se afloja y el acero se convierte en una masa plástica ( 10). Los efectos de las altas temperaturas pueden mitigarse en caso de incendio usando estructuras compuestas (por el efecto protector y refrigerante de las partes de hormigón) o aplicando recubrimientos de protección contra incendios (por el efecto aislante del recubrimiento que se espumea bajo el efecto del fuego). Sin embargo, una protección fiable contra el fuego más allá de duraciones de resistencia al fuego de 120 minutos sólo puede garantizarse mediante un aparatoso cajeado de los componentes de acero con tableros ignífugos. Aunque el acero puede amasarse, con restricciones, a altas temperaturas como una fundición amorfa, no puede decirse que sea un material libremente moldeable como el hormigón. En su lugar, se fabrican productos industriales semiacabados estrictamente estandarizados en procesos de fabricación a gran escala, a los que el diseñador sigue recurriendo en su trabajo hoy en día. Si bien hay nuevas técnicas de fabricación que permiten una mayor individualización y se están abriendo paso en la producción de productos de acero, este proceso aún es lento. Un ejemplo de ello es el acero fundido. Aunque éste también está sujeto a restricciones de forma relativamente estrictas, derivadas del proceso de moldeo y fundición, las piezas de acero fundido también pueden producirse con moldes complejos e individualizados a un coste razonable, siempre que las series sean lo suficientemente grandes ( 11). Simulaciones digitales por ordenador del proceso de fundición también permiten una amplia optimización de la forma del componente en términos de tecnología de producción. Hoy en día, el acero ya casi no se procesa a mano para la construcción y, si se hace, es mediante el procesamiento posterior de productos industriales semiacabados, como el

10 Estructura de acero tras un incendio.

☞ Cap. VI-5 Protección contra incendios, pág. 794

11 Pieza de acero fundido.

301

302

Procesos de fabricación

IV Materiales

acero seccionado. En conclusión, puede afirmarse que el acero—al igual que la madera—se utiliza predominantemente como componentes con forma de barra cuando se usa en estructuras portantes primarias. Esto resulta de la transformación en procesos como el laminado, el prensado o el estirado. Por lo tanto, las estructuras de acero son siempre armazones de barras. Las secciones o perfiles resultantes del proceso de fabricación no varían a lo largo del eje debido al proceso de fabricación. El acero fundido es una excepción, ya que permite—con restricciones—un moldeado libre. Como elemento bidimensional, el acero se utiliza exclusivamente en forma de chapas extremadamente finas que se rigidizan mediante pliegues u otras medidas, como chapas trapezoidales. Placas de acero pesadas son prácticamente desconocidas en la construcción de edificios, excepto en raros casos singulares en los que importa su efecto de blindaje contra la radiación. 6. 6.

6.1 6.1

Procesos de fabricación

A diferencia de los materiales de la competencia, existen varios procesos de fabricación o conformación del acero, cada uno de los cuales produce productos con características geométricas y, en algunos casos, materiales específicas. A menudo, los productos de acero fabricados según un determinado proceso también se utilizan para una aplicación claramente definida. Estos procedimientos se enumeran a continuación.

Conformación en caliente

Se distinguen los siguientes métodos de conformación en caliente: • laminado en caliente: es el principal tipo de conformación en caliente del acero para la fabricación de productos de construcción ( 12). En general, el 90% de los productos de acero son productos laminados en caliente.12 El acero se lamina en caliente para fabricar: •• productos planos como chapas y bandas de acero;

12 Laminación en caliente en una planta de colada continua.

•• productos de perfil como acero en barra y acero seccionado; •• productos de sección hueca, como tubos redondos y rectangulares. La laminación en caliente se lleva a cabo en trenes de laminación, donde los lingotes al rojo vivo se amasan paso a paso hasta conseguir una forma de perfil específica mediante la laminación a temperaturas entre 900 y 1.300 ° C en fases o pasadas sucesivas;

13 Prensa de forja abierta.

• forja, como la forja en molde abierto o en molde cerrado, para la producción de piezas geométricamente más complejas ( 13). El acero plástico caliente y blando se bate

6 Acero

14 Prensa de forja por caída.

Procesos de fabricación

303

15 Galvanización en banda de chapas 16 Laminado en frío de chapa tralaminadas en frío. pezoidal.

durante la forja; • la extrusión permite la producción de perfiles en forma de varilla con secciones especiales ( 14). La pieza caliente en bruto se presiona a través de una matriz o troquel. Se pueden incorporar cavidades axiales continuas mediante un mandril. Las secciones transversales de perfiles de acero extruido no pueden diseñarse con la misma libertad que las de perfiles de aluminio, por lo que desempeñan un papel bastante secundario. Como ya se puede deducir del nombre, la conformación del acero en frío tiene lugar a temperaturas mucho más bajas que en la conformación en caliente, concretamente en un intervalo inferior a 400 ° C o incluso a temperatura ambiente normal. Se distingue entre: • laminado en frío en la acería: se conforman en frío en trenes de laminación aceros para hormigón, perfiles de chapa (como para tablestacas) o material de partida para el trefilado de alambres de acero de alta resistencia ( 15). La conformación en frío en el proceso de laminación da lugar a un estiramiento o endurecimiento por trabajo del acero, que se induce deliberadamente para aumentar la resistencia; • perfilado (o laminado) en frío en el tratamiento posterior de productos de acero: el material de partida suelen ser productos laminados en caliente, como bandas, chapas o aceros planos anchos ( 16). Las chapas finas o las bandas se transforman en perfiles mediante el conformado por etapas en un tren de laminación en un proceso similar al del laminado en caliente. Estos perfiles laminados en frío suelen ser más finos y delgados que los productos laminados en caliente. Se reconocen, entre otras cosas, por sus cantos redondeados. En ellos suele producirse un estiramiento o una fluencia del acero, lo que contribuye a la resistencia local (endurecimiento por deformación).13 Se puede alcanzar un nivel de precisión relativamente alto, especialmente en comparación con la tecnología

Conformación en frío

6.2

304

IV Materiales

Procesos de fabricación

barra de tracción

anillo de tracción

tubo

pinza de tracción

mandril de tracción

19 Estirado de tubos (esquema). 17 Plegadora CNC.

18 Prensa de embutición profunda.

de plegado. Se utilizan en la construcción de edificios, especialmente en la construcción ligera de acero o en la construcción de fachadas; • plegado de chapa o chapa fina. En las prensas plegadoras, se realizan pliegues en la chapa con la ayuda de un punzón y una contramatriz ( 17);

20 Fundición de acero.

☞ Cap. V-3, Aptdo. 10. Cables y haces, pág. 451

6.3 6.3 Fundición

• embutición profunda de chapas finas: chapas planas se introducen a la fuerza en un molde negativo mediante presión ( 18). Al igual que en los demás procesos de conformación en frío, el acero fluye en zonas en las que está expuesto a deformaciones especialmente fuertes debido al proceso de embutición. Esto depende de la geometría de la pieza respectiva. Se pueden realizar formas de doble curvatura; • estirado de alambres: en un primer paso, se laminan en caliente los llamados tochos hasta alcanzar un pequeño diámetro de 6–8 mm. A continuación, se trepan a través de matrices, si es necesario en varias pasadas, para formar un alambre de acero más fino ( 19). La conformación en frío produce un estiramiento del material, lo que aumenta notablemente su resistencia, pero a expensas de la tenacidad. Los alambres de acero pueden seguir transformándose en cables.14 Se funden en moldes aceros no aleados y aleados para formar geometrías más complejas. A diferencia de la mayoría de los demás procesos de fabricación, la fundición no se limita a procesos de conformación lineal, sino que, en principio, puede producir piezas de forma libre ( 20). Algunas limitaciones se derivan de la necesidad de una buena distribución del acero en el molde, así como de otras condiciones de contorno relacionadas con el proceso. También hay límites en cuanto al tamaño de las piezas que se pueden realizar. A diferencia del hierro fundido, más frágil, los aceros fundidos tienen una excelente resistencia a la tracción. Las piezas de acero fundido permiten aplicar—al menos localmente—el principio de construcción integral y hacen

6 Acero

Propiedades mecánicas

305

posible eludir ensambles complejos gracias a la fundición integral del nudo en forma de una sola pieza. Estos nudos se pueden unir a las secciones laminadas que acometen mediante soldadura. Es obvio que los costes de moldeo relativamente altos pierden cada vez más importancia a medida que aumenta el número de unidades. Al igual que la madera, que puede considerarse dúctil con algunas limitaciones, el acero es uno de los materiales tenaces o dúctiles. Su característica de material tenaz se debe a su capacidad de deslizamiento. El acero tiene una resistencia extraordinariamente alta en comparación con otros materiales. Sin embargo, si se requieren valores de resistencia extremadamente altos, esto supone, por contrapartida, renunciar a la tenacidad. Los aceros de alta resistencia son, por tanto, quebradizos. En cambio, los aceros estructurales o dulces normales se comportan de forma tenaz o dúctil. Diversos procesos de temple y revenido permiten aumentar considerablemente la resistencia del acero:

Propiedades mecánicas ☞ Cap. IV-1, Aptdo. 11.3.2 Deformaciones plásticas dependientes de la carga > Deslizamiento, pág. 228

☞ Aptdo. 3. Estructura material, pág. 297 así como 6. Procesos de fabricación, pág. 302

• aumento del contenido de C hasta el 0,9% para alambres de acero; • añadido de materiales de aleación (silicio, cromo, molibdeno); • tratamiento térmico específico, como el templado tras el horneado; • conformación en frío, como el estiramiento y el preestiramiento. En comparación con materiales de la competencia, el acero también tiene una rigidez extremadamente grande (gran módulo de elasticidad), es decir, sólo se deforma ligeramente en el intervalo de elasticidad incluso bajo cargas elevadas. Al igual que la madera, el acero tiene una resistencia similar a la compresión y a la tracción. Sin embargo, como se ha mencionado anteriormente, los componentes de acero no suelen poder aprovechar plenamente su resistencia a la compresión debido a su extrema esbeltez por el riesgo de pandeo. Por ello, se considera que el dominio real de este material son las construcciones sometidas a esfuerzos de tracción. La estructura material del acero es en gran medida isótropa. Sin embargo, ciertos procesos de conformación, como el laminado o el trefilado, pueden hacer que los cristalitos se alineen (a veces deliberadamente), dando lugar a una cierta anisotropía del material. La resistencia aumenta en la dirección de laminación o estirado en comparación con la orientación transversal.

☞ Aptdo. 8.2 Deformaciones dependientes de la carga, pág. 306 ☞ Aptdo. 11. Valores característicos, pág. 312 ☞ Aptdo. 5. Propiedades generales, pág. 300

☞ Cap. IV-1, Aptdo. 9.2 Materias metálicas, pág. 217

7.

306

Comportamiento deformacional

IV Materiales

8. 8.

Comportamiento deformacional

Además de las inevitables dilataciones térmicas que se producen en el acero en una magnitud similar a las del hormigón, el material presenta una notable estabilidad dimensional también sin carga. No se observan deformaciones higroscópicas. El acero es completamente indiferente a fluctuaciones de la humedad ambiental en lo que respecta a deformaciones. Por consiguiente, no cabe esperar que se produzcan retracciones o tumescencias, fenómenos a los que el proyectista debe hacer frente con los demás materiales para estructuras primarias.

8.1 8.1

Deformaciones independientes de la carga ☞ Aptdo. 11. Valores característicos, pág. 312

σ en N/mm2 400

R

σr zona plástica

200 zona elástica

ε (–)

FR

300

E P

FL RE

100 0 5

21 Diagrama tensión-deformación del acero estructural (S 235). P límite de proporcionalidad E límite de elasticidad FL límite de fluencia RE límite de rendimiento R límite de rotura FR límite de fractura

8.2 8.2

15

20 ε en %

σ (–)

Deformaciones dependientes de la carga

σ

10

acero de alta resistencia

acero dulce

ε

22 Diagramas de tensión-deformación del acero estructural y del acero de alta resistencia conformado en frío. Este último carece de la meseta característica de la zona de fluencia.

El comportamiento deformacional del acero estructural normal (S 235) bajo carga se desprende del diagrama tensión-deformación ( 21). Según éste, el material muestra un curso empinado y casi recto bajo carga inicial. Esto puede observarse en el llamado intervalo elástico, donde el acero se estira proporcionalmente a la carga según la ley de Hooke, es decir, se deforma elásticamente. La fuerte inclinación de este segmento de curva es una expresión de la gran rigidez, es decir, del elevado módulo de elasticidad E. Después del límite de proporcionalidad P ya no existe una proporcionalidad estricta entre s y e, pero hasta el límite de elasticidad E el comportamiento puede seguir describiéndose como mayormente elástico. Una vez superado este valor, se alcanza el límite de fluencia FL. En este punto, el material comienza a fluir. En este caso, no se pueden absorber mayores cargas, mientras que las tensiones, sin embargo, aumentan con una progresión irregular. Esto continúa hasta el límite de rendimiento RE. Aquí se ponen en marcha procesos de deslizamiento en la estructura del material, en los que los cristalitos individuales se deslizan a lo largo de varios planos de dislocación. Se producen deformaciones claramente detectables. A partir del límite de rendimiento RE, el material comienza a solidificarse otra vez. De nuevo, se pueden absorber

6 Acero

Conclusiones constructivas

307

mayores tensiones, pero—a diferencia de lo que ocurre en el intervalo elástico—éstas también dan lugar a deformaciones considerables. Los procesos de deslizamiento en la estructura cristalina ya no pueden desplegarse libremente, ya que los planos de dislocación llegan a los límites de grano, donde se bloquean con los de los cristalitos vecinos (bloqueo por dislocación). El deslizamiento impedido se manifiesta en un fortalecimiento del material. Finalmente, en el límite de rotura R, se alcanza la tensión máxima admisible, la tensión de rotura sr: el material se rompe localmente, lo que conlleva una reducción general de su resistencia. La cohesión de la red cristalina se destruye en algunas partes. A pesar del incremento de las tensiones, sólo se pueden absorber tensiones cada vez más bajas. Finalmente, la muestra se desgarra al alcanzar el límite de fractura FR. Como se indica en  22, el preestiramiento elimina las regiones elástica y de fluencia de esta curva, el escalón de cedencia, lo que aumenta la resistencia útil inicial del material, pero también reduce notablemente su ductilidad. Otros aceros de alta resistencia también muestran este recorrido típico del diagrama sin el escalón característica de la fluencia. De lo dicho hasta ahora se pueden derivar, a título de orientación inicial y desde el punto de vista de proyecto, algunas características básicas del acero como material: • un material es tan eficiente como lo es en su punto más débil. En cuanto a la conducción de fuerzas, el punto más débil es casi sin excepción la conexión entre dos componentes ( 23). El problema fundamental de la conducción de fuerzas en un ensamble se aborda en otra parte. La fabricación por el principio de construcción integral sólo puede realizarse en la construcción de acero a nivel de componente ( 24), pero no a nivel de la estructura completa. En este caso, sólo pueden realizarse juntas según el principio cuasi-integral o diferencial. Específi-

23 Debilitamiento de la sección transversal en una conexión: Las fuerzas axiales en la barra diagonal sólo pueden transmitirse en la pared del agujero de las dos uniones remachadas en una unión por cortante.

24 Nudo comparable al de  23 en acero fundido. No hay debilitamiento de la sección transversal en la conexión con diseño integral.

Conclusiones constructivas

☞ Vol. 3, Cap. XII Conexiones

25 Piezas de remache y chapas a unir (piezas de muestra).

9.

308

Conclusiones constructivas

26 Perno con tuerca y arandelas.

IV Materiales

27 Soldadura: Sección de una costura doble HY.

28 Construcción soldada a partir de chapa metálica.

camente: ☞ Vol. 3, Cap. XII-5 Aplicar, insertar a presión

•• roblones o remaches: conexión puntual de dos piezas de acero con efecto de pretensado limitado (principio diferencial) ( 25). Hoy en día es poco común;

☞ Vol. 3, Cap. XII-5 Aplicar, insertar a presión

•• tornillos: conexión puntual de dos piezas de acero según el principio diferencial, si es necesario también con efecto de pretensado ( 26);

☞ Vol. 3, Cap. XII-8 Unir por consolidación de materiales

•• soldadura: conexión según el principio cuasi-integral. El material se plastifica localmente por calentamiento y se une al de la pieza pareja con la adición de material de aporte ( 27).

29 Unión de tubos soldada a tope.

☞ Cap. IV-5, Aptdo. 6. Conclusiones constructivas, pág. 289

La soldadura es la técnica de unión preferida para juntas de fábrica ejecutadas en condiciones controlables. Para formar componentes complejos en la fábrica, las piezas individuales suelen soldarse ( 28, 29). A pesar de que la conducción de fuerzas es muy uniforme, muchas uniones soldadas ocasionan una cierta reducción de la sección transversal capaz de transmitir fuerzas y, por tanto, a un cierto debilitamiento de la conexión, a menos que se suelde con penetración total de la sección. Lo mismo se aplica, naturalmente, a la soldadura en obra. Sin embargo, el debilitamiento de la sección transversal es mucho más grave en caso de uniones basadas en el principio diferencial, como uniones atornilladas, que son comunes hoy en día para conexiones de montaje (al menos en la construcción de edificios). Son casi inevitables concentraciones locales de tensión. A menudo, los componentes no se dimensionan en función de su carga principal, sino de las condiciones en la conexión. En el caso del acero, esto significa que hay que aceptar una disminución de su resistencia, por otra parte excelente, no sólo por la extrema esbeltez de los componentes de acero, sino (además) también por la casi inevitable unión diferencial de los mismos. En este sentido, el acero vuelve a mostrar similitud al otro material tenaz, la madera;

6 Acero

Conclusiones constructivas

A σT max σT σT max A

30 Efecto de muesca en la entalladura de un perfil sometido a esfuerzos de tracción. La desviación de las trayectorias de las tensiones principales en la sección A-A genera picos de tensión locales sT max en la muesca, lo que puede provocar el flujo del acero. En el acero dulce se produce una redistribución de las tensiones y un alivio de las mismas. 31 Arriostramiento horizontal por medio de una riostra diagonal.

32 Arriostramiento horizontal por medio de un pórtico. 33 Arriostramiento horizontal por medio de un núcleo.

• la ductilidad tan característica del acero estructural permite que concentraciones de tensiones locales, por ejemplo en uniones diferenciales como las atornilladas, se alivien mediante la deformación plástica por flujo. Se produce entonces una redistribución de estas tensiones, así como un fortalecimiento de la zona sobrecargada ( 30). Antes de un posible fallo, aparecen deformaciones plásticas visibles que anuncian a tiempo esta peligrosa condición. La ductilidad del acero estructural puede valorarse justificadamente como una señal de su comportamiento benévolo en su uso estructural; • como se ha mencionado, las estructuras de acero en la construcción de edificios son básicamente armazones de barras. Esto plantea la cuestión de qué medidas adicionales deben tomarse para el arriostramiento contra cargas horizontales, que suelen ser inevitables en ausencia de muros diafragma sólidos (como existen, por ejemplo, en la construcción de obra de fábrica). Las habituales son: •• diafragmas sustituto en forma de triangulaciones (tirantes diagonales, celosías) ( 31); •• construcciones porticadas ( 32); •• enlace de la estructura portante de armazón de barras a núcleos fijos ejecutados en hormigón ( 33);

☞ Aptdo. 5. Propiedades generales, p. 300

309

310

Conclusiones constructivas

IV Materiales

En principio, también es posible el empotrado de soportes en la cimentación, pero esta opción a menudo se elude en la construcción de edificios de acero (sobre todo cuando están sometidos a la intemperie), por ejemplo, para evitar la corrosión;

34 Construcción de celosía de un puente.

35 Construcción tensada.

☞ a Aptdo. 5. Propiedades generales, pág. 300

☞ Cap. II-1, Aptdo. 2.4 Clasificación de componentes según su complejidad constructiva, pág. 42

• La buena resistencia combinada a la compresión y a la tracción predestina a los componentes de acero a soportar tensiones simultáneas o alternas debidas a ambos esfuerzos. Esto ocurre principalmente con esfuerzos de flexión (esfuerzos de flexotracción y flexocompresión). Esta propiedad es especialmente beneficiosa en el caso de secciones transversales continuas—como se da en vigas de acero laminado de varios tramos—que son típicas del acero por razones de fabricación. Pero es ante todo en las construcciones de celosía donde esta ventaja del acero cobra realmente sentido, ya que en ellas los esfuerzos se convierten en una disposición espacial de fuerzas axiales puras de compresión o tracción, que siempre pueden asignarse a una barra del mismo material, el acero ( 34). También en este aspecto la madera es comparable al acero, aunque no puede competir en esbeltez. • Ya se ha señalado que el acero es especialmente eficaz en estructuras sometidas a esfuerzos de tracción ( 35).a Los cables fabricados con aceros de alta resistencia son la base para la construcción de las estructuras de mayor luz que existen en la actualidad, como el puente colgante de Akashi Kaikyo, el mayor actualmente con 1.990 m de luz; • en el proyecto constructivo con acero, el proyectista está más limitado a una gama relativamente estrecha de productos industriales semiacabados que con materiales de la competencia. Esto es válido tanto para perfiles como para chapas trapezoidales o incluso cables. Básicamente, el proyectista recorta material estándar de catálogo para adaptarlo a sus propósitos, lo ensambla para formar componentes y finalmente lo conecta para formar la estructura portante. Las superficies de unión necesarias para las conexiones, que no se deriven ya de la geometría del componente o del perfil, se suelen crear soldando placas en fábrica (orejetas de conexión, placas de cabeza o de base). Refuerzos o rigidizadores locales, como placas de alma de secciones en I, también suelen estar hechos de placas soldadas ( 36). Aunque las técnicas de fabricación en las acerías que producen el producto semiacabado aún no han dado un paso significativo hacia la individualización, al menos la moderna tecnología de corte y fresado, gracias al control CNC, abre un mayor margen de diseño y permite un procesamiento más preciso;

6 Acero

• el acero debe protegerse cuidadosamente contra la corrosión, en un primer paso mediante medidas constructivas adecuadas, y dado el caso también mediante recubrimientos adecuados; • el acero es extremadamente vulnerable al fuego y no puede garantizar una resistencia al fuego significativa sin medidas adicionales. Por lo tanto, los componentes de acero no protegidos deben clasificarse como R 0. En la construcción de edificios, el acero debe estar provisto de recubrimientos o de revestimientos de protección contra el fuego. Las estructuras compuestas de hormigón y acero también pueden garantizar un comportamiento aceptable frente al fuego a pesar de que partes del acero permanezcan expuestas. El acero es un material tenaz que es capaz de absorber compresión y tracción en medida comparable. Desde este punto de vista, es muy similar a la madera, pero también su elaboración en forma de barra, así como su relativa debilidad en los puntos de conexión, en su mayoría diferenciales, ponen de manifiesto el parentesco de ambos materiales en cuanto a tecnología de materiales y construcción. Además, tanto el acero como la madera son relativamente inestables en su estructura material cuando se exponen a la intemperie y tienden a descomponerse lentamente sin contramedidas adecuadas. Sin embargo, a diferencia de la madera, el acero es un material inequívocamente industrial que es poco apto para una producción y transformación artesanal. Las resistencias que se pueden alcanzar actualmente con productos de acero no se consiguen con ningún otro material en uso hoy en día. La relación entre la carga admisible y la carga muerta es excelente (gran longitud de desgarro). A pesar de su gran resistencia y dureza, los aceros estructurales ampliamente utilizados en la construcción de edificios presentan un comportamiento dúctil, que se debe a sus propiedades de deslizamiento o fluencia. Un fallo inminente se anuncia mediante deformaciones plásticas claramente reconocibles.

Resumen

311

☞ Cap. VI-6 Durabilidad, pág. 846

☞ Cap. VI-5 Protección contra incendios, pág. 794

Resumen

36 Chapas de refuerzo en un codo de pórtico resistente a la flexión.

10.

312

11. 11.

Valores característicos

IV Materiales

Valores característicos del acero estructural S 235:

Valores característicos

rigidez módulo de elasticidad resistencia a compresión σC resistencia a tracción σT densidad bruta ρ conductividad térmica λ

210.000 N/mm2 360 N/mm2 360 N/mm2 78 kN/m3 60 W/(mK)

coeficiente de dilatación térmica α 12 · 10 –6 K–1

Notas

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

12 13 14



Normas y directrices

Véase DIN 10020-89; Enciclopedia Brockhaus, 19 a ed., palabra clave Stahl Krenkler (1980) Chemie des Bauwesens, pág. 386 Ibidem pág. 428 Althaus (1999) Fibel zum konstruktiven Entwerfen, pág. 132 Según Ullmann en Krenkler (1980), pág. 429 Petersen (1994), pág. 55 Krenkler (1980) pág. 431 Ibidem pág. 431 Según Römpp en Krenkler (1980), pág. 433 Enciclopedia Brockhaus, 19 a ed., palabra clave Stahl Hay quien afirma que la jaula de Faraday creada por superficies de acero o mallas que envuelven espacios—como en el caso de armaduras—apantalla la radiación electromagnética terrestre y, por tanto, tiene efectos nocivos para la salud. Sin embargo, esta afirmación no se ha demostrado científicamente hasta la fecha. Petersen (1994) Stahlbau, pág. 28 Ibidem pág. 45 Ibidem pág. 713

CTE DB SE-A: 2008-01 Código Técnico de la Edificación—Documento Básico SE-A—Seguridad estructural—Acero UNE-EN 10021: 2008-05 Condiciones técnicas de suministro generales para los productos de acero UNE-EN 10025: Productos laminados en caliente de aceros para estructuras Parte 1: 2006-02 Condiciones técnicas generales de suministro Parte 2: 2020-07 Condiciones técnicas de suministro de los aceros estructurales no aleados Parte 3: 2020-07 Condiciones técnicas de suministro de los aceros estructurales soldables de grano fino en la condición de normalizado/laminado de normalización

6 Acero

Parte 4: 2020-07 Condiciones técnicas de suministro de los aceros estructurales soldables de grano fino laminados termomecánicamente Parte 5: 2020-07 Condiciones técnicas de suministro de los aceros estructurales con resistencia mejorada a la corrosión atmosférica Parte 6: 2020-07 Condiciones técnicas de suministro de los productos planos de aceros estructurales de alto límite elástico en la condición de templado y revenido UNE-EN 10027: Sistemas de designación de aceros Parte 1: 2017-02 Designación simbólica Parte 2: 2016-01 Designación numérica UNE-EN 10079: 2008-07 Definición de los productos de acero

313

IV-7 HORMIGÓN ARMADO

I

EL PROYECTO CONSTRUCTIVO

II ESTRUCTURA II-1 ORDEN Y SUBDIVISIÓN II-2 CONSTRUCCIÓN INDUSTRIALIZADA II-3 ORDENAMIENTO DIMENSIONAL III SOSTENIBILIDAD III-1 CONTEXTO III-2 ECOLOGÍA III-3 ECONOMÍA III-4 FACTORES SOCIALES III-5 ANÁLISIS DEL CICLO DE VIDA III-6 RECICLAJE 1. Etapas de desarrollo histórico....................................316 2. Propiedades mecánicas.............................................316 3. Comportamiento deformacional................................318 3.1 Deformación independiente de la carga............319 3.2 Deformación dependiente de la carga...............319 4. Protección contra incendios...................................... 320 5. Durabilidad................................................................ 320 6. Conclusiones constructivas.......................................321 7. Nuevas tendencias de desarrollo en la construcción de hormigón........................................ 322 7.1 Hormigón de alto rendimiento (HAR)................ 323 7.1.1 Generalidades......................................... 323 7.1.2 Componentes del HAR........................... 323 7.2 Hormigones de fibra...........................................324 7.2.1 Generalidades..........................................324 7.2.2 Hormigón modificado con fibra de vidrio (HMFV)..............................324 7.2.3 Hormigón reforzado con fibra de vidrio (HRFV, GRC).................................. 325 7.2.4 Hormigón reforzado con textiles............. 326 7.2.5 Hormigón reforzado con fibra de acero (HRFA)...................................... 326 7.2.6 Comportamiento corrosivo del HRFA..... 327 7.2.7 Hormigón modificado con fibra sintética/hormigón con fibra orgánica sintética..................... 328 7.3 Hormigón autocompactante (HAC)................... 328 7.3.1 Composición........................................... 329 7.3.2 Requisitos de trabajabilidad.................... 330 7.3.3 Fluidez..................................................... 330 7.3.4 Viscosidad............................................... 330 7.3.5 Estabilidad estructural............................. 330 7.3.6 Tendencia al bloqueo.............................. 330 7.3.7 Capacidad de autodesaireación.............. 331 7.3.8 Capacidad de autonivelación................... 331 7.3.9 Idoneidad para hormigón visto................ 331 7.3.10 Construcción prefabricada con HAC...... 331 8. Resumen................................................................... 332 9. Valores característicos.............................................. 333 Notas.............................................................................. 334 Normas y directrices...................................................... 334

IV MATERIALES IV-1 MATERIA IV-2 MATERIALES TÉCNICOS IV-3 PIEDRA IV-4 HORMIGÓN IV-5 MADERA IV-6 ACERO IV-7 HORMIGÓN ARMADO IV-8 VIDRIO IV-9 MATERIALES SINTÉTICOS V V-1 V-2 V-3 V-4 V-5

PRODUCTOS DE CONSTRUCCIÓN PIEDRAS ARTIFICIALES PRODUCTOS DE MADERA PRODUCTOS DE ACERO PRODUCTOS DE VIDRIO PRODUCTOS SINTÉTICOS

VI FUNCIONES VI-1 ÁMBITO VI-2 CONDUCCIÓN DE FUERZAS VI-3 PROTECCIÓN HIGROTÉRMICA VI-4 PROTECCIÓN ACÚSTICA VI-5 PROTECCIÓN CONTRA INCENDIOS VI-6 DURABILIDAD ANEXO

316

Etapas de desarrollo histórico

IV Materiales

1. 1.

Etapas de desarrollo histórico

El hormigón armado no es un material primario como los comentados hasta ahora, sino un material compuesto de hormigón y acero. No obstante, se examinará con más detalle en este capítulo debido a su extraordinaria importancia en la construcción actual. La idea de rodear materiales fibrosos con una matriz que al principio se deje procesar plásticamente y que luego se endurezca subyace a varios materiales antiguos, como ladrillos de arcilla reforzados con paja (adobe) o paredes de cañas con relleno de arcilla ( 1). El objetivo técnico de esta mezcla de materiales es aprovechar propiedades mutuamente complementarias de los materiales implicados: Las fibras asumen las fuerzas de tracción que harían que el frágil material de la matriz se desgarrara por sí solo; la matriz es resistente a la compresión—una propiedad de la que carecen las fibras—y, a su vez, protege las fibras incrustadas rodeándolas y protegiéndolas de influencias externas. Cabe destacar que, aunque el hormigón se desarrolló hasta un alto nivel de madurez técnica en la antigüedad romana, el paso tecnológico hacia el hormigón armado no se dio en esa época—a pesar de los modelos existentes de arcilla armada—, presumiblemente porque no se disponía de fibras de tracción adecuadas para ese fin. El origen real del hormigón armado se remonta al jardinero parisino Joseph Monier. En 1867 se le concedió la primera patente para la fabricación de macetas de cemento armado con alambre. Sin embargo, embebía en el hormigón mallas de alambre de forma indiscriminada porque aún no reconocía las posibilidades técnicas de orientar de forma selectiva la armadura a lo largo de las trayectorias de los esfuerzos de tracción. Esto sólo ocurrió más tarde gracias al trabajo científico sistemático de sus licenciatarios Wayss y Freitag.

☞ Cap. IV-4 Hormigón, pág. 270

2. 2.

Propiedades mecánicas

1 Muro de zarzo.

Al igual que ocurre con otros materiales compuestos, a los socios implicados, el acero y el hormigón, se les asignan tareas específicas:

7 Hormigón armado

Propiedades mecánicas

En lo que respecta a la conducción de fuerzas: • el hormigón se hace cargo de compresiones; • el acero, de tracciones ( 2). 2 Trayectorias de tensiones principales en una viga de flexión bajo carga uniforme. Abajo: Cobertura de la componente de tracción con armadura de barras A. A armadura de barras H hormigón

A

z x

H tracción

compresión

Aunque los elevados valores de resistencia del acero, incluso bajo compresión, permiten en principio que absorba grandes esfuerzos de compresión, del mismo orden de magnitud que fuerzas de tracción, esta capacidad está sin embargo muy limitada por el riesgo de pandeo de las delgadas barras de armadura. Aunque la matriz de hormigón contrarresta parcialmente este pandeo, los insertos de acero, que suelen estar situados en la zona periférica del componente (debido a las tensiones de tracción que se concentran allí), podrían, no obstante, pandearse bajo compresión, ya que la fina cubierta de hormigón se desprende fácilmente si las barras se desplazan hacia el exterior. Para evitarlo, la armadura principal se rodea de una armadura de estribo y se ata firmemente para evitar que las barras se salgan de su sitio, confinándolas ( 3, 4). De este modo, en el caso de componentes sometidos a grandes esfuerzos de compresión, como pilares, no sólo se puede activar la resistencia a la compresión del hormigón, sino también la del acero. La armadura de estribo también evita que el hormigón, sometido a grandes esfuerzos de compresión, se agriete o desconche, aumentando así su resistencia general a la compresión. Además, al ser una red de armadura finamente distribuida, evita la formación de grietas mayores, que siempre son de esperar debido a la inevitable tendencia del hormigón a retraerse (armadura de retracción). Sin embargo, por regla general, existe una amplia división de tareas, como en el caso de componentes sometidos a esfuerzos flectores, donde el hormigón absorbe los esfuerzos de flexocompresión como un cordón de com-

3 Armadura principal y de estribo para secciones transversales de componentes de hormigón armado.

☞ Véase también Vol. 2, Cap. X-5, Aptdo. 5. Técnica de armadura

4 Ferralla armada preparada con armadura principal y de estribo.

317

318

IV Materiales

Comportamiento deformacional

5 El perfilado de los aceros de armadura garantiza un engranaje adecuado y, por tanto, una unión suficiente con la matriz de hormigón.

☞ Cap. IV-6, Aptdo. 8.2 Deformaciones dependientes de la carga; diagrama tensión-deformación en  21, pág. 306

6 Grietas finas de tracción perpendiculares a las trayectorias principales de tensiones de tracción en una viga de hormigón armado (véase  2).

3. 3.

Comportamiento deformacional

☞ Cap. IV-4 Hormigón, pág. 270 así como IV-6 Acero, pág. 296

ü ü

7 Cubierta de hormigón de los insertos de acero.

presión y el acero absorbe los esfuerzos de flexotracción como un tirante. Los esfuerzos cortantes deben neutralizarse en el interior del componente mediante fuerzas de reacción, lo que se realiza bien mediante un anclaje adecuado de los aceros en el cuerpo de hormigón (lazos o ganchos en el extremo de la barra) o—como es habitual hoy en día en la tecnología moderna del hormigón—mediante la unión entre la barra de armadura y la matriz de hormigón circundante, es decir, esencialmente mediante un engarce por forma entre los dos socios de unión . Para ello, los aceros de armadura se perfilan durante la producción en el proceso de laminación ( 5). En la zona sometida a esfuerzos de tracción, el hormigón se agrieta rápidamente en forma de finas grietas debido a su fragilidad, por lo que la fuerza de tracción se transfiere del hormigón a los insertos de acero ( 6). Estas evitan que las grietas se ensanchen bajo tracción. Las barras de armadura pueden ajustarse libremente al curso de los esfuerzos de tracción en la masa de hormigón del componente. Para ello, primero se colocan en el espacio de encofrado según las necesidades, se fijan adecuadamente en su posición y, a continuación, se embeben en el hormigón fresco durante el proceso de colada. Los separadores garantizan una distancia mínima entre las barras y el encofrado y, por tanto, un recubrimiento mínimo de hormigón ( 7). El hormigón armado combina propiedades extraordinarias de los dos mundos de materiales quebradizos y tenaces en un único material compuesto. Las desventajas de cada uno de los materiales implicados se eliminan en gran medida (fragilidad del hormigón y tendencia al pandeo, sensibilidad al fuego y susceptibilidad a la corrosión del acero), mientras que sus ventajas aumentan (mayor resistencia a la compresión del hormigón gracias a la armadura, salvaguarda de la resistencia a la tracción del acero gracias a una protección eficaz). El hecho de que el compuesto entre los materiales hormigón y acero funciona bien en aplicaciones estructurales queda demostrado por su fiabilidad en las operaciones diarias de construcción, así como por el predominio general del hormigón armado en nuestras actividades de construcción actuales. Sin embargo, este hecho no puede en absoluto darse por sobreentendido, ya que—como ya se ha señalado—se trata de dos materiales con algunas propiedades muy divergentes, incluido un comportamiento deformacional muy dispar en algunos respectos. Un requisito esencial para la persistencia del efecto de adherencia es, en primer lugar, un comportamiento de dilatación no demasiado diferente del hormigón y del acero bajo fluctuaciones de temperatura. Los coeficientes de dilatación de ambos materiales son, casualmente, bastante similares: hormigón acero

10 · 10 –6 K–1 12 · 10 –6 K–1

7 Hormigón armado

Comportamiento deformacional

319

Sin embargo, siguen existiendo diferencias fundamentales en el comportamiento deformacional de los dos materiales implicados, lo que significa que el efecto estático del compuesto no está totalmente exento de tensiones internas. En particular, el complejo comportamiento deformacional del hormigón (retracción, fluencia) entra en conflicto con el comportamiento relativamente inerte del acero. Las tensiones internas que pueden surgir de esto resultan sin mayores consecuencias simplemente por la naturaleza benévola y la ductilidad de los dos materiales involucrados: el acero es capaz de fluir bajo grandes cargas. El hormigón elude las grandes tensiones locales debido a su comportamiento viscoelástico; también es capaz de volver a soldar pequeñas grietas por recristalización cuando se vuelven a comprimir después de la descarga. En cuanto a deformaciones independientes de la carga, es decisivo el comportamiento del hormigón, no el del acero. El acero apenas se deforma sin carga. En particular, debe tenerse muy en cuenta en el diseño la tendencia a la retracción del hormigón, por ejemplo en el apoyo de componentes de hormigón armado con el fin de evitar coacciones, y también en la armadura. Ésta contiene una armadura de malla electrosoldada o estribo finamente distribuida (armadura de retracción) para limitar la formación de grietas debidas a la retracción y también para mantener pequeñas en general las anchuras de las mismas.

Deformación independiente de la carga

3.1

Para una barra cargada axialmente, se puede afirmar que el comportamiento deformacional bajo compresión corresponde esencialmente al del hormigón. Bajo tracción, se puede suponer que las deformaciones son elásticas hasta que se alcanza la resistencia admisible a tracción del hormigón (fct). Una vez superada la fct, aparecen las primeras grietas en el hormigón, tras lo cual el acero de armadura asume inevitablemente la cuota de carga Fc del hormigón. Como resultado, la tensión en el acero aumenta en los lugares de las grietas del hormigón. Dependiendo del grado de armadura y del módulo de elasticidad del acero y del hormigón, el factor de aumento de la tensión oscila entre 4 y 16 veces, para un hormigón medio. El hormigón armado es un material compuesto y su comportamiento deformacional no puede representarse de forma significativa en un diagrama tensión-deformación porque depende del tipo de carga y de la dirección considerada (→ anisotropía). Además, el hormigón armado presenta propiedades de material muy divergentes si se considera su distribución en la sección transversal. Para una orientación aproximada, se utiliza un diagrama de fuerza-deformación ( 8). La fuerza registrada aquí es la que actúa sobre la sección transversal total. La tensión se promedia en toda la longitud de la barra. En realidad, la tensión en las grietas es mayor que en las zonas sin grietas.

Deformación dependiente de la carga

3.2

320

Protección contra incendios—Durabilidad

IV Materiales

F (+)

ε

8 Diagrama fuerza-deformación del hormigón armado.

4. 4.

Protección contra incendios ☞ Ver más información en Cap. VI-5, Aptdo. 10.2 Componentes de hormigón armado, pág. 813 ✏ Conductividad térmica l = 2,1 W/(mK)

5. 5.

Durabilidad

☞ Cap. IV-1 Materia, Aptdo. 9.1.2 Roca artificial > aglomerantes hidráulicos, pág. 214, así como Cap. VI-6, Aptdo. 3.1 Carbonatación, pág. 856

ε

(–)

(+)

F (–)

El hormigón protege los insertos de acero de la exposición directa al fuego por medio de la cobertura. El acero de armadura expuesto a las llamas fallaría en muy poco tiempo. Además, el hormigón enfría el acero, gracias a su gran capacidad de almacenamiento de calor debida a su gran masa. Su conductividad térmica relativamente baja impide la rápida propagación del calor del fuego en el componente. En general, el hormigón armado, como material compuesto, puede valorarse como ideal en términos de protección contra incendios. En la mayoría de los casos, las dimensiones de la sección transversal de componentes de hormigón armado requeridas estáticamente ya garantizan la resistencia al fuego (R 90). Al cubrir completamente los insertos de acero, el hormigón cumple una importante función de protección contra la corrosión de los aceros embebidos. El entorno alcalino que se desarrolla en el cuerpo del hormigón como resultado de la humedad residual atrapada (procedente del agua de amasado) crea una capa pasiva en la superficie del acero que detiene el proceso de corrosión. En particular, la carbonatación del hormigón debido a influencias ambientales provoca una neutralización del medio alcalino y, por tanto, una anulación del efecto protector. Como resultado, surge una corrosión de los insertos de acero con consecuencias peligrosas para la estructura. El requisito previo para una protección eficaz de la armadura es el recubrimiento completo y continuo del acero por el hormigón con espesor suficiente (antes 25 mm, hoy 30 a

7 Hormigón armado

Conclusiones constructivas

321

40 mm). Los daños en este recubrimiento pueden provocar graves daños en la armadura. Ya en lo que respecta a la disposición o colocación de la armadura en el cuerpo del componente, existen algunas reglas importantes de diseño para el hormigón armado como material compuesto: • Los insertos de acero se colocan donde se esperan las mayores tensiones de tracción y se alinean a lo largo de éstas. Altas concentraciones de carga pueden dar lugar a altas densidades de armadura, por lo que puede ser necesario colocar barras en más de una capa ( 9). Como regla general, se debe tener cuidado de dejar suficiente espacio entre los aceros para permitir que el hormigón fresco se extienda y los envuelva completamente. De lo contrario, no se garantiza un efecto de adhesión suficiente ni una protección eficaz contra la corrosión;

Conclusiones constructivas

9 Sección transversal armada con doble capa de armadura: Difícil compactación del hormigón fresco en la zona de la armadura de tracción del fondo.

• En principio, debe haber suficiente espacio dentro de la armadura para una buena compactación del hormigón. En términos de práctica constructiva, esto significa que debe dejarse espacio suficiente para un vibrador ( 10). • Aunque los flujos de fuerzas en el componente rara vez son estrictamente rectos (véase el curso de las trayectorias de las tensiones principales en  2), las barras de acero se colocan preferentemente en secciones rectas—si es necesario dobladas en ángulo—por razones de racionalización, y si es posible incluso en una retícula ortogonal. Las tensiones oblicuas al eje de los componentes, como tensiones de cizallamiento debidas a esfuerzos cortantes, se absorben mediante barras ortogonales en cruz. Ejemplo: armadura principal y de estribo en una viga de flexión; • también por razones de racionalización, los componentes planos se arman por medio de mallas electrosoldadas prefabricadas ( 11). Otros principios del armado del hormigón ya se han tratado en otro lugar. Una ventaja fundamental de este material compuesto es que—a diferencia de todos los demás materiales disponibles—se puede realizar un verdadero principio de construcción integral a nivel del edificio, en el que se pueden obviar completamente las juntas y conexiones. A diferencia de otros métodos de construcción basados en el principio integral como el hormigón sin armar, pueden ser absorbidos en la sección transversal del componente simultáneamente esfuerzos de tracción y compresión. Además, el hormigón armado es el único material con propiedades dúctiles—que le confiere el acero—que puede fabricarse en forma de componente plano sin juntas ( 12).

10 Compactación del hor- 11 Malla electrosoldada migón fresco con vibra- de armadura. dor interno.

☞ Véase la analogía entre tensiones ortogonales de compresión/tracción y tensiones diagonales de cizallamiento (u orientaciones invertidas) en Cap. VI-2, Aptdo. 2.6 Tensiones, pág. 546

☞ Cap. IV-6, Aptdo. 4. Clasificación de los aceros > Acero de armadura, pág. 299

☞ Aptdo. 2. Propiedades mecánicas, pág. 316 ☞ Cap. II-1, Aptdo. 2.3 Subdivisión según aspectos constructivos > 2.3.2 debido al principio constructivo, pág. 36

6.

322

Nuevas tendencias de desarrollo

IV Materiales

12 Cascarón de hormigón (arqu.: Félix Candela).

☞ Vol. 2, Cap. VII Generación de superficies

7. 7.

Nuevas tendencias de desarrollo en la construcción de hormigón

Mientras que, con otros materiales, las superficies tienen que ensamblarse mediante una laboriosa unión de bandas, barras o bloques de construcción, en el hormigón armado pueden crearse mediante un simple vaciado. En los últimos años se han producido cambios fundamentales en la construcción de hormigón que se acercan a una revolución técnica. Los principales objetivos de este cambio tecnológico han sido: • ampliar posibles usos del hormigón; • reducir o simplificar fases de fabricación que requieren mucha mano de obra (especialmente el conformado y el armado); • evitar sistemáticamente errores durante la ejecución; • aumentar la durabilidad de hormigones. Como ejemplos de este desarrollo, se analizan en las siguientes secciones los hormigones de alto rendimiento, los hormigones de fibra y los hormigones autocompactantes. Estas son las innovaciones más importantes en cuanto a materiales en la construcción de hormigón. Otras novedades, como: • la producción de piezas semiacabadas mediante la combinación de aplicaciones CAD/CAM, que ha permitido importantes avances en la producción de formas complejas en hormigón y está estrechamente vinculada a las nuevas técnicas de encofrado; • nuevas técnicas de compuestos de acero-hormigón y madera-hormigón; • nuevas técnicas de pretensado o • nuevas posibilidades de diseño de superficies también deben tomarse en cuenta.

7 Hormigón armado

Nuevas tendencias de desarrollo

323

Los hormigones de alto rendimiento son el resultado de la evolución del hormigón normal tradicional. La propiedad más importante del hormigón endurecido, la resistencia a la compresión, también se utiliza para clasificar estos tipos de hormigón. La máxima resistencia a la compresión en un material frágil multicomponente como el HAR viene determinada por el componente individual más débil. En el hormigón normal, es la zona de contacto entre el árido y la matriz. Aquí se acumulan productos de hidratación porosa, poros grandes y agua parcialmente libre. La relación agua-cemento a/c tiene una influencia significativa en el comportamiento de dichas zonas de interferencia. Para limitar el exceso de agua no deseado, éste debe mantenerse en un nivel aceptable. En este caso, la mejora estructural causada por la disminución de la relación a/c es contraria a los requisitos de trabajabilidad, es decir, el hormigón se vuelve frágil. El hormigón de altas prestaciones, en su consistencia práctica actual y en su duración de trabajabilidad, sólo ha sido posible gracias al uso de superplastificantes modernos altamente reactivos. El uso de los mismos reduce la viscosidad de la pasta de cemento. Esto conduce a una mejora significativa de la consistencia del hormigón fresco, con una reducción de la relación a/c por debajo de 0,4, al tiempo que se garantiza una buena trabajabilidad del HAR.

Hormigón de alto rendimiento (HAR)

7.1

Generalidades

7.1.1

La composición deseada y necesaria del HAR puede controlarse de forma específica mediante el uso de aditivos y añadidos adecuados y teniendo en cuenta el contenido de aglomerante. El contenido de agua relacionado con el valor del aglomerante tiene una influencia significativa en la resistencia a la compresión del hormigón fraguado y endurecido, que puede aumentar hasta 130 N/mm2 en el caso del HAR. Los nuevos hormigones de ultra alta resistencia, llamados HUAR ( 13, 14), alcanzan resistencias superiores a 200 N/ mm2. Aditivos puzolánicos complementan la banda de grano de la matriz. Añadidos como cenizas volantes de hulla (sfa) o humo de sílice (sf= silica fume) también tienen propiedades hidráulicas. Por lo tanto, la resistencia a la compresión no está determinada exclusivamente por la relación entre el agua de amasado (a) y el cemento (c) (a/c). En cambio, tiene una importancia decisiva en el HAR la relación entre el agua (a) y el aglomerante (g) (a/g). Por lo tanto, a diferencia del hormigón clásico, el hormigón de altas prestaciones se denomina sistema de 5 sustancias 1 con los siguientes componentes principales: 2

Componentes del HAR

• árido: las mezclas de áridos con un diámetro máximo de grano más pequeño no sólo dan lugar a una mejor trabajabilidad, sino también a un aumento de la resistencia. Al aumentar la resistencia a la compresión del hormigón, también aumentan los requisitos de los áridos utilizados.

13 Muestra de material—hormigón de ultra alto rendimiento (HUAR) con fibras de acero de 6 mm de longitud (proporción 2 % de volumen).

14 Muestra de material—hormigón de fibra fina de ultra alta resistencia con fibras de acero de 6 mm de longitud (proporción 2 % de volumen) y una proporción de agua/aglomerante (a/g) de 0,15.

7.1.2

324

Nuevas tendencias de desarrollo

IV Materiales

Para resistencias de hormigón superiores a 100 N/mm2, se requieren áridos triturados como basalto, gabro o granito en gravilla. • agua: a diferencia del hormigón normal, el HAR se ajusta para su procesamiento mediante la adición de aditivos licuantes; • cemento: debido a sus buenas propiedades (procesamiento y desarrollo de la resistencia), se han hecho habituales los cementos Portland de las clases de resistencia CEM I 42,5 R y CEM I 52,5 R—con resistencias finales superiores a 105 N/mm2—; • aditivos: hasta ahora, se han utilizado como aditivos para hormigones de alto rendimiento humo de sílice, tanto en estado sólido como en suspensión, cenizas volantes de hulla y metacaolín. En algunos casos, se utiliza polvo de cuarzo o piedra caliza para mejorar la densidad del hormigón o la composición del grano; • añadidos: la producción de hormigones prácticos de alto rendimiento sólo fue posible gracias al desarrollo de aditivos altamente reactivos que licuan el hormigón. Sin el uso de superplastificantes, el hormigón de alto rendimiento sólo tiene una consistencia terrosa debido a los bajos valores de agua-cemento o agua-aglomerante. 7.2 7.2 7.2.1

Hormigones de fibra Generalidades

Hay que hacer las siguientes distinciones: • hormigón modificado con fibra de vidrio; • hormigón armado con fibra de vidrio • hormigón armado con textiles; • hormigón armado con fibra de acero u hormigón reforzado con fibra de acero; • hormigón modificado con fibra sintética.

7.2.2

Hormigón modificado con fibra de vidrio (HMFV) ✏ AR = ‚Alkali-Resistant‘, resistente a los álcalis

El hormigón modificado con fibra de vidrio es un hormigón según la norma DIN 1045 al que se añaden fibras de vidrio textiles AR en forma de fibras cortas como aditivo del hormigón. Las fibras de vidrio no tienen una función o eficacia estática prevista, sino que sirven esencialmente para mejorar las propiedades estructurales del hormigón. El hormigón de fibra de vidrio tiene un contenido de fibra de vidrio AR de aproximadamente 2,5 – 5,0 % en volumen.3 Las propiedades del hormigón normal pueden verse influenciadas con cantidades de adición mucho menores. Las fibras de vidrio AR aumentan la capacidad de servicio del hormigón ya a partir de un 0,04 % en volumen. Para distinguirlo del hormigón de

7 Hormigón armado

Nuevas tendencias de desarrollo

325

fibra de vidrio clásico, se denomina hormigón modificado con fibra de vidrio (HMFV). En el HMFV, las fibras actúan como microarmadura. Absorben las fuerzas de tracción en las inmediaciones de una (micro)grieta en desarrollo y, por lo tanto, evitan que la grieta se agrande. Sin embargo, a diferencia del GRC (ver abajo), las fibras de vidrio no representan una armadura estáticamente efectiva (computable) del hormigón. Las fibras de vidrio deben considerarse más bien como aditivos del hormigón ( 15). Se utilizan fibras con longitudes de 6 a 25 mm. El hormigón reforzado con fibra de vidrio tiene un contenido de fibra de vidrio AR de aproximadamente 2,5 a 5,0 % en volumen. El GRC no es una novedad, sino que se utiliza con éxito desde hace décadas. Aplicaciones contemporáneas del GRC son piezas moldeadas—comparables al antiguo cemento de amianto—para la construcción de fachadas o de elementos de encofrado (perdido). También se han construido cascarones de hormigón de fibra de vidrio. El hormigón reforzado con fibra de vidrio es un material compuesto en el que las fibras de vidrio asumen la función de armadura. La característica especial en comparación con otros hormigones de fibras es que la resistencia a la tracción del compuesto supera la de la matriz de hormigón puro sin fibras. Las fibras de vidrio representan, pues, una armadura estáticamente eficaz y también computable. Las ventajas específicas del material compuesto GRC se ponen de manifiesto en componentes de paredes finas y, por tanto, ligeros ( 16).4 Al no haber armadura metálica, no es necesario un recubrimiento mínimo de hormigón, por lo que se pueden realizar formas muy filigranas. Ejemplos de ello son:

Hormigón reforzado con fibra de vidrio (HRFV, GRC) ✏ GRC = inglés „Glass-Reinforced Concrete“

15 Fibras de vidrio cortas como agragado de GFB.

• construcción de fachada: elementos de fachada planos y con formas tridimensionales; • construcción de obra: dinteles huecos, alféizares de ventanas y vanos, elementos de base de muros aislados térmicamente; • ingeniería industrial y civil: paneles para cubiertas, paneles de protección contra incendios, protección acústica, encofrados integrados, revestimientos, elementos de ingeniería hidráulica. Sólo el desarrollo de fibras de vidrio AR ( 17), resistentes al ataque alcalino gracias a un contenido de dióxido de zirconio de entre el 15 y el 20 %, así como fibras con un revestimiento alcalino, el llamado apresto, han hecho que el uso de fibras de vidrio en componentes delgados de hormigón haya aumentado de forma constante recientemente. Además de desarrollar las fibras, también se modificó la matriz de

16 Cascarón de hormigón de fibra de vidrio para la Exposición Federal de Jardinería de 1977 en Stuttgart. El cascarón fue armado a partir de 8 elementos prefabricados de gran formato y tenía un grosor de lámina de 10–12 mm.

17 Muestra de hormigón con fibras de vidrio resistentes a los álcalis.

7.2.3

326

Nuevas tendencias de desarrollo

IV Materiales

cemento, en particular con el objetivo de mejorar la compatibilidad química con las fibras de vidrio. En la actualidad, las fibras de vidrio AR también se utilizan de forma permanente en aplicaciones constructivas como armadura de carga. Sin embargo, esto requiere una aprobación o consentimiento por separado en casos individuales.5 7.2.4

Hormigón reforzado con textiles

El hormigón armado con textiles es un nuevo y prometedor material compuesto cuyas características materiales y comportamiento a largo plazo aún no se han investigado del todo. El desarrollo del hormigón textil se basa en los fundamentos del hormigón de fibra de vidrio con fibras cortas. La disposición selectiva de las fibras en la dirección de los esfuerzos de tracción, similar a la del hormigón armado, tiene por objeto aumentar significativamente la eficacia de las fibras insertadas.6 Para la producción del armado textil se utiliza hoy principalmente fibra de vidrio, también en este caso vidrio AR resistente a los álcalis. Otros materiales de fibra (carbono o aramida) no han desempeñado un papel importante hasta la fecha debido a los elevados costes del material. El hormigón armado con textiles, o mejor dicho, armado en superficie, debe clasificarse entre el hormigón armado con fibra de vidrio (GRC) y el hormigón modificado con fibra de vidrio (HMFV). En el caso del hormigón armado con textiles, las mallas o los tejidos suelen incorporarse al hormigón normal cerca de la superficie. Al concentrar y posicionar con precisión los tejidos de fibra de vidrio en las zonas sometidas a esfuerzos de tracción, se consigue una armadura del hormigón muy eficaz.7 Las posibilidades de aplicación de hormigones armados con textiles, en particular la computabilidad de armaduras textiles para la capacidad de carga estática de componentes de hormigón, son actualmente objeto de un amplio programa de investigación especial que se lleva a cabo en varias universidades. Actualmente sólo se dispone de experiencia en casos singulares, por ejemplo, el uso como armadura de montaje para forjados prefabricados unidireccionales o como armadura de retracción para placas de solera.8

7.2.5

Hormigón reforzado con fibra de acero (HRFA)

El hormigón reforzado con fibra de acero ( 18, 19) se utiliza sobre todo cuando hay que sustituir la armadura de acero de retracción, por ejemplo en suelos industriales o en suelos de sótanos. Pero también otros componentes, como paredes de sótanos o revestimientos de túneles, se fabrican hoy en día con hormigón armado con fibras de acero. En comparación con el hormigón armado convencional, mejoran principalmente el comportamiento de carga y de trabajo del hormigón endurecido. La suposición de que las fibras de acero podrían sustituir completamente la armadura convencional es errónea. En cambio, es esencial la mejora de la estructura portante me-

7 Hormigón armado

Nuevas tendencias de desarrollo

327

diante el uso combinado de hormigón reforzado con fibra de acero y acero de armadura convencional. Otro campo de aplicación es la restauración de superficies de hormigón que han estado en contacto con sustancias y líquidos peligrosos para el medio ambiente. En este proceso, se aplica a las superficies de hormigón que se van a renovar una fina capa de recubrimiento de un mortero muy tenaz, resistente a tracción e impermeable. Existen estudios recientes sobre el uso de HRFA en elementos prefabricados de hormigón armado, hormigón impermeable o en aplicaciones subacuáticas. El comportamiento corrosivo del HRFA es a menudo objeto de controversia. La corrosión de las fibras de acero puede ser crítica para la durabilidad del componente. Hay que tener en cuenta el estado de agrietado del componente. Cuando no está agrietado, se puede suponer que las fibras de acero están adecuadamente protegidas por el ambiente alcalino. Las pruebas a largo plazo no han mostrado ningún deterioro de la durabilidad, sólo se observó corrosión en las fibras cercanas a la superficie. Debido a las pequeñas dimensiones de las fibras, la presión explosiva creada por el producto de la corrosión es demasiado pequeña como para causar un desprendimiento perjudicial. En estado agrietado, las fibras de la zona agrietada, sin embargo, no están protegidas de influencias perjudiciales. No obstante, el proceso de carbonatación que progresa desde los flancos de la grieta juega un papel subordinado para la corrosión. El factor decisivo es el suministro de humedad en la grieta, que depende de parámetros como la anchura de la misma y la posición del componente. El contenido de humedad del aire no es suficiente para promover una corrosión apreciable; si hay un suministro suficiente de agua, generalmente no se pueden descartar fenómenos de corrosión. La determinación de la anchura crítica de la grieta es difícil porque depende de un gran número de parámetros. Si se atribuye a las fibras una parte de la transferencia de carga, debe impedirse la corrosión. La forma más eficaz de conse-

Comportamiento corrosivo del HRFA

18 Adición de fibras de acero durante el proceso de hormigonado. 19 Hormigones de fibra de acero—cubos de prueba.

7.2.6

328

Nuevas tendencias de desarrollo

IV Materiales

guirlo es mediante un recubrimiento protector o el sellado de las grietas que hayan aparecido. Fibras galvanizadas sólo proporcionan protección temporal con retraso en la aparición de la corrosión. 7.2.7

7.3 7.3

Hormigón modificado con fibra sintética/hormigón con fibra orgánica sintética

Para mejorar la estructura del hormigón, se pueden añadir a la matriz fibras orgánicas sintéticas, es decir, fibras de plástico, además de fibras de vidrio o de acero. Las fibras sintéticas se utilizan principalmente en el hormigón cuando se quiere evitar en lo posible la formación de grietas de retracción, es decir, para absorber esfuerzos de tracción locales. Además, una aplicación puede ser útil cuando se requiere una mayor resistencia al impacto en comparación con el hormigón no armado. Las fibras de plástico deben ser resistentes a los álcalis en el hormigón; están hechas de polipropileno, poliacrilonitrilo, alcohol polivinílico o aramida. Las fibras de poliéster y poliamida sólo son poco resistentes a los álcalis, por lo que su uso es limitado. Los más comunes son el polipropileno, el poliacrilonitrilo y el alcohol polivinílico; estos dos últimos se utilizan en la industria junto con otras fibras para la fabricación de productos de sustitución del amianto. Como con cualquier hormigón armado con fibras, la composición debe adaptarse a las propiedades deseadas. Por razones prácticas de construcción, las fibras sintéticas se añaden en cantidades del 0,1 al 2,0 % en volumen como máximo. Un mayor contenido de fibra puede dar lugar a peores propiedades del hormigón endurecido o del hormigón fresco dados los métodos de mezcla actuales. El contenido de fibra modifica la consistencia o, en el caso de un mayor contenido de fibra, también el comportamiento de endurecimiento en comparación con la matriz sin fibra. Para evaluar la homogeneidad o la cohesión del hormigón armado con fibras puede utilizarse el ensayo de derrame.

Hormigón autocompactante (HAC)

El hormigón autocompactante:



es un hormigón normal que fluye y se desairea bajo el solo efecto de la gravedad, sin la influencia de energía de compactación adicional, y llena completamente los espacios entre la armadura y el encofrado (definición de HAC según las directrices DAfStb).

La diferencia esencial con el hormigón normal es el llenado independiente del encofrado sin medidas adicionales de compactación o manipulaciones comparables con la desaireación simultánea del hormigón. Esta característica es importante por las siguientes razones:

20 La alta proporción de armadura apenas permite la compactación con el vibrador.

• los límites del hormigonado se alcanzan cada vez con más frecuencia. El hormigón autocompactante, en cambio, puede rellenar completamente incluso los huecos más pequeños; algunos ejemplos:

7 Hormigón armado

Nuevas tendencias de desarrollo

329

•• alta densidad de armadura local con un contenido de acero de hasta 800 kg/m3 ( 20); •• ejecución de soportes fuertemente armados con aprovechamiento total de la proporción de armadura longitudinal; • hoy en día, se producen a menudo errores humanos en la ejecución del hormigonado en las obras. Es menos probable que una compactación inadecuada provoque fallos de hormigonado cuando se utilizan hormigones autocompactantes. Un ejemplo al respecto es la dosificación incorrecta y la compactación insuficiente. Las consecuencias son bolsas de grava, aumento de coqueras, en casos extremos es necesario retirar partes ya hormigonadas. Cabe destacar las siguientes ventajas del HAC: • queda garantizado el llenado completo del encofrado; • queda garantizada la homogeneidad constante en la zona del núcleo y del recubrimiento de componentes de hormigón; • hormigonado fácil y seguro de elementos esbeltos y de elementos estructurales con alto contenido de armadura; • superficie de hormigón con pocos poros y coqueras; • alta calidad de hormigón visto; son ventajas significativas del hormigón autocompactante la reproducción detallada de las estructuras superficiales y la posibilidad de mejorar las cualidades de la superficie del hormigón visto.9 • comportamiento más benévolo que el hormigón normal frente a defectos de hormigonado; • proceso de hormigonado más sencillo; • rendimiento comparable del hormigón, especialmente en lo que respecta al comportamiento deformacional bajo carga permanente. El concepto de hormigón autocompactante se basa en la suposición de que se puede conseguir una viscosidad suficiente con un mortero fluido simplemente añadiendo áridos gruesos y ajustando la proporción del superplastificante. Hay que dominar dos factores: La tendencia a la segregación en el HAC y el riesgo de deposición del árido. Como contramedida, se debe aumentar la cohesión de la mezcla para evitar el hundimiento de los áridos sin alterar demasiado la capacidad de autodepuración (ascenso de burbujas de aire) del HAC. La solución a este problema se consiguió,

Composición

7.3.1

330

Nuevas tendencias de desarrollo

IV Materiales

por un lado, aumentando la proporción de arena fina en la mezcla de HAC y, por otro, añadiendo superplastificantes muy eficaces.10 7.3.2

Requisitos de trabajabilidad

El hormigón autocompactante se calibra con gran precisión en sus propiedades durante la producción y, por tanto, reacciona con gran sensibilidad a cambios en la composición de la mezcla o a variaciones en las propiedades de las materias primas. Pequeñas desviaciones, como en la dosificación del superplastificante o inexactitudes en la determinación del contenido de humedad de los áridos, pueden hacer que no se alcancen las propiedades requeridas del hormigón fresco. Por lo tanto, los materiales de partida y las dosis están sujetos a un control muy estricto. Las propiedades del HAC como hormigón fresco se controlarán estrechamente durante la producción y el vertido utilizando métodos de ensayo adecuados. El período de tiempo durante el cual el HAC conserva su trabajabilidad ideal es limitado; para el hormigón premezclado es de 120 minutos como máximo.

7.3.3

Fluidez

La propiedad más importante de la HAC es su extrema fluidez. En la literatura, la fluidez del HAC se define como la capacidad de extenderse horizontalmente sólo bajo el efecto de la gravedad—una comparación frecuentemente utilizada es el flujo de la miel, es decir, el hormigón fluye en el encofrado con una consistencia similar a la de la miel. La medida de su fluidez se toma como el diámetro de la torta de esparcimiento ( 21) en la prueba correspondiente o una prueba numérica comparable.11

7.3.4

Viscosidad

El segundo criterio para evaluar el HAC es la viscosidad del hormigón. La viscosidad se define por el rozamiento interno de una sustancia bajo una carga aplicada. Cuanto menor sea la viscosidad, más rápido fluirá el hormigón.12

7.3.5

Estabilidad estructural

La estabilidad estructural del HAC es la resistencia a la segregación, tanto durante el proceso de flujo como después de alcanzar la posición final en el componente. El valor crítico del límite elástico no debe ser inferior, ya que, de lo contrario, la suspensión agua-arena ya no puede mantener el árido grueso en suspensión, lo que conduce a la sedimentación de los áridos gruesos y a la segregación del hormigón.13

7.3.6

Tendencia al bloqueo

Para un esparcimiento uniforme del HAC fresco en un encofrado con armadura, es importante, además de la fluidez y la viscosidad, que no se produzca una congestión de los áridos gruesos al llegar a la armadura. Esto se llama bloqueo. El bloqueo debe evitarse limitando la cantidad de agregado grueso o utilizando un volumen suficiente de pasta de cemento.14

7 Hormigón armado

Como se ha descrito anteriormente, la capacidad del HAC para desairearse juega un papel crucial en el proceso de hormigonado. El HAC debe ser capaz hasta cierto punto de liberar el aire arrastrado durante la mezcla y la introducción en el encofrado. La flotabilidad de los huecos de aire/burbujas también viene determinada por el límite de fluencia y la viscosidad plástica del material. El grado de autoventilación disminuye al aumentar la profundidad: 15

Nuevas tendencias de desarrollo

331

Capacidad de autodesaireación

7.3.7

La capacidad de autonivelación del HAC se entiende como la formación de un nivel superficial uniforme tras la introducción en el encofrado y la finalización del proceso de flujo. Cuanto mejor sea la fluidez del HAC, mejor será su capacidad de autonivelación. El uso de hormigones autocompactantes obliga al elaborador a realizar constantes controles de calidad y pruebas, desde la formulación hasta el vertido y el fraguado en el encofrado. El hormigón no perdona ni pequeñas variaciones de calidad. Es posible producir componentes prácticamente libres de coqueras y que cumplan los requisitos más estrictos en cuanto a cohesión y uniformidad del color. Los tramos defectuosos en el hormigón pueden minimizarse en gran medida, pero no excluirse por completo: la ausencia absoluta de poros no es posible. En la práctica, son necesarios acuerdos de calidad claros para poder definir la calidad deseada de hormigón visto. Esto se suele hacer mediante superficies de muestra.16

Capacidad de autonivelación

7.3.8

El HAC no se compacta con vibrador: esto elimina los grados desiguales de compactación resultantes del proceso como causa de las diferencias de color en las superficies de hormigón visto. El hormigón autocompactante es una copia exacta del encofrado, es decir, hay que evitar las deficiencias en la construcción del encofrado. Con el HAC, es posible formar cantos agudos en la superficie del encofrado. Pueden hormigonarse in situ incluso componentes de hormigón curvados sin huecos y con un acabado superficial perfecto. Es esencial para el HAC un tratamiento posterior adecuado, al igual que para todos los componentes de hormigón visto. Una ventaja significativa del HAC en comparación con el hormigón normal es el endurecimiento inicial más rápido.

Idoneidad para hormigón visto

7.3.9

Por las razones mencionadas, el HAC también es especialmente adecuado para la producción de piezas prefabricadas de hormigón armado. Además, cabe destacar las ventajas

Construcción prefabricada con HAC

7.3.10

• contenido de aire del HAC antes del hormigonado: 4–6 %; • contenido de aire del HAC tras el hormigonado y la desaireación: aprox. 2,5 %;



332

IV Materiales

Resumen

en términos de tecnología de trabajo, como la eliminación de la compactación y la supresión de la elevada contaminación acústica en el lugar de trabajo provocada por vibradores. 8. 8. Resumen

21 Prueba de autofluencia de SRP.

22, 23 Proyecto Phaeno Science Center Wolfsburg, proyecto ejemplar para la ejecución de superficies de hormigón visto de formas complejas con HAC.

Como material compuesto, el hormigón armado combina las capacidades y ventajas esenciales de los dos grandes grupos de materiales, los quebradizos y los tenaces. Tiene la durabilidad, la resistencia a la intemperie y al fuego de los materiales minerales y, al mismo tiempo, la dureza y la resistencia a la flexión de los materiales dúctiles. A pesar de la coexistencia relativamente armoniosa del hormigón y el acero, u otros materiales de armadura, el material compuesto presenta un comportamiento complejo, cuyos efectos pueden controlarse en gran medida técnicamente, pero cuyas causas aún no se han aclarado por completo. La división del trabajo asigna al hormigón la absorción de los esfuerzos de compresión y al acero o material de fibra la de los de tracción. Además, la armadura de acero también puede contribuir notablemente a la resistencia a la compresión del propio hormigón. El hormigón también es responsable de la protección de la armadura contra la corrosión y el fuego. El hormigón armado es el único material que permite la producción de estructuras monolíticas a escala de un edificio completo, así como de componentes laminares, sin juntas y portantes. Además, puede moldearse libremente con sólo pequeñas restricciones. Su masa relativamente grande puede ser una desventaja para ciertas aplicaciones, como cuando se suman cargas muertas de una estructura de hormigón piso a piso en edificios altos. Sin embargo, también puede tener un efecto positivo, por ejemplo para

7 Hormigón armado

Valores característicos

333

el aislamiento acústico o para maximizar la inercia térmica de un edificio. En definitiva, el hormigón armado puede considerarse el material más importante de nuestra época. Apenas hay un edificio contemporáneo que no dependa del hormigón armado, al menos para componentes en contacto con el suelo, como cimientos ( 21). Como material compuesto que es, no pueden darse valores característicos para el hormigón armado de la misma manera que para los materiales básicos tratados hasta ahora. No obstante, se pueden obtener aproximaciones a partir de algunos valores de los materiales hormigón y acero.

Valores característicos

9.

334

IV Materiales

Notas

1

2 3

4

5 6 7 8

9

10 11 12 13 14 15 16



Normas y directrices

König G, Viet True N, Zink M (2001): Hochleistungsbeton. Bemessung, Herstellung und Anwendung. Ernst und Sohn. Berlin, pág. 7 Ibidem pág. 8  Fibras de vidrio AR según DIN 1259-1 con la aprobación de las autoridades de construcción del Instituto Alemán de Tecnología de la Construcción Nussbaum G, Vissmann H W (1997) Schriftenreihe Spezialbetone Band 2, Faserbetone. Verlag Bau+Technik, Düsseldorf, pág. 27 Ibidem cita en pág. 26 Hegger J, Molter M (2001) Textilbewehrter Beton – Ein neuer Verbundwerkstoff. In DAB 1/01, pág.  4 0  Según: Textilbewehrter Beton: http://www.fvf-faserbeton. de/tbb.html, consultado el 20.06.2001 Según: Brockmann G, Dahl J, Hansel D, Jobas W, Riech H (1997) Stahlfaserbeton. Ein Baustoff und seine Perspektiven. Verlag Moderne Industrie, Landsberg/Lech, pág. 9 Brameshuber W et al: Betontechnologische Grundlagen des Selbstverdichtenden Betons. En: König G et al (2001) Selbstverdichtender Beton. Innovationen im Bauwesen. Beiträge aus Praxis und Wissenschaft. Berlin, pág. 11 Ibidem pág. 14 Según Grübl P, Lemmer C: Anforderungen an die Frischbetoneigenschaften von SVB. En: König G et al (2001) pág. 27 Ibidem pág. 28 Ibidem pág. 28 Ibidem pág. 29 Ibidem pág. 30 Ibidem pág. 30

EHE-08: 2011 Instrucción de hormigón estructural UNE-EN 1992: Eurocódigo 2: Proyecto de estructuras de hormigón Parte 1-1: 2013-04 Reglas generales y reglas para edificación UNE-EN 10080: 2006-04 Acero para el armado del hormigón. Acero soldable para armaduras de hormigón armado. Generalidades UNE-EN ISO 15630: Aceros para el armado y el pretensado del hormigón. Métodos de ensayo Parte 1: 2019-11 Barras, alambres y alambrón para hormigón armado Parte 2: 2019-11 Mallas electrosoldadas y armaduras básicas Parte 3: 2019-11 Aceros para pretensar DIN 488: Reinforcing steels Part 1: 2009-08 Grades, properties, marking Part 2: 2009-08 Reinforcing steel bars Part 3: 2009-08 Reinforcing steel in coils, steel wire Part 4: 2009-08 Welded fabric Part 5: 2009-08 Lattice girders Part 6: 2021-11 Assessment of conformity

7 Hormigón armado

DIN 1045: Concrete, reinforced and prestressed concrete structures Part 2: 2008-08 Concrete – specification, properties, production and conformity – application rules for DIN EN 206-1 Part 3: 2022-07 Execution of structures DAfStb: 2003-11 Selbstverdichtender Beton, SVB-Richtlinie DBV-Heft Nr. 3: 2001 Selbstverdichtender Beton – Nachbehandlung von Beton DBV-Merkblatt: 2004-12 Selbstverdichtender Beton Zement-Merkblatt B 29: 2006-07-00 Selbstverdichtender Beton – Eigenschaften und Prüfung

335

IV-8 VIDRIO

I

EL PROYECTO CONSTRUCTIVO

II ESTRUCTURA II-1 ORDEN Y SUBDIVISIÓN II-2 CONSTRUCCIÓN INDUSTRIALIZADA II-3 ORDENAMIENTO DIMENSIONAL III SOSTENIBILIDAD III-1 CONTEXTO III-2 ECOLOGÍA III-3 ECONOMÍA III-4 FACTORES SOCIALES III-5 ANÁLISIS DEL CICLO DE VIDA III-6 RECICLAJE

1. Etapas de desarrollo histórico................................... 338 2. Composición............................................................. 338 3. Estructura material.................................................... 339 4. Clasificación de vidrios............................................. 339 5. Propiedades generales............................................. 340 6. Propiedades mecánicas............................................ 342 7. Comportamiento de rotura....................................... 342 8. Comportamiento deformacional............................... 343 9. Conclusiones constructivas...................................... 343 10. Valores característicos.............................................. 347 Notas.............................................................................. 347 Normas y directrices...................................................... 347

IV MATERIALES IV-1 MATERIA IV-2 MATERIALES TÉCNICOS IV-3 PIEDRA IV-4 HORMIGÓN IV-5 MADERA IV-6 ACERO IV-7 HORMIGÓN ARMADO IV-8 VIDRIO IV-9 MATERIALES SINTÉTICOS V V-1 V-2 V-3 V-4 V-5

PRODUCTOS DE CONSTRUCCIÓN PIEDRAS ARTIFICIALES PRODUCTOS DE MADERA PRODUCTOS DE ACERO PRODUCTOS DE VIDRIO PRODUCTOS SINTÉTICOS

VI FUNCIONES VI-1 ÁMBITO VI-2 CONDUCCIÓN DE FUERZAS VI-3 PROTECCIÓN HIGROTÉRMICA VI-4 PROTECCIÓN ACÚSTICA VI-5 PROTECCIÓN CONTRA INCENDIOS VI-6 DURABILIDAD ANEXO

338

Etapas de desarrollo histórico—Composición

IV Materiales

1. 1.

Etapas de desarrollo histórico

Es muy probable que se conocieran procesos sencillos de fabricación de vidrio ya alrededor de 7000 a. C. Se descubrieron por primera vez presumiblemente por casualidad, posiblemente en la fabricación de vasijas de arcilla. Hasta la invención de la pipa de vidrio, alrededor del año 200 a. C., el vidrio se utilizaba esencialmente como abalorio.1 No fue hasta el siglo XV que se consiguió producir un vidrio casi sin burbujas y de color puro añadiendo aditivos especiales, una invención de los venecianos. El avance hacia la producción industrial fue posible gracias a una serie de importantes innovaciones: • proceso de colado por Bernard Perrot (1687) seguido de la laminación en formatos de lunas grandes; • desarrollo de un proceso para obtener sosa a partir de sal común (1790). Esto pudo sustituir a la costosa potasa que había sido necesaria hasta entonces. • la producción de vidrio colado, desde principios del siglo XX, consiste en extraer el vidrio fundido de un tanque de fusión con pares de rodillos;

☞ Cap. V-4 Productos de vidrio, pág. 460

2. Composición 2.

☞ Aptdo. 3. Estructura material, más adelante

1 Cucharada de vidrio fundido. 2 Representación esquemática de la estructura molecular amorfa del vidrio.

• el proceso de fabricación más importante hasta la fecha fue desarrollado por Alastair Pilkington en 1959; en el proceso de flotación, el vidrio plano se extrae de un baño de estaño fundido. El vidrio se forma 2 a partir de la fusión del cuarzo (SiO2), así como de la sosa Na2CO3 y la cal CaCO3, entre otros ( 1). Durante este proceso, la estructura cristalina regular del cuarzo se rompe por óxidos de metales alcalinos o alcalinotérreos (como el Na2O o el CaO) (disgregación). Así, las valencias liberadas son ocupadas por cationes metálicos, lo que da lugar a una estructura molecular irregular, es decir, amorfa ( 2). El vidrio de construcción normal es esencialmente una mezcla de silicato de calcio y silicato de sodio.3

9 Vidrio

Estructura material—Clasificación de vidrios

enfriamiento

calentamiento

líquido (fusión)

líquido (fusión)

temperatura

temperatura

Debido a la altísima viscosidad de la masa fundida de vidrio plástico y a la consiguiente inercia cinética de los componentes cristalinos en formación,4 se produce una solidificación durante el enfriamiento de la masa fundida incluso antes de que pueda comenzar el crecimiento controlado de cristales. Para ello, falta la movilidad necesaria de los componentes moleculares. El vidrio también se denomina un líquido extremadamente viscoso, una solución sólida o una fusión superenfriada.5 A diferencia de los sólidos cristalinos, el vidrio no tiene un punto de fusión claramente identificable, sino que pasa gradualmente del estado sólido al plástico ( 3, 4). enfriamiento

calentamiento

líquido (fusión)

líquido (fusión)

339

Estructura material

3.

Clasificación de vidrios

4.

punto de detención sólido (cristal)

sólido (cristal) tiempo

sólido

sólido

tiempo

3 Punto de detención, por ejemplo, 4 No hay punto de detención para para el acero. el vidrio.

 Los distintos métodos de procesamiento dan lugar a diferentes productos de vidrio, que se tratan con más detalle en otro lugar. Pero también puede ser influenciada técnicamente la composición del vidrio para diversos fines, dando lugar a tipos de vidrio básicos especiales. Las propiedades del vidrio vienen determinadas, en particular, por el contenido de óxidos metálicos. Los óxidos de metales alcalinos y alcalinotérreos utilizados en la producción de vidrio hacen que la asociación cristalina del cuarzo se descomponga en una estructura amorfa y cambie sus características: • Si sólo intervienen metales alcalinos (Na, K), se unen a los fragmentos de la red como miembros finales.6 Los iones alcalinos absorben el agua, formando un vidrio soluble en agua. Se utiliza en la construcción sólo como aglutinante de pinturas o recubrimientos; • los iones Na y Ca resultantes del bicarbonato de sodio (también llamado sosa) y de la cal conducen a una unión más fuerte entre los fragmentos de la red 7 debido a sus dobles valencias, de modo que resulta un sólido resistente al agua. Se trata del vidrio sodocálcico, el vidrio normal utilizado en la construcción ( 5); • además, variando los aditivos, se pueden producir diferentes tipos de vidrio con propiedades especiales, por ejemplo, vidrios de borosilicato, que tienen una resisten-

☞ Cap. V-4 Productos de vidrio, pág. 460

340

Propiedades generales

IV Materiales



vidrio sodocálcico

vidrio borosilicato

óxido de silicio (SiO2)

~ 70 %

~ 81%

óxido de calcio (CaO)

~ 8 %

–

óxido de sodio (Na2O)

~ 14 %

~ 4%

óxido de magnesio (MgO) ~ 5 % óxido de aluminio (Al2O3)

~ 2 %

óxido de hierro (III) (Fe2O3) ~ 0,1 % 5 Composición media del vidrio normal (vidrio sodocálcico) y del vidrio borosilicato.

trióxido de boro



–

– ~ 2% – ~ 13%

cia mecánica especialmente buena, resistencia química y baja dilatación térmica (vidrios de laboratorio, vidrio de Jena) ( 6).

☞ Cap. IV-9, Aptdo. 5.11 Resina de poliéster insaturada, pág. 361

5. 5.

Propiedades generales ☞ Cap. IV-9 Materiales sintéticos, respectivamente pág. 358, 361, 356 ☞ Aptdo. 6. Propiedades mecánicas, pág. 342

También tienen importancia constructiva las fibras de vidrio ( 7), que se producen al estirar el vidrio fundido (especialmente de borosilicato de calcio y aluminio). 8 El proceso de trefilado y los diámetros muy pequeños de las fibras, de 4 mm, dan lugar a una alineación paralela forzada de los filamentos de la cadena Si-O,9 que se alinean así mecánicamente formando una estructura cuasi-cristalina. La resistencia a la tracción, por lo demás moderada, del vidrio (70–100 N/ mm2) aumenta de este modo hasta más de 30 veces (3.000 N/ mm2) y supera la de los aceros de alta resistencia. Las fibras de vidrio se utilizan para armar productos de plástico, especialmente resinas de poliéster insaturadas UP. Las lanas de vidrio o minerales son también productos de fibra de vidrio que se utilizan ampliamente en la construcción como materiales de aislamiento térmico ( 8). Los vidrios fundidos también pueden espumarse para producir material aislante. Para ello, se calientan vidrios de silicato de aluminio en polvo a 1.000 ° C añadiéndoles carbono. La oxidación del carbono libera CO2, que tiene un efecto espumante. La estructura celular resultante es cerrada, sin capilares continuos, lo que hace que la espuma de vidrio sea resistente a la difusión del vapor y no absorba el agua.10 Además, es extraordinariamente resistente a la compresión ( 9). El vidrio es el material transparente más utilizado. En comparación con productos de la competencia, como plásticos (polimetilmetacrilato, policarbonato, cloruro de polivinilo), el vidrio tiene mayor dureza, resistencia a arañazos, así como resistencia al envejecimiento y resistencia química en general. Lo único que le falta al vidrio es la tenacidad de la mayoría de los plásticos transparentes, ya que la característica constructiva determinante es su extrema fragilidad. Dado que es el único material de construcción transpa-

9 Vidrio

rente realmente utilizable para la envoltura de un edificio, es importante conocer cuidadosamente las consecuencias constructivas de esta peculiaridad. La fragilidad del vidrio supone un cierto riesgo para la seguridad de las personas en el uso constructivo, ya que en caso de rotura los fragmentos pueden ser muy peligrosos. La moderna tecnología del vidrio contrarresta este riesgo con diversas medidas técnicas y constructivas. Especialmente en lo que respecta a la captación de energía solar en edificios, el vidrio tiene una importancia fundamental. Pero la percepción y la experiencia sensorial de un interior también ha cambiado fundamentalmente desde el uso a gran escala del vidrio en edificios. El vidrio se puede fabricar con materias primas que están disponibles de forma casi ilimitada en todas partes, como arena de cuarzo, sosa, piedra caliza y algunos otros aditivos. Es fácilmente reciclable, ya que se puede refundir con facilidad y no deja residuos en los vertederos. Gracias a su estructura molecular y material muy densa, el vidrio es impermeable al agua y al vapor y no absorbe la humedad, un hecho significativo en lo que respecta a su uso como material para cerramientos de edificios. Sin embargo, hay que tener precaución con algunas sustancias disueltas en agua (ácido fluorhídrico, fluatos), que atacan la superficie del vidrio. Sin embargo, es un buen conductor térmico, pero no tan bueno como los metales, por lo que hoy en día sólo puede utilizarse en envolturas de edificios con alto aislamiento térmico en forma de acristalamientos de varias

Propiedades generales

☞ Aptdo. 6. Propiedades mecánicas, pág. 342 ☞ Cap. V-4, Aptdo. 4. Vidrios funcionales, p. 464

☞ Cap. III-6, Aptdo. 5. Reciclaje de vidrio, pág. 173

✏ Conductividad térmica l = 1 W/(mK)

6 Dispositivo técnico de vidrio de borosilicato. 7 Lana de vidrio.

8 Fibras de vidrio. 9 Aislamiento de espuma de vidrio.

341

342

Propiedades mecánicas—Comportamiento de rotura

☞ Aptdo. 6. Propiedades mecánicas, más adelante

6. 6.

Propiedades mecánicas

☞ Para el concepto de seguridad en la construcción de vidrio, véase Vol. 3, Cap. XIII-6, Aptdo. 2. Seguridad

☞ Cap. V-4, Aptdo. 4.2.1 Vidrio de seguridad templado de una hoja, pág. 473

7. 7.

Comportamiento de rotura

IV Materiales

hojas. También es buena su resistencia a la compresión. Gracias a su notable transmitancia espectral selectiva, el vidrio no sólo actúa como una abertura solar en el edificio, dejando pasar la luz y, en consecuencia, la energía térmica, sino que, debido a su baja transmitancia para la radiación térmica de onda larga, también actúa como una trampa de calor, ayudando a retener esta energía dentro del edificio. El vidrio es transparente a la radiación ultravioleta en el intervalo espectral cercano a la luz, pero no a las longitudes de onda ultravioletas con efecto biológico. El vidrio tiene una resistencia a la compresión muy alta debido a las importantes fuerzas de enlace atómico de su estructura molecular, siempre que permanezca inalterada su microestructura ( 10). Sin embargo, debido a su comportamiento extremadamente frágil, el vidrio se rompe muy repentinamente, ya que los picos de tensión no pueden reducirse mediante deformación plástica. La resistencia del vidrio se basa en gran medida en la integridad de su superficie y, por tanto, es extremadamente susceptible de romperse incluso con las más pequeñas imperfecciones y microgrietas en la misma. Aunque la industria moderna del vidrio es capaz de evitar lesiones en la superficie del vidrio durante la producción de forma tan fiable que al menos no cabe esperar una rotura espontánea sin influencia externa,11 no obstante se pueden producir daños en la superficie y, en consecuencia, también una mayor probabilidad de rotura, durante el montaje y el uso diario del vidrio. Como consecuencia de este comportamiento extremadamente frágil del material, no se puede aprovechar realmente la resistencia teórica del vidrio. En cambio, debe dimensionarse en función de la probabilidad de rotura con las debidas precauciones de seguridad.12 El riesgo de que se formen grietas de tracción en el vidrio y de que se rompa en caso de pequeños defectos superficiales puede reducirse notablemente mediante el pretensado por compresión que se obtiene por templado. Para ello, se somete a compresión la sección transversal o la superficie del vidrio, ya sea de forma mecánica, térmica o química. El esfuerzo de tracción sólo puede dar lugar a grietas si este pretensado de compresión se relaja completamente bajo tracción. Esto se manifiesta en el aumento notable de la resistencia de los vidrios templados. El vidrio normal suele romperse sin previo aviso en forma de fragmentos muy puntiagudos y de bordes afilados, que—sobre todo al caer desde grandes alturas—pueden poner en peligro la vida de personas ( 11). Por lo tanto, los acristalamientos situados en techos o cubiertas están sujetos a normas de seguridad especiales. El vidrio templado térmicamente contiene tensiones internas planificadas que se desencadenan repentinamente en el momento de la rotura y producen un patrón de rotura de grano muy

9 Vidrio

Comportamiento deformacional

343

σ (+)

ε (–)

ε (+)

σ (–)

fino ( 12). Esto favorece la seguridad de estos vidrios, ya que los pequeños fragmentos redondeados no representan un riesgo real. En particular, las concentraciones de tensiones locales, que se producen, por ejemplo, con vidrios sostenidos en puntos y que siempre deben ser consideradas cuidadosamente, albergan un mayor riesgo de rotura. Pero también dilataciones térmicas distribuidas de forma desigual en la superficie del vidrio provocan tensiones internas que pueden provocar su rotura. Esto suele ser causado por el sombreado, el enmascaramiento o la pintura en zonas parciales del vidrio.

10 Diagrama idealizado de tensión-deformación del vidrio. En particular, la resistencia teórica a la flexotracción (+, sección discontinua) sólo tiene una utilidad limitada en la práctica debido a imperfecciones de la superficie. Los valores permitidos están muy limitados en la norma.

☞ Cap. V-4, Aptdo. 4.2 Vidrios de seguridad, pág. 473

 Para más detalles sobre el comportamiento de fractura, véase EN 12600 13

El vidrio presenta dilataciones térmicas menores que las del hormigón y el acero, pero mayores que las de la madera. Especialmente cuando se combina con elementos de fijación de acero, hay que tener en cuenta este hecho.14 En lo que respecta a deformaciones higroscópicas, el vidrio debe considerarse inerte. Tampoco se observan procesos de retracción o fluencia a largo plazo como ocurre con otros materiales de silicato, especialmente los minerales. Bajo carga, el vidrio muestra un comportamiento elástico en una curva teórica de tensión-deformación ( 10). No obstante, cabe aplicar las restricciones indicadas anteriormente.

Comportamiento deformacional

Una parte importante de las precauciones de diseño que se toman al instalar componentes de vidrio tiene por objeto limitar el peligro derivado del único punto débil importante del material, a saber, su fragilidad. Entre ellas se encuentran:

Conclusiones constructivas

8.

☞ Aptdo. 6. Propiedades mecánicas, pág. 342

9.

344

Conclusiones constructivas

IV Materiales

11 Patrón de rotura de vidrio normal. 12 Patrón de rotura de vidrio templado.

☞ Vol. 3, Cap. XIII-9 Huecos

☞ Vol. 3, Cap. XIII-6 Cerramientos de vidrio apoyados en puntos

• la exclusión de coacciones que podrían resultar de la deformación de componentes adyacentes. Para ello, hay que evitar especialmente el contacto con los bordes mediante tolerancias suficientes. A veces hay que interponer elaboradas construcciones de marco, como en el caso de ventanas, para evitarlo. Si es necesario, también se debe proporcionar una adecuada libertad de movimiento en los apoyos; • evitar la concentración local de tensiones, que es difícil de controlar y puede provocar fácilmente la rotura del vidrio. Esta restricción afecta principalmente al apoyo del vidrio, donde se transfieren las cargas entre el vidrio y la subestructura ( 13, 14). Para mantener la tensión baja, es importante limitar las cargas, pero también hacer que el área sobre la que se transfiere la fuerza al vidrio sea lo más grande posible. Por regla general, la máxima superficie de transmisión puede garantizarse mediante apoyos lineales circundantes. Este es el caso, en gran medida, con cercos convencionales. Sin embargo, también se adaptan a las características del material apoyos de borde parciales, como en el caso de lunas unidireccionales (dos apoyos de línea opuestos). En los últimos años, también se crearon los requisitos técnicos para el apoyo de vidrios por puntos, que ya es el estado actual de la técnica; • evitar el contacto directo entre el vidrio y otros materiales duros como el acero o materiales minerales. Como resultado, existiría un riesgo agudo de rotura. Deben intercalarse capas intermedias blandas de plástico o metales blandos como el aluminio ( 15). • el proceso de transporte y montaje de componentes de vidrio es más delicado que el de la mayoría de los demás materiales ( 16). Esto se debe, por un lado, a la gran sensibilidad de las superficies a arañazos y otros daños, que pueden provocar una rotura espontánea o posterior. Por otro lado, también tiene consecuencias directas sobre los formatos máximos de vidrio que se pueden instalar la posición de montaje del componente. La instalación

9 Vidrio

Conclusiones constructivas

13 Apoyo lineal de vidrio. 14 Apoyo puntual de vidrio.

vertical de lunas es poco problemática, ya que la carga muerta se transfiere en el plano de la luna. Por otro lado, la colocación en posición ligeramente inclinada o incluso horizontal es más arriesgada debido al cuelgue de la luna que aún no se ha montado definitivamente y limita los formatos que se pueden utilizar. No obstante, modernas grúas de ventosas múltiples facilitan hoy mucho la colocación de grandes lunas en cualquier posición imaginable ( 16). • debido al riesgo relativamente elevado de rotura de los acristalamientos y al peligro a veces extremo para la vida y la salud que supone, en particular, la caída de fragmentos de vidrio con bordes afilados, se requiere una capacidad de carga residual para tipos de acristalamiento críticos, como acristalamientos sobre cabeza, que garantice que, incluso después de la rotura, los fragmentos permanezcan unidos durante al menos un determinado período de tiempo.15 Esto implica medidas constructivas adecuadas o el uso de vidrios especiales, como vidrio laminado de seguridad.

☞ Vol. 3, Cap. XIII-5 Sistemas nervados y Cap. XIII-6 Cerramientos de vidrio apoyados en puntos

☞ Sobre el concepto de capacidad de carga residual, véase Vol. 3, Cap. XIII-6, Aptdo. 2. Seguridad

☞ Cap. V-4, Aptdo. 4.2 Vidrios de seguridad, pág. 473

• A menudo se pasa por alto que la propiedad especial de la transparencia impone otras restricciones al material, que tienen consecuencias de proyecto de gran alcance. Por regla general, no se está dispuesto a aceptar el menoscabo de la superficie de vidrio transparente, lo que conduce al hecho de que: •• no son posibles subestructuras de soporte detrás o debajo de un vidrio, ya que serían claramente visibles a través del mismo. Construcciones de soporte en forma de rastrel o incluso en forma de punto debajo o detrás de paneles delgados, al estar basadas en el principio de diseño de sistemas nervados, son en otros casos un principio constructivo probado y eficiente, pero están estrictamente prohibidas para el vidrio por la razón mencionada. En cambio, sólo es posible, en principio, un apoyo perimetral tipo marco;

☞ Cap. VI-2, Aptdo. 9.4 Elemento de costillas uniaxiales, pág. 639 ☞ Cap. VI-2, Aptdo. 9.6 Elemento compuesto de un cerco aplacado, pág. 665

345

346

IV Materiales

Conclusiones constructivas

capa intermedia elástica

15 Capa intermedia elástica entre el vidrio y la placa de fijación de acero. 16 Montaje de una luna horizontal.

cuerpos de soporte esféricos vidrio

vacío

recubrimiento de baja emisividad

17 Esquema de un acristalamiento al vacío (sistema de dos lunas).

ventilador de aire

sello de borde de vidrio soldado vacío

sellado de los bordes con vidrio soldado lunas alrededor del tubo de ventilación

bolas de apoyo

18 Estructura de un acristalamiento al vacío. 17

•• no son posibles estructuras de doble hoja con una capa intermedia opaca de material aislante de grosor casi arbitrario, como es el caso de componentes de envoltorio fabricados con todos los demás materiales. Dado que el deseo de transparencia presupone una capa intermedia aislante igualmente transparente, prácticamente la única opción para este fin es una capa de aire o gas inerte estancada, cuyo espesor se limita a unos 20 mm para evitar la convección. Por lo tanto, su capacidad aislante no puede mejorarse simplemente aumentando el grosor de la cavidad, como es posible con material aislante convencional en un significativo intervalo de grosores. Un vacío provocaría una grave flexión de las lunas bajo presión atmosférica. Diversos materiales aislantes translúcidos, aunque no completamente transparentes, como el ATT o los aerogeles, permiten al menos la producción de paneles de vidrio translúcido altamente aislantes; •• no pueden activarse las importantes reservas de carga en ángulo recto con el plano de los vidrios que en potencia posee el doble acristalamiento acoplando las lunas en doble T por medio de almas. Estas franjas también serían visibles a través de los vidrios transparentes y, por lo tanto, no se toleran. Una imagen similar se obtendría con un acristalamiento de doble hoja al vacío, que tendría que mantenerse separado al menos en ciertos puntos con la ayuda de espaciadores para absorber la presión externa, que a su vez serían visibles ( 17, 18).

9 Vidrio

Valores característicos

Vidrio plano rigidez

Valores característicos 16

módulo de elasticidad

70.000 N/mm

2

resistencia a la compresión σC 900 N/mm2 resistencia a la tracción σT 50-80 N/mm2 densidad bruta ρ conductividad térmica

25 kN/m3

λ 1,0 W/(mK)

coeficiente de dilatación térmica α 8 · 10 –6 K–1

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

14 15 16

17

Sobek (2002) Bauen mit Glas Krenkler (1980) Chemie des Bauwesens, pág. 107; Knoblauch, Schneider (1992) Bauchemie, pág. 109 Krenkler (1980) pág. 108 Benedix (1999) Chemie für Bauingenieure, pág. 290 Knoblauch, Schneider (1992) pág. 28 Krenkler (1980) pág. 108 Ibidem pág. 108 Benedix (1999) pág. 293 Krenkler (1980) pág. 110 Benedix (1999) pág. 293 Glas Handbuch 2003, pág. 202 Schittich (Hg) (1998) Glasbau-Atlas, pág. 88 Y el documento GUV 56.3 de las instituciones de Seguro de Accidentes en Alemania; nota en Glas Handbuch 2003, pág. 202 Schittich (ed) (1998) pág. 90 Technische Regeln für Überkopfverglasungen, citado en Schittich (ed) (1998) pág. 98 Schittich (ed) (1998) pág. 61; Härig S, Klausen D, Hoscheid R (2003) Technologie der Baustoffe, pág. 340; Wendehorst R (1998) Baustoffkunde, pág. 238 Fuente: University of Sydney, School of Physics: Applied and Plasma Physics, Dr. Nelson Ng.

UNE-EN 12600: 2003-04 Vidrio para la edificación. Ensayo pendular. Método de ensayo al impacto y clasificación para vidrio plano UNE-EN 1748: Vidrio para la edificación. Productos básicos especiales Parte 1-1: 2006-05 Vidrios borosilicatos. Definiciones y propiedades físicas y mecánicas generales Parte 1-2: 2005-10 Vidrio borosilicatado. Evaluación de la conformidad/Norma de producto UNE-EN 15998: 2021-09 Vidrio para la edificación. Seguridad en caso de incendio, resistencia al fuego. Metodología de ensayo del vidrio con el objeto de su clasificación

Notas

Normas y directrices

347

10.

IV-9 MATERIALES SINTÉTICOS

I

EL PROYECTO CONSTRUCTIVO

II ESTRUCTURA II-1 ORDEN Y SUBDIVISIÓN II-2 CONSTRUCCIÓN INDUSTRIALIZADA II-3 ORDENAMIENTO DIMENSIONAL III SOSTENIBILIDAD III-1 CONTEXTO III-2 ECOLOGÍA III-3 ECONOMÍA III-4 FACTORES SOCIALES III-5 ANÁLISIS DEL CICLO DE VIDA III-6 RECICLAJE

1. Etapas de desarrollo histórico................................... 350 2. Estructura material.................................................... 350 3. Propiedades generales..............................................351 4. Propiedades mecánicas............................................ 353 5. Algunos plásticos relevantes para la construcción... 354 5.1 Polietileno (PE).................................................. 354 5.2 Polipropileno (PP).............................................. 355 5.3 Cloruro de polivinilo (PVC)................................. 356 5.4 Poliestireno (PS)................................................ 357 5.5 Polimetilmetacrilato (PMMA)............................ 358 5.6 Politetrafluoroetileno (PTFE)............................. 359 5.7 Poliamida (PA)................................................... 360 5.8 Poliuretano (PU)................................................. 360 5.9 Policarbonato (PC)............................................. 361 5.10 Poliisobutileno (PIB).......................................... 361 5.11 Resina de poliéster insaturada.......................... 361 5.12 Silicona (SI)........................................................ 361 Notas.............................................................................. 363

IV MATERIALES IV-1 MATERIA IV-2 MATERIALES TÉCNICOS IV-3 PIEDRA IV-4 HORMIGÓN IV-5 MADERA IV-6 ACERO IV-7 HORMIGÓN ARMADO IV-8 VIDRIO IV-9 MATERIALES SINTÉTICOS V V-1 V-2 V-3 V-4 V-5

PRODUCTOS DE CONSTRUCCIÓN PIEDRAS ARTIFICIALES PRODUCTOS DE MADERA PRODUCTOS DE ACERO PRODUCTOS DE VIDRIO PRODUCTOS SINTÉTICOS

VI FUNCIONES VI-1 ÁMBITO VI-2 CONDUCCIÓN DE FUERZAS VI-3 PROTECCIÓN HIGROTÉRMICA VI-4 PROTECCIÓN ACÚSTICA VI-5 PROTECCIÓN CONTRA INCENDIOS VI-6 DURABILIDAD ANEXO

350

Etapas de desarrollo histórico—Estructura material

IV Materiales

1. 1.

Etapas de desarrollo histórico

El uso de plásticos como productos naturales químicamente mejorados ya se conocía desde los egipcios y los mayas en forma de extractos de plantas que contenían estireno o una especie de látex de caucho. En la segunda mitad del siglo XIX, ya se tenían amplios conocimientos sobre el uso de plásticos. Sin embargo, no existía una base científica hasta que Herrmann Staudinger la creó hacia 1920.1 Posteriormente, el rápido desarrollo de la industria química permitió producir plástico a escala industrial.

2. 2.

Estructura material

Los compuestos químicos de partida de las sustancias orgánicas se describen en otra parte. La estructura material de los plásticos ya se ha tratado allí en sus rasgos básicos. Depende mucho del proceso de fabricación. Además de plásticos secundarios para la construcción, que se producen refinando materiales naturales, se distinguen tres procesos para la producción de plásticos sintéticos: 2

☞ Cap. IV-1, Aptdo. 9.3 Materias orgánicas, pág. 218 ☞ Cap. IV-1, Aptdo. 9.3.2 Materiales sintéticos, pág. 220

• polimerización ( 3): los monómeros son moléculas de CH con un doble enlace, como el etileno ( 8) o el estireno ( 12). En el proceso de polimerización, el doble enlace se divide para que se puedan añadir más monómeros a las valencias libres, formando una cadena molecular. El etileno se convierte en polietileno ( 9), el estireno en poliestireno ( 13). Otros plásticos importantes para la industria de la construcción, como el polipropileno y el cloruro de polivinilo, también se producen mediante este proceso. Se trata de plastómeros, también conocidos como termoplásticos, que pierden su resistencia a altas temperaturas. La reticulación de las moléculas polimerizadas se produce únicamente por fuerzas de cohesión ( 1), no por el enclavamiento de protuberancias espinosas que sobresalen transversalmente 3 ( 2). La polimerización procede de forma similar a una reacción en cadena, que se pone en marcha mediante sustancias iniciadoras o catalizadoras y termina con una reacción de terminación. Este proceso de crecimiento es comparable al crecimiento de cristales en materias cristalinas; • policondensación ( 4): en esta reacción de condensación, dos moléculas grandes se combinan para liberar agua u otras sustancias de bajo peso molecular. Para que la reacción se desarrolle sin problemas, esta agua debe eliminarse continuamente. Se forman ésteres o amidas, que se agrupan para formar cadenas moleculares. Las protuberancias espinosas fuertemente pronunciadas (al igual que los grupos de ésteres, cf.  15, 16) conducen a una fuerte reticulación de las hebras moleculares y a una resistencia relativamente alta; 4 • poliadición ( 5): este proceso es similar a la policondensación, pero con la diferencia de que se desprenden

8 Plástico

Estructura material—Propiedades generales

351

1 Representación simplificada de la estructura molecular de un plástico polimerizado: enlace local en zonas semicristalinas. 2 Enlace cruzado de malla ancha de cadenas moleculares vecinas mediante extensiones de espinas largas, como en poliestirenos y polimetilmetacrilatos (representación esquemática).

3 Esquema de una polimerización.

4 Esquema de una policondensación.

5 Esquema de una poliadición.

átomos de hidrógeno H en lugar de agua H2O, que se enganchan al átomo de C que se va a agregar, es decir, se le añaden. Algunos ejemplos de plásticos relevantes para la construcción que se forman por poliadición son resinas epoxi y poliuretanos. Los durómeros estrechamente reticulados, como resinas fenólicas o de melamina, se producen igualmente mediante este proceso. También puede producir elastómeros reticulados de malla ancha, como caucho natural o caucho poliuretano.5 Independientemente de los procesos de fabricación, tiene una influencia significativa en la estructura del material el grado de reticulación. Como ya se ha descrito, se distinguen:

☞ Cap. IV-1, Aptdo. 9.3.2 Materiales sintéticos, pág. 220

• plastómeros: polímeros no reticulados; • durómeros: polímeros fuertemente reticulados; • elastómeros: polímeros reticulados de malla ancha. Las propiedades del material plástico pueden controlarse técnicamente en mayor medida que las de los demás materiales analizados hasta ahora, influyendo en determinados parámetros. Más allá de la existencia de los tres grandes grupos de materiales que son los plastómeros, los durómeros y los elastómeros, los plásticos también se pueden manipular técnicamente en un amplio espectro dentro de

Propiedades generales

3.

352

Propiedades generales

IV Materiales

estos grupos individuales. Es posible influir, por ejemplo, en la forma molecular y, en consecuencia, en la estructura del material (cadenas con o sin protuberancias espinosas); o en el tamaño molecular, con lo que se puede influir en la duración de la reacción de crecimiento del polímero; además, se pueden controlar ciertas características del material mediante aditivos adecuados. Algunos aditivos comunes son: 6 • sustancias de relleno y de refuerzo: mejoran la resistencia a la compresión y la estabilidad dimensional térmica y, en forma de fibras, también aumentan la resistencia a la tracción y la rigidez; • colorantes para colorear; • estabilizadores: protegen las cadenas de polímeros de la degradación por influencias externas como radiación ultravioleta, oxígeno atmosférico o humedad; • lubricantes: mejoran el comportamiento de desmoldeo de la masa fundida solidificada durante la producción de piezas de plástico; • propelentes: se utilizan para espumar plásticos; • aditivos ignífugos: permiten la producción de plásticos ignífugos; • agentes nucleantes: aceleran la cristalización y producen cristalitos más pequeños para mejorar la transparencia. • antiestáticos: crean una película de humedad en la superficie que impide la carga electrostática. Por estas razones, sólo pueden hacerse afirmaciones generales sobre las propiedades de los plásticos con grandes reservas. No obstante, en comparación con los materiales considerados anteriormente para estructuras portantes primarias, cabe destacar lo siguiente: • incluso armados con fibra, los plásticos en comparación sólo alcanzan una resistencia limitada; • los plásticos tienen una buena resistencia a la corrosión. Se trata de una ventaja importante frente a materiales de la competencia, como el acero o la madera; • la baja densidad aparente de los plásticos se hace notar en aplicaciones portantes por una relación muy favorable entre el peso muerto y la resistencia (comparable a la de la madera), y cuando se utilizan en cerramientos de edificios por los favorables coeficientes de conductividad térmica,

8 Plástico

Propiedades mecánicas

353

es decir, por su buen efecto aislante. La combinación de buenas propiedades aislantes y buena resistencia puede aliviar especialmente el problema de puentes térmicos en construcciones de envoltorio de edificios; • la durabilidad a largo plazo de los plásticos aún no se ha evaluado ampliamente. Diversas influencias externas o procesos de cambio de la estructura del material pueden conducir a un cambio de las propiedades del mismo; 7 • los plásticos son eléctrica y magnéticamente neutros. Cuando se utilizan como sustituto del acero—por ejemplo, en armaduras—esta propiedad desempeña ocasionalmente un papel importante.

6 Micrografía electrónica de barrido de un plástico reforzado con fibra de vidrio (PRFV). 7 Fibra de aramida entrelazada (centro y derecha fibra de carbono; izquierda fibra de vidrio).

Las propiedades mecánicas de los plásticos son muy variadas. Van desde elásticas, plásticas, elastoplásticas hasta extremadamente frágiles. Además del proceso de fabricación, influyen mucho en las propiedades mecánicas: • la temperatura ambiente; • la edad del plástico; • la radiación ultravioleta. De nuevo, son problemáticas las generalizaciones. No obstante, se puede afirmar en principio que, aunque los plásticos tienen una resistencia a la compresión relativamente baja, tienen una buena resistencia a la tracción en comparación con los materiales minerales frágiles, y ambas en combinación, lo que les confiere una cierta característica dúctil. Las propiedades más favorables a este respecto las tienen los plásticos armados con fibra ( 6). Al igual que el hormigón armado, estos materiales están compuestos por fibras resistentes a la tracción y una matriz envolvente. La división de tareas asigna a su vez el esfuerzo de compresión y cortante a la matriz, y el esfuerzo de tracción a las fibras. Aunque las fibras no pueden colocarse de forma dirigida como en el caso del hormigón armado, sí pueden alinearse parcialmente siguiendo las fuerzas de tracción ( 7). Sin embargo, plásticos especiales como las poliamidas

Propiedades mecánicas

4.

354

Algunos plásticos relevantes para la construcción

☞ Aptdo. 5.7 Poliamida (PA), pág. 360

5. 5. Algunos plásticos relevantes para la construcción

5.1 5.1

Polietileno (PE)

IV Materiales

aromáticas, o aramidas para abreviar, alcanzan las mayores resistencias a la tracción como material fibroso, muy por encima de las capacidades de aceros de alta resistencia.8 Información más detallada sobre las propiedades mecánicas, así como el comportamiento deformacional, sólo puede darse en relación con un material específico, por lo que se hace referencia a la sección siguiente. En este contexto, se examinarán con más detalle algunos plásticos que son importantes para aplicaciones constructivas (aunque en su mayoría no en estructuras portantes primarias).  El polietileno se forma a partir de la polimerización del material de partida etileno H2C = CH2 (también llamado eteno;  8, 9). La fórmula estructural química es: H

H

H

H

H

C

C

C

C

C

H

H

H

H

H

H H

CH2 CH2 C C

8 Eteno o etileno H2C = CH2 con un doble enlace que se divide durante la polimerización.

CH2 CH2

H

9 Molécula de polietileno (PE) con la estructura básica tetraédrica indicada.

☞ Véase la representación del modelo de la estructura material en Aptdo. IV-1 Materia,  62, pág. 220

H

Es un plastómero de moléculas de cadena no ramificada acopladas en regiones semicristalinas. Variedades: Mediante el ajuste selectivo de la forma molecular durante la polimerización, se pueden producir estructuras de material más densamente empaquetadas (en el caso de moléculas menos ramificadas) o más débilmente reticuladas (en el caso de moléculas con extensiones). En consecuencia se suministran: 9 • PE-VLD

(very low density)

• PE-LLD

(linear low density)

• PE-LD

(low density)

• PE-MD

(middle density)

• PE-HD (high density)

8 Plástico

Algunos plásticos relevantes para la construcción

valores propios 10

355

PE-LD PE-HD

rigidez (mód. Y., tracción) 200–500 N/mm2 700–1.400N/mm2 resistencia a comp./tr. σ 8–23 N/mm2 18–35 N/mm2 densidad bruta ρ 9,2 kN/m3 9,5 kN/m3 conductividad térmica λ

0,3 W/(mK)

coef. de dilatación térm. α 200 · 10 –6 K–1

0,42 W/(mK) 150 · 10 –6 K–1

El polipropileno es un plastómero resultante de la polimerización y tiene una estructura molecular en forma de cadena con extensiones laterales en forma de nudos hechos de grupos CH3 ( 10). La fórmula estructural química es: H

H CH3 H

H

C

C

C

C

C

CH3 H

H

H CH3

Polipropileno (PP)

para la variante sindiotáctica (alternancia rítmica de las posiciones de los grupos CH3; en el isotáctico, todos los grupos CH3 están alineados unidireccionalmente, en el atáctico de forma irregular). La estructura molecular reticulada ( 11) de un PP de ritmo regular (PP iso o sindiotáctico) da lugar a un plástico con buena rigidez y dureza. El PP atáctico, en cambio, es blando.11

CH-Gruppe (hinten) CH2-Gruppe CH3-Gruppe (hinten) CH2-Gruppe

CH3-Gruppe CH-Gruppe

10 Polipropileno. Los grupos CH3 sobresalen lateralmente como protuberancias espinosas. Los grupos CH y CH2 alternados y encadenados forman la hebra molecular propiamente dicha (estructura tetraédrica resaltada gráficamente; en este caso, se muestra un PP sindiotáctico). 11 Cadena de polipropileno. Las protuberancias transversales en forma de botón provocan el entrelazamiento y la reticulación de los hilos de la cadena.

5.2

356

Algunos plásticos relevantes para la construcción

IV Materiales

valores propios

PP

rigidez (mód. Y., tracción) 1.100–1.300 N/mm2 resistencia a comp./tr. σ

21–37 N/mm2

densidad bruta ρ

9,0 kN/m3

conductividad térmica λ

0,22 W/(mK)

coef. de dilatación térm. α 100–200 · 10 –6 K–1

5.3 5.3

Cloruro de polivinilo (PVC)

☞ Cap. IV-1, 9.3.2 Materiales sintéticos, pág. 220

El cloruro de vinilo H2C=CHCl procedente de la reacción de etileno y cloro se combina en una polimerización para formar cloruro de polivinilo. La fórmula química estructural es: H

H

H

H

H

C

C

C

C

C

Cl

H Cl H Cl

El PVC también es un plastómero. Debido a que los átomos de Cl son mucho más grandes en comparación con los átomos de C y H, las macromoléculas están fuertemente curvadas y densamente enmarañadas, lo que da lugar a una característica de material duro similar al cuerno. Esto se ve reforzado por la polaridad de los átomos de Cl. Variedades: se distinguen dos tipos de PVC: • PVC duro o PVC-U (unplasticized); • PVC blando o PVC-P (plasticized). La polimerización produce inicialmente PVC rígido, que puede ser procesado posteriormente con la ayuda de plastificantes para producir PVC blando con una consistencia entre elástica y blanda. valores propios

PVC-U

PVC-P

rigidez (mód. Y. tracción)

1.000–3.500 N/mm2 –

resistencia a comp./tr. σ

50–75 N/mm2

10–25 N/mm2

densidad bruta ρ

13,8–15,5 kN/m3 11,6–13,5 kN/m3

conductividad térmica λ

0,14–0,17 W/(mK) 0,15 W/(mK)

coef. de dilatación térm. α 80 · 10 –6 K–1

150–210 · 10 –6 K–1

8 Plástico

Algunos plásticos relevantes para la construcción

El poliestireno se forma a partir de la polimerización del estireno, que a su vez se forma a partir de la combinación de eteno y benceno ( 12). La fórmula química estructural es: H

H

H

H

C

C

C

C

H H C H C

C C

H C H

H C

C H

H C

H

C C

5.4

Poliestireno (PS) H

H C

C

H

C H

C

H

C

H

C

C H C

H

H

C

Las protuberantes espinas de los anillos de benceno mantienen alejadas las cadenas moleculares ligeramente retorcidas, pero las unen de forma eficaz (véase la representación del modelo en  13, 14). Debido a los vacíos resultantes, el material puede producirse de forma cristalina. Variedades: se distinguen:

C

H

H

12 Estireno a partir del compuesto de eteno y un anillo de benceno hexagonal. El doble enlace entre el CH y el grupo CH2 de arriba se escinde durante la polimerización y forma la cadena principal ( 13 derecha).

• poliestireno PS-E: material expandible y espumable; se produce añadiendo un agente espumante durante la polimerización. También se conoce como espuma de partículas de poliestireno expandido (EPS). Espuma de poliestireno convencional para el aislamiento; • poliestireno PS-X: el gas expansivo no se añade hasta la extrusión del material en láminas; la llamada espuma extruida, también conocida como espuma rígida de poliestireno extruido (XPS). Espuma de célula cerrada para elementos de construcción en contacto con el terreno y cubiertas invertidas; • además, diversos copolímeros como el ABS o el ASA, que se forman por injerto en el polibutadieno. valores propios

PS-E

rigidez (mód. Y. tracción)

3.200 N/mm2 –

13 Poliestireno (detalle). Cadena polimérica formada por una hebra de CH2 con extensiones unidas de anillos de benceno (resaltados en gris). Éstas son responsables de una fuerte reticulación de la estructura material.

PS-X

resistencia a comp. σC

0,06–0,25 N/mm2 > 0,15 N/mm2

resistencia a tracción σT

0,1–0,5 N/mm2

0,5 N/mm2

densidad bruta ρ

0,15–0,3 kN/m3

3,0–3,5 kN/m3

conductividad térmica λ

0,03–0,035 W/(mK)



–

coef. de dilatación térm. α 80 · 10 –6 K–1 –

357

14 Estructura material abstrahida de poliestireno con grandes protuberancias espinosas. Las cadenas están enlazadas pero se mantienen alejadas.

358

5.5 5.5

Algunos plásticos relevantes para la construcción

IV Materiales

Polimetilmetacrilato (PMMA)

El polimetilmetacrilato, también conocido como vidrio acrílico o plexiglás, es un plastómero de monómeros con pronunciadas espinas de grupos éster ( 15, 16). La fórmula química estructural es: H

H H

H

C

C

C

H

C

H

O

H

H

C

C

H

C

C

H

H C

O

H

O

O H

C

H

H

C

H

H

H

La polaridad de los grupos ésteres crea una fuerte atracción entre los filamentos moleculares adyacentes. La estructura del tejido es dura y duradera.

Kettenstrang

H

Fortsatz CH3-Gruppe (2) (hinten)

H H

Kettenglied CH2-Gruppe

H

H

C

C

(1)

C

C

H2

H

O

H2

H1

C2

H H

H2

H1

O

C1

15 Metilmetacrilato. Este monómero está compuesto por la unidad básica de la cadena CH2 y una extensión de la columna vertebral en forma de éster (CO-O-CH3). El doble enlace en el grupo CH2 superior se escinde para formar una cadena. 16 Polimetilmetacrilato. Se puede ver la cadena principal (línea punteada) así como las apófisis espinosas que sobresalen lateralmente de los grupos éster.

Dornfortsatz Estergruppe

valores propios

PMMA

rigidez (mód. Y. tracción)

2.700–3.200 N/mm2

Kettenstrang

resistencia a comp./tr. σ 50–77 N/mm2 densidad bruta ρ 11,7–12,0 kN/m3 conductividad térmica λ

0,19 W/(mK)

coef. de dilatación térm. α 80 · 10 –6 K–1

8 Plástico

Algunos plásticos relevantes para la construcción

El politetrafluoroetileno se forma a partir de la polimerización del tetrafluoro F2C=CF2 ( 17). La fórmula química estructural es: F

F

F

F

F

C

C

C

C

C

F

F

F

F

F

Politetrafluoroetileno (PTFE)

Se forman cadenas muy lineales que, debido a la fuerte polaridad entre los átomos de C y F, se combinan para formar una estructura claramente cristalina ( 18–20). Las regiones cristalinas comprenden hasta el 70 % de las longitudes moleculares.12 valores propios

PTFE

rigidez (mód. Y. tracción)

420 N/mm2

resistencia a comp./tr. σ 10–14 N/mm2 densidad bruta ρ 21–23 kN/m3 conductividad térmica λ

0,24 W/(mK)

coef. de dilatación térm. α 130–200 · 10 –6 K–1

F F F F

C

C

C

17 Tetrafluoroetileno. F F

18 El politetrafluoroetileno (PTFE) se forma a partir del monómero tetrafluoroetileno mediante la división de su doble enlace.

19 Atracción entre los átomos de C y F de cadenas adyacentes de politetrafluoroetileno (PTFE) debido a la fuerte polaridad. 20 La fuerte atracción entre las cadenas de polímero de PTFE da lugar a una estructura de red espacial similar a un cristal, estrechamente interconectada (representación esquemática según Volland).

359

5.6

360

5.7 5.7

Algunos plásticos relevantes para la construcción

IV Materiales

Poliamida (PA)

Las poliamidas son termoplásticos formados por policondensación de aminoácidos.13 Las macromoléculas tienen distintas regiones semicristalinas que dan al material una dureza similar a la del cuerno ( 21). La fórmula química estructural del monómero (en este caso de la poliamida perlón) es:

CH2 CH2

CH2

CH2

CH2

CO

CH2 NH

21 Poliamida (polímero de perlón).

H

H

H

H

H

H

C

C

C

C

C

N C

H

H

H

H

H

O

n

Esto da lugar por repetición cíclica a la molécula de cadena de la poliamida. Además de las poliamidas de nilón y perlón, de uso muy extendido, son también de especial importancia las poliamidas aromáticas. También se denominan aramidas, pero se han dado a conocer ampliamente sobre todo a través de marcas como Kevlar ®. 14 Las fibras están formadas por cadenas moleculares que tienen un alto grado de cristalinidad del 30 al 60 % debido a los enlaces de hidrógeno laterales.15 Además, las cadenas se estiran hasta un múltiplo de su longitud, de modo que se refuerza la orientación paralela de las mismas. Como resultado, las fibras tienen una resistencia al estiramiento extremadamente alta, una gran resistencia a la tracción y al calor, y una gran flexibilidad. Las aramidas alcanzan tensiones de rotura de unos 3.500 N/mm2, superando incluso a aceros de alta resistencia. valores propios

p. e. poliamida 6 extrusionada (PA 6 E)

rigidez (mód. Y. tracción)

1.500–3.000 N/mm2

resistencia a comp./tr. σ densidad bruta ρ

80–120 N/mm2 11,4 kN/m3

conductividad térmica λ

0,23 W/(mK)

coef. de dilatación térm. α 70–100 · 10 –6 K–1

5.8 5.8

Poliuretano (PU)

Los poliuretanos se forman por poliadición de alcoholes polihídricos e isocianatos.16 La fórmula química estructural de un monómero es: 17

O

H

H

C

C

H

H

O

C O

H

H

H

H

H

H

H

H

N

C

C

C

C

C

C

N C

H

H

H

H

H

H

O

n

8 Plástico

Algunos plásticos relevantes para la construcción

361

por lo que, dependiendo del proceso, se pueden producir poliuretanos lineales (comparables a las poliamidas) o también poliuretanos reticulados.18 Las propiedades de los materiales que se pueden obtener son muy variadas. valores propios

p. e., espuma rígida integral de poliuretano 22K (PUR IHS 22K)

rigidez (mód. Y. tracción)

350–600 N/mm2

resistencia a comp./tr. σ densidad bruta ρ

8–18 N/mm2 4,0–6,0 kN/m3

conductividad térmica λ

0,025 W/(mK)

coef. de dilatación térm. α 73 · 10 –6 K–1

 Los policarbonatos son poliésteres termoplásticos formados por policondensación. Se trata de plásticos cristalinos, muy elásticos, extremadamente resistentes y con una superficie brillante, que se utilizan en la construcción especialmente para elementos de envoltorio transparentes o translúcidos. Los más conocidos son las planchas de hoja múltiple (por ejemplo, de doble hoja) de policarbonato. Debido a la alta resistencia al impacto del PC,19 tienen una buena resistencia a la fractura. Los policarbonatos son muy resistentes a la radiación ultravioleta y a otras influencias de la intemperie.20

Policarbonato (PC)

5.9

El poliisobutileno, también conocido como caucho butílico, tiene una estructura molecular enmarañada y sólo parcialmente reticulada de hebras de cadena con extensiones laterales de espinas CH3. Sus características materiales corresponden a las de un elastómero; el material tiene carácter entre caucho-elástico y viscoplástico. Es excepcionalmente resistente al envejecimiento, a ácidos y a álcalis, pero es atacado por aceites minerales y gasolina.21

Poliisobutileno (PIB)

5.10

Las resinas de poliéster insaturadas se forman por policondensación y son plásticos duros, muy frágiles, transparentes como el agua y con una excelente resistencia química. 22 Se utilizan en la construcción como adhesivos (adhesivos de dos componentes), resinas de colada y también como aglutinantes para morteros y hormigones poliméricos.23

Resina de poliéster insaturada

5.11

Las siliconas, también conocidas como polisiloxanos o siloxanos, ocupan una posición especial entre las sustancias poliméricas. A diferencia de los compuestos orgánicos considerados hasta ahora, que consisten en cadenas moleculares de átomos de C, la cadena del polímero de silicona es un compuesto de átomos de silicio Si y oxígeno O (cadena

Silicona (SI)

5.12

362

Algunos plásticos relevantes para la construcción

IV Materiales

de siloxano). Las valencias laterales de los átomos de Si están ocupadas por compuestos orgánicos CH, por ejemplo con grupos metilos CH3 como se muestra en la fórmula estructural de un polidimetilsiloxano: H H

H

C

H

Si H

O

C

H

H

☞ Cap. IV-1, Aptdo. 9.1 Materias minerales, pág. 206

H

C

H

Si H

C

O H

H

n

Las siliconas ocupan una posición intermedia entre los silicatos inorgánicos y los polímeros orgánicos.24 Los filamentos de la cadena pueden producirse de forma lineal—unidades estructurales mono y difuncionales—o con ramificaciones laterales hechas de cadenas Si-O—ramificación unilateral: unidades estructurales trifuncionales; bilateral: tetrafuncionales, cf.  22. En consecuencia, se pueden producir estructuras moleculares con diferentes grados de reticulación, lo que explica la amplia gama de propiedades materiales de los productos de silicona. Variedades: según el elemento estructural molecular de que se trate, pueden surgir: • aceites de silicona lineales o cíclicos, o respectivamente: • con una adecuada reticulación de la molécula—elementos estructurales tri y tetrafuncionales—también cauchos elásticos de silicona de vulcanización en frío (RTV = Room Temperature Vulcanizing), como se utilizan frecuentemente como selladores plásticos inyectables en la construcción, y también: • cauchos de silicona de vulcanización en caliente (HTV = High Temperature Vulcanizing) como los que se utilizan para cintas de sellado rígidas, perfiles y manguitos—por ejemplo en la construcción de ventanas y fachadas—así como además: • resinas de silicona que se curan por calentamiento y se transforman en barnices, por ejemplo.

22 Diferentes grados de ramificación de siliconas con diferentes tipos de elementos estructurales. R 25 denota en cada caso un radical de metilo o fenilo.

R

R

R

O

R Si O

O Si O

O Si O

O Si O

R

R

O

O

trifuncional

tetrafuncional

monofuncional

difuncional

363

8 Plástico

1 2 3 4 5 6

7 8 9 10

11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25

Bauen mit Kunststoffen E&S IBK Darmstadt (ed) Jahrbuch Kunststoffe 2004, pág. 44 Volland (1999) Einblicke in die Baustoffkunde..., pág. 209 Ibidem pág. 210 Ibidem pág. 210 Bauen mit Kunststoffen, Jahrbuch 2002, Datensammlung für technische Kunststoffteile der Kern GmbH, Clemens-KernStr. 1, D-56276 Großmaischeid; pág. 46 Volland (1999) pág. 211 Bauen mit Kunststoffen, Jahrbuch 2002, pág. 272; también Beukers, van Hinte (2001) Lightness, pág. 167 Bauen mit Kunststoffen, Jahrbuch 2002, pág. 51 Todos los datos de ésta y las siguientes tablas de valores característicos de los plásticos están tomados de: Bauen mit Kunststoffen, Jahrbuch 2002 Bauen mit Kunststoffen, Jahrbuch 2002, pág. 56 Benedix (1999) Chemie für Bauingenieure, pág. 419 Ibidem pág. 420 Kevlar es un nombre de marca de la empresa DuPont. El nombre químico es poli(p-fenileno-tereftalamida) Información del Fachinformationszentrums (FIZ) Chemie Berlin, VS-C Polyamide Enciclopedia Brockhaus, 19 a ed. (1987), palabra clave Polyurethane Benedix (1999) pág. 426 Ibidem pág. 426 Bauen mit Kunststoffen, Jahrbuch 2002, pág. 61 Benedix (1999) pág. 425 Ibidem pág. 411 Bauen mit Kunststoffen, Jahrbuch 2002, pág. 59 Benedix (1999) pág. 424 Ibidem pág. 299 Ibidem pág. 299

Notas

V-1 PIEDRAS ARTIFICIALES

1. Historia de las piedras artificiales............................. 366 2. Ladrillos cerámicos................................................... 368 2.1 Materiales de origen......................................... 368 2.2 Fabricación........................................................ 368 2.3 Coloración.......................................................... 368 2.4 Criterios de selección........................................ 368 2.5 Dimensiones y parámetros nominales...............370 2.6 Formas de ladrillo...............................................374 2.7 Ladrillos especiales............................................376 3. Unidades sin cocer.................................................... 377 3.1 Pieza sílico-calcárea.......................................... 377 3.1.1 Variantes.................................................. 377 3.1.2 Formatos de pieza....................................378 3.1.3 Valores característicos.............................378 3.2 Bloques de hormigón celular.............................379 3.2.1 Tipos de bloque de hormigón celular normalizados.................................379 3.2.2 Valores característicos ............................379 3.2.3 El hormigón celular como material de construcción..........................379 3.3 Bloques de hormigón y de hormigón ligero...... 381 3.3.1 Variantes.................................................. 381 3.3.2 Valores característicos ........................... 382 3.3.3 Construcción con bloques y losas de hormigón y hormigón ligero...... 382 3.4 Piezas de escoria............................................... 382 3.4.1 Variantes.................................................. 382 3.4.2 Valores característicos............................ 382 3.5 Bloques huecos para relleno............................. 383 4. Morteros de albañilería............................................. 383 4.1 Mortero normal (G): mortero de cal, mortero de cemento y cal y mortero de cemento....................................................... 386 4.2 Mortero ligero (L).............................................. 386 4.3 Mortero de capa delgada (T)............................. 387 4.3.1 Colocación de ladrillos aligerados........... 387 4.4 Mortero de capa media..................................... 387 4.5 Mortero de cara vista........................................ 388 4.6 Otros morteros especiales................................ 388 5. Revoque mineral, revoque de resina sintética y sistema compuesto de aislamiento térmico.......... 388 5.1 Revoque exterior............................................... 389 5.2 Enlucido interior................................................. 390 5.3 Materiales de partida........................................ 390 5.4 Tipos de mortero de revoque y enlucido.......... 390 5.5 Grupos de mortero de revoque y enlucido....... 391 5.6 Suministro y aplicación...................................... 391 5.7 Estratificación del revoque................................ 391 5.7.1 Grosores de revoque y enlucido............. 392 5.7.2 Sistemas de revoque.............................. 394 5.7.3 Métodos de revoque o enlucido............. 394 5.8 Revoques y sistemas de revoque termoaislantes................................................... 394 5.8.1 Revoque termoaislante........................... 394 5.8.2 Sistema compuesto de aislamiento térmico exterior (ETICS)......................... 396 Notas.............................................................................. 399 Normas y directrices...................................................... 399

I

EL PROYECTO CONSTRUCTIVO

II ESTRUCTURA II-1 ORDEN Y SUBDIVISIÓN II-2 CONSTRUCCIÓN INDUSTRIALIZADA II-3 ORDENAMIENTO DIMENSIONAL III SOSTENIBILIDAD III-1 CONTEXTO III-2 ECOLOGÍA III-3 ECONOMÍA III-4 FACTORES SOCIALES III-5 ANÁLISIS DEL CICLO DE VIDA III-6 RECICLAJE IV MATERIALES IV-1 MATERIA IV-2 MATERIALES TÉCNICOS IV-3 PIEDRA IV-4 HORMIGÓN IV-5 MADERA IV-6 ACERO IV-7 HORMIGÓN ARMADO IV-8 VIDRIO IV-9 MATERIALES SINTÉTICOS V V-1 V-2 V-3 V-4 V-5

PRODUCTOS DE CONSTRUCCIÓN PIEDRAS ARTIFICIALES PRODUCTOS DE MADERA PRODUCTOS DE ACERO PRODUCTOS DE VIDRIO PRODUCTOS SINTÉTICOS

VI FUNCIONES VI-1 ÁMBITO VI-2 CONDUCCIÓN DE FUERZAS VI-3 PROTECCIÓN HIGROTÉRMICA VI-4 PROTECCIÓN ACÚSTICA VI-5 PROTECCIÓN CONTRA INCENDIOS VI-6 DURABILIDAD ANEXO

© Springer-Verlag GmbH Germany, part of Springer Nature 2023 J. L. Moro, El proyecto constructivo en arquitectura – del principio al detalle, https://doi.org/10.1007/978-3-662-66558-9_5

366

Historia de las pedras artificiales

V Productos de construcción

1. 1.

Historia de las piedras artificiales

La técnica de fabricación de piedras artificiales para albañilería tiene una historia de desarrollo que se remonta a más de 6.000 años. Las piedras artificiales fueron probablemente los primeros productos de construcción prefabricados usados en las obras más antiguas de la humanidad. El principio típico de la obra de fábrica, consistente en la colocación de piezas de albañilería en un aparejo formando muros relativamente delgados que se estabilizan mutuamente, ha conservado un lugar en la construcción moderna de muro, incluso hoy en día, debido a su elemental y racional lógica constructiva, así como por el viejo y familiar lenguaje formal que ha surgido de él en el curso de la historia.1 Los primeros ladrillos de la antigüedad eran en su mayoría secados al sol ( 1–2) o débilmente cocidos. Pero también eran ya conocidos en aquella época los ladrillos de alta cocción y los vidriados. Incluso antes de estos ladrillos cocidos, ya se conocían en Babilonia piedras artificiales de cuarzo, cal y magnesio. La cultura romana tuvo una influencia duradera en la técnica de fabricación de ladrillos. En muchos países europeos, el uso a gran escala de ladrillos se remonta a la introducción de la tecnología romana. Los romanos estandarizaron sus productos de ladrillo en todo su imperio, una estandarización dimensional que nunca se ha logrado a una escala geográfica tan grande en la historia de la humanidad hasta hoy. La densidad de fábricas de ladrillos en el Imperio Romano era elevada. Los fabricantes eran el ejército y fábricas de ladrillos privadas, que producían ladrillos, tejas, tubos y ladrillos moldeados, por ejemplo para la construcción de sistemas de calefacción por hipocausto ( 3). También se utilizaron profusamente en la tecnología constructiva romana muros hechos de hojas de ladrillo y rellenos de hormigón (opus caementitium). Los romanos ya utilizaban material pétreo artificial, fabricado con áridos y un aglomerante hidráulico, que era muy similar a nuestros bloques de hormigón actuales. Incluso a finales de la Edad Media, los edificios se construían a menudo con ladrillos romanos, recuperados de las ruinas del imperio desaparecido. La producción de ladrillos, a menudo a cargo de ladrilleros ambulantes que fabricaban ladrillos artesanales, era muy costosa y la proporción de ladrillos inservibles era elevada. No fue hasta el siglo XIX hasta que se produjeron ladrillos de forma industrial. En 1859, Friedrich Hoffmann construyó el primer horno anular y, tras la invención de la máquina de cortar arcilla, permitió la producción en masa con una calidad constante de este material de construcción, tan importante para la revolución industrial. Las piedras artificiales, en combinación con el hormigón armado, siguen siendo la materia prima esencial para muchas tareas de construcción de tamaño pequeño y mediano. Los productos de construcción modernos se han adaptado a las mayores exigencias en materia de rendimiento físico y fabricación. Hoy en día, la piedra artificial puede considerarse





☞ Cap. IV-4, Aptdo. 1. Etapas de desarrollo histórico, pág. 270

1 Piedras artificiales

Historia de las pedras artificiales

un producto industrial muy desarrollado en sus múltiples formas de aplicación, especialmente en su uso en la envoltura de edificios.

1 Los ladrillos de arcilla o bloques de arcilla sin cocer se colocan al aire para que se sequen en este ejemplo procedente de Ghana.

2 Producción actual de ladrillos de barro en Marruecos. En primer plano, se amasa la masa de arcilla; después de fabricar los ladrillos a mano, se extienden para que se sequen.

3 Ladrillos romanos utilizados para la construcción de un sistema de calefacción por hipocausto (reconstrucción en la Villa Rustica cerca de Lauffen, Alemania).

367

368

Ladrillos cerámicos

V Productos de construcción

2. 2.

Ladrillos cerámicos

2.1 2.1

Materiales de origen

Los ladrillos se forman y se cuecen a partir de margas, arcillas o masas arcillosas. Las materias primas demasiado grasas deben leudarse añadiendo arena, polvo de ladrillo, ceniza, etc. Dependiendo de sus propiedades, la arcilla para ladrillos se prepara mediante mezcla, lechada, sumidero o invernada. Además, la mezcla se hace pasar por un molino de rodillos y se tritura. El llamado refinado final por aplastamiento y planchado mejora la plasticidad y la capacidad de aglutinamiento de la masa de arcilla. El objetivo de la mezcla es conseguir una unión cerámica del material tras el proceso de cocción a una temperatura suficientemente alta, que proporcione al ladrillo de albañilería las propiedades mecánicas necesarias y la durabilidad deseada. Esto distingue fundamentalmente los ladrillos de obra de fábrica cocidos de los productos de arcilla secados al aire.

 EN 771-1  DIN 20000-401

2.2 2.2 Fabricación

 Por lo general, la producción de ladrillos cocidos se lleva a cabo mediante un proceso de extrusión. Pero los ladrillos también se producen en prensas con punzones verticales. Las piezas en bruto resultantes se secan a una temperatura de aproximadamente 100 ° C, con lo que se elimina el agua de mezcla de la arcilla para evitar que las piedras sean desmenuzadas por el vapor durante el proceso de cocción. Tras el proceso de secado, las piezas en bruto se cuecen a una temperatura de 900 a 1.100 ° C. Debido a la silicatización durante el proceso de cocción, las partículas de materia prima se unen de forma irreversible. Una vez que el ladrillo ha salido del horno, tiene sus propiedades finales y también puede ser procesado inmediatamente después del enfriamiento.

2.3 2.3

Dependiendo de la materia prima y de la atmósfera del horno, los ladrillos cocidos adquieren diferentes colores:

Coloración

• un alto contenido de óxido de hierro y una atmósfera rica en oxígeno en el horno provocan una coloración roja de los ladrillos; • un alto contenido de marga o un bajo contenido de óxido de hierro provocan el amarillamiento; • una atmósfera del horno con poco oxígeno produce una coloración oscura. 2.4 2.4

Criterios de selección

Para muros de obra de fábrica, existen bloques de tamaño pequeño, mediano y grande, con distintas formas y dimensiones. Pueden estar especializados para funciones específicas como: • capacidad de carga (resistencia a la compresión) • protección térmica

1 Piedras artificiales

Ladrillos cerámicos

• protección acústica • protección contra incendios • protección contra la lluvia torrencial • resistencia a las heladas • procesamiento En cuanto a la carga de humedad actuando sobre la obra de fábrica, la norma hace una distinción fundamental:

 EN 771-1, 3.3, 3.4

• obra de fábrica protegida: la que está protegida contra la penetración del agua y no tiene contacto con el suelo o aguas subterráneas. La protección la puede proporcionar una capa adecuada de revoque o revestimiento. También puede tratarse de la hoja interior de un muro exterior de doble hoja o también un tabique. La obra de fábrica protegida puede ser portante o no portante. • obra de fábrica sin protección: la que pueda estar expuesta a la lluvia, la escarcha o el rocío y/o esté en contacto con el suelo o aguas subterráneas sin protección adecuada. En consecuencia, los ladrillos se clasifican en:

 EN 771-1, 3.5, 3.6

• ladrillos P: ladrillos de albañilería para uso en obra de fábrica protegida; • ladrillos U: ladrillos para uso en obra de fábrica sin protección. En cuanto a la resistencia a la compresión, la norma distingue dos categorías:

 EN 771-1, 3.34, 3.35

• unidades de albañilería de categoría I: las que tienen una resistencia a la compresión declarada que alcanzan con una probabilidad de al menos el 95 %;

4 3 5

6 2

1

1 2 3 4 5 6

soga tizón grueso tabla canto testa

4 Designaciones convencionales de las dimensiones y superficies de un ladrillo de albañilería, según EN 771-1.

369

370

V Productos de construcción

Ladrillos cerámicos

• unidades de albañilería de categoría II: las que no alcanzan el nivel de confianza de la categoría I.  EN 771-1, 3.26

2.5 2.5

En cuanto a la precisión dimensional, se distingue la categoría especial de ladrillos planos. Se trata de ladrillos de albañilería con una precisión dimensional especial, sobre todo en lo que respecta a la altura del ladrillo. Esto es particularmente importante para la albañilería con juntas de capa fina de unos pocos milímetros, donde son inaceptables mayores desviaciones dimensionales. Los formatos de piedra se siguen caracterizando hoy en día en base al sistema dimensional octamétrico como múltiplos de ( 5):

Dimensiones y parámetros nominales ☞ Cap. II-3, Aptdo. 2.1 El sistema dimensional octamétrico, pág. 72

• FD (formato delgado) altura de bloque 52 mm; • FN (formato normal) altura de bloque 71 mm; También es posible el marcaje mediante las dimensiones de la piedra en milímetros (ancho x alto x largo): longitud o ancho: 115, 145, 175, 240, 300, 365, 490 mm altura: 52, 71, 113, 238 mm

FD

5,2 formato

11,5 FN

7,1

11,5 2 FD

11,3

11,5 5 FD

4 FD

6 FD

8 FD

23,8 11,5 12 FD

9 FD

7,5 FD

3 FD 11,3 17,5 4 FD

5 FD

6 FD

8 FD

11,3 24 10 FD

8 FD

16 FD

12 FD

23,8 24

24

30

36,5

49

longitud

anchura

altura

en mm

en mm

en mm

FD

240

115

52

NF

240

115

71

2 FD= 1,5 FN 240

115

113

3 FD= 2,5 FN 240

175

113

3,20 FD

145

300

113

3,75 FD

300 (308)

175

113

4 FD

240 (248)

115

238 (249)

4 FD

240 (248)

240

113 (124)

5 FD

300 (308)

115

238 (249)

5 FD

300 (308)

240

113 (124)

6 FD

365 (373)

115

238 (249)

6 FD

365 (373)

240

113 (124)

6 FD

490 (498)

175

113 (124)

7,5 FD

300 (308)

175

238 (249)

8 FD

240 (248)

240

238 (249)

8 FD

490 (498)

115

238 (249)

8 FD

490 (498)

240

113 (124)

9 FD

365 (373)

175

238 (249)

10 FD

240 (248)

300

238 (249)

12 FD

365 (373)

240

238 (249)

12 FD

490 (498)

175

238 (249)

14 FD

240 (248)

425

238 (249)

15 FD

365 (373)

300

238 (249)

16 FD

490 (498)

240

238 (249)

20 FD

490 (498)

300

238 (249)

5 Resumen de los formatos de ladrillos artificiales como múltiplos del formato delgado FD.

1 Piedras artificiales

característica

371

Ladrillos cerámicos

sección de la norma

tipo de ladrillo uso previsto

posición en el código de designación y abreviatura de la característica (entre paréntesis)

unidad

valor declarado

A

1

CL

2

PóU

categoría

5.2.4, 5.3.4

3

resistencia media a la compresión

5.2.4, 5.3.4

4

N/mm2

densidad bruta media en seco

5.2.3.1, 5.3.3.1

5

kg/m3

xxxx

longitud, anchura, altura

5.2.1.1, 5.3.1.1

6

mm

LLxAAAxHHH

identificación de conjuntos con valores predefinidos, vinculados al uso previsto 5.2.5, 5.3.5

spd 2 (L)

B

C

I ó II xxx,x

7

valor λ10,dry,unit

conjuntos con características predefinidas 1

A, B y C W/(mK)

x,xxx

NDR 3

NDR 3 NDR 3

categoría de resistencia a las heladas

5.2.5, 5.3.5

spd (F)

F0, F1 ó F2

F0

F0

F2

categoría de límites de desviación dimensional

5.2.1.2, 5.3.1.2

spd 2 (T)

mm (Tm)

T1, T1+, T2, T2+ ó Tm

T1

T1+

T1

categoría de gama de medida

5.2.1.2, 5.3.1.2

spd 2 (R)

mm (Rm) R1, R1+, R2, R2+ ó Rm

R1

R1+

R1

clase de desviación dimensional

5.2.3.1, 5.3.3.1 entre paréntesis % (Dm) detrás de la densidad bruta (D)

D1, D2 ó Dm

D2

D2

D1

desviación de la planicidad (rectitud)

5.2.1.2.4, 5.3.1.2.4

spd 2 (E)

mm

x

NDR 3

1

NDR 3

paralelismo de planos

5.2.1.2.5, 5.3.1.2.5

spd 2 (PL)

mm

x

NDR 3

1

NDR 3

densidad bruta neta media en seco

5.2.3.2, 5.3.3.2

spd 2 (N)

kg/m3

xxxx

NDR 3

NDR 3 NDR 3

densidad bruta neta en seco—clase de desviación dimensional

5.2.3.2, 5.3.3.2

D1, D2 ó Dm

NDR 3

NDR 3 NDR 3

representación del grupo 4

5.2.2, 5.3.2

spd 2 (G)

G1, G2, G3 ó G4 ó G1S 4

G2

G3

G1

volumen total de las cavidades

5.3.2

spd 2 (FR)

% de vol.

xx

n. a. 5

n. a. 5

≤ 20

resistencia inicial al cizallamiento

5.3.2

spd 2 (B)

N/mm2

x,xx

NDR 3

NDR 3 NDR 3

2

entre paréntesis % (Dm) después de la densidad bruta neta en seco

coeficiente de difusión del vapor de agua

5.2.11, 5.3.12

spd (V)

absorción de agua

5.2.7, 5.3.7

spd 2 (W)

%

absorción inicial de agua

5.2.7, 5.3.7

spd 2 (I)

kg/m2/min

contenido de sales solubles activas—categoría

5.2.8, 5.3.9

spd 2 (S)

expansión normal por humedad

5.2.9, 5.3.10

spd 2 (M)

clase de comportamiento bajo fuego

5.2.10, 5.3.11

spd 2 (RF)

resistencia media a la compresión no perpendicular a la superficie de apoyo

5.2.4, 5.3.3

spd 2 (C)

sustancias peligrosas

5.2.13, 5.3.14

1

2 3 4 5

2

spd 2 (DS)

x/xx o xx/xxx

5/10

5/10 50/100

xx,x

NDR 3

NDR 3 NDR 3 NDR 3 NDR 3

x,x

NDR 3

S0, S1 ó S2

S0

mm/m

x,x

NDR 3

A1

A1

N/mm2

xxx,x

NDR 3

NDR 3 NDR 3

según la normativa NDR 3 nacional en el lugar de utilización

NDR 3 NDR 3

S0

S2

NDR 3 NDR 3 A1

A1

En función del conjunto (A, B o C), sólo hay que especificar las características correspondientes si difieren de los valores predefinidos en las tres últimas columnas de la tabla. Sin posición determinada. No se detecta rendimiento. Por referencia a EN 1996-1-1 o EN 1996-1-2. No aplicable

6 Determinación de los códigos de designación de ladrillos de albañilería y de los conjuntos de valores predefinidos, según EN 771-1.

372

V Productos de construcción

Ladrillos cerámicos

También se utilizan otras características: • densidad aparente: de 0,7 a 2,2 kg/ dm3; • clase de resistencia a la compresión: de 12 a 60 N/mm2; • indicación del grosor de la pared utilizada en mm; & EN 771-1, 6.1, 6.2, Tab. 2

Tres ejemplos de códigos de designación según la norma: ladrillo DIN 105-100 (ladrillo macizo) 12 -1,8 - 2 FD 240 (véase  6). CL · P · I · 8,5 · 750(D1) · 240 x 300 x 238 · A · T2 · R2 · B0,15 · L0,140 · V CL · P · I · 10,0 · 650 · 250 x 365 x 249 · B · T2+ · R2+ · L0,090 CL · U · I · 43,8 · 1900 · 240 x 115 x 71 · C · N2100(2) · G2 ·  W  113 mm ladrillo bloque); • suplemento para sistemas machihembrados; • pieza perforada y hueca > 15% de proporción de orificio; • pieza plana de alta precisión; • pieza de bisel; • elementos de retícula (según la marca); • elementos planos de alta precisión (según la marca); • pieza de cara vista/maciza; • pieza de cara vista.

Variantes

3.1.1

378

Unidades sin cocer

3.1.2

Formatos de pieza

3.1.3

Valores característicos

V Productos de construcción

Como ya se ha mencionado para la obra de ladrillo cerámico, el tamaño de las piezas sílico-calcáreas también se define como un múltiplo del formato delgado FD—por ejemplo, 10 FD, 16 FD, etc. ( 20). Otras características: Los valores característicos son: • clase de resistencia: 4 – 60 N/mm2: se usan mucho 12, 20 y 28 N/mm2. • densidad aparente: 0,6 – 2,2 kg/dm3. También con piezas sílico-calcáreas es posible utilizar las llamados piezas planas o de gran precisión que se asientan en mortero de capa fina ( 22, 23). Las piezas sílico-calcáreas son muy económicas. Una cierta desventaja es la necesidad de medidas adicionales de aislamiento térmico en paredes exteriores, ya que no se puede generar porosidad en el material como se hace con el material de arcilla.

22 Las piezas sílico-calcáreas de gran formato se colocan con la ayuda de utillajes de elevación.

20 Varias muestras de piezas sílico-calcáreas: unidades macizas y perforadas.

23 Colocación de piezas sílico-calcáreas con mortero de capa fina.

21 Paredes de sótano de piezas sílico-calcáreas.

1 Piedras artificiales

Unidades sin cocer

379

Los bloques de hormigón celular se fabrican con cemento y/o cal y materiales silíceos finamente molidos, utilizando aditivos formadores de gas y agua, y se endurecen bajo vapor bajo tensión. En la actualidad, los materiales básicos son arena con cuarzo, aglomerante, agente espumante, agua (y posiblemente aditivos). Para ello, se muele la arena hasta alcanzar la finura del cemento y se puede utilizar cal viva y/o cemento como aglomerante. Se mezcla aluminio en forma de polvo o pasta como agente de porosificación. Los materiales de partida se dosifican y se mezclan para formar una suspensión acuosa. En los moldes de los bloques, el agua apaga la cal en una reacción exotérmica y el aluminio reacciona con el hidróxido de calcio para liberar hidrógeno. Esto provoca la porosidad de los bloques; se forman poros con un diámetro de hasta aproximadamente 1,5 mm. El hidrógeno sale entonces de las piezas sin dejar residuo. Los bloques resultantes no son más que piezas en bruto, que luego se cortan en un dispositivo especial para obtener los formatos de pieza definitivos. A continuación, las piezas cortadas se curan en autoclaves. Las unidades están hechas de hidrato de silicato de calcio y poseen sus propiedades finales tras el enfriamiento. 3 Las dimensiones de estas unidades se determinan especificando longitud x anchura x altura. Los bloques de hormigón celular tienen unas dimensiones máximas de 62,4 x 50,0 x 24,9 cm, y las losas de construcción de hormigón celular 99,0 x 20,0 x 39,0 cm.

Bloques de hormigón celular

Los bloques de hormigón celular se clasifican de la siguiente manera:

Tipos de bloque de hormigón celular normalizados

3.2.1

Valores característicos

3.2.2

El hormigón celular como material de construcción

3.2.3

3.2

✏ También denominado AAC (Autoclaved Aerated Concrete)

& DIN 4166 & DIN 4223-101 bis -102 & EN 12602 & EN 771-4  DIN 20000-404

• bloque de hormigón celular; • bloque plano de hormigón celular de alta precisión; • tablero de construcción de hormigón celular; • tablero plano de construcción de hormigón celular de alta precisión; • elemento plano de hormigón celular de alta precisión. Los siguientes valores son determinantes para la resistencia y la densidad aparente: • clase de resistencia: 1,6; 2 ;4 ; 6; 8 N/mm2; • densidad aparente: 0,3 – 1,0 kg/dm3. La ventaja de los bloques y losas de hormigón celular reside en que son fáciles de trabajar, incluso para los no profesionales. Se pueden crear fácilmente construcciones sólidas de muros monohoja ( 24, 25), que cumplen tanto

380

Unidades sin cocer

V Productos de construcción

la función portante como las funciones de aislamiento y protección acústica y contra incendios. Existen kits ofrecidos por varios fabricantes para la construcción por cuenta propia. También están disponibles componentes de hormigón celular armados. Esto incluye paneles de forjado y cubierta, paneles de pared y placas de pared para muros exteriores e interiores portantes y no portantes. El acero de armadura debe estar protegido contra la corrosión mediante un tratamiento superficial especial ( 26, 27).

24 Los bloques de hormigón celular de gran formato se colocan con la ayuda de utillajes de elevación.

25 Bloques de hormigón celular colocados con la llamada técnica de juntas a tope. Los bloques porosos se unen con mortero de capa fina.

26 Colocación de placas de forjado de hormigón celular armado. Se prefabrican industrialmente hasta una longitud de 750 cm y una anchura de 75 cm.

27 Instalación de paneles para muros de carga de hormigón celular de un piso de altura en la construcción de una vivienda unifamiliar.

1 Piedras artificiales

Unidades sin cocer

Son piezas compuestas por agregados minerales porosos y aglutinante hidráulico. En el caso de bloques de hormigón, se trata de un hormigón normal de estructura densa con agregados minerales; en el caso de bloques de hormigón ligero, se utilizan agregados ligeros apropiados—piedra pómez natural, escoria, escoria de lava, toba, arcilla expandida, pizarra expandida, cenizas volantes de carbón sinterizadas, cascajo de ladrillo—con aglutinantes hidráulicos ( 28, 29). En el mercado, es habitual designar los bloques en función de los agregados (por ejemplo, bloques macizos con cascajo). Durante la producción, se mezclan a fondo las materias primas (aglutinantes, áridos y agua). La mezcla se compacta en máquinas vibratorias moldeadoras de bloques. Se producen los llamados compactos verdes, que conservan su forma para su posterior procesamiento. En la fase de postratamiento, se eliminan partículas sueltas y rebabas mediante cepillos de igualado. A continuación, los compactos verdes se almacenan para su precurado. Este proceso de precurado dura entre 24 y 72 horas. Después, los bloques se embalan ya para su entrega y se depositan en un almacén al aire libre para su endurecimiento final hasta alcanzar la resistencia nominal. Son comunes las siguientes variantes: • bloque hueco de hormigón ligero; • placa de pared hueca de hormigón ligero; • bloque macizo de hormigón ligero; • pieza maciza de hormigón ligero; • bloque macizo de hormigón ligero con ranuras; • bloque macizo de hormigón ligero con ranuras y propiedades especiales de aislamiento térmico;

28 Patrón de juntas de un muro exterior de bloques huecos de hormigón ligero.

29 Bloques huecos de hormigón ligero con placas aislantes de espuma rígida integradas.

Bloques de hormigón y de hormigón ligero

381

3.3

& Unidades de albañilería de hormigón DIN 4226-101 y -102 así como EN 771-3 & Paneles de pared de hormigón ligero DIN 18148 y 18162 & Cemento DIN 1164-10 & Cenizas volantes de hulla EN 450-1,-2 & EN 771-3  DIN 20000-403 ✏ El hormigón ligero también se denomina LAC = „Lightweight Aggregate Concrete“

Variantes

3.3.1

382

Unidades sin cocer

V Productos de construcción

• bloque hueco de hormigón; • bloque macizo de hormigón; • pieza maciza de hormigón; • pieza de cara vista de hormigón; • bloque de cara vista de hormigón. 3.3.2

3.3.3

3.4 3.4

3.4.1

Valores característicos

Construcción con bloques y losas de hormigón y hormigón ligero

Piezas de escoria

Variantes

Son determinantes los siguientes valores: • clase de resistencia

2 – 12 N/mm2

• densidad aparente

0,5 – 2,4 kg/dm3

Las piezas y las losas de hormigón o de hormigón ligero se utilizan tanto para la obra portante como para la no portante. La conductividad térmica del hormigón ligero viene determinada por el tipo de árido. La obra de fábrica de hormigón también se utiliza como muro de fábrica de doble hoja ( 30). La coordinación dimensional de los bloques de hormigón se realiza mediante el sistema dimensional octamétrico. Las piezas y bloques de gran tamaño tienen cámaras perpendiculares a su tabla. Las piezas de escoria se fabrican con áridos obtenidos artificialmente como residuos de fundición—en su mayoría escoria de alto horno granulada—y aglomerantes hidráulicos (cemento o cal). Tras mezclar los áridos, las piezas se moldean y compactan en moldes de acero. Las unidades, que conservan su forma después del desmoldeo, se endurecen al aire, bajo vapor y a veces también bajo gases que contienen ácido carbónico. Existen las siguientes variantes: • piezas macizas de escoria; • piezas perforadas de escoria; • bloques huecos de escoria;

3.4.2

Valores característicos

Son determinantes los siguientes valores: • clase de resistencia

6 – 28 N/mm2

• densidad aparente

1,0 – 2,0 kg/dm3

Cuando se utilizan como piezas de cara vista, las piezas colados deben alcanzar al menos la clase de resistencia 12.

1 Piedras artificiales

Los muros de hormigón también pueden construirse con métodos de construcción de relleno. Para ello, se apilan bloques huecos machihembrados de gran formato hechos de hormigón ligero, hormigón con serrín ( 31) o espuma y se rellenan de hormigón por secciones. Este método de construcción se diseñó originalmente para la autoconstrucción, pero ahora también se utiliza con éxito en la construcción convencional de edificios. Es posible insertar una armadura constructiva (de barra de acero). Las cámaras deben llenarse de hormigón uniformemente con mangueras para que la presión del hormigón fresco no destruya los bloques huecos que sirven de encofrado perdido. Están disponibles las siguientes variantes:

Morteros de albañilería

Bloques huecos para relleno

383

3.5

• bloque de encofrado de hormigón, sistema Hinze; • bloque de encofrado de hormigón ligero, sistema Gisoton con aislamiento térmico integrado.

30 Hoja exterior de un muro de doble hoja, hecha de ladrillos virstos de hormigón ligero. 31 Bloques de encofrado de hormigón con virutas de madera, que pueden utilizarse como encofrado permanente en la construcción de relleno (fabricante: Rau, Nagold).

La tarea mecánica más importante del mortero de albañilería es la transferencia en toda la superficie de esfuerzos de compresión y cortantes entre las unidades de albañilería en la unión, al tiempo que proporciona una resistencia a la tracción limitada, que, sin embargo, no debe contabilizarse en términos de cálculo estructural. Gracias a su elaboración en estado plástico, el mortero garantiza la compensación de los desniveles en las superficies de contacto con el ladrillo. Además, aplicado en forma de enfoscado, el mortero también asume tareas de protección y sellado. El mortero para la construcción de obra se mezcla con arena, aglomerante y agua, a veces con aditivos y adiciones. El tamaño del grano de la arena oscila entre 1 y 4 mm. La arena debe cumplir los requisitos de la norma EN 12620. Sobre todo, no debe contener ningún aditivo perjudicial (por ejemplo, arcilla o componentes orgánicos). Se admiten como aglomerantes los siguientes: • cal según EN 459-1;

Morteros de albañilería ☞ Cap. IV-3, Aptdo. 2. Etapas de desarrollo técnico de la obra de fábrica > tercera etapa, p. 256 ☞ Éstos se tratan en el Aptdo. 5. Revoques minerales, revoques de resina sintética y sistemas compuestos de aislamiento térmico, pág. 386 ☞ Cap. IV-3, Aptdo. 3. Mortero, pág. 259 & EN 12620 & EN 998-2  DIN 20000-412  DIN 18580

4.

384

V Productos de construcción

Morteros de albañilería

clase de densidad aparente

designación

ladrillos

EN 771-1 y DIN V 20000-401

clases de resistencia 2

4

6

8

12

GM 1) 20

28

kN/m3

0,6

7

0,65

7,5

Mz

ladrillo macizo

(1,6 – 2,0 kg/dm3)

0,7

9

HLz

ladrillo perforado en vertical

(0,6 – 1,4 kg/dm3)

0,75

9,5

KMz

clinker macizo

(2,0 – 2,2 kg/dm3)

0,8

10

KHLz

clinker perforado en vertical

(1,6 – 1,8 kg/dm3)

0,9

11

VHLz

ladrillo perforado en vertical, resistente a heladas ladrillo macizo, resistente a heladas

(1,6 – 1,8 kg/dm3)

1,0

12

1,2

14

1,4

15

VMz

ladrillos silicocalcáreos

(1,6 – 1,8 kg/dm3)

EN 771-2 y DIN V 20000-402

1,6

17

1,8

18

2,0

20

1,2

14

1,4

16

KS

ladrillos macizos

(1,6 – 2,2 kg/dm3)

1,6

16

KS L

ladrillos perforados

(1,2 – 1,6 kg/dm3)

1,8

18

KS Vm ladrillos de cáscara exterior

(1,8 – 2,0 kg/dm3)

2,0

20

(1,8 – 2,0 kg/dm3)

2,2

22

0,35

4,5

0,4

5

KS Vb

ladrillo de cara vista

KS VmL ladr. de cáscara exterior, perfor.

(1,4 – 1,6 kg/dm3)

KS VbL ladrillos de cara vista, perforados (1,4 – 1,6 kg/dm3) bloques de hormigón celular EN 771-4 y DIN V 20000-404 PP

bloques de hormigón celular planos

0,5

6

PPE

elementos de hormigón celular planos

0,55

6,5

hormigón ligero y hormigón EN 771-3 y DIN 20000-403 Hbl

Vbl, V

Hbn

bloques huecos de hormigón ligero (0,45 – 1,6 kg/dm3)

0,6

7

0,65

7,5

0,7

8

0,8

9

0,45

6,5

0,5

7

0,6

8

0,7

9

0,8

10

bloques macizos y ladrillos macizos de hormigón ligero (0,45 – 2,0 kg/dm3)

0,9

11

1,0

12

1,2

14

unidades de albañilería de hormigón (0,8 – 2,4 kg/dm3)

1,4

16

1,6

16

1,8

18

2,0

20

2,2

22

2,4

24

32 Clases de densidad aparente y clases de resistencia de unidades comunes de albañilería normalizadas.4

1 Piedras artificiales

• cemento según EN 197-1; • aglomerantes de albañilería y revoco según EN 413-1; • al igual que aglomerantes equivalentes aprobados. Se entiende por aditivos aquellos que influyen favorablemente en las propiedades del mortero (cal de construcción, trass, harina de roca). Modifican profundamente las propiedades del mortero—adherencia a la obra, trabajabilidad, resistencia a heladas, etc.—y pueden añadirse en mayores cantidades. Las sustancias añadidas modifican las propiedades químicas y físicas del mortero y sólo se añaden en pequeñas cantidades: agentes de porosificación, plastificantes, retardadores, aceleradores de solidificación, selladores, etc. El efecto de estas sustancias añadidas debe comprobarse siempre mediante una prueba de idoneidad antes de la colocación de los ladrillos. El mortero de albañilería puede producirse como el llamado mortero de obra directamente a pie de obra, o como el llamado mortero de fábrica en la planta de mortero. La mezcla a máquina se realiza en función de partes de volumen o de peso. La mezcla a mano sólo se efectúa en casos excepcionales, por ejemplo, para pequeñas cantidades. En la obra se mezclan casi exclusivamente los llamados morteros de receta. Se supone que el mortero de receta cumple los requisitos deseados sin necesidad de realizar más pruebas. Si no se respeta la receta del mortero, se requiere una prueba de idoneidad. El mortero de mezcla preparada garantiza un ajuste seguro y uniforme de sus propiedades. Al mortero de fábrica sólo hay que añadirle agua, al premortero de fábrica aglomerante, pero no arena, áridos ni aditivos. Se distinguen los siguientes tipos de mortero de fábrica: • el mortero seco de fábrica se suministra en sacos o en silos; sólo es necesario añadir agua en la cantidad especificada por el fabricante; • el mortero fresco de fábrica también se denomina mortero listo para aplicar con llana. Se entrega en obra en condiciones de uso. Gracias al retardador añadido, el mortero sigue siendo manejable hasta 36 horas; • premortero de fábrica: se añaden agua y cemento a una mezcla de cal y arena en la mezcladora; • el mortero para silos multicámara se entrega en un silo, con los componentes individuales almacenados en cámaras separadas del mismo. Se mezclan en el silo añadiendo agua para poder extraer un mortero trabajable;

Morteros de albañilería

385

386

grupo de grupo de mortero mortero según MG EN 998-2

cal aérea cal masa hidratade cal da

cal hidráulica (HL 2)

cal hidráulica (HL 5), aglutinante de revoque y albañilería (MC 5)

cemento

arena a de roca natural

1

1

–

–

–

–

4

2

–

1

–

–

–

3

–

–

1

–

–

3

4

–

–

1

–

–

3

5

1,5

–

–

–

1

8

6

–

2

–

–

1

8

–

–

2

–

1

8

–

–

–

1

–

3

I

3

II

7

M1

M 2,5

8 9 10 11 a

V Productos de construcción

Morteros de albañilería

IIa

M5

III

M 10

–

1

–

–

1

6

–

1

–

–

1

6

–

1

–

–

1

6

Los valores del contenido de arena se refieren a la condición húmeda en almacenamiento.

34 Composición y proporciones de mezcla para el mortero de albañilería estándar de obra según DIN 18580.

clase resistencia a la compresión en N/mm2

33 Clases de mortero de albañilería en función de su resistencia a la compresión según EN 998-2.

M1

M 2,5

M5

M 10

M 15

M 20

Md

1

2,5

5

10

15

20

d

d Una resistencia a la compresión especificada por el fabricante que sea superior a 20 N/mm2 (en incrementos de 5 N/mm2).

Según la norma, se diferencian clases de resistencia a la compresión según  33. 4.1 4.1

Mortero normal (G): mortero de cal, mortero de cemento y cal y mortero de cemento

Los morteros normales son los clásicos usados en albañilería. Se utilizan como mortero de fórmula según la tabla en  34 aplicándose como mortero de obra o de fábrica—mortero según EN 998-2 con una densidad aparente seca ≥ 1,5 kg/dm3 o inferior a 1,3 kg/dm3 para morteros de albañilería ligeros.

4.2 4.2

Mortero ligero (L)

El mortero ligero también se denomina mortero termoaislante. Se utiliza para evitar puentes térmicos en la obra de fábrica porosa y altamente aislante, generalmente de gran formato. Los morteros ligeros se dividen en dos grupos según su conductividad térmica: 5

& EN 998-2

• LM 21—conductividad térmica 0,21 W/(mK); • LM 36—conductividad térmica 0,36 W/(mK). Las densidades aparentes en seco oscilan entre 0,7 y 1,0 kg/ dm3. Se rebajan añadiendo arcilla expandida, pizarra expandida, mica expandida, perlas de espuma de poliestireno, etc. Los morteros ligeros corresponden a un mortero del grupo II a, pero muestran mayores deformaciones que un mortero normal.

1 Piedras artificiales

Morteros de albañilería

387

El mortero de capa delgada se utiliza para colocar piezas de alta precisión, por ejemplo, bloques planos de hormigón celular. Se produce exclusivamente como mortero seco de fábrica y se asigna al grupo de morteros III. El grosor del tendel se limita a entre 1 y 3 mm; el tamaño máximo del grano de los áridos es de 1 mm. Es importante la correlación entre el bloque y el mortero de capa delgada. Ambos deben combinarse sólo dentro de un sistema, es decir, en una combinación probada y definida.

Mortero de capa delgada (T)

Se aplica el mortero de capa fina por inmersión de la tabla de apoyo del bloque de gran formato ( 36) o—alternativamente—se aplica el mortero ligero mediante un rodillo de mortero ( 37).6 El asiento de la primera hilada de ladrillos y la colocación de los ladrillos de gran formato se realiza con la ayuda de un utillaje de montaje ( 38, 39).

Colocación de ladrillos aligerados

4.3.1

Este tipo de mortero pretendía ser un compromiso para facilitar el uso de obra de ladrillo ligero perforado verticalmente. El grosor de la junta de mortero es de 5 a 7 mm, que es bastante menor que el de la junta cuando se utiliza un mortero normal o ligero. Aumentando el grosor de la junta con respecto al mortero de capa fina, se puede reducir el esfuerzo técnico necesario para la producción de ladrillos planos (el amolado) y, al mismo tiempo, aumentar la resistencia a compresión de los ladrillos. Sin embargo, el uso predominante de morteros de capa media hoy en día es en el acabado interior.

Mortero de capa media

4.4

4.3

& EN 998-2

35 (Arriba derecha) Mezclado del mortero de capa fina con el batidor. 36 (Arriba izquierda) Aplicación de mortero en capa fina por inmersión. 37 (Arriba centro) Se aplica mortero de capa fina sobre las costillas de los bloques huecos con la ayuda del rodillo de mortero. 38 (Abajo izquierda) Colocación de la primera hilada de ladrillos ligeros perforados verticalmente sobre una base de mortero ligero. 39 (Abajo derecha) Colocación de ladrillos de gran formato con el uso de utillajes de elevación. El uso de ladrillos de gran formato conlleva una importante reducción de la proporción de juntas de mortero.

388

Revoques y sistemas compuestos

V Productos de construcción

Los morteros de capa media suelen producirse como mortero seco premezclado con fibras añadidas: • resistencia a la compresión βc ≥ 5 N/mm2 • densidad aparente en seco ρD ≤ 1,0 kg/dm3 • resistencia adhesiva al cizallamiento βAC ≥ 0,2 N/mm2 4.5 4.5

Mortero de cara vista

4.6 4.6

Otros morteros especiales

Al igual que el mortero de capa media, el mortero para hojas vistas no está normalizado en la norma DIN 1053. Se utiliza exclusivamente en conjunción con obra de revestimiento/ladrillo visto y están diseñados para cumplir con estos requisitos en términos de aspecto visual y protección contra la intemperie. Deben cumplir los requisitos de los grupos de mortero II a III a. Entre ellos figuran: • lechada para obra de ladrillo vista; • mortero de colada para unir ladrillos con formas especiales; • mortero para bloques de vidrio (mortero de la clase III); • mortero para piezas molde de chimeneas; • mortero adhesivo (mortero de cemento Portland modificado con plástico); • lechada para tendones de pretensado según EN 447.

5. 5.

Revoque mineral, revoque de resina sintética y sistema compuesto de aislamiento térmico & DIN 18550-1, -2 & EN 998-1, -2

El revoque o enfoscado es un revestimiento de mortero o de materiales de recubrimiento con un diámetro de grano de 0,25 a 4 mm aplicado a paredes o techos en una o varias capas de un determinado grosor, que sólo alcanza sus propiedades finales por la consolidación sobre el componente al que se aplica. Según el grosor del recubrimiento y el tipo de mortero o material de recubrimiento utilizado, los revoques asumen tareas constructivas de protección contra la humedad y el viento, así como la regulación del clima ambiental, y sirven para el diseño de superficies. Se hace la siguiente distinción básica: • aglomerantes minerales para mortero de revoque; • aglomerantes orgánicos para mortero de revoque (como revoque de acabado) (los llamados revoques de resina sintética). Ambos pueden funcionar también en combinación.

1 Piedras artificiales

Revoques y sistemas compuestos

Los revoques exteriores deben ser resistentes a la intemperie, es decir, soportar los efectos de la humedad y los cambios de temperatura, y ofrecer protección contra la lluvia. No se debe impedir la difusión del vapor de agua entre el interior y el exterior y el revoque exterior no debe actuar en ningún caso como barrera de vapor ( 40).

389

5.1

Revoque exterior & DIN 18550-1 & EN 13914-1

revoque

revoque de zócalo

superficie del terreno paquete de grava revoque de la pared exterior del sótano impermeabilización

40 Aplicación de diferentes tipos de revoque exterior en la zona del zócalo de un edificio de obra de fábrica, que corre el riesgo de sufrir salpicaduras y aguas superficiales. El revoque exterior debe cumplir los requisitos de resistencia a la intemperie, especialmente en la zona del zócalo.

envoltura de botones

designación

descripción

mortero con cal aérea

mortero de revoque con cal aérea (secada al aire) como aglomerante principal

CS I o inferior

sustratos inestables, conservación de edificios históricos

mortero de cal hidráulica (NHL, HL)

mortero de revoque con cal hidráulica como aglomerante principal

CS I/CS II

exterior, conservación de edificios históricos

mortero de cal y cemento

mortero de revoque a base de cal y cemento

CS II/CS III

exterior, zócalo

mortero de cemento

mortero de revoque, con cemento como aglomerante principal

CS III/CS IV

exterior (zócalo, sótano, paredes exteriores)

categoría típica de resistencia a la compresión según EN 998-1

ejemplos de aplicación

41 Tipos de revoque exterior con aglomerantes minerales según EN 13914-1. designación

descripción

categoría típica de categoría típica de absorción de agua transmisión de según EN 15824 vapor de agua según EN 15824

área de aplicación

revoque de silicato ligado orgánica- revoque con dispersión de silicato y mente (revoque de silicato) sintética como aglomerante principal

W2

V1

exterior

revoque de dispersión (revoque de resina sintética)

revoque con dispersión sintética como aglomerante principal

W3

V1 a V2

exterior

revoque de resina de silicona

revoque con resina de silicona y dispersión sintética como aglomerante principal

W3

V1

exterior

42 Tipos de revoque exterior con aglomerantes orgánicos según EN 13914-1.

390

5.2 5.2

Revoques y sistemas compuestos

V Productos de construcción

Enlucido interior

Los enlucidos interiores tienen que cumplir los requisitos como portadores de recubrimientos superficiales, así como tareas de protección contra el fuego y el sonido. El enlucido debe ser capaz de absorber, almacenar y liberar rápidamente el vapor de agua (efecto regulador del clima).

& DIN 18550-2 & EN 13914-2

5.3 5.3

Materiales de partida & EN 998-1

5.4 5.4

Tipos de mortero de revoque y enlucido

Los materiales de partida son aglomerantes minerales/orgánicos y agregados minerales (arenas naturales, perlita, arcilla expandida, etc.) ( 41, 42). La norma distingue los siguientes tipos de mortero de revoque o enlucido según el tipo de característica y/o el uso previsto:

& EN 998-1, 3.

• mortero de revoque o enlucido normal (GP): sin propiedades especiales; • mortero de revoque o enlucido ligero (LW): con una densidad aparente seca del mortero sólido inferior a un valor determinado; • mortero de revoque o enlucido fino (CR): especialmente coloreado; • mortero monocapa de revoque para exteriores (OC): se aplica en una sola capa, pero cumple todas las funciones de un revoque multicapa; generalmente coloreado; • mortero de revoque de restauración (R): para el revoque de obra de fábrica húmeda que contiene sales hidrosolubles; • mortero de revoque termoaislante (T): con propiedades específicas de aislamiento térmico

capa de acabado capa base con malla inserta rociado muro (sustrato)

45 Revoque grueso histórico sobre una construcción de entramado de madera con cañizo como material de soporte.

46 Representación esquemática de la estratificación de un revoque de dos capas según DIN 18550.

1 Piedras artificiales

propiedades

resistencia a la compresión después de 28 días

absorción capilar de agua

conductividad térmica

Revoques y sistemas compuestos

categorías

valores

CS I

0,4 N/mm2 a 2,5 N/mm2

CS II

1,5 N/mm2 a 5,0 N/mm2

CS III

3,5 N/mm2 a 7,5 N/mm2

CS IV

≥ 6 N/mm2

WC 0

sin especificar

WC 1

C ≤ 0,40 kg/(m2 · min 0,5)

WC 2

C ≤ 0,20 kg/(m2 · min 0,5)

T1

≤ 0,1 W/(m · K)

T2

≤ 0,2 W/(m · K)

391

43 Clasificación de las propiedades del mortero endurecido según EN 998-1.

tipo de mortero

mortero de cal aérea

cales de construcción, cal aérea, cal blanca hidratada, cal hidratada según EN 459-1

cemento según EN 197-1 (generalmente CEM II 32,5R)

arena según EN 12620

3,5 – 4,0 1,0

mortero con aglutinante de revoque y de albañilería

mortero de cemento con adición de cal hidratada

aglutinante de revoque y albañilería según EN 413-1

1,0

mortero con cal hidráulica

mortero de cal-cemento

cal hidráulica, cal hidráulica natural según EN 459-1

3,0 – 4,0

1,0

3,0 – 4,0

1,5 – 2,0

1,0

9,0 – 11,0

≤ 0,5

2,0

6,0 – 8,0

1,0

3,0 – 4,0

mortero de cemento

44 Proporciones de mezcla de morteros de revoque de obra según la norma alemana DIN 18550-1.

Los morteros de revoque y enlucido se dividen en grupos según  43:

Grupos de mortero de revoque y enlucido

5.5

Se distinguen los siguientes estados de entrega y producción:

Suministro y aplicación

5.6

Estratificación del revoque

5.7

• mortero de obra: mortero cuyas materias primas individuales (normalmente arena, cemento, cal) se mezclan directamente en la obra ( 44). • mortero de fábrica (también mortero seco de fábrica): mortero seco entregado en la obra en sacos o silos y mezclado con agua. La estructura tradicional del revoque tiene varias capas; a partir del muro exterior de carga, consiste en ( 46): • aplicación con rociador de una capa de agarre como imprimación de adherencia ( 47);

392

Revoques y sistemas compuestos

V Productos de construcción

• revoque o enfoscado de fondo como capa principal; • si conviene, inserción de un tejido de malla ( 48); • revoque de acabado como superficie vista ( 49, 54–58). El mortero rociado para el pretratamiento no cuenta como una capa separada de revoque. El revoque de fondo constituye la capa de base propiamente dicha. La fina capa superior sirve para dar forma a la superficie de revoque. Según la vieja regla artesana de no poner capa dura sobre blanda, el revoque de fondo debe ser al menos tan firme como el de encima. La base del revoque, por ejemplo un muro exterior de fábrica, debe ser tal que se garantice una adherencia suficiente y un endurecimiento uniforme de la superficie del revoque ( 51). El revoque húmedo debe protegerse del secado rápido y desigual (rociando con agua y/o protegiendo la superficie del revoque). Esta es la causa más común de agrietamiento. Grosores de revoque y enlucido

Son comunes los siguientes espesores ( 52, 53): • revoques 20 mm; • enlucidos 15 mm; enlucidos de una capa 10 mm ( 50).



5.7.1

47 Aplicación manual por rociado como base de revoque en una pared exterior de ladrillo ligero perforado en vertical. 48 Malla de armadura, utilizada aquí para reforzar un sistema de aislamiento térmico compuesto, se incorpora ahora a menudo al revoque para absorber tensiones locales de tracción.

49 Aplicación del revoque de acabado. 50 Aplicación a máquina y alisado manual de un guarnecido monocapa.

1 Piedras artificiales

sustrato de revoque

Revoques y sistemas compuestos

393

tratamiento previo a d

a

obra de fábrica de ladrillo

Normalmente no se requiere un tratamiento previo especial de la base de revoque si se demuestra que existe una absorción normal y uniforme.

b

bloques de hormigón, ladrillos silicocalcáreos o ladrillos de gran formato

Dependiendo de la absorbencia y de la rugosidad de la superficie, puede ser necesario un tratamiento previo con una capa de rociado, un puente de unión hecho con un mortero de cemento modificado con polímeros o una base metálica de revoque.

c

obra de ladrillos ligeros

Hay que comprobar que la absorbencia es similar a la de los ladrillos normales. Si no es así, pueden ser necesarias medidas especiales, por ejemplo, imprimación, base metálica de revoque.

d

elementos de hormigón ligero de gran formato

Precauciones especiales recomendadas por el fabricante de los elementos o el fabricante del revoque.

e

obra de bloques de hormigón celular

Dependiendo del tipo de revoque, puede ser necesario un tratamiento previo para reducir la absorción.

f

obra de bloques de hormigón ligero

No es necesario ningún tratamiento previo especial, ya que los bloques de hormigón ligero suelen tener una superficie rugosa y poca capacidad de absorción.

g

obra de bloques de hormigón normal con agregados densos

Dependiendo de la absorbencia y la rugosidad de la superficie, puede ser necesario un tratamiento previo, por ejemplo, un puente de unión, una capa de rociado o una base de revoque.

h

obra de bloques de arenisca

Utilización de rociado o imprimación.

i

hormigón con superficie lisa

Uso de imprimación o puente de unión.

j

hormigón con superficie rugosa

Por lo general, no se requiere ningún tratamiento previo.

k

obra de bloque para relleno de hormigón con virutas de madera o tableros ligeros de lana de madera b c

a) Utilización de revoque rociado cuando se especifica revoque de cal/cemento; b) No es necesario un tratamiento previo si se especifica un revoque ligero de cal/cemento con tejido de fibra de vidrio; c) Utilización de rociado cuando se especifica revoque aislante térmico de cal/cemento con tejido de fibra de vidrio. Se recomienda una base metálica de revoque.

l

bloques de hormigón para relleno a base de cemento/agregado

Utilización de un pretratamiento especial del sustrato según las recomendaciones del fabricante de los bloques para relleno.

m

superficies de revoque antiguas

Las superficies de revoque antiguas pueden cubrirse con revoque nuevo si se utilizan puentes de unión y/o bases metálicas de revoque. Si hay grietas en el revoque antiguo, ver DIN EN 13914-1, 8.3.

n

capas de revoque previamente aplicadas

Puede ser necesario el uso de una imprimación para equilibrar la absorbencia o un puente de unión para mejorar la adhesión.

o

placas de poliestireno extruido o expandido y placas de poliuretano c

Uso de un puente de unión.

p

madera, p. e., entramado, tableros

Se requiere una base de revoque.

q

zonas que contienen más de un tipo de base de revoque, p. e., obra mixta, entramado de madera con relleno (obra de fábrica, adobe, etc.)

Dependiendo del tipo de revoque que se aplique, se requiere una base de revoque o un revoque armado.

a b c

d

El fabricante del material o producto para la base de revoque puede recomendar tratamientos previos especiales. La lana de madera debe estar seca y protegida de la intemperie. Los paneles deben colocarse a tope. Los métodos para la preparación de la superficie del panel son: i) Salvar con armadura, tal como se describe en EN 13914-1, 7.5.2.4 y 7.5.2.5; ii) Para placas de poliestireno y de poliuretano con superficie rugosa, existen sistemas de pretratamiento específicos del fabricante de finas capas de revoques de cemento modificados con polímeros. Estos productos deben aplicarse al menos un día antes del revoque. Los revoques orgánicos, los revoques de cal-cemento modificados con polímeros y los revoques de cemento modificados con polímeros pueden aplicarse normalmente sin tratamiento previo.

51 Resumen de las medidas que deben tomarse antes del revoque para los diferentes tipos de base de revoque según EN 13914-1.

394

V Productos de construcción

Revoques y sistemas compuestos

gama de espesores recomendados para la aplicación del revoque (mm) el tipo de capa base determina el grosor del sistema b c

aglutinante de la capa base

tipos de revoque mortero normal (GP) espesor medio

mortero ligero (LW)

mínimo a

espesor medio

mínimo a

cal

20

15

–

–

cal-cemento

20

15

20

15

cemento modificado con polímeros, cemento-cal y cal

20

15

20

15

1 – 5 (gama)

revoque orgánico d e a b c d e

Los valores se limitan a puntos individuales. Para mortero de obra puede ser necesario aumentar estos. Los valores vienen dados por la superficie de la base de revoque (rugosidad excluida). Los valores de esta tabla reflejan la aplicación típica del revoque, pero siempre son posibles desviaciones. No debe superarse el espesor máximo de revoque recomendado por el fabricante. Para aplicar como revoque de acabado, sobre revoque, sobre hormigón o sobre capa base de aglutinante mineral.

52 Espesores recomendados para diferentes tipos de sistemas de revoque multicapa sobre paredes de obra, según EN 13914-1. espesor mínimo (total) de la capa de revoque a b

tipo de pared

mm antes del fratasado

hormigón todo excepto hormigón a b c

10

sin fratasar o después del fratasado 6

de acuerdo con las especificaciones del fabricante b

13 b

Los revoques monocapa deben cumplir la norma EN 998-1. Para más detalles, véase el último párrafo de la norma EN 13914-1, sección 1. El mortero de revoque hidrófugo monocapa de obra debe tener un espesor medio de 13 mm y un espesor mínimo de 10 mm, salvo que el fabricante recomiende otra cosa.

53 Espesores mínimos de revoques minerales monocapa, según EN 13914-1.

5.7.2

Sistemas de revoque

Según la norma DIN 18550-1, los sistemas de revoque son secuencias de capas de revoque coordinadas.7

5.7.3

Métodos de revoque o enlucido

El método de enfoscado o enlucido es la forma de diseño de la superficie de los mismos, que suele variar por regiones. Se hace la siguiente distinción: • revoque alisado o frotado, revoque de fieltro, revoque de disco, revoque rayado, revoque de paleta, etc. ( 54–59)



• el revoque fino es un mortero seco de fábrica de alta calidad con aditivos de harina de piedra natural. • algunas superficies especiales de revoque son el revoque de piedra, el revoque lavado o el revoque esgrafiado.

5.8 5.8

5.8.1

Revoques y sistemas de revoque termoaislantes Revoque termoaislante

Un revoque termoaislante es un mortero de revoque con una conductividad térmica ≤ 0,2 W/(mK). Para obtener esta propiedad, se incorporan agregados ligeros. Los revoques de aislamiento térmico se aplican principalmente en dos capas. Suelen consistir en una capa base termoaislante de 20 a 100 mm de espesor con agregados

1 Piedras artificiales

Revoques y sistemas compuestos

54 Revoque al fieltro.

55 Revoque frotado

56 Revoque a la llana.

57 Revoque rociado a la llana.

58 Revoque fratasado.

de poliestireno expandido, perlita y vermiculita y una capa de acabado mineral o, alternativamente, un revoque de resina sintética.

395

396

Revoques y sistemas compuestos

V Productos de construcción

tipo de superficie

comentario

superficie alisada

La superficie se cierra con agregados finos, realizados con una llana de acero poco después del acabado de la superficie. La superficie debe ser muy lisa.

superficie afieltrada

La lisura de la superficie depende de la granulometría máxima de la arena utilizada. Este tipo de superficie requiere mucho trabajo artesanal para evitar el riesgo de que se produzcan grietas, manchas irregulares y, en el caso de los revoques de cal blanca, la formación de capas más blandas bajo la superficie.

superficie con estrías

Los estriados en la superficie se crean al rodar los granos de los agregados en una matriz blanda. El tamaño de los agregados determina la profundidad de los surcos.

superficie estructurada

Se pueden conseguir diferentes estructuras utilizando diferentes herramientas y métodos de trabajo.

superficie rascada

La forma estructural y el patrón están determinados por el tipo de herramienta y la técnica de rascado. El proceso de rascado puede hacer que la superficie se lije ligeramente. Sin embargo, esto no afecta a la función del revoque.

esgrafiado

Se realiza una plantilla en relieve; las distintas capas pueden estar compuestas por diferentes colores. Véase EN 13914-1, 7.9.3.

rociado con llana a

La "rugosidad" viene determinada por el tamaño y la forma de los áridos gruesos de la mezcla lanzada en húmedo.

rociado en seco

La rugosidad de la superficie viene determinada por la forma y el tamaño de las esquirlas o la grava arrojadas en seco sobre una capa de revoque recién aplicada.

rociado con manguera

La textura depende del revoque utilizado, del tipo y tamaño de la boquilla de pulverización, de las herramientas y de la cantidad de aplicación, por ejemplo, a la tirolina.

a

Rociado duro con llana : Lechada de cemento y arena dura con trozos de piedra más grandes para conseguir una textura en el revoque de acabado después de lanzarlo contra la pared. Rociado blando con llana: Mezcla de cal, arena, cemento y áridos (granulometría máxima de 10 mm).

59 Ejemplos de tipos de superficie de revoques, según EN 13914-1.

5.8.2

Sistema compuesto de aislamiento térmico exterior (ETICS) 8

☞ Véase Vol. 2, Cap. VIII, Aptdo. 2.2 Hoja simple con trasdosado por un lado sin susbestructura > 2.2.1 Componentes envolventes exteriores

Hoy en día, la envoltura de un edificio debe cumplir requisitos muy exigentes, especialmente en lo que respecta al aislamiento térmico. Los espesores de capa de aislamiento muy grandes que se requieren para este fin plantean problemas constructivos que son difíciles de resolver en numerosas construcciones de cerramiento exterior. En particular, el anclaje posterior de revestimientos exteriores a través de la capa de aislamiento térmico no está exento de problemas, ya que crea puentes térmicos. Las secciones transversales conductoras de calor de los elementos de anclaje son tanto mayores cuanto más gruesa es la capa de aislamiento térmico y, por consiguiente, cuanto mayor es la distancia entre el revestimiento exterior y la estructura portante de la fachada. Los sistemas compuestos de aislamiento térmico, en cambio, consisten esencialmente en una capa de aislamiento térmico y una estructura especial de revoque aplicada al exterior, que no requiere una subestructura. Por consiguiente, tampoco hay puentes térmicos. Además, los ETICS no sólo no tienen juntas y son resistentes a la lluvia, sino que también se caracterizan por su alta permeabilidad al vapor de agua. Además, el punto de rocío de los muros aislados con un ETICS se desplaza mucho más hacia el exterior que en construcciones de fábrica de una sola hoja, ya que la capa de aislamiento crea un gradiente de temperatura más pronunciado. Así se evita que la obra de fábrica se humedezca ( 60).

1 Piedras artificiales

Revoques y sistemas compuestos

Se pegan al muro de respaldo paneles aislantes y, a veces, se fijan adicionalmente con delgados anclajes de acero inoxidable. A éstos se les aplica una capa de armadura perteneciente al sistema, compuesta por masa de refuerzo y malla de vidrio. Por regla general, el compuesto de refuerzo es idéntico al compuesto adhesivo que también se utiliza para pegar las placas aislantes. Se aplica en dos capas, cada una de ellas de 2 a 3 mm de grosor, húmedo sobre húmedo, de modo que la malla llegue a descansar en medio de la capa de refuerzo ( 61).

Composición

fábrica/ muro portante masilla tablero aislante • de espuma • de fibra capa de armadura (1ª capa) tejido de fibra de vidrio capa de armadura (2ª capa) posiblemente recubrimiento intermedio capa de acabado

60 Modelo de capas de un sistema compuesto de aislamiento térmico. 61 Incorporación de mallas de armadura de plástico o de fibra de vidrio en las capas de armadura de un sistema de aislamiento térmico compuesto.

62 Ejecución de una esquina de un revoque de aislamiento térmico con un riel metálico de refuerzo. El revoque de base con agregados porosos se realiza con un espesor de hasta 100 mm como máximo.

63 Perfil de revoque de esquina para refuerzo mecánico: Esquina exterior en un sistema de aislamiento térmico compuesto en la zona de las capas de refuerzo. Se está incorporando la malla de armadura.

397

398

Revoques y sistemas compuestos

V Productos de construcción

Esta armadura es crucial para el funcionamiento del ETICS, ya que, en otros casos, los revoques siempre requieren una base sólida de soporte, que en la obra de fábrica tradicional la proporciona el propio paramento del muro. Por otra parte, dado que el revoque de un ETICS debe aplicarse necesariamente sobre una base blanda (es decir, la capa de aislamiento térmico), es elevado el riesgo de agrietamiento. Las grietas perjudicarían la función del revoque de proteger contra la humedad y la lluvia, ocasionarían que se empape el aislamiento, lo que causaría graves daños. Este peligro se contrarresta, por un lado, con la armadura del revoque ( 62, 63) y, por otro, con la mayor elasticidad de los morteros de revoque que van mezclados con resina sintética. Al mismo tiempo, el contenido de aglomerantes orgánicos no debe ser demasiado elevado para garantizar la necesaria capacidad de difusión de vapor de la capa de revoque, de modo que no se produzca condensación en su cara interior en contacto con el aislamiento térmico. Estos requisitos de un ETICS, a veces contradictorios y muy complejos, llevan a la necesidad de trabajar sólo con componentes coordinados procedentes de un único fabricante; de ahí el término sistema ETICS.

1 Piedras artificiales

1

2 3 4 5 6 7 8

Ver, por ejemplo: Scheidegger (1990) Die Geschichte der Bautechnik; Neuberger (1919) Die Technik des Altertums; Schumacher (1920) Das Wesen des neuzeitlichen Backsteinbaus Belz et al (1992) Mauerwerk Atlas, pág. 74; también Frick et al (1992) Baukonstruktionslehre Teil 1, pág. 140 Belz et al (1992) pág. 78; también Frick et al (1992) pág. 188 Albert A, Heisel J (2020) Schneider Bautabellen für Architekten, 24 a ed., 11.42 Frick et al (1992) pág. 145 Compañía Wienerberger: Technische Verarbeitungsrichtlinien zum porosierten Ziegelmauerwerk Frick et al (1992) pág. 566 Denominación abreviada derivada del ingles: Exterior Thermal Insulation Composite System.

MV 201: 1972-04 Muros resistentes de fábrica de ladrillo NBE-FL-90: 1990-12 Norma Básica de la Edificación—Muros ressistentes de fábrica de ladrillo CTE DB SE-F: 2019-12 Código Técnico de la Edificación—Documento Básico SE-F—Seguridad estructural—Fábrica UNE-EN 197: Cemento Parte 1: 2011-11 Composición, especificaciones y criterios de conformidad de los cementos comunes UNE-EN 413: Cementos de albañilería Parte 1: 2011-10 Composición, especificaciones y criterios de conformidad UNE-EN 450: Cenizas volantes para hormigón Parte 1: 2013-07 Definiciones, especificaciones y criterios de conformidad Parte 2: 2006-07 Evaluación de la conformidad UNE-EN 459: Cales para la construcción Parte 1: 2016-07 Definiciones, especificaciones y criterios de conformidad UNE-EN 771: Especificaciones de piezas para fábrica de albañilería Parte 1: 2016-12 Piezas de arcilla cocida Parte 2: 2016-09 Piezas silicocalcáreas Parte 3: 2016-03 Bloques de hormigón (áridos densos y ligeros) Parte 4: 2016-03 Bloques de hormigón celular curado en autoclave Parte 5: 2016-07 Piezas de piedra artificial Parte 6: 2016-03 Piezas de albañilería de piedra natural UNE-EN 998: Especificaciones de los morteros para albañilería Parte 1: 2018-03 Morteros para revoco y enlucido Parte 2: 2018-06 Morteros para albañilería UNE-EN 1996: Eurocódigo 6: Proyecto de estructuras de fábrica Parte 1-1: 2013-11 Reglas generales para estructuras de fábrica armada y sin armar UNE-EN 12602: 2019-06 Elementos prefabricados de hormigón celular armado curado en autoclave UNE-EN 13914: Diseño, preparación y aplicación del revoco exterior y del enlucido interior

399

Notas

Normas y directrices

400

V Productos de construcción

Parte 1: 2019-04 Revoco exterior Parte 2: 2019-04 Enlucidos interiores UNE-EN 16572: 2016-07 Conservación del patrimonio cultural. Glosario de términos técnicos relativos a morteros para albañilería, revocos y enlucidos empleados en el patrimonio cultural DIN 105: Clay masonry units Part 4: 2019-01 Ceramic bricks Part 5: 2013-06 Lightweight horizontally perforated clay masonry units and lightweight horizontally perforated clay masonry panels Part 6: 2013-06 High precision units Part 41: 2019-01 Conformity assessment of ceramic bricks according to DIN 105-4 DIN 1053: Masonry Part 4: 2018-05 Prefabricated masonry compound units Part 41: 2018-05 Conformity assessment of prefabricated masonry compound units according to DIN 1053-4 DIN 1164: Special cement Part 10: 2013-03 Cement with low effective alkali content, composition and requirements DIN 4166: 2018-11 Autoclaved aerated concrete slabs and panels DIN 4223: Application of prefabricated reinforced components of autoclaved aerated concrete Part 100: 2014-12 Properties and requirements of materials and components Part 101: 2014-12 Design and calculation Part 102: 2014-12 Application of components in structures Part 103: 2014-12 Safety concept DIN 4226: Recycled aggregates for concrete in accordance with DIN EN 12620 Part 101: 2017-08 Types and regulated dangerous substances Part 102: 2017-08 Type testing and factory production control DIN 18148: 2000-10 Lightweight-concrete hollow-boards DIN 18162: 2000-10 Lightweight concrete wallboards – unreinforced DIN 18500: Cast stone Part 1: 2022-03 Terminology, requirements, testing DIN 18550: Design, preparation and application of external rendering and internal plastering Part 1: 2018-01 Supplementary provisions for DIN EN 13914-1 for external rendering Part 2: 2018-01 Supplementary provisions for DIN EN 13914-2 for internal plastering DIN 18580: 2019-06 Site made masonry mortars DIN 18946: 2018-12 Earth masonry mortar – Requirements, test and labelling DIN 52252: Testing the frost resistance of facing bricks and clinker blocks Part 1: 1986-12 Freezing of single bricks on all sides DIN 20000: Application of building products in structures Part 403: 2019-11 Rules for the application of aggregate concrete masonry units (dense and lightweight aggregates) according to DIN EN 771-3

1 Piedras artificiales

401

V-2 PRODUCTOS DE MADERA

1. Propiedades características de la madera................ 404 1.1 Desarrollo histórico de los productos de madera.......................................................... 404 1.2 Listado general de productos de madera......... 405 2. Madera maciza.......................................................... 406 2.1 Madera de rollizo para la construcción.............. 406 2.2 Madera aserrada............................................... 406 2.2.1 Clases de selección..................................406 2.2.2 Criterios de selección...............................408 2.2.3 Clases de resistencia................................408 2.2.4 Clases de tolerancia dimensional.............410 2.2.5 Formas de escuadría.................................410 2.3 Madera estructural.............................................410 2.3.1 Madera maciza estructural........................410 3. Materiales derivados de la madera............................ 411 4. Materiales derivados de la madera aserrada.............412 4.1 Madera estructural con juntas de dientes triangulares............................................413 4.2 Productos de madera laminada compuesta......413 4.2.1 Vigas dobles y triples de madera maciza encolada.......................................414 4.2.2 Viga cruzada..............................................414 4.2.3 Madera laminada (Glulam)........................414 4.2.4 Madera de tablas apiladas........................414 4.3 Madera laminada cruzada (X-Lam).....................416 4.4 Elementos de construcción de madera............. 417 5. Derivados de madera fabricados con chapas, virutas o fibras............................................................ 417 5.1 Derivados de capas (madera contrachapada y microlaminada)................................................418 5.1.1 Contrachapado de madera........................418 5.1.2 Madera microlaminada.............................420 5.1.3 Madera de varillas en cruz........................420 5.2 Tablero aglomerado de partículas......................421 5.2.1 Tablero aglomerado de tiras......................421 5.2.2 Tablero de aglomerado de virutas largas orientadas (OSB)............................421 5.2.3 Tablero plano prensado de partículas........421 5.3 Tablero de fibra de madera (táblex)................... 422 5.3.1 Tablero de fibra de madera poroso, tablero aislante de fibra de madera..........422 5.3.2 Tablero de fibra de madera duro y semiduro................................................422 5.3.3 Tablero de fibra de densidad media (MDF).............................................422 5.4 Tablero ligero de virutas de madera.................. 423 6. Madera modificada térmicamente (TMT).................424 7. Secciones compuestas..............................................425 7.1 Viga de alma encolada.......................................425 7.1.1 Viga de madera laminada Trigonit.............425 7.1.2 Viga de alma ondulada..............................425 7.2 Vigas de celosía de construcción especial.........426 7.2.1 Cerchas de placas clavo............................426 7.2.2 Cerchas Greim..........................................426 Notas...............................................................................427 Normas y directrices.......................................................428

I

EL PROYECTO CONSTRUCTIVO

II ESTRUCTURA II-1 ORDEN Y SUBDIVISIÓN II-2 CONSTRUCCIÓN INDUSTRIALIZADA II-3 ORDENAMIENTO DIMENSIONAL III SOSTENIBILIDAD III-1 CONTEXTO III-2 ECOLOGÍA III-3 ECONOMÍA III-4 FACTORES SOCIALES III-5 ANÁLISIS DEL CICLO DE VIDA III-6 RECICLAJE IV MATERIALES IV-1 MATERIA IV-2 MATERIALES TÉCNICOS IV-3 PIEDRA IV-4 HORMIGÓN IV-5 MADERA IV-6 ACERO IV-7 HORMIGÓN ARMADO IV-8 VIDRIO IV-9 MATERIALES SINTÉTICOS V V-1 V-2 V-3 V-4 V-5

PRODUCTOS DE CONSTRUCCIÓN PIEDRAS ARTIFICIALES PRODUCTOS DE MADERA PRODUCTOS DE ACERO PRODUCTOS DE VIDRIO PRODUCTOS SINTÉTICOS

VI FUNCIONES VI-1 ÁMBITO VI-2 CONDUCCIÓN DE FUERZAS VI-3 PROTECCIÓN HIGROTÉRMICA VI-4 PROTECCIÓN ACÚSTICA VI-5 PROTECCIÓN CONTRA INCENDIOS VI-6 DURABILIDAD ANEXO

404

Propiedades características de la madera

V Productos de construcción

1. 1.

Propiedades características de la madera

La madera ocupa una posición especial en el contexto de los materiales principales, ya que es el único material de construcción renovable; es combustible siendo un compuesto de hidrocarburos; es biodegradable; tiene un balance ecológico positivo difícilmente superable; y es extraordinariamente fácil de trabajar. Al mismo tiempo, son notables las propiedades mecánicas de la madera: aunque el material no puede competir con otros como el acero en términos de resistencia (pero sí con el hormigón normal), su relación resistencia-peso no la iguala ni siquiera el mismo acero. Gracias a estas condiciones, muy favorables para la construcción, la madera no sólo presenta una tradición constructiva muy antigua, que ha dado lugar a una cultura arquitectónica muy especial, sino que actualmente está conquistando constantemente nuevas cuotas de mercado en competencia con los materiales rivales. En particular, los productos de madera fabricados industrialmente, como los que se presentan en detalle en este capítulo, están hallando cada vez más áreas de aplicación en la práctica.

1 Cabaña primitiva hecha de varas de madera, probablemente un tipo común de las primeras construcciones de madera.

1.1 1.1



Desarrollo histórico de los productos de madera



2 Carpinteros asirios con una sierra para árboles, hachas y puntales van de camino para trabajos de tala.

En la historia de la construcción, la madera fue probablemente el primer material, y durante mucho tiempo también el más importante, para construcciones portantes. Probablemente fue de hecho el primer material que usó la humanidad, junto al material óseo, el cuero y la piedra. Esto se debió principalmente a su fácil disponibilidad, su sencilla trabajabilidad y su favorable combinación con otros materiales (por ejemplo, pieles) ( 1).1 La tala y la elaboración de la madera, en particular la fabricación de productos de madera planos como tablones o tablas, siempre fueron retos tecnológicos particulares a lo largo de la historia del uso de la madera. El fuego fue probablemente la herramienta más antigua para la tala de árboles; más tarde lo fueron simples hachas de piedra, que fueron sustituidas en la antigüedad por hachas y sierras de bronce, cobre y más tarde hierro ( 2).2 Durante mucho tiempo, la producción de vigas y tablones a partir del árbol talado siguió siendo un proceso laborioso. En la Edad Media, una sierra de tablas o una sierra de chapa debía ser manejada por hasta cuatro personas. Las primeras sierras accionadas por agua se desarrollaron en el siglo XII. Primero se trataba de sierras de elevación, más tarde de filetas de una sola hoja. Los primeros aserraderos de vapor aparecieron a principios del siglo XIX ( 4).3 Los primeros tipos de madera contrachapada ya existían en Egipto alrededor del año 1500 a. C. Ya en aquella época se reconocía la mejora de las propiedades técnicas de la madera que se obtenía con su transformación en materiales derivados. El objetivo era, al igual que hoy, utilizar especies de madera caras y raras como revestimiento superficial sólo en capas muy finas. La primera patente de una máquina para pelar chapa de madera se concedió ya en 1818. No fue hasta 1870 cuando comenzó la producción industrial de

2 Productos de madera

chapas de madera. Los tableros de fibra duros son un desarrollo de la industria papelera moderna. Las fibras se descomponen química o mecánicamente (trituración). En 1920 Mason mejoró la producción de tableros duros mediante el llamado proceso de explosión de vapor; en 1934 lo hizo Asplund mediante el llamado proceso de descomposición por vapor. El desarrollo de los tableros aglomerados de partículas fue paralelo al de los adhesivos a base de resina. Se fabrican industrialmente desde 1946. Luego siguieron los tableros más modernos, como el tablero de virutas orientadas (desde 1969) procedente de los Estados Unidos. Una primera subdivisión aproximada de los productos de madera puede hacerse en los siguientes grupos principales:

Propiedades características de la madera

405



✏ Masonite = (ingl.) táblex

Listado general de productos de madera

• madera maciza (madera de construcción y madera estructural);

3 Techumbre de madera en construcción tradicional en el norte de China. La madera sólo se descorteza y se utiliza como madera en rollo.

4 Granero en Finlandia en construcción de blocao hecha de maderos cuarterones.

1.2

406

V Productos de construcción

Madera maciza

• secciones transversales compuestas (como la madera laminada); • materiales derivados de madera (como contrachapados o tableros de aglomerado). 2. 2.

Madera maciza

Las maderas macizas son maderas de rollizo descorte-zadas y escuadrías de madera de coníferas o de frondosas.4 Los productos de madera maciza son aquellos cuyas secciones transversales proceden directamente del tronco (madera de rollizo) o se cortan de él (madera aserrada o escuadría) y sólo se terminan (por ejemplo, mediante cepillado) dado el caso. El descortezado de los troncos de frondosas suele realizarse en una fase tardía del proceso de transformación para que el secado de la madera después de la conformación produzca la menor cantidad de grietas posible. La madera maciza de coníferas se suele descortezar ya en el bosque después de la tala con equipos mecánicos.

Madera de rollizo para la construcción

La madera de rollizo para la construcción se compone de troncos desramados y descortezados, que a menudo se utilizan sin más transformación ( 5). Las aplicaciones típicas son: andamios, puentes simples, cimientos (pilotes hincados), mástiles, puntales. Comportamiento característico: agrietamiento debido a la deformación por contracción; alta resistencia porque la estructura natural de la fibra está intacta—a diferencia de la madera aserrada.5



2.1 2.1

 DIN 4074-2

2.2 2.2

Madera aserrada & EN 844; DIN 68365 & DIN 4074-1 & EN 14081-1

& EN 1995-1-1, EN 1995-2

2.2.1

Clases de selección & UNE 56544 & DIN 4074-1

Según la norma, la madera aserrada o escuadría es un producto maderero que se produce aserrando madera redonda en paralelo al eje del tronco. Puede presentar cantos agudos o tener restos de corteza en las aristas ( 6–8). De acuerdo con la norma, las maderas de coníferas se clasifican con respecto a su capacidad de carga según las características y clases de selección. La norma distingue entre una selección visual y otra con ayuda de equipos. El seguimiento y el cumplimiento del proceso de selección es de importancia decisiva, ya que estas especificaciones son el requisito previo para la verificación de la estabilidad de los componentes de madera portantes según la norma. Actualmente se utilizan las siguientes clases de selección para determinar la calidad de madera de construcción según la norma: S 7, S 10, S 13 y S 15 según DIN 4074-1 Se distinguen tres clases según características que pueden determinarse ante todo visualmente: • madera aserrada de la clase S 7 (clase de selección más baja);

2 Productos de madera

6 Tipos de corte de troncos para tablones y tablas.

Madera maciza

7 Tipos de corte de troncos para vigas y maderos escuadrados.

• madera aserrada de la clase S 10; • madera aserrada de la clase S 13 (normalmente la clase más alta); así como las clases de selección S 7 K, S 10 K, S 13 K para madera escuadrada y tablas y tablones sometidos a esfuerzos de flexión principalmente de canto (K). Es posible otra asignación a la siguiente clase según características que se determinan a la vista con ayuda de aparatos: • madera aserrada de la clase S 15 (clase de selección más alta). La norma contiene información detallada sobre las características de clasificación de la madera escuadrada, principalmente tablas y tablones, así como listones, sometidos a flexión de canto. Para maderas de frondosas, se aplica lo siguiente: LS 10 y LS 13 según DIN 4074-5

& DIN 4074-1, Tab. 2–4

& DIN 4074-5

Se distinguen dos clases de madera de frondosas según características que se determinan principalmente por medio de aparatos: • madera aserrada de clase LS 10; • madera aserrada de clase LS 13. Además, existe una clasificación general, no relacionada directamente con la capacidad de carga, para madera de coníferas aserrada para trabajos de carpintería según la

5 Madera de coníferas en rollo.

407

408

V Productos de construcción

Madera maciza

& DIN 68365

norma DIN 69365. Sin embargo, no se aplica a la madera unida por dientes triangulares. Se distinguen las siguientes clases de calidad: • madera escuadrada de las clases 1, 2 y 3; • tablas y tablones de las clases 1, 2 y 3; • tablas machihembradas de una sola clase.

2.2.2

Criterios de selección ✏ Cf. normas de selección según DIN  4074- 1

La selección mecánica sólo puede realizarse con máquinas clasificadoras adecuadas y aprobadas; la clasificación visual sólo puede realizarse por especialistas cualificados. La selección se realiza en función de las siguientes características: • nudos o agujeros en madera escuadrada, tablas, tablones y latas; • inclinación de veta; • radio medular; • anchura de anillo anual; • agrietamiento (radios medulares, grietas de anillo y grietas de contracción);

8 Madera escuadrada, madera maciza.

• restos de corteza; • combado; • decoloración, putrefacción; • madera comprimida; • daños por insectos de madera fresca; • otras características de selección (por ejemplo, infestación de muérdago); • humedad de la madera.

2.2.3

Clases de resistencia & EN 338

La madera estructural para fines de carga se divide en clases de resistencia según la norma. Se identifican con una letra (C para especies de madera de coníferas sometidas a flexión de canto; D para especies de madera de frondosas sometidas a flexión de canto; T para especies de madera de coníferas sometidas a tracción) y con un número de dos dígitos que representa el valor en N/mm2 de la resistencia a la flexión de canto o de la resistencia a la tracción, respectivamente. Algunos ejemplos:

2 Productos de madera

Madera maciza

409

• clases de resistencia de madera de coníferas (ensayo de flexión de canto): C14, C16, C18, C20, C22, C24 … • clases de resistencia de madera de frondosas (ensayo de flexión de canto): D18, D24, D27, D30, D35, D40 … • clases de resistencia de madera de coníferas (ensayo de tracción): T8, T9, T10, T11, T12, T13 … La norma asigna las clases nacionales de clasificación, por ejemplo en Alemania DIN 4074-1 y -5, a las clases de resistencia según la norma EN 338 ( 9).

especie de conífera

clase de selección clase de resistencia DIN 4074-1 EN 338

abeto, alerce, Douglasia

C 16

S7

picea, pino picea, abeto, pino, alerce, Doug.

C 18 C 24

S 10

picea, abeto, pino, alerce

C 30

S 13

picea, abeto especie de frondosa

C 35

clase de selección clase de resistencia DIN 4074-5 EN 338

roble

LS 10

arce

≥ LS 10

haya

LS 10

haya

LS 13

fresno

D 30 D 35 9 Asignación de clases de selección según DIN 4074-1 y -5 a clases de resistencia según EN 338. 5

D 40

≥ LS 10

tolerancias dimensionales máximas permitidas

clase de tolerancia dimensional 1 para espesores y anchuras ≤ 100 mm

(–1 a +3) mm

para espesores y anchuras > 100 mm y ≤ 300 mm

(–2 a +4) mm

para espesores y anchuras > 300 mm

(–3 a +5) mm tolerancias dimensionales máximas permitidas

clase de tolerancia dimensional 2

para espesores y anchuras ≤ 100

(–1 a +1) mm

para espesores y anchuras > 100 mm und ≤ 300 mm (–1,5 a +1,5) mm para espesores y anchuras > 300 mm

rollizo

medio rollizo

lata

(–2,0 a +2,0) mm

tabla

d

d

tablón

d

11 Formas de sección transversal de madera aserrada.

10 Clases de tolerancia dimensional de la madera estructural para fines de carga según EN 336.

escuadría

d

viga

cuarterón

h

h

h

h

d

& EN 1912

h

d

d

410

2.2.4

V Productos de construcción

Madera maciza

Clases de tolerancia dimensional & EN 336

2.2.5

Además, la norma también distingue entre las clases de tolerancia dimensional 1 y 2 de la madera estructural en función de desviaciones dimensionales de secciones transversales ( 10). Con respecto a la forma de la sección transversal o la escuadría, la madera aserrada se diferencia en ( 11): 7

Formas de escuadría & EN 14081 & DIN 4074-1, DIN 68365

• vigas: lado mayor de escuadría ≥ 200 mm; • maderas escuadradas: sección transversal cuadrada o rectangular con una longitud lateral de al menos 60 mm. El lado de escuadría grande es como máximo tres veces más grande que el corto; • tablones: espesor/altura ≥ 40 mm. El lado de escuadría largo es al menos el triple de grande que el corto; • tablas: espesor/altura ≤ 40 mm, anchura ≥ 80 mm; • latas: espesor/altura ≤ 40 mm, anchura < 80 mm.

2.3 2.3

2.3.1

Se denomina madera estructural a los productos de madera maciza que, tras ser cortados, sólo han sido sometidos a una mecanización posterior.

Madera estructural

Madera maciza estructural & DIN 4704

Se denomina madera maciza estructural a la madera de construcción aserrada "refinada" cuyas propiedades superan los requisitos de la norma DIN 4074. La madera maciza estructural se divide en: • madera maciza estructural para uso visible; • madera maciza estructural para uso no visible; Los mayores requisitos en comparación con la madera estructural afectan en particular a las siguientes propiedades: • humedad de la madera (ω = 15 ± 3%); • tipo de corte ("con corazón separado" o "sin corazón" a petición); • acabado de superficie; •• cepillado y achaflanado; •• alisado y achaflanado. Los siguientes tipos de madera están disponibles para madera maciza estructural según la norma DIN 4074: picea, abeto, pino, alerce y abeto de Douglas.

2 Productos de madera

Materiales derivados de la madera

411

derivados de la madera

☞ Secc. 3

de escuadrías

de chapas, astillas o fibras

☞ Secc. 4

materiales de madera maciza madera de construcción ensamblada con dientes triangulares materiales de madera maciza multicapa madera laminada para vigas viga en cruz madera laminada tablero de pila de madera madera laminada en cruz

madera prensada con resina sintética

materiales de madera en capas

materiales de madera en partículas

materiales de madera en fibras

contrachapado de madera contrachapado para construcción madera microlaminada moldeados de madera en capas madera de duelas laminadas en cruz madera de duelas pequeñas laminadas en cruz madera de duelas laminadas en cruz para construcción

tablero aglomerado prensado tablero aglomerado prensado ligero tablero aglomerado prensado recubierto de plástico tablero de virutas alargadas OSB

tablero de fibra de madera poroso tablero aislante de fibra de madera tablero de fibra de madera bituminoso (táblex)

moldeados de aglomerado

tablero de fibra de madera duro tablero de fibra de madera de dureza media tablero de fibra de madera extra duro tablero de fibra de madera de densidad media

tablero extruido tablero macizo tablero de huecos tubulares

elementos de construcción de madera

☞ Secc. 5

compuestos

puerta de tablero tablero con capas centrales especiales tablero con cavidades panel de parquet compuesto

materiales de madera especiales madera de hilo tablero de madera encolada parquet prefabricado

tablas de fibra de madera recubiertas de plástico

12 Resumen: Clasificación de los materiales derivados de la madera. 8

La madera maciza estructural se empalma mediante unión de dientes triangulares y encolado. Los aserraderos industriales centrales ofrecen secciones transversales normalizadas. Debido al aumento de los requisitos exigidos a la madera estructural, la importancia de la madera maciza estructural ha aumentado constantemente. La construcción moderna en madera se basa en gran medida en la elaboración de componentes de construcción compuestos por productos de madera de diversas calidades, es decir, los que resultan de la transformación posterior de la madera en bruto en madera aserrada, chapas, láminas o fibras ( 12). En la terminología técnica, suelen denominarse materiales derivados de la madera. Al trocear primero la madera tal como crece y volverla a ensamblar mediante encolado, prensado u otros procesos, se pueden crear formas y formatos de componentes que no serían posibles debido a la forma básica dada naturalmente por el tronco del árbol, así como controlar deliberadamente las propiedades mecánicas del material. Esto último suele hacerse mediante la orientación adecuada de la veta de los distintos componentes, un procedimiento que permite obviar la estricta anisotropía naturalmente dada de la madera maciza. Se pueden fabricar componentes en forma de barra de casi cualquier dimensión y forma, así como elementos de construcción planos para ejecutar paredes o forjados: una novedad en la larga tradición de la construcción en madera.

Materiales derivados de la madera

3.

412

V Productos de construcción

Materiales derivados de la madera aserrada

escuadría

EN 14081

madera de construcción unida con dientes triangulares

productos de madera laminada encolada

madera laminada para vigas

madera laminada

productos de madera laminada cruzada

madera laminada cruzada UDPE

UDPE

madera laminada con componentes uniones dentadas para compuestos de piezas enteras madera laminada

EN 15497

elementos de construcción de madera

EN 14080

madera laminada en cruz con uniones dentadas para piezas enteras

EN 16351

13 Clasificación de materiales a base de madera aserrada según EN 16351; UDPE unión dentada para piezas enteras.

4. 4.

Materiales derivados de la madera aserrada

& DIN 4704-1, 3.1

Se trata de derivados de madera en forma de barra o tablero que se producen ensamblando escuadrías de madera cortadas del tronco del árbol, es decir, madera aserrada ( 13). Las láminas de tabla, que sirven de elemento de partida, pueden conectarse entre sí en la testa o en el lado ancho y/o estrecho para formar un componente mayor. Posibles técnicas de unión son tanto la unión adhesiva como la unión con dispositivos mecánicos. Según la norma, la madera aserrada se define como productos de madera con un grosor de al menos 6 mm. Este procedimiento permite mejorar notablemente las propiedades básicas mecánicas y deformacionales de la madera, un producto natural difícil de estandarizar, para fines de construcción. Esto se consigue mediante la clasificación selectiva de cada parte de las que se compone el elemento y como resultado de la estructura material más homogénea que produce dicho ensamblaje. Otras posibilidades se ofrecen, por ejemplo, disponiendo selectivamente en el elemento partes de diferentes tipos y grados de madera, así como alineando selectivamente la veta de las partes de las que se compone. Esto último permite controlar de forma deliberada el grado de anisotropía del derivado de madera, partiendo de una anisotropía completa como es el caso en la madera aserrada convencional

2 Productos de madera

manteniendo siempre la misma orientación de veta (por ejemplo, en la madera laminada), hasta una isotropía casi completa con orientación cambiante (como en la madera laminada cruzada). Los materiales de madera compuestos por madera aserrada suelen denominarse también materiales o derivados de madera maciza. Esto se aplica en particular a componentes de superficie fabricados con varias capas de madera maciza, como la madera laminada cruzada, que desempeña un papel cada vez más importante en la construcción moderna de paredes de madera. Otra categoría de productos derivados de la madera se elabora a partir de productos más pequeños, como chapas, astillas o fibras. A continuación se analiza con más detalle. Son piezas de madera maciza ensambladas longitudinalmente con juntas de dientes triangulares, también denominadas juntas dentadas, para formar un componente similar a una viga con fines de carga. En comparación con la madera aserrada convencional, hay más opciones de selección y se pueden realizar componentes de mayor longitud, lo que requeriría troncos especialmente grandes en el caso de la madera aserrada. Láminas planas de madera aserrada pueden unirse en capas por su lado ancho para formar un producto de madera laminada compuesta. Los elementos creados de este modo también pueden acoplarse en su conjunto para formar un

Materiales derivados de la madera aserrada

413

☞ Aptdo. 5. Derivados de madera fabricados con chapas, virutas o fibras, pág. 417

Madera estructural con juntas de dientes triangulares

4.1

& EN 15497

Productos de madera laminada compuesta

4.2

14 Madera laminada para vigas, viga Duo con unión de dientes triangulares. 15 Madera laminada para vigas, viga Trio con unión de dientes triangulares.

16 Viga en cruz con unión de dientes triangulares. 17 Viga de madera laminada con unión de dientes triangulares.

414

Materiales derivados de la madera aserrada

V Productos de construcción

componente compuesto o, mediante uniones dentadas para piezas enteras, para formar un componente mayor ( 13). Éste último tipo de ensamble conecta elementos de madera laminada que ya están ensamblados en sí mismos; en cambio, las uniones de dientes triangulares simples sólo conectan las láminas de tabla entre sí. 4.2.1

Vigas dobles y triples de madera maciza encolada & EN 14080

Para evitar dificultades durante el secado y garantizar la estabilidad dimensional de las secciones transversales, los principales fabricantes producen las llamadas vigas dobles y triples de madera maciza encolada. Para ello, se encolan 2 o 3 escuadrías una encima de otra ( 14, 15). Comparables a las vigas laminadas, se encolan a presión en un lecho de prensa recto.

4.2.2

Viga cruzada

Para la fabricación de vigas cruzadas se utilizan cuarterones de madera de rollizo con restos de corteza, que se encolan de forma similar a la de vigas dobles o triples ( 16).

4.2.3

Madera laminada (Glulam)

Para madera laminada encolada, se encolan en un lecho de prensado varias tablas (al menos 3), normalmente de madera de coníferas, para formar una sección transversal total. La producción se lleva a cabo en talleres climatizados mediante prensas de encolado, tras el secado técnico previo de los maderos. Como adhesivos se utilizan colas de resina sintética. Para obtener láminas de tabla suficientemente largas, pueden acoplarse varias mediante unión de dientes triangulares, al igual que componentes mayores en su conjunto ( 17). Después de salir de la prensa de encolado y, si es necesario, después de hacer un empalme de dientes triangulares, los componentes se cepillan en la cepilladora de gruesos. La madera laminada permite fabricar secciones transversales grandes y casi cualquier forma de componente, en particular vigas o cerchas para vanos mayores ( 18–20). Sus dimensiones sólo están limitadas por el tamaño de la lámina de tabla estándar, el tamaño de las cepilladoras y los vehículos de transporte.9 Las ventajas de la madera laminada en comparación con componentes de madera maciza residen, al igual que es el caso con otros materiales a base de madera, en reducir la tendencia al alabeo y a la contracción, así como en aumentar la estabilidad dimensional y los valores de resistencia a través de la veta.

& EN 14080

18 Construcción de arco de madera laminada.

4.2.4

Madera de tablas apiladas

☞ Vol. 2, Cap. X-2, Aptdo. 3.6.2 Elementos de madera maciza con forma de tablero

La madera de tablas apiladas es un tablero de madera maciza de una sola capa cuyas láminas están orientadas con sus lados anchos en ángulo recto respecto al plano del componente y están encoladas o unidas por otros medios ( 21). Su estructura es comparable a la de la madera laminada encolada, por lo que la madera de tablas apiladas (al menos la encolada) se incluye en el grupo de productos de madera laminada según lo define la norma ( 13). A diferencia de la madera laminada, las láminas de la ma-

2 Productos de madera

Materiales derivados de la madera aserrada

19 Pórtico de madera laminada en el edificio de empresa de una planta de procesamiento de madera (arqu. Baumschlager/Eberle).

20 Variedad de formas de componentes de madera laminada.

1

2 2

1

1

3 5

4

tl3 tl2

≤4 ≤6

21 Madera de tablas apiladas.

tl1

≤ 0,9 tl2

23 (Abajo) Diferentes estratificados de madera laminada cruzada según EN 16351.

≤4 ≤6

b

22 (Arriba) Estructura de capas de una madera laminada cruzada de tres capas según EN 16351. 1 2 3 4 5

A estratificado con tres capas de tablas B estratificado con cinco capas de tablas, capas exteriores orientadas en paralelo C estratificado con cinco capas, capas de cubierta hechas ambas de tablero 1 2 3 4 5

capa de tablas junta de encolado entre capas lámina espacio entre láminas ranura en lámina

capa de tablas junta de encolado entre capas lámina espacio entre láminas capa de tablero de madera 3 4

3 4

12

2 1

2

2

1

5

3 4

1

1 1

12

2

1

1 5

2

≤ 6 mm

A

≤ 6 mm

B

≤ 6 mm

2 1

≤ 6 mm

C

≤ 6 mm

2

1

2

415

416

Materiales derivados de la madera aserrada

V Productos de construcción

24 (Arriba derecha) Madera laminada cruzada para su uso como paneles de pared o forjado de gran superficie.

dera de tablas apiladas también pueden clavarse o unirse con espigas en lugar de encolarse. En este caso no se puede resistir un fuerte esfuerzo cortante entre las láminas como en el caso de la madera laminada. La dirección de la fuerza es siempre en el sentido de la veta, ya sea axialmente a lo largo de las láminas (como en el caso de paredes) o en forma de flexión de la sección transversal de las láminas en su dirección fuerte (como en el caso de placas de forjado unidreccionales en las que las secciones transversales de las láminas están de canto).

25 (Arriba izquierda) Construcción de pared de madera laminada cruzada.

4.3 4.3

Madera laminada cruzada (X-Lam) & EN 16351 & EN 13017-1, -2 & EN 13353, EN 13354 & EN 16351, 3.4, nota 2 ☞ Vol. 2, Cap. X-2, Aptdo. 3.6.2 Elementos de madera maciza con forma de tablero

27 (Abajo izquierda) Elemento de construcción de madera: elemento nervado de láminas de tabla estratificadas (fabr. Lignotrend ®). 28 (Abajo derecha) Elemento de construcción de madera: Elemento de cubeta fabricado con escuadrías combinadas de madera maciza (fabr. Lignatur ®). En este elemento, los nervios recorren todo el espesor del componente para aprovechar al máximo el canto existente con el fin de aumentar la capacidad de carga.

La madera laminada cruzada, o laminada en cruz, según la norma, es un producto de madera portante formado por al menos tres capas de tablas con un grosor de entre 6 y 60 mm, que se unen con direcciones de veta alternas para formar un elemento plano ( 22, 23). (Placas de madera maciza laminada según la norma pueden no diferir de la madera laminada en cruz en su estructura, sino sólo en los tipos de madera y adhesivos utilizados.) También pueden incorporarse capas hechas de derivados de madera ( 23 C). Los lados es-trechos de las láminas del tablero pueden encolarse entre sí, pero también se colocan sin conexión con intersticios para permitir que se desenvuelvan sin restricciones procesos de contracción y tumescencia y así reducir la formación de grietas ( 22). El mismo propósito se persigue

2 Productos de madera

con incisiones en forma de ranura en el lado derecho de las tablas, es decir la sección más cercana al eje del tronco. Estas ranuras también hacen que las láminas sean más blandas a través de la veta para poder forzarlas a adoptar la forma plana deseada más fácilmente con las presiones relativamente bajas que ejercen las camas de prensado al vacío que se utilizan para su fabricación.9 La anchura máxima de los paneles de madera laminada en cruz viene dada por la anchura de los lechos de las prensas de vacío (3,50 m). Dado que las deformaciones de contracción y tumescencia transversal a la veta de la madera se ven obstaculizadas, es decir, bloqueadas, en este caso por la respectiva dirección de veta transversal de las capas adyacentes a ambos lados de cada lámina debido a la composición global cruzada, se crea un elemento casi totalmente isótropo en su conjunto. Esto también es cierto en gran medida desde el punto de vista mecánico, ya que la alternancia de la veta en las capas del tablero está casi equilibrada en ambas direcciones principales de la superficie. Sin embargo, hay que tener en cuenta que, debido al número siempre impar de capas de tablas, las tablas de cobertura de ambas caras de la madera laminada cruzada siempre van en la misma dirección ( 25). Esta dirección es siempre la que tiene mayor capacidad portante, ya que, por un lado, hay más superficie de sección transversal disponible para la transmisión de la fuerza axial a lo largo de la fibra (como en el caso de paredes de carga), ya que sólo cuentan las tablas con su veta en dirección de la carga; y, por otro lado, hay un mayor brazo de palanca utilizable para absorber los esfuerzos flectores del borde, es decir la flexotracción y la flexocompresión (como cuando el elemento actúa como una placa).

Materiales derivados de la madera aserrada

417

26 Elemento de construcción de madera: Elemento de cubeta ensamblado con machihembrado (fabr. Lignatur ®).

Para forjados con mayores luces, están disponibles elementos de construcción de madera. Tienen forma de caja con almas portantes, comparable a un componente prefabricado de forjado nervado o alveolado. En este sentido, su estructura básica es comparable a la de paneles nervados de madera. Los componentes pueden ser láminas apiladas ( 27) o secciones de madera maciza ( 28). Además de la mayor capacidad de carga, que se debe a las costillas, estos elementos ofrecen cavidades que pueden utilizarse para diversos fines, como conducir instalaciones, aislamiento acústico o mejora de la acústica del interior. El uso de capas cubrientes hechas de secciones de madera maciza de tamaño casi arbitrario (a diferencia de paneles nervados aplacados con tableros delgados) permite aumentar la protección contra el fuego mediante una mayor profundidad añadida de carbonizado.

Elementos de construcción de madera

Los derivados de madera de esta categoría son productos industriales semiacabados en forma de tablero o de viga que se fabrican mediante el prensado de piezas de madera de dimensiones más reducidas, como chapas, varillas y piezas

Derivados de madera fabricados con chapas, virutas o fibras

4.4

☞ Vol. 2, Cap. X-2, Aptdo. 3.6.3 Elementos de construcción de madera

& EN 13986

5.

418

Derivados de madera fabricados con chapas, virutas o fibras

V Productos de construcción

de madera picada, como virutas, fibras y lana de madera, con la adición de agentes aglutinantes (por ejemplo, resinas sintéticas, agentes aglutinantes minerales, etc.). Al igual que los materiales de madera aserrada mencionados anteriormente, éstos también presentan una resistencia más uniforme y un comportamiento deformacional más favorable que la madera maciza, además de ser menos sensibles a cambios de humedad ambiental. Mediante la disposición y la orientación selectiva de las partículas de madera, de por sí anisótropas, se pueden conseguir propiedades mecánicas especiales, hasta la isotropía casi completa del material. A diferencia de la madera aserrada, que siempre aparece en forma de barra, estos materiales derivados también pueden transformarse en delgados tableros planos: una novedad trascendental respecto a la carpintería tradicional, que no conocía tales elementos superficiales. Los derivados de madera difieren según el grado de troceo, el tipo y la calidad de la madera y el aglutinante utilizados, y el proceso de prensado. Pueden dividirse en cuatro grupos ( 12): 10 • derivados de capas • derivados compuestos • derivados de viruta • derivados de fibra 5.1 5.1

5.1.1

Derivados de capas (madera contrachapada y microlaminada)

Contrachapado de madera & EN 636

Están formados básicamente por al menos tres capas de madera, que se encolan para formar paneles o piezas de diferentes formas ( 33). Las capas pueden unirse con direcciones de veta alternas; esto crea un elemento en gran medida isótropo, denominado contrachapado. También pueden combinarse de forma que un mayor número de capas discurra en una de las dos direcciones principales; esto da lugar a un elemento anisótropo con un buen reparto transversal de fuerzas. Por último, pueden orientarse todas las capas con su veta en la misma dirección, lo que da lugar a un elemento claramente anisótropo con una dirección fuerte y otra débil, la denominada madera microlaminada. Esto permite especializar los componentes para tareas específicas en cuanto a su comportamiento mecánico. El contrachapado está formado por al menos tres capas de madera encoladas entre sí y cuyas direcciones de veta alternan entre sí ( 29); como consecuencia, las distintas capas de chapa ya no pueden deformarse, es decir, encogerse e hincharse, sin obstáculos en sentido transversal a la veta y se bloquean mutuamente en su deformación. Las capas pueden consistir en chapas, varillas o listones de madera.

2 Productos de madera

Derivados de madera fabricados con chapas, virutas o fibras

29 Contrachapado para construcción.

30 Contrachapado para construcción empleado como material de fachada.

31 Cercha de celosía hecha de madera microlaminada.

32 Elementos prefabricados de paneles de madera microlaminada empleados como cubierta de estadio. 33 Tablero de tres capas de madera de conífera.

419

420

Derivados de madera fabricados con chapas, virutas o fibras

V Productos de construcción

Contrachapado para uso constructivo: madera de chapa cruzada encolada (con resinas fenólicas, resorcinol) fabricada con chapas de corte rotativo de coníferas y/o maderas de frondosas para uso estructural. Aplicaciones: revestimiento de paredes interiores y exteriores portantes y arriostrantes, revestimiento (subsuelo portante) de forjados, cubiertas y encofrados de hormigón, almas rigidizantes y otras estructuras portantes (alto módulo de elasticidad), alta resistencia a efectos de intemperie ( 29, 30).12 5.1.2

Madera microlaminada & EN 14374 & EN 14279

La madera microlaminada se compone de varias capas de chapa de madera de hasta 3 mm de grosor, encoladas entre sí y cuya dirección de veta discurre siempre en paralelo en sentido longitudinal. En el caso de anchos mayores, también se pueden incorporar algunas capas en sentido transversal a la veta para mejorar las propiedades mecánicas (máx. 15 % de las capas de chapa).13 La estratificación alineada de las chapas confiere a los tableros microlaminados una gran resistencia en el sentido de la veta ( 31). Madera microlaminada de chapa: chapa de madera de corte rotativo encolada, de unos 3 mm de grosor—generalmente de orientación paralela o predominantemente paralela—de madera de coníferas (productos: Kerto-S ®, Microllam LVL®). Aplicaciones: adecuado para componentes en forma de barra como cabrios, correas, vigas, columnas, cerchas, barras de celosía, etc. A diferencia de la madera laminada, resulta muy difícil recortar vigas curvas. También puede utilizarse como componente plano en forma de placas, paneles, tableros, revestimientos. Poco resistente a la intemperie.

5.1.3

Madera de varillas en cruz & EN 12775 & EN 13017-1, -2 & EN 13353

34 Intrallam de madera astillada LSL (Laminated Strand Lumber). 35 Madera chapada en tiras Parallam PSL (Parallel Strand Lumber).

Tableros de tres y cinco capas: capas de láminas encoladas transversalmente (tres o más raramente cinco capas) de madera de conífera. Capas exteriores de menor grosor que la capa intermedia. Las láminas tienen entre 5 y 10 mm de grosor y unos 100 mm de ancho. El resultado es un material

421

2 Productos de madera

Derivados de madera fabricados con chapas, virutas o fibras

derivado similar a una superficie de madera maciza hecha de tablas encoladas.14 Aplicaciones: funciones portantes y de arriostramiento, de cierre de espacios, aplacado portante de paredes, forjados y cubiertas para el exterior e interior en la construcción de viviendas y naves ( 32, 33).

& EN 13354

Los tableros aglomerados de partículas se componen de pequeñas astillas de madera y/u otros materiales fibrosos de madera, así como de aglutinantes mezclados, como resinas sintéticas, pero también cemento y yeso, que se unen bajo presión (tablero prensado).15

Tablero aglomerado de partículas

Tablero aglomerado de tiras Intrallam LSL (Laminated Strand Lumber): listones de álamo (aprox. 0,8 x 25 x 300 mm) encolados ( 34). Aplicaciones: suelos, aplacados y estructuras de cubierta, alternativa económica a la madera maciza y a la madera laminada.

Tablero aglomerado de tiras

5.2.1

Tablero plano prensado de virutas orientadas OSB (Oriented Strand Board): Virutas longitudinales encoladas (tiras de aproximadamente 0,6 m de grosor, 75 mm de longitud y 35 mm de ancho), preferiblemente paralelas a la superficie del tablero. Las virutas longitudinales discurren preferentemente paralelas a la dirección de producción en las capas superficiales y transversales a la misma en la capa intermedia. Como resultado, la rigidez a la flexión en dirección longitudinal de los paneles es bastante mayor que en dirección transversal 17 ( 36). Aplicaciones: aplacado de cubiertas con efecto arriostrante, revestimiento de paredes, suelos, tabiques.

Tablero de aglomerado de virutas largas orientadas (OSB)

5.2.2

Tablero plano prensado aglomerado: pequeñas astillas de madera pegadas a presión (paralelas al plano de la tabla) ( 37). Aplicación: arriostramiento y aplacado de forjados, suelos, paredes y cubiertas, como entablado, elemento de soporte para chapas y recubrimientos.18

Tablero plano prensado de partículas

5.2

& EN 312

Madera de tiras de chapa Parallam PSL (Parallel Strand Lumber): hecha de tiras de chapa de abeto de Douglas o de pino amarillo del sur, de unos 16 mm de ancho y unos 3 mm de grosor, alineadas en paralelo al eje longitudinal de la viga y encoladas entre sí. Parallam PSL se fabrica con la sección transversal estándar de 483 x 280 mm. A continuación, el fabricante recorta las secciones transversales deseadas ( 35).16 Aplicaciones: material muy adecuado para partes portantes como pilares, vigas de caballete, correas y vigas de forjado; también puede utilizarse en exteriores.

& EN 300

& EN 15197

5.2.3

422

Derivados de madera fabricados con chapas, virutas o fibras

& EN 634-2

V Productos de construcción

Tablero plano prensado aglomerado con cemento: astillas de madera tratadas químicamente de las especies picea y abeto se aglutinan con cemento Portland ( 38). Aplicaciones: revestimiento portante y arriostrante de paredes interiores y exteriores (resistente a la intemperie), solado en seco, revestimiento de fachadas.19 Tablero plano prensado aglomerado con yeso: astillas de madera de abeto y álamo se unen con yeso calcinado ( 33). Aplicaciones: aplacado portante y arriostrante de paredes.

5.3 5.3

Tablero de fibra de madera (táblex) & EN 316 & EN 622-1

5.3.1

Tablero de fibra de madera poroso, tablero aislante de fibra de madera & EN 622-4

5.3.2

Tablero de fibra de madera duro y semiduro & EN 622-2 & EN 622-3

Para producir tableros de fibra de madera, la madera se corta primero mecánicamente formando astillas y luego se desfibra a alta presión y temperatura de vapor. La pulpa se mezcla en un agitador o una cuba de hélice.20 Dependiendo del tipo de tablero, se añade a la mezcla resina adhesiva, emulsión acuosa de betún o emulsión de parafina. La suspensión de fibras resultante se deshidrata y se compacta. Los tableros resultantes se secan a unos 170 ° C, se enfrían y se cortan a medida. Los tableros de fibra de madera duros, semiduros y extraduros tienen una cara superior lisa y, según el método de fabricación, una cara inferior texturizada. La dirección del procesamiento es irrelevante en este caso, ya que los tableros presentan aproximadamente las mismas medidas de contracción en cada dirección. En el mercado existen varios tableros de tipo decorativo. Los tableros de fibra de madera porosos tienen una estructura porosa. Los tableros pueden cumplir funciones de aislamiento térmico o acústico; su superficie es pintable y empapelable. Fabricados como tableros de fibra de madera porosos impregnados de betún, los tableros son extremadamente duraderos ( 40). Aplicaciones: capas centrales de tabiques y puertas, aislamiento acústico contra impacto, capa de aislamiento resistente a la humedad.21 Los tableros de fibra de madera duros se dividen en tableros de dureza media, duros y extraduros, en función de su compactación. Tablero de fibra de madera duro ( 41): se produce por un proceso húmedo o semiseco comprimiendo fuertemente fibras lignificadas y resinas para su unión añadiendo una emulsión de colofonia y parafina. Aplicaciones: acabado interior, revestimiento de paredes, forjados y cubiertas para casas de madera en construcción de panel.

5.3.3

Tablero de fibra de densidad media (MDF)

Es un tablero de fibra de densidad media con una estructura casi homogénea ( 42). Por lo general, se utilizan cuando se requiere una superficie especialmente fina para

2 Productos de madera

Derivados de madera fabricados con chapas, virutas o fibras

su posterior procesamiento, por ejemplo, para pintura.22 Aplicaciones: acabado interior, ebanistería de muebles, entablado de paredes, forjados y cubiertas para casas de madera en construcción de panel.

& EN 622-5

Los tableros ligeros de virutas de madera están compuestos por virutas de madera y aglutinantes minerales como cemento o magnesita. Se fabrican con presión ligera (producto: Heraklith®) ( 43) o, si es necesario, en tres capas con un núcleo aislante (producto: Heratekta ®) ( 44). Aplicaciones: aislamiento térmico, aislamiento acústico, protección contra incendios. Se distinguen diferentes

Tablero ligero de virutas de madera

36 Tablero plano prensado OSB (Oriented Strand Board).

37 Tablero aglomerado/tablero prensado plano.

38 Tablero plano prensado aglutinado con cemento.

39 Tablero plano prensado aglutinado con yeso.

40 Tablero de fibra de madera poroso.

41 Tablero de fibra de madera duro (táblex).

42 Tablero de fibra de densidad media (MDF).

43 Tablero ligero de lana de madera.

44 Tablero ligero multicapa con núcleo aislante.

423

5.4

424

Madera modificada térmicamente

V Productos de construcción

categorías de aplicación en función de los posibles requerimientos.23 6. 6.

Madera modificada térmicamente (TMT)  DIN 68800-1, Anexo A  DIN CEN/TS 15679  Fichas técnicas IHD ☞ Ver también Cap. VI-6, Aptdo. 4.4.6 Conservación de la madera por modificación térmica o química, pág. 876

45 (Derecha) Fachada de casa hecha de madera maciza modificada térmicamente. 46 (Abajo derecha) Viga de madera encolada Trigonit. 47 (Abajo) Comparación entre la estabilidad dimensional de la madera aserrada y de una sección transversal compuesta.

Mediante un tratamiento térmico se puede conseguir un aumento de la resistencia a la putrefacción, así como una mejora de otras propiedades técnicas, como el comportamiento de merma e hinchazón de la madera maciza ( 45). La madera modificada térmicamente también se denomina termomadera (Thermally Modified Timber TMT ). Durante la modificación, la madera se calienta a temperaturas superiores a 160 ° C bajo exclusión de oxígeno. Este proceso reduce el contenido de humedad de equilibrio higroscópico de la madera. Además de mejorar la durabilidad, este tratamiento también mejora la estabilidad dimensional de la madera maciza. El comportamiento bajo incendio también es más favorable. Este tratamiento de la madera se efectúa en toda su sección transversal. Sin embargo, a medida que aumenta el nivel de temperatura del tratamiento, hay que contar con que disminuya la resistencia. Este método es básicamente aplicable tanto a maderas de coníferas como a maderas de frondosas. La madera adquiere un color ligeramente más oscuro en el proceso. El uso de madera modificada térmicamente elimina en muchos casos la necesidad de utilizar maderas tropicales o conservantes químicos.

2 Productos de madera

Secciones compuestas

425

Son cerchas compuestas prefabricadas industrialmente que se utilizan para ahorrar material manteniendo una gran capacidad de carga ( 47). Como se pueden fabricar de forma muy barata y pueden abarcar hasta 20 m, resultan interesantes en la obra para soportar encofrados, entre otras cosas, pero también para estructuras agrícolas sencillas.

Secciones compuestas

Trigonit ® es la marca de un cercha de madera encolada ( 46). Las maderas diagonales que forman el alma de la viga están unidas entre sí por medio de juntas de dientes triangulares y conectadas a los cordones por medio de clavos. Se pueden fabricar barras de celosía simples o múltiples. Los cordones superiores pueden discurrir de forma paralela, angular o inclinada.24

Viga de alma encolada

7.1

Viga de madera laminada Trigonit

7.1.1

Una viga de alma ondulada es una viga en forma de doble T formada por cordones de madera maciza y alma de tablero encolada en una ranura ondulada. El contrachapado del alma adopta pues forma de onda sinusoidal proporcionando así una mayor resistencia al pandeo 25 ( 48).

Viga de alma ondulada

7.1.2

Las vigas con alma de tablero son construcciones encoladas o clavadas con cordones de madera maciza y alma de tablero de madera. La ventaja de estas vigas es una gran capacidad de carga en relación con el consumo de material ( 49).

Viga con alma de tablero

7.1.3

& EN 13377



Ejemplo: viga TJI (Truss Joist MacMillan, Ltd.). Las vigas TJI son vigas en doble T con cordones de madera microlaminada y almas de tablero de virutas orientadas (OSB), que se unen mediante un adhesivo de resina fenólica ( 50).26

48 Viga de alma ondulada.

7.

49 Diversas secciones de viga compuesta, en parte con alma de tablero.

426

7.2 7.2 7.2.1

Secciones compuestas

V Productos de construcción

Vigas de celosía de construcción especial

Las cerchas de placas clavo o placas dentadas son cerchas en las que los nudos de los cordones y las diagonales se forman mediante placas clavo ( 51). Las placas clavo hechas de acero galvanizado se clavan en la madera por ambos lados con prensas hidráulicas. Cerchas de placa clavo permiten vanos de hasta unos 30 m.27

Cerchas de placas clavo & EN 14250

7.2.2

Cerchas Greim

El método de construcción Greim para cerchas se basa en una conexión de placa de acero y clavos entre piezas de madera ( 52). En el proceso, se colocan placas de enlace en ranuras aserradas y se introducen clavos en agujeros previamente perforados.28

50 Viga de alma de tablero TJI.

52 Vigas de celosía en la construcción Greim.

51 Estructura de una celosía de placas clavo.

427

2 Productos de madera

1 2 3 4

5 6 7 8 9

10

11 12

13 14 15

Natterer et al. (1980) Holzbau Atlas, pág. 33 Cf. www.fh-eberswalde.de Scheidegger (1990) Aus der Geschichte der Bautechnik, pág. 60 , 172  Véase la clasificación reglamentaria de la madera en bruto por clases comerciales en Alemania (Forst-HKS, decreto del 23. Junio 1970, Land Baden-Württemberg) Scheer et al (1984) Der Holzbau, pág. 10 Albert A, Heisel P (ed) (2018) Schneider Bautabellen für Architekten, 11.69 Nutsch et al (2003) pág. 3 In Anlehnung an Nutsch, W et al (2003) pág. 102 Neuhaus (1994) pág. 78. La anchura máxima de la cama de la prensa, que a su vez determina el canto máximo de una viga laminada, es de 4 m. La anchura máxima de la cepilladora de vigas que finalmente alisa las superficies laterales de la viga es de 2 m, por lo que una viga de 4 m de canto puede pasar por la cepilladora dos veces. La longitud máxima de las camas de prensa es de más de 50 m. Naturalmente, también se aplican las dimensiones máximas de transporte por carretera. Obsérvese la anchura máxima de la sección transversal de la viga laminada de (sólo) 28 cm, que resulta de la anchura máxima de una lámina de tabla estándar. No están disponibles láminas más anchas debido a las limitaciones dimensionales del tronco de los árboles regulares, cuyo diámetro es de alrededor de 32 a 36 cm (información de Dr. Ch Dehlinger). Las prensas mecánicas, tal y como se utilizan para la producción de madera laminada, no son prácticas debido a las grandes longitudes y anchuras de los componentes de madera laminada cruzada, que tienen forma de panel (en contraste con las reducidas anchuras de la madera laminada, que tiene forma de barra, las que facilitan el aplicar prensas mecánicas a través del componente). Para ello se utilizan prensas de vacío, es decir, envolturas formadas por mantas de goma que, tras bombear el aire encerrado, ejercen una presión bidimensional sobre la madera laminada en cruz como consecuencia de la presión atmosférica. Las presiones que actúan son, por tanto, más bajas que con la madera laminada. En consecuencia, hay que utilizar otro tipo de colas (colas de PU), que hacen algo de espuma en la junta de encolado y, por esta razón, no requieren una mayor presión de encolado (información de Dr. Ch Dehlinger). Ibidem pág. 52; también: Scheer et al (1984) pág. 35, y Arbeitsgemeinschaft Holz e.V. (ed) (1997) Holzbau-Handbuch Neuhaus (1994) pág. 52; también: Pfeifer et al (1998) Der neue Holzbau, pág. 18; Arbeitsgemeinschaft Holz e.V. (ed) (1997) pág. 5 Pfeifer et al (1998) pág. 16; Arbeitsgemeinschaft Holz e.V. (ed) (1997) pág. 7 Pfeifer et al (1998) pág. 17; Arbeitsgemeinschaft Holz e.V. (ed) (1997) pág. 4 Neuhaus (1994) pág. 52; Pfeifer et al (1998) pág. 20, 22;

Notas

428

V Productos de construcción

16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28



Normas y directrices

Arbeitsgemeinschaft Holz e.V. (ed) (1997) pág. 9 Arbeitsgemeinschaft Holz e.V. (ed) (1997) pág. 8 Pfeifer et al (1998) pág. 23; también: Arbeitsgemeinschaft Holz e.V. (ed) (1997), pág. 10 Pfeifer et al (1998) pág. 24; también: Arbeitsgemeinschaft Holz e.V. (ed) (1997) pág. 11 Arbeitsgemeinschaft Holz e.V. (ed) (1997) pág. 15, 16 Neuhaus (1994) pág. 52 Arbeitsgemeinschaft Holz e.V. (ed) (1997) pág. 12, 13 Pfeifer et al (1998) pág. 26 Neuhaus (1994) pág. 52; también: Pfeifer et al (1998) pág. 27; Arbeitsgemeinschaft Holz e.V. (ed) (1997) pág. 19 Götz et al (1998) Holzbau-Atlas, pág. 56 f Ibidem pág. 56 Ibidem pág. 57; también: Pfeifer et al (1998) pág. 55 Ibidem pág. 57 Ibidem pág. 57

CTE DB SE-M: 2029-12 Código Técnico de la Edificación—Documento Básico SE-M—Seguridad estrutural—Madera UNE 56544: 2011-11 Clasificación visual de la madera aserrada para uso estructural. Madera de coníferas. UNE-EN 300: 2007-04 Tableros de virutas orientadas (OSB). Definiciones, clasificación y especificaciones. UNE-EN 309: 2006-11 Tableros de partículas. Definición y clasificación UNE-EN 312: 2010-11 Tableros de partículas. Especificaciones UNE-EN 316: 2009-11 Tableros de fibras. Definición, clasificación y símbolos UNE-EN 317: 1994-03 Tableros de partículas y tableros de fibras. Determinación de la hinchazón en espesor después de inmersión en agua UNE-EN 336: 2014-06 Madera estructural. Medidas y tolerancias UNE-EN 338: 2017-02 Madera estructural. Clases resistentes UNE-EN 384: 2019-03 Madera estructural. Determinación de los valores característicos de las propiedades mecánicas y la densidad UNE-EN 408: 2012-09 Estructuras de madera. Madera aserrada y madera laminada encolada para uso estructural. Determinación de algunas propiedades físicas y mecánicas UNE-EN 622: Tableros de fibras. Especificaciones Parte 1: 2004-01 Requisitos generales Parte 2: 2014-12 Especificaciones para los tableros de fibras duros Parte 3: 2005-01 Especificaciones para los tableros de fibras semiduros Parte 4: 2020-01 Requisitos para tableros de baja densidad Parte 5: 2010-03 Requisitos de los tableros de fibras fabricados por proceso seco (MDF) UNE-EN 634: Tableros de partículas aglomerados con cemento. Especificaciones

2 Productos de madera

Parte 1: 1996-02 Especificaciones generales Parte 2: 2007-07 Especificaciones para los tableros de partículas aglomeradas con cemento portland ordinario para su utilización en ambiente seco, húmedo y exterior UNE-EN 636: 2015-07 Tableros contrachapados. Especificaciones UNE-EN 844: 2020-09 Madera aserrada y madera en rollo. Terminología UNE-EN 975: Madera aserrada de frondosas. Clasificación por aspecto Parte 1: 2010-03 Haya y roble Parte 2: 2006-10 Chopos UNE-EN 1128: 1996-04 Tableros de partículas aglomerados con cemento. Determinación de la resistencia al choque por cuerpo duro UNE-EN 1309: Madera aserrada y madera en rollo. Método de medida de las dimensiones Parte 1: 1997-10 Madera aserrada Parte 2: 2007-02 Madera en rollo. Requisitos para la medida y reglas de cálculo del volumen Parte 3: 2018-05 Singularidades y alteraciones biológicas UNE-EN 1313: Madera aserrada y madera en rollo. Dimensiones recomendadas y desviaciones admisibles Parte 1: 2010-06 Madera aserrada de coníferas Parte 2: 1999-04 Madera aserrada de frondosas UNE-EN 1315: 2010-06 Clasificación dimensional de la madera en rollo UNE-EN 1316: Madera en rollo de frondosas. Clasificación de calidades Parte 1: 2012-12 Roble y haya Parte 2: 2011-12 Chopo UNE-EN 1611: Madera aserrada. Clasificación por el aspecto de la madera de coníferas Parte 1: 2000-03 Piceas, abetos, pinos y abeto de Douglas y alerces europeos UNE-EN 1912: 2012-06 Madera estructural. Clases resistentes. Asignación de calidades visuales y especies UNE-EN 1927: Clasificación de calidad de la madera en rollo de coníferas Parte 1: 2008-07 Piceas y abetos Parte 2: 2008-07 Pinos Parte 3: 2008-07 Alerces y abetos UNE-EN 1995 Eurocódigo 5. Proyecto de estructuras de madera Parte 1-1: 2016-04 Reglas generales y reglas para edificación UNE-EN 12775: 2001-04 Tableros de madera maciza. Clasificación y terminología UNE-EN 13017: Tableros de madera maciza. Clasificación según el aspecto de las caras Parte 1: 2001-07 Madera de coníferas Parte 2: 2001-07 Madera de frondosas UNE-EN 13353: 2011-06 Tableros de madera maciza (SWP). Requisitos UNE-EN 13354: 2009-09 Tableros de madera maciza. Calidad de encolado. Método de ensayo UNE-EN 13377: 2002-12 Viguetas prefabricadas de madera para

429

430

V Productos de construcción

encofrados. Requisitos, clasificación y evaluación UNE-EN 13986: 2015-09 Tableros derivados de la madera para utilización en la construcción. Características, evaluación de la conformidad y marcado UNE-EN 14080: 2013-09 Estructuras de madera. Madera laminada encolada y madera maciza encolada. Requisitos UNE-EN 14081: Estructuras de madera. Madera estructural con sección transversal rectangular clasificada por su resistencia Parte 1: 2020-05 Requisitos generales Parte 2: 2020-05 Clasificación mecánica. Requisitos complementarios para los ensayos de tipo Parte 3: 2019-03 Clasificación mecánica. Requisitos complementarios para el control de producción en fábrica UNE-EN 14250: 2010-06 Estructuras de madera. Requisitos de producto para cerchas prefabricadas ensambladas con conectores de placa clavo UNE-EN 14251: 2004-05 Madera en rollo estructural. Métodos de ensayo UNE-EN 14279: 2009-11 Madera microlaminada (LVL). Definiciones, clasificación y especificaciones UNE-EN 14374: 2005-11 Estructuras de madera. Madera microlaminada (LVL). Requisitos UNE-EN 15197: 2007-09 Tableros derivados de la madera. Tableros de lino. Especificaciones UNE-EN 15497: 2014-10 Madera maciza estructural con empalmes por unión dentada. Requisitos de prestación y requisitos mínimos de fabricación UNE-EN 16351: 2021-06 Estructuras de madera. Madera contralaminada. Requisitos UNE-EN 16737: 2016-11 Madera estructural. Clasificación visual de la resistencia de las maderas de frondosas tropicales DIN 1052: Design of timber structures Part 10: 2019-12 Additional provisions DIN 4074: Strength grading of wood Part 1: 2012-06 Coniferous sawn timber Part 2: 2021-01 Structural round timber (Coniferous species) Part 4: 2008-12 Certificate of suitability for devices supporting visual grading of sawn timber Part 5: 2008-12 Sawn hard wood DIN 68364: 2003-05 Properties of wood species - Density, modulus of elasticity and strength DIN 68365: 2008-12 Sawn timber for carpentry – Appearance grading – Softwood DIN CEN/TS 15679: 2008-03 (White Draft) Thermal Modified Timber – Definitions and characteristics Institut für Holztechnologie Dresden gemeinnützige GmbH (IHD) (ed) (2018) Merkblätter zu thermisch modifiziertem Holz (TMT 0.1 bis TMT 11), disponible en https://www.ihd-dresden.de/de/ wissensportal/merkblaetter/, consultado el 28.05.2021

2 Productos de madera

431

V-3 PRODUCTOS DE ACERO

1. Historia de los productos de hierro y acero.............. 434 2. Ventajas de la construcción en acero....................... 435 3. Aceros estructurales dulces..................................... 436 3.1 Acero estructural no aleado laminado en caliente......................................................... 437 3.2 Acero de grano fino soldable............................ 437 3.3 Acero estructural con resistencia mejorada a la corrosión atmosférica................................. 437 3.4 Acero inoxidable................................................ 438 4. Productos de acero dulce laminados en caliente..... 439 4.1 Productos planos............................................... 440 4.2 Productos de perfil............................................ 440 4.2.1 Acero en barra......................................... 440 4.2.2 Acero seccionado.................................... 440 4.2.3 Acero de ala ancha.................................. 440 4.3 Productos de sección hueca (tubos)................. 440 4.4 Tipos de viga en la construcción de acero........ 440 4.4.1 Perfil en I (viga en I estrecha)................. 440 4.4.2 Perfil IPE (viga en I de anchura media)....441 4.4.3 Perfil de serie HE (viga de ala ancha).......441 5. Perfiles laminados en frío..........................................441 5.1 Perfiles huecos conformados en frío.................441 5.2 Chapas trapezoidales laminadas en frío ............441 5.3 Perfiles de acero conformados en frío.............. 442 5.3.1 Material de partida para la chapa trapezoidal.................................... 442 5.3.2 Etapas de desarrollo técnico de la chapa trapezoidal............................ 442 5.3.3 Perfiles de forjado compuesto................ 443 5.3.4 Casetones de acero para cerramientos exteriores.......................... 444 5.3.5 Paneles sándwich de PUR...................... 444 6. Materiales metálicos de fundición: hierro fundido y acero fundido.................................. 444 6.1 Hierro fundido con grafito laminar (GJL)........... 446 6.2 Hierro fundido con grafito nodular (GJS).......... 447 6.3 Fundición maleable (GJV)................................. 447 6.4 Acero fundido.................................................... 447 7. Perfiles de acero extruidos....................................... 448 8. Otros productos de acero......................................... 448 9. Acero de armadura.................................................... 448 9.1 Acero de armadura según DIN 488.................. 449 9.2 Fibras de armadura............................................ 450 9.3 Aceros de pretensado en la construcción de hormigón pretensado..............451 10. C ables y haces...........................................................451 Notas ............................................................................. 454 Normas y directrices...................................................... 454

I

EL PROYECTO CONSTRUCTIVO

II ESTRUCTURA II-1 ORDEN Y SUBDIVISIÓN II-2 CONSTRUCCIÓN INDUSTRIALIZADA II-3 ORDENAMIENTO DIMENSIONAL III SOSTENIBILIDAD III-1 CONTEXTO III-2 ECOLOGÍA III-3 ECONOMÍA III-4 FACTORES SOCIALES III-5 ANÁLISIS DEL CICLO DE VIDA III-6 RECICLAJE IV MATERIALES IV-1 MATERIA IV-2 MATERIALES TÉCNICOS IV-3 PIEDRA IV-4 HORMIGÓN IV-5 MADERA IV-6 ACERO IV-7 HORMIGÓN ARMADO IV-8 VIDRIO IV-9 MATERIALES SINTÉTICOS V V-1 V-2 V-3 V-4 V-5

PRODUCTOS DE CONSTRUCCIÓN PIEDRAS ARTIFICIALES PRODUCTOS DE MADERA PRODUCTOS DE ACERO PRODUCTOS DE VIDRIO PRODUCTOS SINTÉTICOS

VI FUNCIONES VI-1 ÁMBITO VI-2 CONDUCCIÓN DE FUERZAS VI-3 PROTECCIÓN HIGROTÉRMICA VI-4 PROTECCIÓN ACÚSTICA VI-5 PROTECCIÓN CONTRA INCENDIOS VI-6 DURABILIDAD ANEXO

434

Historia de los productos de hierro y acero

V Productos de construcción

1. 1.

Historia de los productos de hierro y acero

Los primeros hallazgos de hierro en la historia de la humanidad fueron probablemente de hierro meteórico, que se utilizó para objetos de culto debido a su inusual materialidad. Los primeros productos de hierro terrestre (hacia el 2500 a. C.) eran también objetos de culto. En el primer milenio a. C. comienza la transición de la Edad del Bronce a la Edad del Hierro. El hierro y el acero se utilizan en la construcción desde hace unos 2.500 años. El procedimiento en horno bajo es el proceso más antiguo para la producción de hierro ( 1). Se trata de un simple pozo en el que se realizaba el proceso de fundición mediante una mezcla de mineral de hierro y carbón vegetal. El resultado era un bulto pastoso de hierro entremezclado con carbón e impurezas, la llamada lupa, que tenía que ser procesado posteriormente con intenso trabajo manual. Hasta el siglo XIV no fue posible calentar el mineral de hierro en un alto horno hasta su punto de fusión. El resultado era un arrabio carbonoso y no forjable, que sólo podía transformarse en acero mediante un refinado posterior, es decir, reduciendo el contenido de carbono en el hierro. La verdadera producción de hierro en masa sólo fue posible con la introducción del coque.1 La utilización industrial moderna del hierro y el acero tiene ya unos 250 años y puede dividirse en tres fases:

1 Horno de fundición de hierro primitivo (horno de tiro). A través de la abertura superior se llenaba de carbón y mineral de hierro.

☞ Ver también Cap. IV-6, Aptdo. 1. Etapas de desarrollo histórico, pág. 296

• período de fundición, de 1780 a 1850. La fundición se caracteriza por la fragilidad del material y la baja resistencia a la tracción; • período de hierro forjado, de 1850 a 1900; • período de acero, desde 1880 hasta la actualidad. El desarrollo de nuevos aceros de alto rendimiento comenzó alrededor de 1960.

2 Sección transversal de un horno de pudelación.

3 Grabado de una acería Bessemer del siglo XIX.

El llamado horno de pudelación (to puddle: ingl. remover, amasar) hizo posible por primera vez la producción en masa de productos de hierro de alta calidad ( 2). El hierro ya no entraba en contacto con la hulla. El proceso, inventado por Henry Cort en 1784, permitía reducir el contenido de carbono mediante un proceso de removido. Desde 1855, el convertidor Bessemer ( 3) permitió reducir el contenido de carbono del hierro mediante la inyección de oxígeno. En este proceso, se fuerza aire a través del arrabio fundido. Los ingredientes indeseados, como el carbono y el manganeso, se reducen o se calcinan. La desventaja original del proceso—sólo se podía procesar arrabio con bajo contenido de fósforo—fue eliminada por C. Thomas hacia 1879. Proporcionó al convertidor un revestimiento básico. A partir de entonces, fue posible la producción en masa de acero a bajo coste ( 4). El proceso Siemens-Martin de solera fresca se desarrolló originalmente para fundir chatarra y residuos de trenes de

3 Productos de acero

Ventajas de la construcción en acero

435

laminación. La llamada cocción por gas regenerativa permite alcanzar una temperatura de horno de 1.700 ° C. Así, el acero puede fundirse de forma controlada con un contenido específico de carbono y aleación. El proceso de crisol o acero fundido fue desarrollado ya en 1740 por B. Huntsman y mejorado por A. Krupp hacia 1830. En este proceso, se utilizan crisoles individuales calentados con una capacidad de 30 a 50 kg para producir un acero mayoritariamente de alta aleación con reducción nula o mínima. Los procesos de fabricación de acero actuales son: • proceso de acero eléctrico: la masa fundida se calienta eléctricamente en un arco eléctrico o en un horno de inducción de crisol de alta frecuencia ( 5); • proceso de soplado de oxígeno: el hierro se refina soplando oxígeno técnicamente puro sobre el hierro fundido (acero LD, acero LD-AC, acero al oxígeno); • procesos modernos de reducción directa (reducción directa y reducción por fundición): ya han alcanzado madurez operativa los llamados procesos de reducción a baja temperatura. Minerales de hierro briqueteados o prensados en pellets se convierten en hierro esponjoso poroso en estado sólido a una temperatura máxima de 800–900 ° C. El contenido de hierro es del 90 %. Debido a las bajas temperaturas, se pueden utilizar para la producción de arrabio fuentes de energía menos costosas, como petróleo o carbón. También pueden funcionar de forma económica con esta tecnología fábricas de acero más pequeñas, las llamadas minifábricas. Desde la revolución industrial, el hierro y más tarde el acero han adquirido un papel importante en la construcción de edificios. A diferencia de la obra de fábrica o del hormigón, estos metales son materiales tenaces capaces de absorber grandes fuerzas de tracción y compresión. El proyectista dispone de un sistema modular de productos industriales semiacabados estandarizados. Las principales ventajas de la construcción en acero son: • fácil montaje/desmontaje; • gran capacidad de carga; • relación favorable entre la luz y el canto de la viga; • construcción en seco (método de montaje); • precisión en la ejecución (tolerancias estrechas);

4 Sección de un alto horno.

5 Convertidor de acero en funcionamiento.

Ventajas de la construcción en acero

2.

436

Aceros estructurales dulces

V Productos de construcción

3. 3.

Aceros estructurales dulces

Según su composición química, las calidades de acero se dividen en aceros aleados y no aleados. Las aleaciones del material base, el hierro, con otros elementos determinan las propiedades del acero ( 6). El contenido de carbono es especialmente importante; es lo que distingue principalmente al acero del arrabio. La dosificación de aditivos puede controlarse dentro de límites muy estrechos, de modo que se garantiza un alto grado de uniformidad en la composición y las propiedades del grado de acero respectivo. Básicamente, se distinguen los siguientes grupos principales:

 EN 10020



• acero estructural no aleado laminado en caliente  EN 10025-1, -2  EN 10025-1, -3,-4, EN 10113-1

• acero de grano fino soldable • acero estructural con resistencia mejorada a la corrosión atmosférica

 EN 10025-1, -5, EN 10155

• acero inoxidable  EN 10088-1

σ [N/mm²]

cordones de acero

2.000

alambres de acero

1.500 acero al cromo-níquel

barras de acero

1.000

acero para tornillos

S 690 Q 500

S 355 JO

S 235 JR

6 Representación comparativa de los diagramas de tensión-deformación de diferentes aceros.

5

8

10

15

20

25

ε [%]

3 Productos de acero

Aceros estructurales dulces

Este grupo incluye los aceros estándar utilizados en la construcción de edificios:

437

Acero estructural no aleado laminado en caliente

3.1

Estos aceros tienen una estructura metálica de grano muy fino con un tamaño de grano de ferrita de 6 y menor.

Acero de grano fino soldable

3.2

• aceros de calidad no aleados S 275

☞ Véase el Aptdo. 1.2.1, arriba

• aceros de calidad no aleados S 355

☞ Véase el Aptdo. 1.2.1, arriba

• aceros especiales aleados, por ejemplo S 450J0

 EN 10027 - 1, EN 10020

La resistencia de estos aceros a la corrosión atmosférica se ve incrementada por la adición de elementos de aleación (cobre y cromo). Las siguientes calidades están disponibles:

Acero estructural con resistencia mejorada a la corrosión atmosférica

• acero básico no aleado S 235 JR • acero básico no aleado S 235 J0+N • acero de calidad no aleado S 355 J0 • acero de calidad de baja aleación S 355 J2 En la actualidad, la clasificación de aceros se basa en el valor mínimo del límite elástico (espesores del producto ≤ 16 mm). Otra subdivisión se basa en la sensibilidad a la fractura frágil y la idoneidad para la soldadura.

3.3

 EN 10025-5

• acero estructural con resistencia mejorada a la corrosión atmosférica, por ejemplo S 235J2W

grado de acero a

espesor del producto t en mm t ≤ 40 mm 40 mm < t ≤ 80 mm resistencia a resistencia a límite de límite de tracción tracción fluencia fluencia fu fu fy fy N/mm2 N/mm2 N/mm2 N/mm2

S 235

235

360

215

360

S 275

275

390

245

370

S 355

355

490

325

470

S 420

420

510

390

490

S 460

460

540

410

510

S 500

500

580

450

580 600

S 550

550

600

500

S 600

600

650

550

650

S 620

620

700

560

660 660

S 620

620

700

560

S 650

650

700

–

–

S 690

690

770

630

710

S 700

700

750

–

–

a

Símbolos principales según EN 10027-1.

7 Valores nominales del límite elástico y de la resistencia a la tracción del acero estructural según las normas EN 10025, EN 10210-1, EN 10210-2, EN 10219-1 y EN 10219-2, según EN 1993-1-1 (prEN).

438

V Productos de construcción

Aceros estructurales dulces

• acero estructural con resistencia mejorada a la corrosión atmosférica, por ejemplo S 355J0W 3.4 3.4

Acero inoxidable & EN 10088-1, -2, -3

Los aceros con un contenido de cromo ≥ 10,5 % y un contenido de carbono del 1,2 % como máximo se consideran aceros inoxidables en el sentido de la norma. También se diferencian de los aceros estándar no aleados en que tienen una resistencia a la tracción mucho mayor con el mismo límite elástico y un mayor alargamiento de rotura. La resistencia a la corrosión se consigue gracias al alto contenido de aleación (principalmente cromo y níquel) de los aceros. La oxidación crea una fina y resistente capa pasiva en la superficie del acero, que inhibe la corrosión posterior. Por lo tanto, un requisito básico para la resistencia a la corrosión es el contacto con oxígeno. La designación de los aceros desglosa la composición y el contenido de aleación, así como el método de producción de un determinado grado de acero. Ejemplo de denominación: acero EN 10088-2-X5CrNi18-10+1D (acero inoxidable al cromo-níquel). Las especificaciones significan:

✏ El contenido de aleación es la fracción de masa del componente añadido en %

X

acero de alta aleación (contenido de aleación ≥ 5 %)

5

contenido C ≤ 0,07 %

CrNi elementos de aleación de cromo-níquel 18

17 – 19,5 % Cr

10

8 – 10,5 % Ni

+1D laminado en caliente, tratado térmicamente, pavonado colada de bloque

colada continua

perfil en bruto

perfil previo 29 pasadas

16 pasadas

5 pasadas

7 pasadas

7 pasadas

7 pasadas

8 Rodillos de laminado. 9 Formación de diversos perfiles brutos en el proceso de laminación en caliente, a partir de la colada de lingote y la colada continua. El proceso de laminado se efectúa en sucesivas pasadas.

perfil acabado

3 Productos de acero

La laminación en caliente es el proceso de fabricación de productos semiacabados más importante después de la producción de acero bruto propiamente dicha. El 90 % del acero bruto se lamina hoy en día. Se trata de un proceso de transformación a una temperatura del material de 900 – 1.000 ° C.2 Se instalan cilindros en un bastidor que forma parte de un tren de laminación. La pieza laminada se desplaza sobre ella mediante mesas de rodillos. La sección transversal del lingote, de la losa o prelosa fundida, se reduce durante el proceso de laminación mediante el amasado sucesivo del acero dúctil bajo la presión de los rodillos hasta que se aproxima al tamaño del perfil deseado ( 8–10). Normalmente se hace en varias pasadas. El conformado final se realiza, dado el caso, mediante un laminado en frío posterior. Las operaciones de laminación convencionales son procesos de conformación muy complejos. En la actualidad, el proceso de laminación está sometido a fuertes cambios tecnológicos, que han dado lugar, por ejemplo, a la llamada laminación por colada. El producto de partida es el acero líquido, que se conduce directamente a su forma final. Del mismo modo, los perfiles pueden producirse uniendo tiras individuales por laminado para formar una sección transversal continua. Se hace una distinción básica entre los siguientes productos de acero:

Productos de acero dulce laminados en caliente

Productos de acero dulce laminados en caliente

• productos planos • productos de perfil ( 11) • productos de sección hueca ( 12)

10 Tren de laminación de alambre.

11 Productos de perfil, ejemplos.

12 Productos de sección hueca, ejemplos.

439

4.

440

4.1 4.1

Productos de acero dulce laminados en caliente

V Productos de construcción

Productos planos

 Se denominan productos planos a chapas y bandas. La chapa se suministra en paneles cuadrados y rectangulares. Se distingue según el grosor de la chapa: • chapa muy fina, espesor de la chapa > 0,5 mm • chapa fina, espesor de la chapa hasta 3 mm • chapa intermedia, espesor de la chapa > 3 a 4,75 mm • chapa gruesa, espesor de la chapa > 4,75 mm

☞ Para la conformación en frío, véase Cap. IV-6, Aptdo. 6.2 Conformación en frío, pág. 303

4.2 4.2

Productos de perfil

Además de las chapas laminadas en caliente, también se producen chapas laminadas en frío. Todas las chapas están disponibles con un revestimiento de zinc-estaño (hojalata) o de plástico. La chapa metálica se forma además para producir chapa ondulada, acanalada o con verrugas. El fleje o banda, que se produce en longitudes mayores y es enrollado en una bobina tras el proceso de laminación, se divide en banda laminada en caliente y banda laminada en frío según el proceso de fabricación. Se hace una distinción básica entre: • acero en barra • acero seccionado • acero de ala ancha

4.2.1

Acero en barra

El término acero en barra se utiliza para perfiles de hasta 80 mm de altura. Todos los perfiles pertenecientes a este grupo se fabrican mediante laminación en caliente.

4.2.2

Acero seccionado

Un acero se llama seccionado a partir de una altura de perfil de 80 mm.

4.2.3

Acero de ala ancha

El acero de ala ancha forma la base de productos de acero en barra. Se utiliza para la producción de vigas en I soldadas. La anchura oscila entre 150 y 1.250 mm, y el grosor de la chapa entre 4,76 y 60 mm.

4.3 4.3

Productos de sección hueca (tubos)

Según el tipo de fabricación, se distinguen tubos sin costura y tubos soldados. Los perfiles huecos cuadrados y rectangulares se fabrican por conformación de tubos redondos en caliente y en frío.

4.4 4.4

Tipos de viga en la construcción de acero

Las vigas en I más importantes y comunes son ( 13):

4.4.1

Perfil en I (viga en I estrecha)

Tipo de viga más antiguo. Debido al antiguo proceso de laminación, tiene alas con caras no paralelas. Sólo se utiliza en contadas ocasiones en la construcción de edificios, por

3 Productos de acero

Perfles laminados en frío

441

ejemplo, como viga y carril de pistas de grúa o similares. Este es el perfil de viga más utilizado en la construcción de pisos. Está disponible en incrementos con altura total entre 80 y 600 mm. El perfil IPE viene caracterizado por alas de caras paralelas y alma delgada y se utiliza sobre todo como viga de flexión. También se laminan otras series no estándar (IPEv/IPEo/IPEa de la gama Klöckner o ThyssenKrupp).3

Perfil IPE (viga en I de anchura media)

4.4.2

Se laminan tres series básicas de vigas de ala ancha. También hay disponibles perfiles de mayores dimensiones.

Perfil de serie HE (viga de ala ancha)

4.4.3

También se fabrican perfiles mediante conformación en frío de chapas, aceros planos, flejes laminados en caliente o en frío. El perfilado en frío permite un diseño más libre de las secciones transversales.4 Esto permite una amplia adaptación a la tarea de diseño con un buen aprovechamiento del material y un menor peso muerto.

Perfiles laminados en frío

5.

En su mayoría, secciones cuadradas con longitudes de canto de 20 a 400 mm o secciones rectangulares con dimensiones de 40/20 a 500/300 mm.

Perfiles huecos conformados en frío

5.1

La producción se realiza mediante la laminación en frío de chapas y flejes laminados en caliente. Las chapas trapezoidales se fabrican en numerosas series de perfiles no estandarizados ( 14, 15). Se utilizan en la construcción de fachadas para el revestimiento de paredes o cubiertas, en la fabricación de paneles sándwich y en la construcción de forjados en acero o en construcciones compuestas de acero. Las chapas trapezoidales se suministran en longitudes de hasta 18 m, anchuras de aproximadamente 1 m y en espesores de chapa de 0,56 a 2 mm.

Chapas trapezoidales laminadas en frío

5.2

• perfil HEA, versión ligera; • perfil HEB, versión normal; • perfil HEM, versión reforzada. Estos perfiles son adecuados para soportes o vigas sometidos a grandes cargas. Hasta el perfil 300, la altura de la sección transversal es igual a su anchura; en los perfiles más grandes, las alas se ejecutan siempre con una anchura de 300 mm.

☞ Para la conformación en frío, véase Cap. IV-6, Aptdo. 6.2 Conformación en frío, pág. 303

13 Perfiles en I o en doble T laminados en caliente, en comparación: 1

2

3

4

1 2 3 4

viga en I estrecha perfil de viga en I/IPE de anchura media perfil HEA perfil HEB

442

V Productos de construcción

Perfles laminados en frío

Ya van integradas en la producción de chapa trapezoidal medidas de protección contra la corrosión, en particular el galvanizado en caliente y/o el recubrimiento con plástico. 5.3 5.3

Perfiles de acero conformados en frío  EN 1993-1-1 a -3

5.3.1

Material de partida para la chapa trapezoidal  EN 10346

5.3.2

Etapas de desarrollo técnico de la chapa trapezoidal

Debido a su escasa capacidad de carga, estos perfiles rara vez se utilizan en la construcción de edificios. Los llamados perfiles C o Z se utilizan sobre todo en los oficios de acabado. Como contribución a la construcción ligera, es probable que estos perfiles desempeñen un papel mucho más importante en el futuro debido a su uso económico del material ( 16). Las chapas trapezoidales y las chapas de recubrimiento para paneles se fabrican con calidades de acero adecuadas para la conformación en frío. En la actualidad, se trata de aceros según la norma con un límite elástico de al menos 280 N/mm2. El producto semiacabado de partida es banda de acero laminado en bobinas con espesores de banda de 0,4 a 1,5 mm y anchos de banda de 600 a 1.800 mm.5 Existen diferentes etapas de desarrollo técnico de la chapa trapezoidal ( 17): • chapa trapezoidal delgada con alturas de hasta 50 mm sin pliegues (es decir, rigidizadores adicionales) en las paredes perfiladas, que sólo pueden utilizarse como pantalla de intemperie en cerramientos de edificios o en compuestos de paneles sándwich debido a su reducido canto; • perfiles más gruesos con cordones más anchos y refuerzo adicional de los rebordes, que pueden asumir una función portante además de envolvente; • la tercera y última generación de chapas trapezoidales presenta una altura de perfil notablemente mayor y cordones superiores más anchos, dotadas de un estriado adicional para mejorar la resistencia al pandeo. Estas nuevas chapas trapezoidales pueden asumir funciones de carga para vanos de hasta 10 m aproximadamente.

14 (Arriba) Chapas trapezoidales laminadas en frío. 15 (Derecha) Chapa trapezoidal laminada en frío en el proceso de fabricación.

3 Productos de acero

Un importante campo de aplicación de chapas trapezoidales es su uso en combinación con hormigón armado en forjados compuestos de acero y hormigón. Durante la construcción, las chapas trapezoidales sirven de encofrado perdido y pueden tener que ser apuntaladas adicionalmente en esta función. En la actualidad, se utilizan principalmente perfiles trapezoidales de escaso canto, de unos 50–70 mm. El perfil sirve de armadura de tracción en la parte inferior de la estructura del forjado al actuar en unión con el hormigón.6 Los pliegues de sección trapezoidal de estas chapas, que tienen una forma especial tipo cola de milano para la construcción compuesta, también sirven para anclar elementos de acabado como techos suspendidos o instalaciones ( 18).

Perfles laminados en frío

Perfiles de forjado compuesto

☞ Marcas: Holorib ®, Cofrasta ®

16 Perfiles de acero conformados en frío.

17 Diferentes generaciones de chapas trapezoidales (de arriba a abajo):

18 Perfiles para la producción de forjados compuestos de acero-hormigón en la construcción de edificios.

• forma sencilla sin perfilado adicional • perfiles más altos con perfilado adicional • aumento de la altura de los perfiles y perfilado adicional en la zona del cordón superior

443

5.3.3

444

Perfles laminados en frío

V Productos de construcción

5.3.4

Casetones de acero para cerramientos exteriores

En la construcción industrial se utilizan con frecuencia construcciones de paredes exteriores de casetón de acero. En este caso, no suele haber grandes requisitos de protección contra incendios ni de aislamiento térmico. Por lo tanto, la alta conductividad térmica del acero, que de otro modo tendría un efecto negativo en cerramientos exteriores, no se hace notar mucho en este caso. El casetón, una chapa laminada en frío, suele instalarse horizontalmente entre las columnas de fachada, lo que hace innecesaria la construcción de montantes y travesaños. El casetón va relleno de fibra mineral aislante. En el exterior, se monta una pantalla protectora contra la intemperie (perfil de chapa trapezoidal u ondulada). El contacto directo entre el casetón (caliente) y la pantalla de intemperie (fría) se evita mediante capas de plástico intermedias, de modo que se produce una separación térmica ( 19).

5.3.5

Paneles sándwich de PUR

Se pueden construir fachadas funcionales completas con la ayuda de elementos o paneles sándwich. Se producen como elementos compuestos de acero y poliuretano para la construcción de edificios desde la década de 1960 y han conquistado un amplio mercado en la construcción industrial y comercial debido a su sencillez de construcción y ejecución.7 La combinación de dos hojas de cobertura de chapa fina de acero (d > 0,5 mm) y un núcleo de espuma rígida de poliuretano o de fibra mineral entre ambas crea un componente que puede asumir funciones envolventes y—dentro de la estructura portante secundaria del envoltorio—distribuidoras de carga tanto vertical como horizontalmente ( 20). Los espesores de aislamiento de estos paneles van de 60 a 160 mm con núcleo de PUR y hasta 300 mm con núcleo de fibra mineral. Cumplen todas las funciones de un cerramiento exterior, excepto la de almacenamiento de calor y, en cierta medida, la de aislamiento acústico, para las que los elementos son demasiado ligeros y rígidos. Por lo tanto, los elementos sándwich no son igualmente adecuados para su uso en todas las aplicaciones. Sin embargo, son muy comunes, especialmente en la construcción industrial y comercial, donde sus debilidades no importan demasiado. Estos componentes de cerramiento se prefabrican completamente en un proceso lineal continuo. Las longitudes de suministro sólo están limitadas por las condiciones de transporte y de obra. Se fabrican tanto elementos de pared como de cubierta. El diseño de la junta difiere según el fabricante. En cerramientos son habituales uniones machihembradas que hacen innecesaria la perforación de las chapas de cobertura. Los elementos tienen una anchura aproximada de 750–1.000 mm.

☞ Vol. 3, Cap. XIII-4, Aptdo. 2. Sistemas sándwich

6. 6.

Materiales metálicos de fundición: hierro fundido y acero fundido

Las aleaciones de hierro-carbono con un contenido de C del 2–4% se denominan hierro fundido. Las propiedades más importantes del hierro fundido son su colabilidad y, por tanto, la posibilidad de darle forma libremente dentro de las

3 Productos de acero

Perfles laminados en frío

revestimiento exterior hecho de chapa trapezoidal

perfil de casetón

19 Sistema de cerramiento exterior de castones como ejemplo de una envoltura de edificio hecha de productos semiacabados.

perfil de remate panel de cerramiento

panel de cubierta ejemplo: Hoesch Isodach

21 Nudo de fundición del puente Humboldthafen de Berlín (ing.: Schlaich-Bergermann & Partner).

perfiles portantes conformados en frío

20 Sistema de construcción industrial Hoesch con paneles de pared y cubierta rellenos de PUR.

22 Apoyo del puente Humboldthafen de acero fundido (ing.: Schlaich-Bergermann & Partner).

445

446

V Productos de construcción

Materiales metálicos de fundición

limitaciones impuestas por la técnica de fundición ( 21, 22), su alta resistencia con poca deformación y su buen comportamiento ante la corrosión (debido al contenido de Si).8 En la construcción en acero, las posibilidades de aplicación de materiales metálicos de fundición son múltiples y cada vez encuentran nuevos ámbitos de uso. Por ejemplo, la soldabilidad del hierro fundido con grafito laminar, que permite soldarlo con productos laminados, ha hecho posible nuevas aplicaciones. Se trata principalmente de soluciones estructurales en las que los componentes lineales están hechos de secciones normalizadas de acero estructural laminado en caliente y los elementos nodales son de hierro fundido. Esto se debe a que la fundición es especialmente adecuada para su uso en nudos de conexión de geometrías complicadas, aplicándola como pieza portante sin juntas con una forma compleja (por ejemplo, en estructuras portantes de cables). Ejemplos de aplicaciones son cabezas de pilones, sillines de desviación o accesorios de cable. Según la forma de los cristales de grafito en estado solidificado, se distingue entre: • hierro fundido con grafito laminar (fundición gris); • hierro fundido con grafito nodular (nuevo material con alta resistencia a la tracción); • fundición maleable; • acero fundido (buena soldabilidad). 6.1 6.1

Hierro fundido con grafito laminar (GJL) & EN 1561

23 Estructura básica del material del hierro fundido con grafito laminar en una ampliación de 100x. 24 Estructura básica del material de hierro fundido con grafito esferoidal en una ampliación de 100x.

El carbono no ligado químicamente tiene una estructura de grafito laminar. Estas láminas suponen una alteración de la estructura metálica básica de la fundición y provocan picos de tensión por efecto de entalladura. Esta microestructura da como resultado una menor resistencia a la tracción y un menor alargamiento a la rotura del hierro fundido con grafito laminar, pero al mismo tiempo una buena resistencia a la corrosión debido a alteraciones del material. Este material equivale (aunque de forma mejorada) al tradicional acero fundido utilizado en los primeros tiempos de la construcción industrializada. Actualmente, la norma distingue entre

3 Productos de acero

Materiales metálicos de fundición

447

6 clases de resistencia de GJL. Las aplicaciones actuales de GJL en el sector de la construcción son rejillas, tubos, revestimientos de túnel y radiadores ( 23). Este material sólo se utiliza desde la década de 1950. Debido a la aleación del hierro fundido con Mg o cerio (cerita), se forma grafito en forma esférica durante el proceso de solidificación, es decir, se reducen en este material las perturbaciones estructurales. Por lo tanto, la fundición de grafito esferoidal tiene una mayor resistencia a la tracción y permite un mayor alargamiento que la fundición tradicional. Por ello, se denomina fundición dúctil. Esta innovación abrió una amplia gama de aplicaciones para el hierro fundido. También es posible la soldadura con este material efectuando un tratamiento previo y posterior adecuado. La norma distingue entre 8 clases de resistencia del ECG ( 24).9 Las aplicaciones de hoy: tuberías de gas y agua (a presión), elementos estructurales, orejetas de conexión, horquillas, piezas individuales para maquinaria de construcción.

Hierro fundido con grafito nodular (GJS)

La fundición maleable requiere un complejo proceso de fabricación de varios días. Sólo después de un tratamiento térmico adicional (recocido), se descompone la cementita producida en el primer proceso de fundición en el llamado carbono de recocido, que se genera como grafito en forma de escamas. Esto significa que en un primer paso, se utiliza el material de fundición de baja viscosidad para un moldeado sencillo y luego se obtiene, mediante el templado (recocido), un material de hierro dúctil y valioso para fines estructurales. Las aplicaciones actuales son piezas de fundición y accesorios de forma compleja. La fundición maleable está siendo sustituida cada vez más por la fundición dúctil con grafito esferoidal debido al complejo proceso de templado.

Fundición maleable (GJV)

En la fundición de acero, se funde acero de bajo carbono en lingotes, bloques o planchas. No se deben formar burbujas de gas durante el proceso de encapsulado, por lo que se debe utilizar acero muerto ( 23). Estos productos intermedios se someten a un tratamiento térmico y se siguen formando en un proceso de laminación en caliente. Además, el acero fundido se utiliza hoy en día para la producción de compo-

Acero fundido

6.2

& EN 1563

6.3

& ISO 16112

25 Estructura básica del material del acero fundido en una ampliación de 100x.

6.4

448

Perfiles extruidos—Otros productos—Acero de armadura

V Productos de construcción

nentes especiales que no pueden ser laminados o forjados, como cojinetes de puente. 7. 7.

Perfiles de acero extruidos

Además de la laminación en caliente, o la conformación en frío y en caliente, también existe la posibilidad en la construcción de producir perfiles extruidos. La extrusión es una forma especial de producción industrial de acero. Un ejemplo de este método de fabricación es la extrusión de perfiles para fachadas y ventanas así como perfiles especiales. En este proceso, se presiona acero líquido a través de una plantilla (herramienta) y se enfría. La extrusión se considera una alternativa interesante y rentable en la construcción de acero especialmente para la producción de perfiles especiales complejos. A diferencia de la laminación en caliente, sólo se necesita una „pasada“ para obtener el producto semiacabado. Son razones para utilizar la tecnología de extrusión la presencia de perfiles huecos, ángulos agudos, una conformación complicada de perfiles especiales, así como la „pequeñez“ de una serie. Se pueden utilizar todos los tipos de aceros dulces, incluidos aceros de baja y alta aleación, aceros especiales y aceros inoxidables. Se suministran en forma de barra (longitudes de hasta 12.000 mm).10

8. 8.

Otros productos de acero

Además de los productos semiacabados presentados anteriormente, también se pueden adquirir numerosos componentes completos de construcción fabricados en acero, como por ejemplo: • vigas normalizadas (vigas R, vigas almenadas); • malla metálica; • rejillas; • perfiles especiales o componentes para cercos, puertas de acero, puertas de vidrio-acero, etc; • puertas de garaje e industriales; • escaleras prefabricadas estandarizadas, etc.

9. 9.

Acero de armadura & EN 1992-1-1, EN 1992-3

La categoría de acero de armadura se refiere a varios tipos y productos de acero de armadura para el hormigón armado según la norma EN 1992-1-1 para armadura pasiva y según la norma EN 1992-3 para armadura activa. Básicamente, se distingue entre: • acero de armadura en barra (S) • malla electrosoldada de armadura (M) • alambre de armadura

3 Productos de acero

Acero de armadura

449

• fibras de armadura El acero de armadura es una barra de acero de sección circular que se utiliza para armar el hormigón armado. Es producido por:

Acero de armadura según DIN 488

• laminado en caliente (acero de dureza natural); • laminado en caliente con tratamiento térmico posterior; • laminado en frío. Las propiedades de los aceros de dureza natural vienen determinadas por su composición química, las de los aceros conformados en frío por el acabado en frío (por ejemplo, estiramiento o torsión) después del laminado en caliente. Las barras de las mallas electrosoldadas de acero se fabrican siempre en frío. Las mallas de acero son una armadura plana prefabricada formada por barras que se cruzan y que están soldadas entre sí en los puntos de intersección de forma resistente al esfuerzo cortante. El alambre de armadura se produce como acero de armadura liso o perfilado en bobinas y se procesa posteriormente en fábrica para convertirlo en elemento de armadura (barras y mallas electrosoldadas de acero). La norma DIN 488 distingue entre los siguientes tipos de acero de armadura: • B420S y B500S para barras de armadura estriadas ( 26); • B500M para mallas soldadas de acero de armadura hechas de barras estriadas ( 27), sin estandarizar según DIN 10027-1; • B500G y B500P como alambre de armadura liso (G) y estriado (P). Todos los aceros de armadura según la norma DIN 488 son soldables. Se pueden distinguir los siguientes tipos de malla de armadura:

26 Barra de armadura estriada antes del proceso de hormigonado.

• mallas electrosoldadas en depósito (existencias estándar); •• mallas N: para la armadura no estructural de soleras; •• mallas Q: mallas de uso estructural con la misma sección de armadura en las direcciones longitudinal y transversal; 27 Mallas electrosoldadas de acero de armadura (Q-mats).

9.1

450

Acero de armadura

V Productos de construcción

•• mallas R: mallas de uso estructural para armadura uniaxial con una separación de las barras longitudinales de 150 mm; • mallas de lista: no se almacenan de forma estándar, sino que se fabrican por demanda y, gracias a la actual tecnología CAD/CAM, pueden adaptarse en la confección de la malla electrosoldada a los respectivos requisitos estáticos. La superficie estriada de la armadura garantiza un engarce en la superficie de contacto entre el acero y el hormigón. 9.2 9.2

Fibras de armadura ☞ Cap. IV-7, Aptdo. 7.2.5 Hormigón reforzado con fibra de acero (HRFA), pág. 326

28 Hormigón de grano fino ultra resistente con armadura de fibras de alambre cortas.

29 Armadura de fibra de acero para hormigón (fabr. Baumbach-Metall GmbH): ejemplo WLG-60/0.75/H: W alambre de acero L resistencia a tracción mín. = 1,0 N/mm2, G entrega con encolado hidrosoluble 60 longitud 60 mm 0.75 diámetro 0,75 mm H acodado

El hormigón reforzado con fibra de acero es un desarrollo relativamente nuevo en la tecnología de armadura del hormigón. Se utiliza sobre todo cuando, por diversas razones, no es factible una armadura de retracción o sólo lo es con dificultad, por ejemplo en suelos industriales o de sótanos. Pero también otros componentes, como paredes de sótanos o revestimientos de túneles, se fabrican hoy en día con hormigón armado con fibra de acero. Las fibras de acero mejoran principalmente el comportamiento de carga y deformación del hormigón endurecido. Se pueden distinguir las siguientes fibras: • fibras de alambre: se fabrican a partir de acero laminado estirado en frío mediante el llamado proceso de estirado de boquilla. En este proceso, el alambre inicial se pasa a través de boquillas sucesivamente más finas hasta alcanzar el diámetro deseado. El laminado se utiliza para imprimir el anclaje final y el perfilado de la superficie. En un proceso final, las fibras se cortan a la longitud deseada. El proceso permite la producción de casi cualquier geometría. Generalmente, los diámetros varían entre 0,15 y 1 mm. Las longitudes correspondientes son de 6 a 60 mm. El proceso también permite procesar alambres de alta calidad, cuya resistencia a la tracción puede ser de hasta 2.500 N/mm2. También es posible la producción de fibras de acero inoxidable (para protección contra la corrosión) ( 28, 29). • fibras fresadas/recortadas: en este proceso, se fresan virutas de metal a partir de planchas de acero. Debido al proceso, estas virutas son irregulares en su geometría; normalmente tienen una sección transversal en forma de hoz. Se retuercen alrededor de su eje longitudinal y tienen un exterior liso y un interior rugoso. La resistencia máxima a la tracción es de aproximadamente 800 N/mm2. Estas virutas no se pueden deformar plásticamente, porque se rompen de forma frágil. Su superficie irregular mejora la unión adhesiva de la fibra de acero incrustada en la matriz; • fibras de chapa: Las fibras se obtienen a partir de una chapa laminada en caliente que se corta primero en tiras

3 Productos de acero

Cables y haces

451

finas y luego en fibras individuales. A continuación, se generan deformaciones plásticas aleatorias por fuerzas de compresión y así se consigue la geometría y las propiedades superficiales deseadas de las fibras. Las fibras de chapa suelen ser rectangulares. La anchura de las fibras oscila entre 1,5 y 2,5 mm, el grosor entre 0,5 y 1,0 mm y la longitud entre 1,5 y 2,5 mm. Los aceros de pretensado se utilizan como tendones para pretensar componentes de hormigón armado con armadura activa. Esta técnica es muy sensible en términos de durabilidad. Los aceros de pretensado deben garantizar un alto grado de seguridad contra el aflojamiento. Los aceros de pretensado son aceros no aleados o de baja aleación con alta resistencia a la tracción y una tensión de prueba de 0,01. Generalmente se fabrican de aceros especiales sin aleación y de baja aleación según la norma EN 10027-2, la designación se orienta en su resistencia: límite elástico (Rp0,2)/ valor nominal de la resistencia a la tracción (Rm) en cada caso en N/mm2.

Aceros de pretensado en la construcción de hormigón pretensado

• aceros en barra (lisos, con rosca o con nervios roscados) con un diámetro de 26–40 mm y resistencias de St 835/1030 a 1080/1230;

✏ Y 1230H según EN 10138-4 (Acero laminado en caliente y/o tratado térmicamente)

• alambres templados (lisos o estriados) con un diámetro de 5,2–14 mm;

✏ Y 1770C según EN 10138-2 (acero estirado en frío)

9.3

✏ Nuevas denominaciones europeas para los aceros de pretensado y de cordón (a menudo aún no utilizados), resistencia máxima a la tracción en N/mm2:

• alambres redondos estirados en frío (producto de partida para los cordones) con un diámetro de 4–12,2 mm y resistencias de St 1370/1570; St 1600/1860; El cordón de alambre de tesado que se utiliza con más frecuencia se fabrica a partir de 3 ó 7 alambres individuales estirados en frío con diámetros de 6,9 a 18,3 mm. Los cables de acero son los llamados cables trenzados, que se construyen a partir de alambres empaquetados o trenzados en espiral. Los alambres a menudo van „arrollados“, es decir, trenzados, formando cordones ( 36, 37). Por regla general, los cables tejidos no se utilizan en el sector de la construcción. Los alambres o hilos que corren paralelos y van comprimidos entre sí se llaman haces. La producción de cables o el tendido de alambres se lleva a cabo en máquinas especiales. Para fabricar cables de acero se utiliza con frecuencia acero no aleado con un contenido de carbono de entre el 0,4 y el 0,9 %. El posterior estiramiento en frío aumenta la resistencia del acero. En cuanto a la fabricación, se distingue entre cables Lang lay y cables cross lay. Los cables de tendido Lang tienen una vida útil más larga y, por este motivo, se utilizan con frecuencia en la construcción de edificios.11 Se distinguen los siguientes tipos de cable:

Cables y haces & EN 10264-1 a -4 & EN 12385-10

30 Ejemplo de un cable en espiral abierto de alambres de acero inoxidable con sección circular.

10.

452

Cables y haces

V Productos de construcción

31 Cable en espiral abierto formado por alambres de sección circular 1 x 19 en 2 capas sobre un cable central.

32 Cable en espiral abierto formado por alambres de sección circular 1 x 37 en 3 capas sobre un cable central.

33 Cable en espiral abierto formado por alambres de sección circular 1 x 61 en 4 capas sobre un cable central.

34 Cable en espiral totalmente cerrado, compuesto por hilos de perfil de cierre hermético e hilos de sección circular en 3 capas sobre un cable central.

35 Cable en espiral totalmente cerrado compuesto por 2 capas exteriores de alambres de perfil hermético y alambres de sección circular sobre un cable central.

36 Cable redondo de 7 hilos con alma de acero, sección 19 x 7.

37 Haz de cables de 7 hilos, enrutados en paralelo, de sección 55 x 7.

38 Nudo de fundición en el cable de borde principal de la cubierta del estadio olímpico de Múnich.

3 Productos de acero

• cables abiertos en espiral: están hechos de capas simples de alambre retorcido en direcciones opuestas. Los hilos de una capa de alambre siguen la misma línea helicoidal (Lang lay wire). Los alambres individuales suelen tener el mismo diámetro. En función del diámetro del cable, se utilizan principalmente los cables 1 x 7, 1 x 19, 1 x 37, 1 x 61 y 1 x 91 (1 cordón o 1 cordón con n hilos). Los cables en espiral abiertos están hechos de acero inoxidable o de aceros no aleados con superficie galvanizada ( 30–33). • cables espirales completamente cerrados: están formados por hilos con sección en forma de Z trenzados sobre un núcleo de hilo redondo. Las cuerdas en espiral totalmente bloqueadas se cierran cuando se aplican cargas de tracción, lo que dificulta la penetración de la humedad. Los aceros redondos de la zona del núcleo están galvanizados con gran espesor y, a menudo, recubiertos adicionalmente con pintura de polvo de zinc elástico. Los alambres del perfil exterior también están galvanizados como protección contra la corrosión ( 34, 35); • cables de hilo redondo: esta es una versión con trenzado múltiple. Por regla general, el cable se compone de hilos individuales colocados en el mismo sentido de giro, que se vuelven a trenzar mutuamente ( 36); •• cables de hilo redondo en tendido cruzado: la espiral de alambre en el cordón corre en dirección opuesta a la del cordón en el cable; •• cables de hilo redondo en disposición sincronizada: la espiral de alambre en el cordón corre en la misma dirección que el cordón en el cable; • haces: se fabrican para cargas elevadas superiores a 20.000 kN y están formados por hilos gruesos o por cordones de siete hilos. Están anclados en una funda. Los haces también pueden retorcerse, en cuyo caso también pueden doblarse sin romper la unión de los cables. La rigidez de alargamiento y la resistencia a la fatiga son mayores que las de los cables presentados anteriormente ( 37). • cables guardines: el cable guardín es la adición de varios cables o haces, que se acoplan en puntos individuales, pero que transfieren sus esfuerzos en los puntos finales a través de lazos o manguitos de anclaje fundidos. Para mejorar la protección contra la corrosión o para trabajos de inspección en general, los cables guardines se ejecutan hoy en día cada vez más en una disposición denominada abierta, es decir, que también se mantienen a distancia unos de otros en los puntos de acoplamiento ( 38).

Cables y haces

& DIN 3094

453

454

V Productos de construcción

Notas

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

11



Normas y directrices

dtv-Lexikon (1990), palabra clave Eisen Petersen (1994) Stahlbau, pág. 28 Hart et al (1982) Stahlbau Atlas, varias contribuciones Ibidem pág. 386 Möller R (1993) Bauelemente aus Stahlblech, pág. 98 Ibidem pág. 120 Ibidem pág. 129 Häring et al (1996) Technologie der Baustoffe, pág. 304 Betschart (1993) Konstruieren mit Gusswerkstoffen, pág. 58 Cf. Montanstahl, special profiles in steel: https://www.montanstahl.com/de/produkte/fertigungsverfahren/warmwalzen/ (consultado el 15.02.2017) Cf. Fa. Pfeifer Seil- und Hebetechnik GmbH (2013) Drahtseile. Technische Informationen, pág. 5

CTE DB SE-A: 2008-01 Código Técnico de la Edificación—Documento Básico SE-A—Seguridad estructural—Acero UNE-EN 1561: 2012-07 Fundición. Fundición gris UNE-EN 1563: 2019-10 Fundición. Fundición de grafito esferoidal UNE-EN 1992: Eurocódigo 2: Proyecto de estructuras de hormigón Parte 1-1: 2013-04 Reglas generales y reglas para edificación UNE-EN 1993: Eurocódigo 3: Proyecto de estructuras de acero Parte 1-1: 2014-07 Reglas generales y reglas para edificios Parte 1-2: 2016-02 Reglas generales. Proyecto de estructuras sometidas al fuego Parte 1-3: 2012-06 Reglas generales. Reglas adicionales para perfiles y chapas de paredes delgadas conformadas en frío UNE-EN 10020: 2001-02 Definición y clasificación de los tipos de aceros UNE-EN 10021: 2008-05 Condiciones técnicas de suministro generales para los productos de acero UNE-EN 10025: Productos laminados en caliente de aceros para estructuras Parte 1: 2006-02 Condiciones técnicas generales de suministro Parte 2: 2020-07 Condiciones técnicas de suministro de los aceros estructurales no aleados Parte 3: 2020-07 Condiciones técnicas de suministro de los aceros estructurales soldables de grano fino en la condición de normalizado/laminado de normalización Parte 4: 2020-07 Condiciones técnicas de suministro de los aceros estructurales soldables de grano fino laminados termomecánicamente Parte 5: 2020-07 Condiciones técnicas de suministro de los aceros estructurales con resistencia mejorada a la corrosión atmosférica Parte 6: 2020-07 Condiciones técnicas de suministro de los productos planos de aceros estructurales de alto límite elástico en la condición de templado y revenido UNE-EN 10027: Sistemas de designación de aceros Parte 1: 2017-02 Designación simbólica Parte 2: 2016-01 Designación numérica

3 Productos de acero

UNE-EN 10034: 1994-05 Perfiles I y H de acero estructural. Tolerancias dimensionales y de forma UNE-EN 10048: 1997-05 Fleje de acero laminado en caliente. Tolerancias dimensionales y de forma UNE-EN 10058: 2019-11 Barras rectangulares y planos anchos de acero laminados en caliente para usos generales. Dimensiones y tolerancias dimensionales y de forma UNE-EN 10059: 2004-07 Barras cuadradas de acero laminadas en caliente para usos generales. Dimensiones y tolerancias dimensionales y de forma UNE-EN 10060: 2004-07 Barras redondas de acero laminadas en caliente para usos generales. Dimensiones y tolerancias dimensionales y de forma UNE-EN 10061: 2005-03 Barras hexagonales de acero laminadas en caliente para usos generales. Dimensiones y tolerancias dimensionales y de forma UNE-EN 10079: 2008-07 Definición de los productos de acero UNE-EN 10088: Aceros inoxidables Parte 1: 2015-03 Relación de aceros inoxidables Parte 2: 2015-03 Condiciones técnicas de suministro para chapas y bandas de acero resistentes a la corrosión para usos generales Parte 3: 2015-03 Condiciones técnicas de suministro para productos semiacabados, barras, alambrón, alambre, perfiles y productos calibrados de aceros resistentes a la corrosión para usos generales UNE-EN 10111: 2009-06 Bandas y chapas laminadas en caliente en continuo de acero bajo en carbono para conformado en frío. Condiciones técnicas de suministro EN 10138: Tendones de pretensado Parte 1: 2000-10 Requisistos generales Parte 2: 2000-10 alambre Parte 3: 2000-10 cordón Parte 4: 2000-10 barras UNE-EN 10152: 2017-07 Productos planos de acero laminados en frío, recubiertos electrolíticamente de cinc, para conformación en frío. Condiciones técnicas de suministro UNE-EN 10162: 2005-01 Perfiles de acero conformados en frío. Condiciones técnicas de suministro. Tolerancias dimensionales y de la sección transversal UNE-EN 10169: 2012-06 Productos planos de acero, recubiertos en continuo de materias orgánicas (prelacados). Condiciones técnicas de suministro UNE-EN 10210: Perfiles huecos de acero acabados en caliente para construcción Warmgefertigte Hohlprofile für den Stahlbau aus unlegierten Baustählen und aus Feinkronbaustählen Parte 1: 2007-07 Condiciones técnicas de suministro Parte 2: 2020-01 Tolerancias, dimensiones y características del perfil Parte 3: 2021-03 Condiciones técnicas de suministro para aceros de alto límite elástico y resistencia mejorada a la corrosión atmosférica UNE-EN 10216: Tubos de acero sin soldadura para usos a presión.

455

456

V Productos de construcción

Condiciones técnicas de suministro Parte 1: 2014-04 Tubos de acero no aleado con características especificadas a temperatura ambiente Parte 2: 2021-02 Tubos de acero no aleado y aleado con características especificadas a temperatura elevada Parte 3: 2014-04 Tubos de acero aleado de grano fino Parte 4: 2014-04 Tubos de acero aleado y no aleado con características especificadas a baja temperatura Parte 5: 2021-12 Tubos de acero inoxidable UNE-EN 10217: Tubos de acero soldados para usos a presión. Condiciones técnicas de suministro Parte 1: 2019-12 Tubos de acero no aleado soldados eléctricamente y soldados por arco sumergido con características especificadas a temperatura ambiente Parte 2: 2019-12 Tubos soldados eléctricamente de acero aleado y no aleado con características especificadas a temperatura elevada Parte 3: 2019-12 Tubos de acero aleado de grano fino soldados eléctricamente y soldados por arco sumergido con características especificadas a temperaturas ambiente, elevada y baja Parte 4: 2019-12 Tubos soldados eléctricamente de acero no aleado con características especificadas a baja temperatura Parte 5: 2019-12 Tubos soldados por arco sumergido de acero aleado y no aleado con características especificadas a temperatura elevada Parte 6: 2019-12 Tubos soldados por arco sumergido de acero no aleado con características especificadas a baja temperatura Parte 7: 2021-12 Tubos de acero inoxidable UNE-EN 10219: Perfiles huecos de acero soldados conformados en frío para construcción Parte 1: 2010-09 Condiciones técnicas de suministro Parte 2: 2019-11 Tolerancias, dimensiones y características del perfil Parte 3: 2021-03 Condiciones técnicas de suministro para aceros de alto límite elástico y resistencia mejorada a la corrosión atmosférica UNE-EN 10264: Alambres de acero y productos de alambre. Alambres de acero para cables Parte 1: 2012-04 Requisitos generales Parte 2: 2022-07 Alambres estirados en frío de acero no aleado para cables de uso general Parte 3: 2012-04 Alambres redondos y perfilados, de acero no aleado, para fuertes solicitaciones Parte 4: 2012-04 Alambre de acero inoxidable UNE-EN 10346: 2015-10 Productos planos de acero recubiertos en continuo por inmersión en caliente. Condiciones técnicas de suministro UNE-EN 12385: Cables de acero. Seguridad Parte 1: 2008-12 Requisitos generales Parte 2: 2008-05 Definiciones, designación y clasificación Parte 3: 2021-09 Información para la utilización y el mantenimiento Parte 4: 2008-05 Cables trenzados para aplicaciones generales de elevación

3 Productos de acero

Parte 10: 2008-05 Cables en espiral para aplicaciones estructurales generales UNE-EN ISO 683: Aceros para tratamiento térmico, aceros aleados y aceros de fácil mecanización Parte 1: 2019-01 Aceros no aleados para temple y revenido Parte 2: 2019-01 Aceros aleados para temple y revenido Parte 3: 2019-09 Aceros para cementar UNE-EN ISO 4885: 2018-07 Productos siderúrgicos. Tratamientos térmicos. Vocabulario ISO 16112: 2017-01 Compacted (vermicular) graphite cast irons — Classification DIN 1623: 2009-05 Cold rolled strip and sheet - Technical delivery conditions – General structural steels DIN 3094: 1978-01 Reel for wire ropes

457

V-4 PRODUCTOS DE VIDRIO

I

1. Evolución histórica del cerramiento espacial transparente................................................ 460 2. Procesos actuales de producción de vidrio.............. 461 2.1 Procedimiento de vidrio colado......................... 461 2.2 Procedimiento de vidrio flotado........................ 462 3. Importantes valores característicos.......................... 462 3.1 Transmitancia de luz tV...................................... 462 3.2 Transmitancia ultravioleta.................................. 462 3.3 Transmitancia energética total (valor  g)............ 462 3.4 Coeficiente de transmisión térmica (valor Ug)............................................................ 463 4. Vidrios funcionales.................................................... 464 4.1 Acristalamiento aislante.................................... 464 4.1.1 Acristalamiento termoaislante................ 466 4.1.2 Vidrios de control solar............................ 467 4.1.3 Acristalamiento insonorizado.................. 468 4.1.4 Acristalamiento aislante con desviación de la luz..................................471 4.1.5 Vidrio de privacidad..................................472 4.2 Vidrios de seguridad...........................................473 4.2.1 Vidrio de seguridad templado de una hoja...............................................473 4.2.2 Vidrio laminado de seguridad...................475 4.2.3 Vidrio termoendurecido...........................475 4.2.4 Vidrio alambrado......................................476 4.3 Ventanas de lamas.............................................476 4.4 Vidrio en U .........................................................477 4.5 Bloques de vidrio................................................478 4.6 Paveses de vidrio...............................................479 5. Aislamiento térmico transparente (ATT)....................479 5.1 Principio de funcionamiento...............................479 5.2 Aerogeles.......................................................... 480 6. Sistemas adaptivos................................................... 481 Notas.............................................................................. 483 Normas y directrices...................................................... 483

EL PROYECTO CONSTRUCTIVO

II ESTRUCTURA II-1 ORDEN Y SUBDIVISIÓN II-2 CONSTRUCCIÓN INDUSTRIALIZADA II-3 ORDEN DIMENSIONAL III SOSTENIBILIDAD III-1 CONTEXTO III-2 ECOLOGÍA III-3 ECONOMÍA III-4 FACTORES SOCIALES III-5 ANÁLISIS DEL CICLO DE VIDA III-6 RECICLAJE IV MATERIALES IV-1 MATERIA IV-2 MATERIALES TÉCNICOS IV-3 PIEDRA IV-4 HORMIGÓN IV-5 MADERA IV-6 ACERO IV-7 HORMIGÓN ARMADO IV-8 VIDRIO IV-9 MATERIALES SINTÉTICOS V V-1 V-2 V-3 V-4 V-5

PRODUCTOS DE CONSTRUCCIÓN PIEDRAS ARTIFICIALES PRODUCTOS DE MADERA PRODUCTOS DE ACERO PRODUCTOS DE VIDRIO PRODUCTOS SINTÉTICOS

VI FUNCIONES VI-1 ÁMBITO VI-2 CONDUCCIÓN DE FUERZAS VI-3 PROTECCIÓN HIGROTÉRMICA VI-4 PROTECCIÓN ACÚSTICA VI-5 PROTECCIÓN CONTRA INCENDIOS VI-6 DURABILIDAD ANEXO

460

Evolución histórica del cerramiento espacial transparente

V Productos de construcción

1. 1.

Evolución histórica del cerramiento espacial transparente

La fachada del edificio tradicional de piedra se compone de paramentos de pared y huecos intercalados. Estos últimos son necesarios para la ventilación y la iluminación de las habitaciones. En los primeros tiempos, los huecos se cerraban con pieles de animales, lonas o compuertas de madera plegables y deslizantes. Sin embargo, la función indispensable de iluminar los espacios cerrados, así como la necesidad de cerrar completamente el interior del exterior, que con el avance del desarrollo técnico y el aumento simultáneo de las exigencias se volvió inexcusable, requerían un material que fuera a la vez transparente y ofreciera protección contra la intemperie. El único material que realmente lo lograba era el vidrio. El vidrio utilizado como cerramiento de espacios se remonta a la antigüedad romana. El vidrio de las ventanas romanas no era incoloro y transparente, sino más bien translúcido y de color verde azulado. Con la caída del Imperio Romano de Occidente, estos conocimientos se perdieron, por lo que apenas existen hallazgos de vidrieras anteriores al siglo X. Sólo después se volvió a utilizar el vidrio en la construcción. Sin embargo, su uso era limitado porque el vidrio era caro y sólo se podían fabricar lunas relativamente pequeñas. Al principio se utilizaba exclusivamente en iglesias y monasterios. El uso creciente del vidrio en edificios seculares comenzó a finales del siglo XIV. Desde entonces, el vidrio se utilizó cada vez más en casas de ciudadanos adinerados. Sin embargo, para los baremos actuales, el vidrio convencional de las ventanas estaba plagado de vetas y numerosas irregularidades. Los cristales de espejo de alta calidad con superficies realmente planas requerían un elaborado pulido manual. Al ser un artículo de lujo caro, no se utilizaba para ventanas. El perfeccionamiento de los métodos de fabricación del vidrio y el hierro durante la revolución industrial de los siglos XVIII y XIX dio lugar a un desarrollo muy importante, que se tradujo en una innovadora arquitectura hecha de ambos materiales. El uso del hierro en estructuras primarias abrió nuevas posibilidades para la construcción de edificios. Las construcciones de esqueleto liberaron al cerramiento de su función portante. El pesado muro de carga pudo sustituirse por una fina piel translúcida de vidrio. A partir de entonces, la fachada ya no era necesariamente una superficie cerrada con huecos incisos, sino que podía ejecutarse como un esqueleto con rellenos de vidrio no portantes. Con la construcción del Palacio de Cristal de Londres para la Gran Exposición de 1851 por el jardinero y arquitecto Joseph Paxton, la arquitectura prefabricada de hierro y vidrio alcanzó su primer punto álgido ( 1). Las fachadas casi totalmente acristaladas aparecieron por primera vez en edificios industriales a principios del siglo XX ( 2). La transformación del cerramiento en un muro cortina de vidrio ya se llevó a cabo en una fase temprana, en 1903, en un edificio de la fábrica de la empresa Steiff en Giengen. La estructura portante retrocede tras la fachada continua de vidrio.

1 Palacio de Cristal de Sir Joseph Paxton, 1851.

2 Una de las primeras fachadas cortina en los talleres de la Bauhaus Dessau de Walter Gropius (1925–1926).

4 Productos de vidrio

Procesos actuales de producción de vidrio

A mediados del siglo XX, el principio del muro cortina se aplicó a los edificios de gran altura. Uno de los primeros intentos fue realizado por L. Mies van der Rohe en 1921 con un diseño para un rascacielos de cristal ( 3). Consiguió realizar un edificio residencial completamente acristalado con la Casa Farnsworth en Plano, Illinois (1946–1951). Con la invención del proceso de vidrio flotado en 1959 por Alastair Pilkington, se inició una nueva fase en la historia del uso constructivo del vidrio. Este fue el paso decisivo hacia la producción industrial en masa y rentable de vidrio de alta calidad con superficies completamente libres de vetas e impecablemente planas. Este proceso permitió producir de forma sencilla y barata vidrio plano, un vidrio industrial de la misma calidad que el vidrio de espejo pulido. El vidrio consiste en un producto inorgánico fundido que se ha enfriado y solidificado sin cristalizar. Para su producción, se calientan los materiales básicos, que son arena, sosa, potasa y cal, que están disponibles como materia prima en cantidades casi ilimitadas, a unos 1.400 ˚ C y se vuelven a enfriar ( 4). Para influir en las propiedades y el color, se pueden añadir pequeñas proporciones de otras sustancias.1

461

3 Mies van der Rohe, torre de vidrio, 1919.

Procesos actuales de producción de vidrio

2.

☞ Cap. IV-8, Aptdo. 2. Composición, pág. 338 & EN 572-1

composición del vidrio dióxido de silicio

(SiO2)

óxido de calcio

(CaO)

5% a 14%

óxido de sodio

(Na2O)

10% a 16%

óxido de magnesio

(MgO)

0% a 6%

óxido de aluminio

(Al2O3)

0% a 3%

69% a 74%

En el procedimiento de vidrio colado, la masa fundida se procesa según el principio de un tanque de desbordamiento, mediante el cual dos rodillos imprimen una estructura de superficie en el vidrio mientras éste aún es maleable (en caliente) ( 5, 6). Esto permite producir diversos vidrios perfilados y ornamentales según las necesidades. Dependiendo del diseño de los rodillos, se pueden producir dos superficies lisas o dos estructuradas. También es posible introducir una malla metálica en el vidrio fundido durante el proceso de fabricación. El vidrio alambrado producido de esta manera puede ser pulido en una etapa posterior del proceso, dando resultado al vidrio pulido alambrado. Los vidrios fundidos tienen una hechura entre estriada y translúcida. No se da una transparencia completamente clara como con el vidrio plano.

laminado

enfriamiento

Procedimiento de vidrio colado & EN 572-5 & EN 572-6

6 Producción de vidrio colado. Proceso de producción continua con tecnología de laminación para vidrio ornamental, alambrado y solar (Lamberts).

control óptico

fundición

4 La composición del vidrio se especifica en toda Europa en la norma EN 572, parte 1. Véase también  5 en Cap. IV-9.

corte

5 Principio de producción de vidrio colado. El vidrio se introduce en el horno a través de una cinta transportadora hasta que se embala.

2.1

462

V Productos de construcción

Importantes valores característicos

Se distinguen los siguientes tipos de vidrio colado: • vidrio bruto/vidrio ornamental; • vidrio alambrado/vidrio ornamental alambrado (puertas de entrada, puertas de pasillo); • vidrio de diseño; • vidrio colado de color; • vidrio perfilado; • vidrio especial. 2.2 2.2

Procedimiento de vidrio flotado & EN 572-2

7 Producción de vidrio flotado en un proceso continuo.

3. 3. 3.1 3.1

Importantes valores característicos Transmitancia de luz tV  EN 410

3.2 3.2

Transmitancia ultravioleta  EN 410

3.3 3.3

Transmitancia energética total (valor   g)  EN 410

El proceso de vidrio flotado permite la producción de lunas planas de gran formato en un proceso continuo. Como su nombre indica, se produce una cinta de vidrio continua en un proceso de flotación y luego se corta a lo largo para formar lunas individuales ( 7). El vidrio fundido fluye sobre una piedra labial en un baño de metal líquido (estaño) y forma una cinta de vidrio sin fin. Sobre la superficie viscosa de estaño obtiene la planitud deseada. A continuación, pasa por un túnel de enfriamiento, donde se enfría a una temperatura uniforme quedando libre de tensiones. Para el procesamiento posterior, como el corte, el taladrado o el esmerilado, es muy importante el equilibrio de tensiones de las lunas. El proceso de enfriamiento comienza a 1.100 ° C. El material sale del baño como una cinta sólida a 600 ° C. Al final del proceso de producción, la cinta de vidrio sin fin se corta a un tamaño de unos 600 cm para su transporte (formato máximo de 320 x 600 cm). Casi todos los vidrios funcionales industriales se remontan a este vidrio básico. La transmitancia de luz tV denota la proporción de luz — menos la reflexión, que se expresa mediante la reflectancia de luz rV —que penetra a través de un vidrio ( 8). El valor se determina en relación con la gama de longitudes de onda de la luz visible de 380 nm a 780 nm y se pondera con la sensibilidad al brillo del ojo humano.2 La transmitancia ultravioleta tUV registra la proporción de radiación ultravioleta A y ultravioleta B que penetra en el vidrio y se especifica para la gama de longitudes de onda de 280 nm a 380 nm.3 La transmitancia energética total g según la norma EN  410 indica el porcentaje de energía luminosa que atraviesa el vidrio. Una parte de la energía total pasa directamente a través del vidrio, por el camino de la transmisión directa (te). Otra parte llega al interior a través de la absorción ( 8). La parte de la radiación solar que se refleja en la superficie

4 Productos de vidrio

Importantes valores característicos

463

del vidrio se denomina reflectancia radiante. La reflexión siempre se produce en las interfaces entre materiales gaseosos y sólidos. En general, la suma de la absorción, la transmisión y la reflexión es igual al 100%,

tl + te + tr + qi + qa = 100%

valores típicos de g: vidrio aislante doble vidrio aislante triple

60–70 % 40–55 %

vidrio 4 mm radiación solar total

transmisión de luz τV

τV transmisión τe

ρV

reflexión de luz ρV reflexión ρe

+

emisión secundaria de calor hacia adentro qi

emisión secundaria de calor hacia afuera qa

= transmitancia total de energía g

El coeficiente de transmisión térmica Ug [W/(m2K)] indica la cantidad de calor que fluye por segundo a través de 1 m2 de un componente del edificio con una diferencia de temperatura de 1 K (Kelvin) de las capas de aire adyacentes. El valor Ug mide la transmisión de calor a través de la zona central de un acristalamiento sin efectos en los bordes debidos al sellado perimetral de los mismos o similares ( 9). El recubrimiento del vidrio, el tipo de relleno de gas en el espacio entre las lunas de los vidrios aislantes multihoja y la distancia entre los vidrios son los principales factores que influyen en la transmisión térmica.4 valores Ug típicos: vidrio plano simple 5,2 W/(m2K) vidrio aislante doble 1–3,0 W/(m2K) vidrio aislante triple 0,5 W/(m2K) (con relleno de gas inerte en el hueco) La norma define otros valores complementarios para describir las propiedades físicas del vidrio ( 10).

8 Factor solar total g en un vidrio de 4 mm de espesor:

radiación solar 100% reflexión 7% transmisión directa te 85% emisión de calor secundaria qa 6% emisión de calor secundaria qi 2%

Coeficiente de transmisión térmica (valor Ug)  EN 673

3.4

464

V Productos de construcción

Vidrios funcionales

símbolo según EN 410

símbolo

unidad

designación

norma

g εn

Ug

W/(m2K)

coeficiente de transmisión térmica del acristalamiento

EN 673

transmitancia de luz

τV

Uf

W/(m2K)

reflectancia de luz

ρV

coeficiente de transmisión térmica del marco

EN ISO 10077-1, -2 EN 12412-2

índice general de reproducción cromática

Ra

Ψg

W/(m2K)

transferencia de energía

τe

coeficiente de transmisión térmica lineal de la zona de transición marco-vidrio

EN ISO 10077-1 -2 ift-Richtlinie WA-08/3 [4]

Uw

W/(m2K)

coeficiente de transmisión térmica de la ventana

EN ISO 10077-1

valor transmitancia total de energía emisividad normal

reflectancia energética

ρe

coeficiente de absorción de energía

αe

transmitancia UV

τUV

10 Parámetros físicos del vidrio o de productos de vidrio según EN 410.

Ug, Uf y Ψg son datos de entrada para la determinación del coeficiente total de transmisión térmica Uwde la ventana: w window; g glass; f frame.

9 Coeficientes de transmisión térmica de zonas parciales de una ventana o acristalamiento, así como de la construcción general, incluido el marco.5

4. 4.

4.1 4.1

Vidrios funcionales

Los vidrios funcionales son vidrios que se adaptan a tareas específicas gracias al procesamiento posterior del vidrio básico. Se utilizan las siguientes variantes.

Acristalamiento aislante

El acristalamiento aislante está formado por dos o más vidrios simples conectados en paralelo para formar un elemento de vidrio. Por ello, también se denominan vidrios aislantes multihoja. Entre los vidrios hay una capa de gas, que rellena el espacio entre vidrios. Hoy en día, el estándar es el vidrio aislante de triple luna. Los vidrios se pegan en sus bordes mediante perfiles huecos de metales resistentes a la corrosión (los llamados separadores), que suelen estar rellenos de desecante, mediante un cordón de butilo estanco al gas (sellador primario) y así se mantienen a distancia unos de otros. Además, están unidos entre sí en el exterior por medio de un sellador (sellador secundario) que proporciona estanqueidad al vapor y, además, los conecta por vía mecánica adicionalmente. El desecante del espaciador está destinado a retener la humedad contenida en el espacio entre los vidrios para evitar que se empañe el interior del elemento. Ambas etapas de sellado se engloban bajo el término de sellado perimetral. Además del habitual sellador secundario fabricado de compuestos de polisulfuro de dos componentes (nombre comercial Thiokol ®), también se utilizan otros sistemas, por ejemplo, sellado de vidrio o sellado perimetral de butilo con o sin refuerzo ( 11, 12). Los compuestos de polisulfuro no son resistentes a los rayos ultravioleta y deben ser protegidos de los mismos mediante un recubrimiento (galce de acristalamiento, perfil de recubrimiento, junquillo de acristalamiento). En el caso de un sellado perimetral expuesto sin protección, deben ser sustituidos por selladores de silicona. La tasa de difusión relativamente alta de las siliconas (peligro de escape de los gases de relleno) puede controlarse hoy en día mediante procesos adecuados.6 Además, las condiciones de montaje deben garantizar que el sellado perimetral

& EN 1279-1

4 Productos de vidrio

separador metálico agente de secado

Vidrios funcionales

capa intermedia, 11 Sistema de dos barreras: El butilo optimiza la película intermedia estanqueidad al vapor (sellador primario), el thiokol

junta de butilo (sellado primario)

optimiza la resistencia mecánica y al envejecimiento (sellador secundario).

Junta de polisulfuro (sellado secundario)

12 Acristalamiento aislante de doble luna con un vidrio de seguridad laminado o vidrio laminado en el lado derecho.

13 Acristalamiento aislante con múltiples espacios intercalados, en este caso un vidrio aislante triple. 14 Acristalamiento aislante triple con un vidrio de seguridad laminado o vidrio laminado en el lado derecho.

permanezca lo más seco posible. El espacio entre los vidrios se rellenaba antes con aire seco. Hoy en día es habitual rellenarlo con gas noble de alta viscosidad, por ejemplo argón o criptón. Hasta una distancia de 16–18 mm, la capa de gas es estacionaria, de modo que, con una convección muy reducida, el calor se transporta sólo en pequeña medida desde el vidrio interior al exterior debido a la baja conductividad térmica del gas ( 13, 14). El transporte de calor desde el interior hacia el exterior se realiza a través de ( 15):

☞ Véase el Aptdo. 4.1.1 Acristalamiento termoaislante, más adelante

• radiación térmica entre vidrios (1); • convección dentro del espacio entre vidrios (2); • conducción térmica a través de los vidrios y el espacio entre vidrios (3); • conducción térmica a través del sellado perimetral (4).

& EN 1279-4

465

466

4.1.1

Vidrios funcionales

Acristalamiento termoaislante

✏ La llamada capa „low-e“, ingl. low emissivity = capacidad de baja emisión; & EN 1096-1 a -5

V Productos de construcción

Los acristalamientos termoaislantes se caracterizan por su bajo valor Ug y, al mismo tiempo, por su alta transmisión de luz y energía solar. El valor g es de aproximadamente el 65 % ( 17). Las siguientes medidas son responsables de la mejora del coeficiente de transmisión térmica: • una capa de metal noble o semiconductor depositada por evaporación ( 16). Esto refleja o absorbe la radiación térmica de onda larga. El recubrimiento altamente transparente y de baja emisividad casi elimina el intercambio de radiación entre dos vidrios contiguos. Esto reduce el valor Ug de unos 2,9 a 1,6 W/(m²K). La ubicación óptima del recubrimiento es la cara exterior del vidrio interior (posición 3,  16), ya que así está protegido contra daños y se encuentra lo más cerca posible de la fuente de calor, es decir, del espacio interior ( 16). Los tratamientos actuales de baja emisividad son de color neutro y visualmente casi imperceptibles. • relleno con gases inertes: el transporte de calor por convección se reduce porque los gases nobles son mucho más inertes que el aire. Los espacios entre las lunas de vidrios termoaislantes se rellenan con gases nobles dinámicamente inertes como el argón, el criptón o el xenón, que sólo muestran una ligera tendencia a la convección en la cavidad. La contribución térmica de los gases inertes reduce aún más el valor Ug de los vidrios aislantes de doble luna hasta entre 1,5 y 1,1 W/(m²K).

vidrio aislante doble Ug = 1,1 hasta 1,5 W/(m2K) vidrio aislante triple Ug hasta 0,5 W/(m2K)

El vidrio termoaislante debe permitir el paso de la mayor cantidad posible de energía solar para la captación pasiva de energía. Separadores mejorados fabricados de plástico, acero transporte de calor por cuatro vías

1 radiación de calor entre los vidrios

2 conveción en la cavidad

15 Transporte de calor en el acristalamiento aislante. Cuatro vías de transporte. 16 Acristalamiento termoaislante: dos posiciones alternativas de la superficie recubierta de baja emisividad. Las superficies de luna 1 a 4 se cuentan desde el exterior hacia el interior.

1

3 conducción de calor a través de los vidrios y la cavidad 4 conducción de calor a través del sellado perimetral

21 3 2 4 3

4

1

2 1 3 2 43

4

4 Productos de vidrio

Vidrios funcionales

inoxidable o láminas metálicas muy finas (y por tanto menos conductoras de calor) reducen la transmisión térmica en el punto de contacto especialmente crítico del borde del vidrio y disminuyen 8 el valor Ug adicionalmente en aproximadamente 0,1 W/ (m2K). El acristalamiento al vacío aún no se ha generalizado, entre otras cosas porque todavía no es un producto de construcción regulado y requiere aprobación oficial en casos individuales. Se pueden alcanzar valores Ug de hasta 0,7 W/ (m2K) con elementos de sólo 8,2 mm de grosor.9 Para el control solar se utilizan principalmente vidrios reflectantes. Consisten en un vidrio aislante con una capa de metal noble depositada por evaporación en la cara 2 ( 18).

467

☞ Véase Cap. IV-8, Aptdo. 9. Conclusiones constructivas,  17 y 18, pág. 343

Vidrios de control solar

4.1.2

acristalamiento aislante doble, construcción estándar con vidrio de 2 x 4 mm de espesor según EN 410 y EN 673 recubrimiento en la cara

valor Ug 1) W/(m2K) argón en la cavidad 16 mm

transmitancia de la luz τV/%

g

1

3

1,1

82

65

11

98

2

3

1,1

82

64

12

98

3

3

1,1

82

65

12

98

4

3

1,0

76

55

16

96

transmitancia total de energía

reflexión de la luz hacia el exterior ρVa/%

índice general de reproducción cromática Ra

5

3

1,0

77

56

15

97

6

3

1,0

70

50

22

97

7

3

1,0

76

54

15

97

acristalamiento aislante triple, construcción estándar con vidrio de 3 x 4 mm de espesor según EN 410 y EN 673 recubrimiento en la cara

1)

valor Ug 1) W/(m2K) argón en la cavidad 2 x 12 mm 2 x 14 mm

transmitancia de la luz τV/%

transmitancia total de energía g

reflexión de la luz hacia el exterior ρVa/%

índice general de reproducción cromática Ra

1

2+5

0,7

0,6

74

53

14

96

2

2+5

0,7

0,6

74

53

16

96

3

2+5

0,7

0,6

74

53

16

97

4

2+5

0,7

0,6

64

40

23

93

5

2+5

0,7

0,6

66

43

21

95

6

2+5

0,7

0,6

55

36

32

95

7

2+5

0,7

0,6

65

41

22

95

Divergencias en los espacios entre vidrios y los rellenos de gas provocan cambios en los valores Ug. Por ejemplo: 2 x 8 mm y kriptón: 0,7 W/(m2K) 2 x 12 mm y kriptón: 0,5 W/(m2K)

acrist. de aislam. térmico, vidrio antirreflectante, construcción estándar con 2 x 4 mm de espesor de vidrio según EN 410 y EN 673 composición 2)

2)

relleno de gas en la cavidad

valor Ug

τV/%

transmitancia total de energía g

1

4 (16) 4

argón

1,1

77

61

17

98

2

4 (16) 4

argón

1,1

77

57

17

98

3

4 (16) 4

argón

1,1

71

51

22

97

4

4 (12) 4 (12) 4

argón

0,7

70

49

20

97

W/(m2K)

transmitancia de la luz

reflexión de la luz hacia el exterior ρVa/%

índice general de reproducción cromática Ra

Las especificaciones se refieren en cada caso al grosor del vidrio y a la anchura del espacio entre los cristales (entre paréntesis).

17 Valores técnicos y físicos ejemplares de acristalamientos aislantes dobles y triples.7

468

Vidrios funcionales

V Productos de construcción

A diferencia del vidrio termoaislante, que aísla el calor que proviene del interior, el vidrio de control solar tiene la misión de bloquear la mayor cantidad posible de energía solar procedente del exterior de la ventana. La función de protección solar puede realizarse mediante vidrios coloreados y/o recubrimientos de control solar. El vidrio de control solar debe tener una transmitancia energética total g de un máximo del 50 % y una transmitancia luminosa superior al 40 % ( 19). Las medidas de control solar para el vidrio aislante se llevan a cabo en o sobre el cristal exterior (posición 2), en su caso, también en la posición 5 para unidades de vidrio aislante de tres hojas. Pueden ser vidrios coloreados que absorben parte de los rayos del sol y/o revestimientos de control solar: • vidrios de control solar recubiertos/coloreados; • vidrios de control solar impresos: el control solar se consigue reduciendo la transmisión de la radiación gracias a una retícula o patrón semitransparente. Estos patrones se aplican a la superficie del vidrio mediante un proceso de serigrafía. Transmisión de energía total g < 50%. 4.1.3

Acristalamiento insonorizado ☞ Aptdo. 4.1 Vidrio aislante, pág. 464

☞ Cap. VI-4, Aptdo. 3.5 Particularidades del aislamiento acústico de ventanas, pág. 776

Cuando se considera el aislamiento acústico de un acristalamiento aislante, no sólo hay que tener en cuenta las propiedades de los vidrios individuales. También son elementos esenciales la cavidad y la conexión perimetral. Una sola luna sólo puede tener un efecto de protección acústica a través de su masa distribuida sobre el área. Cuanto más pesada sea, mayor será el aislamiento acústico. Sin embargo, el factor de masa tiene límites. No obstante, en el caso del vidrio aislante, la masa superficial de los vidrios no actúa sola, sino junto con la cavidad como un sistema masa-muelle oscilante. Aumentando las distancias entre

radiación solar

transmisión de luz 40%

reflexión

interior

18 Vidrio reflectante: En la cara 2, hay una capa de metal noble depositada por vapor orientada hacia la cavidad.

transmitancia total de energía g = 50%

4

3

2

1

exterior

4 Productos de vidrio

Vidrios funcionales

469

los vidrios y la masa de cada uno de ellos, especialmente si se ejecutan como vidrios laminados, que son más flexibles, se desplaza la frecuencia de resonancia a los rangos más bajos que no resultan molestos. Los rellenos de gas noble inerte en la cavidad cambian la dependencia de la frecuencia, la velocidad del sonido y el efecto de resorte. Los rellenos de gas pueden aumentar el acristalamiento aislante doble de control solar, construcción de vidrios 6 (cavidad) 4 y relleno de argón para la incidencia de la radiación en ángulo recto coef. de absor- índice general tipo de vidrio valor Ug transmitancia transmitancia reflectancia de transmitancia ción de energía de reproduc2 en el exterior ción cromática W/(m K) (según el fabricante) de la luz de energía la luz UV τV ρV τUV αea Ra cavidad total g ext. int. 16 mm % % % azul

1,1

51

28

19

18

7

39

95

brillante

1,0

71

39

13

14

12

28

95

brillante

1,0

30

18

25

19

4

44

86

gris

1,0

61

32

9

11

9

43

92

neutral 1

1,1

73

43

10

12

21

27

95

plata 1

1,0

51

32

40

38

20

22

95

Q

1,0

50

22

8

11

2

44

81

acristalamiento aislante triple de control solar, construcción de vidrios 6 (cavidad) 4 (cavidad) 4 y relleno de argón tipo de vidrio en pos. 2 1) (según el fabricante)

valor Ug W/(m2K) cavidad 14 mm 16 mm

τV

g

ρV

%

%

ext.

int.

τUV

αea

Ra

%

neutral 2

0,7

0,6

64

34

15

18

7

29

94

ultraselect

0,7

0,6

56

27

11

15

2

34

91

gris claro

0,7

0,6

54

30

12

15

9

36

91

shine

0,7

0,6

36

20

17

15

2

53

90

plata 2

0,7

0,6

36

19

33

20

4

33

92

oro

0,7

0,7

26

23

37

47

5

37

91

platino

0,7

0,6

23

15

61

33

9

24

95

1)

Con recubrimiento especial en la posición 5.

colores de reflexión—efecto de color del vidrio de control solar en la reflexión hacia el exterior tipo de vidrio (según el fabricante) azul brillante gris neutral 1 plata 1 Q

apariencia (reflexión) azul

reflexión reflexión media

entre neutral y ligeramente azulado

reflexión baja

neutral

reflexión muy baja

muy azulado

reflexión muy baja

plateado

reflexión fuerte

muy neutral

reflexión muy baja

neutral 2

neutral

reflexión baja

ultraselect

neutral

reflexión muy baja

gris claro

neutral

reflexión muy baja

shine

neutral

reflexión media

plata 2

neutral

reflexión fuerte

oro

dorado

reflexión fuerte

platino

neutral

reflexión muy fuerte

19 Ejemplos de valores técnicos y físicos de acristalamientos aislantes de control solar dobles y triples.10

470

V Productos de construcción

Vidrios funcionales

aislamiento acústico, pero también pueden tener un efecto perjudicial en la distribución de la frecuencia. En particular, el utilizar diferentes grosores de vidrios ( 20) conduce a una igualación de las frecuencias de corte de los dos vidrios y, por tanto, a una mejora del aislamiento acústico ( 21). diferentes espesores de vidrio, si es necesario de vidrio d laminado de seguridad

d‘

relleno de gas optimizado en la cavidad

20 Cristal aislante insonorizado. Mejor aislamiento acústico gracias a los cristales de distinto grosor y al relleno de gas optimizado en la cavidad. acristalamiento insonorizante doble y triple composición

Rw

C

Ctr

C 100–5.000 Hz

Ctr 100–5.000 Hz

espesor total

peso

mm

dB

dB

dB

dB

dB

mm

kg/m2

valor Ug W/(m2K) TH S3 EN 673

con relleno de argón doble

8 (16) 4

37

–2

–5

–1

–5

28

30

1,1

4 (16) 8,8

39

–3

–7

–2

–7

29

31

1,1 1,1

10 (16) 6

40

–2

–5

–1

–5

32

40

8 (16) 12,8

43

–2

–6

–1

–6

39

56

1,1

12,8 (16) 9,5

48

–2

–7

–1

–7

39

52

1,1

16,8 (16) 12,8

51

–1

–6

0

–6

46

72

1,1

8 VSG (16) 6 VSG

40

–2

–6

–1

–6

31

37

1,1

12 VSG (16) 8 VSG

42

–1

–4

0

–4

37

52

1,1

8 (12) 4 (12) 4

37

–2

–7

–1

–7

40

40

0,7

8 (12) 4 (12) 6

39

–2

–5

–1

–5

42

45

0,7

triple

6 (12) 4 (12) 8,8

42

–3

–8

–2

–8

43

46

0,7

6 (14) 4 (14) 8,8

43

–2

–7

–1

–7

47

46

0,6

6 (14) 4 (14) 8,8

43

–2

–7

–1

–7

47

46

0,6

8 (12) 6 (12) 12 VSG

44

–2

–5

–1

–5

50

66

0,7

8 (12) 6 (12) 12 VSG

44

–2

–5

–1

–5

50

66

0,7

12,8 (14) 6 (14) 8,8

50

–2

–7

–1

–7

56

67

0,6

con relleno de criptón doble

6 (16) 4

37

–2

–6

–1

–6

26

25

1,1

10 (16) 4

40

–4

–9

–3

–9

30

35

1,1

6 (12) 4 (12) 4

38

–2

–6

–1

–6

38

35

0,5

6 (12) 4 (12) 8,8

42

–2

–7

–1

–7

43

46

0,5

10,8 (12) 6 (12) 8,8

48

–3

–8

–3

–8

50

62

0,5

17,5 (14) 5 (12) 11,5

52

–2

–5

–1

–5

61

81

0,5

triple

21 Ejemplos de valores técnicos y físicos de acristalamientos insonorizantes dobles y triples.

11

4 Productos de vidrio

Vidrios funcionales

Los sistemas de redireccionamiento de luz utilizan fenómenos ópticos como la reflexión, la transmisión o la refracción para, por un lado, bloquear la luz solar directa y, por otro, dejar pasar la luz diurna difusa o incluso dirigirla hacia el fondo de la habitación. Dependiendo de la estructura del vidrio, se pueden alcanzar valores g de alrededor del 20%. Hoy en día existen varios sistemas en el mercado: • Okasolar® es un vidrio aislante de Okalux con perfiles espejo fijos en el espacio entre los vidrios. Okasolar refleja la luz incidente en parte hacia el exterior y en parte de forma difusa hacia el techo de la habitación. Esto sustrae parte de la luz de la zona cercana a la ventana y la transporta a la profundidad de la habitación ( 22–26). La micropersiana de control solar es un vidrio aislante para techos de cristal con control solar integrado y persiana de control de luz. • en el producto Lumitop, se instalan perfiles acrílicos de sección ligeramente curvada en el espacio entre los vidrios ( 20). Instalados como lucernario, estos elementos de vidrio pueden iluminar los interiores con luz natural sin deslumbramientos, ya que toda la luz se redirige al techo de la habitación. La luz oblicua es reflejada por un vidrio especial fundido y dirigida al fondo de la habitación ( 28, 29).

verano 60˚

verano 60˚

transición 45˚

transición 45˚

Acristalamiento aislante con desviación de la luz

60°

30°

25°

invierno 15˚

26 Sistema OKASOLAR.

invierno 15˚

27 Sistema Lumitop. Reflejo de los rayos del sol en vidrios prismáticos en verano e invierno. 15°

22–25 Okasolar. Según el ángulo de inclinación de la radiación solar, se puede crear una protección solar controlada según la estación y la hora del día. Verano: Posición elevada del sol—baja transmisión de radiación = refrigeración pasiva. Invierno: Posición baja del sol—fuerte paso de la radiación = colector solar.

471

4.1.4

472

Vidrios funcionales

V Productos de construcción

28, 29 Elementos de acristalemiento Lumitop. Centro de Investigación y Desarrollo Audi, Ingolstadt (arqu.: Fink y Jocher).

4.1.5

Vidrio de privacidad

La opacidad de los vidrios manteniendo simultáneamente la transmisión de la luz es posible por medio de: • la estructuración de la superficie del vidrio; • el tratamiento de la superficie mediante corrosión o chorro de arena (proceso de mateado); • la impresión sobre el vidrio (esmaltado, serigrafía, impresión por transferencia de color) • procesos de recubrimiento. Los tratamientos a corrosión o a chorro de arena matean la superficie del vidrio y lo hacen translúcido. Las superficies de vidrio tratadas a corrosión tienen una superficie más fina en comparación con el proceso de chorro de arena y, por tanto, son menos sensibles a la suciedad y la grasa, por ejemplo. En el caso de la corrosión superficial, se aplica al vidrio una solución de sal corrosiva, con lo que se ataca químicamente la superficie del vidrio y ésta se vuelve mate. En el proceso de chorro de arena, la matización se consigue por abrasión mecánica y desbaste. Además del grabado de toda la superficie de los vidrios, también es posible el grabado por corrosión parcial de zonas limitadas para crear dibujos, letras, etc ( 30, 31). En la producción de vidrio templado, se puede hornear una capa de cerámica coloreada para aplicarla sobre la superficie del vidrio, es decir, esmaltarla. La pasta de esmalte se aplica a la superficie del vidrio mediante un proceso de fundición o laminación y se hornea a unos 700 ° C. La capa de cerámica es opaca, resistente a arañazos y a la intemperie. Además del diseño óptico, este esmaltado también sirve para que la superficie sea antideslizante y para protegerla contra arañazos ( 32). La serigrafía se realiza sobre vidrio plano normal sin tra-

4 Productos de vidrio

Vidrios funcionales

473

30, 31 Vidrio satinado, matizado mediante grabado con ácido fluorhídrico. Galería de arte en Bregenz (arqu.: P Zumthor).

32 Esmaltado con pintura cerámica. 33 Fachada con letreros serigrafiados. Además de la impresión en toda la superficie de los vidrios, también es posible realizar diversos diseños, como logotipos, puntos o rayas.

tamiento térmico posterior. Para imprimir sobre la luna, se utiliza una tinta de dos componentes de secado automático. Sin embargo, no es resistente a arañazos. A diferencia del esmaltado, es posible con este proceso un recubrimiento translúcido de color ( 33). Además de la impresión de toda la superficie de vidrio, también es posible realizar diversos diseños, como logotipos, puntos o rayas. Según el tipo, la estructura o la composición, los recubrimientos pueden aplicarse en el exterior, en el interior o en el espacio entre los vidrios. Los vidrios de seguridad más importantes son el vidrio templado de seguridad de una luna, el vidrio termoendurecido, el vidrio laminado de seguridad y el vidrio armado.

Vidrios de seguridad

4.2

Los vidrios de seguridad de una sola hoja, también denominados monolíticos, son vidrios templados térmicamente. Durante la producción, las lunas de vidrio se calientan hasta el punto de transformación—es decir, al menos 600 °—y luego se ponen en contacto bruscamente con aire frío. Así, las superficies se enfrían más rápido que el núcleo, se contraen y se endurecen. El núcleo caliente, todavía plástico, se

Vidrio de seguridad templado de una hoja

4.2.1

& EN 356 & DIN 12150-1

474

V Productos de construcción

Vidrios funcionales

& EN 356 & EN 12150-1 & EN 14179-1

 EN 14179

adapta a esta contracción de las caras exteriores. Durante el posterior enfriamiento y solidificación del núcleo, las capas exteriores ya solidificadas se comprimen por su contracción. Esto crea tensiones de compresión en la superficie del vidrio. Hacen que el vidrio sea más resistente a tensiones mecánicas, ya que se sobrecomprimen tensiones de tracción peligrosas (especialmente las de flexión) ( 34, 35). Si el vidrio de seguridad templado térmicamente se sobrecarga, se rompe y se desintegra en pequeños trozos romos ( 36). En comparación con la rotura de cristales normales con bordes afilados, representan un riesgo de seguridad mucho menor. Inclusiones de sulfuro de níquel (NiS) pueden provocar una fractura espontánea en determinadas condiciones. Para excluirlo, el cristal se somete a un proceso de envejecimiento en caliente (vidrio templado envejecido en caliente según la norma), de modo que los vidrios con inclusiones puedan ser eliminados de antemano. Se imponen requisitos adicionales a vidrios envejecidos en caliente monolíticos

36 Patrón de fractura de vidrio de seguridad de hoja simple (izquierda). Los fragmentos son pequeños y con bordes romos en comparación con el vidrio flotado. Derecha: Patrón de fractura de vidrio termoendurecido. Capacidad de carga residual mejorada en comparación con el vidrio de seguridad de hoja simple.

compresión

tracción

compresión

34 Distribución de tensiones en el vidrio templado térmicamente.

35 Principio de la producción de vidrio templado.

espesor del vidrio

vidrio

calentamiento

enfriamiento

vidrio templado

4 Productos de vidrio

Vidrios funcionales

475

cuyo borde superior se instala a más de 4 m por encima de la superficie de tráfico.12 El vidrio templado térmicamente no puede ser mecanizado posteriormente, como por ejemplo cortado o perforado. Estas operaciones deben realizarse previamente en el vidrio base no endurecido. Entre sus aplicaciones se encuentran vidrios transitables, vidrios antirrobo y vidrios antibala. El vidrio laminado de seguridad se compone de al menos dos lunas de vidrio plano o de vidrio de seguridad templado, que están unidas en toda su superficie con una capa intermedia elástica y transparente. En caso de rotura, los fragmentos de vidrio se mantienen unidos por la lámina, lo que reduce en gran medida el riesgo de lesiones. Como materiales para la película intermedia se utilizan PVB (butiral de polivinilo), resinas de colada u otros materiales orgánicos o inorgánicos. Cuando se utilizan películas de PVB como capa intermedia, la película se coloca entre los vidrios y se comprime en el producto final en un autoclave bajo la influencia de calor y presión ( 37).

unión de los vidrios con película PVB

prensado

autoclave

vidrio laminado acabado

Vidrio laminado de seguridad

4.2.2

& EN ISO 12543-2, -5, -6 & EN 14449

37 Principio de fabricación del vidrio de seguridad laminado con película de PVB.

En los vidrios laminados de seguridad también se pueden integrar vidrios de color. Se puede utilizar una película mate para lograr translucidez y la correspondiente protección visual. Si está expuesto a la intemperie, el canto del vidrio laminado de seguridad puede enturbiarse. En este caso, el borde debe cubrirse adecuadamente, por ejemplo, con un perfil metálico. Los cantos tampoco deben entrar en contacto con selladores incompatibles.13 El vidrio termoendurecido, al igual que el vidrio templado, se templa térmicamente, pero se enfría más lentamente durante el proceso de fabricación y, en consecuencia, tiene un menor pretensado a compresión que el vidrio templado. Al igual que el vidrio plano, se rompe en trozos grandes, más bien en forma de fragmentos radiales alargados, por lo cual se pierde la ventaja de las migas menudas como se producen en la rotura del vidrio de seguridad templado. En cambio, el vidrio termoendurecido, aplicado como vidrio laminado, ofrece la ventaja de tener una mayor capacidad de carga residual en caso de rotura debido a la estabilidad de los fragmentos grandes, lo que puede reducir el riesgo de lesiones en acristalamientos de cubierta.

Vidrio termoendurecido

& EN 1863-1

☞ Sobre el concepto de capacidad de carga residual, véase Vol. 3, Cap. XIII-6, Aptdo. 2. Seguridad

4.2.3

476

4.2.4

V Productos de construcción

Vidrios funcionales

Vidrio alambrado & EN 572-3 y -6

4.3 4.3

Ventanas de lamas

El vidrio alambrado es un vidrio colado en el que se incorpora una malla metálica mientras el vidrio está aún fundido durante el proceso de fabricación. La malla tiene un efecto aglutinador de fragmentos en caso de rotura. El vidrio alambrado se utiliza para puertas principales, acristalamiento de pasillos, portones de naves, etc., debido a sus propiedades antirrobo e ignífugas ( 38). Se trata de lamas horizontales giratorias de vidrio simple o aislante (altura aprox. 15 cm, longitud hasta aprox. 120 cm). Permiten una buena aireación y ventilación dosificables, con una buena protección simultánea contra lluvia torrencial y robos ( 39). Su desventaja es la elevada proporción de juntas, así como la elevada proporción de marcos en los acristalamientos aislantes: la junta de borde está enmarcada con un perfil de aluminio. Los marcos y el mecanismo son de aluminio, y van sellados contra el agua de lluvia por solape. La estanqueidad al viento se consigue además mediante juntas de cepillo. Si se usan vidrios aislantes, es una construcción relativamente compleja y costosa.

38 Vidrio alambrado reteniendo fragmentos.

39 Ventana de lamas.

40 Vidrio perfilado de marca LINIT con o sin inserción de alambre.

41 Línea de producción de vidrio en U. El vidrio perfilado LINIT se forma en la cinta transportadora en un perfil en U de hasta 7 m de longitud.

4 Productos de vidrio

Vidrios funcionales

El vidrio en U es un elemento de vidrio perfilado en forma de cuba fabricado mediante el proceso de vidrio colado. Los bordes de tiras de vidrio aún conformables se doblan hacia arriba mediante juegos de rodillos de conformación especiales. El elemento de vidrio acabado tiene una sección transversal en forma de U y se suministra en elementos de gran longitud ( 40, 41). Para acristalamientos con requisitos de seguridad (por ejemplo, para acristalamientos de lucernario) se incorporan inserciones de alambre. El vidrio en U es translúcido pero no transparente. Su rasgo característico es el estriado más o menos pronunciado de la superficie. La estructuración de la superficie permite dirigir y difundir la luz, lo que puede utilizarse para iluminar zonas profundas de espacios interiores. Los elementos de vidrio en U pueden absorber fácilmente flexión teniendo secciones transversales con almas de 40 a 60 mm de canto. Pueden instalarse a modo de sistema de tablestaca simple o como un sistema de hoja doble ( 43, 44). Con esta última, se consigue un mejor aislamiento térmico ( 45). La junta a tope entre dos elementos de vidrio adyacentes se sella con perfiles de plástico intercalados. En el caso de doble hoja, estos perfiles también proporcionan una separación térmica entre ambas. Impiden el contacto directo entre ellas y, por tanto, la transmisión de calor por conducción. La cavidad formada por los dos perfiles U no está sellada herméticamente, como ocurre con el vidrio aislante, sino que contiene aire con diferentes grados de humedad difíciles de controlar. Por ello, debe haber al menos

Vidrio en U & EN 572-7

42 Fachada de vidrio en U.

43 Construcción de vidrio en U, de una sola hoja.

44 Construcción de vidrio en U, de doble hoja.

composición

características según el fabricante

una hoja dos hojas

tres hojas 2) 1) 2)

Ug W/(m2K)

g %

τV %

estándar

5,7

79

86

hasta 29

estándar

2,8

68

75

hasta 43

estándar plus 1,7 1)

1,8

63

70

protección solar estándar 2,8

49

43

protección solar plus 1,7 1) 1,8

45

41

amatista estándar

2,8

46

40

amatista plus 1,7 1)

1,8

49

51

estándar baja emis. plus 0,92

51

53

Rw dB

hasta 57

Con valor Ug de 1,8 W/(m2K). En combinación con materiales de aislamiento térmico transparentes, son posibles valores Ug de hasta 0,61 W/(m2K) y valores g de hasta 19%.

45 Valores físicos del vidrio U de una y varias capas.14

477

4.4

478

V Productos de construcción

Vidrios funcionales

una apertura al aire exterior para evitar condensación. Para aumentar el aislamiento térmico y maximizar las ganancias solares, el vidrio U interior puede estar provisto de una capa de baja emisividad, que reduce la radiación de calor desde el vidrio del lado interior hacia el vidrio exterior frío. Con una estructura de doble hoja y revestimientos especiales, se pueden alcanzar valores U de alrededor de 1,8 W/(m2K). Los ámbitos de aplicación del vidrio en U son fachadas (montaje vertical u horizontal, especialmente en la construcción industrial), acristalamientos inclinados y separaciones interiores de habitaciones. El vidrio en U con incrustación de alambre se utiliza para tareas de construcción con requerimientos especiales de seguridad. Los vidrios están enmarcados en su parte frontal con perfiles de montura. El vidrio en U sólo se presta para acristalamientos fijos. Las juntas de 3–4 mm de ancho van selladas con un compuesto elástico no endurecible. El acristalamiento con vidrio U es muy económico. 4.5 4.5

Bloques de vidrio & EN 1051-1, -2

46 Maison de Verre, Paris, 1928 (arqu.: Pierre Chareau).

Los bloques de vidrio se han utilizado en la construcción naval para cubiertas translúcidas desde principios del siglo XIX. Alrededor de 1900, se crearon en la construcción paredes y forjados de bloque de vidrio en combinación con hormigón armado. Desde la década de 1930 existen bloques de vidrio y construcciones de bloques de doble hoja.15 Los primeros ejemplos son el edificio de apartamentos de la calle Franklin de París, de Auguste Perret (1905), el edificio administrativo de la plaza Michaelerplatz de Viena, de Adolf Loos (1910), la Maison de Verre, de Pierre Chareau (1928), y el edificio de apartamentos Clarté, de Ginebra, de Le Corbusier (1932). Los bloques de vidrio son cuerpos huecos de vidrio herméticamente cerrados ( 46). Las semihojas de vidrio producidas por un proceso de prensado se calientan en las superficies de contacto y luego se funden, haciendo la unión irrompible. Durante el enfriamiento, se forma un vacío del 76 % en la cavidad. Este vacío parcial mejora las propiedades de aislamiento térmico y excluye la condensación en el

47 Bloques de vidrio: transparente (izquierda) y con orientación de la luz (derecha).

4 Productos de vidrio

espacio intersticial. Las dos superficies visibles exteriores son estructuradas o lisas, según la forma de estampado. Los bloques de vidrio también se pueden teñir ( 47). Este bloque de construcción alcanza valores aceptables de resistencia al fuego (G 90 con una hoja, R 60 con dos hojas). También ofrece un nivel relativamente alto de aislamiento acústico. El aislamiento térmico corresponde a un doble acristalamiento convencional. Los muros de bloque de vidrio no pueden soportar más cargas que sus cargas muertas, por lo que se consideran no portantes. No pueden asumir una función de arriostramiento. Por regla general, los bloques de vidrio se colocan con juntas de mortero armadas o no armadas y se rejuntan adicionalmente. Actualmente también existen en el mercado métodos de construcción en seco en los que los bloques se fijan a flejes de hierro (en las juntas horizontales) con clips de plástico, por ejemplo. Las juntas, de sólo 3 mm de ancho, están selladas con silicona especial.

Aislamiento térmico transparente

479

48 Superficie pisable de paveses de vidrio.

Según la norma DIN 4243, los paveses de vidrio para hormigonado son también cuerpos de vidrio producidos por proceso de prensado, que se fabrican en una sola pieza o a partir de dos partes firmemente unidas por fusión. Son adecuados para construcciones de forjado translúcidas sobre las que se puede caminar o, si es necesario, traficar con vehículos. También es posible ejecutarlos para el exterior. Los paveses (cuadrados o redondos) se hormigonan entre nervios de hormigón armado (como emparrillado portante uni o bidireccional) en estructura compuesta. Estas construcciones de forjado suelen estar rodeadas por una viga anular (de hormigón armado) ( 48). Las coacciones que pueda ejercer la estructura del edificio sobre los forjados con paveses de vidrio deben evitarse mediante juntas de dilatación y deslizamiento adecuadas.

Paveses de vidrio

El término del aislamiento térmico transparente o translúcido (ATT) designa a materiales aislantes translúcidos con alta protección térmica. Además de las propiedades físicas de los materiales aislantes convencionales, estos materiales aislantes también tienen un alto nivel de translucidez, lo que permite que entren cantidades considerables de energía en espacios interiores o en masas de almacenamiento.

Aislamiento térmico transparente (ATT)

5.

Entre dos láminas o vidrios se colocan estructuras capilares o de nido de abeja ortogonales o paralelas a la superficie envolvente con anchos de apertura de unos pocos milímetros. Están dispuestas de manera que los rayos del sol inciden en la dirección del eje longitudinal de la célula. El vidrio proporciona la protección necesaria contra la intemperie y cierra la estructura de panal hacia el exterior. Dentro de estos panales, los rayos del sol se reflejan siendo

Principio de funcionamiento

5.1

4.6

& EN 1051, DIN 4243

480

V Productos de construcción

Aislamiento térmico transparente

conducidos hacia un muro absorbente o hacia el interior. Al mismo tiempo, los estrechos volúmenes de aire estático ofrecen una buena resistencia a la transmisión de calor. En la actualidad, se utilizan principalmente como materiales para aislamiento transparente plásticos altamente transparentes, como polimetilmetacrilato (PMMA) y policarbonato (PC), pero también son adecuados el vidrio y aerogeles de sílice (véase más adelante). Un sistema de aislamiento transparente consta de varios componentes: • el absorbente; 50 Ejemplo de vidrio en U con bloque capilar: estructura de vidrio tubular.

• el elemento del marco con acristalamiento; • el componente de control o sombreado de la fachada. Sistema de muro sólido: el absorbente consiste en un muro con pintura oscura. Este asume la función de absorción y almacenamiento. El sistema debe complementarse con un sistema de sombreado para evitar el sobrecalentamiento ( 49, 50). Sistema de muro/sistema convectivo: el aislamiento transparente y el absorbente forman una unidad tipo cortina. La transferencia de calor al acumulador (muro macizo) se produce por radiación y convección a través de la cámara de aire. No es necesario un sistema de sombreado, ya que el calor no deseado puede disiparse al exterior mediante la ventilación de cámara del sistema ( 51). Sistema de muro/sistema híbrido: un medio de transferencia de calor (aire o agua) transporta la energía al acumulador a través de un sistema de canales ( 52).

1 vidrio 2 sistema de sombreado 3 cavidad de aire 4 aislamiento térmico transparente 5 vidrio

5 4 3 21

Aerogeles

1 vidrio

2 aislamiento térmico transparente 3 capa de aire

2 aislamiento térmico transparente 3 medio de transferencia de calor 4 aislamiento 5 muro sólido

4 muro/ acumulador

49 Estructura de un elemento luminoso de aislamiento térmico transparente.

5.2 5.2

1 vidrio

4

3

2 1

51 Aislamiento térmico transparente, sistema convectivo.

5

4 3

2 1

52 Aislamiento térmico transparente, sistema híbrido.

Los aerogeles de sílice son materiales de aislamiento térmico en forma de gránulos o láminas de óxido de silicio (SiO2) con excelentes valores de conductividad térmica—normalmente de 0,008 a 0,017 W/(mK) (cf.  53)—y de calidad entre transparente y cristalina, lo que los hace idóneos para

4 Productos de vidrio

Sistemas adaptivos

481

su uso en sistemas de aislamiento térmico transparente. Desde el punto de vista químico, son idénticos al vidrio de cuarzo, pero tienen una estructura extremadamente porosa formada por pequeñas partículas huecas con paredes de unas pocas moléculas de espesor y un diámetro de sólo unos pocos nanómetros. La superficie interior del granulado es extremadamente grande (aproximadamente 1.000 m2 /g); la densidad aparente es menor que la de cualquier otro material sólido.17 En consecuencia, las vías de transmisión de calor son largas y enrevesadas, lo que mantiene baja la conductividad térmica. Los diámetros extremadamente pequeños de los poros de la microestructura están en el rango, o incluso por debajo, de la longitud media de camino libre de las partículas de gas, de modo que su energía térmica se transfiere a las paredes, desde donde sigue el largo camino de transmisión. La radiación térmica puede reducirse adicionalmente añadiendo sustancias poco permeables en el espectro infrarrojo y que provocan un efecto de enturbiamiento (C, TiO2).18 Los aerogeles son, sin duda, los sólidos con mayor capacidad de aislamiento térmico en la actualidad y ya se han utilizado esporádicamente como aislamiento transparente de forma experimental. Estos acristalamientos permiten controlar sus propiedades ópticas mediante influencias naturales externas o mediante la aplicación de una tensión eléctrica. Actualmente se comercializan las siguientes variantes:

Sistemas adaptivos

6.

30

20

10

granulado

PUR/CO2

lana mineral

EPS/XPS

PUR sin CFC

40

material compuesto

60

monolítico

• Priva-Lite® es un vidrio de seguridad laminado con una película en la que se incrustan cristales líquidos. Estos están desordenados en el estado normal, por lo que la luna es opaca. La tensión eléctrica hace que los cristales se alineen para que el cristal se vuelva transparente.

evacuado

• vidrios electro-ópticos: en el caso de capas electro-ópticas, en cambio, la emisión de radiación cambia cuando se aplica una tensión eléctrica, que a su vez puede ser controlada mediante dispositivos al efecto en función de las condiciones meteorológicas ( 54–57).

conductividad térmica λ [W/(mK)]

• vidrios termotrópicos y termocrómicos: modifican la emisión de radiación en función de la radiación solar;

0

aerogeles

aislantes convencionales

53 Comparación de la conductividad térmica de los aerogeles y los materiales aislantes convencionales.16

482

Sistemas adaptivos

V Productos de construcción

54 Esquema de un acristalamiento electro-óptico en estado transparente. La posición ordenada de los cristales líquidos da lugar a un panel de vidrio transparente.

55 Esquema de un acristalamiento electro-óptico en estado no transparente. La posición desordenada de los cristales líquidos bloquea la visión en ambas direcciones. 56, 57 En cada caso, acristalamiento electro-óptico conmutado transparente y opaco

4 Productos de vidrio

1 2 3 4 5 6 7 8

9 10 11 12

13 14 15 16 17 18

Schittich et al (1998) Glasbau-Atlas, pág. 61 Flachglas Markenkreis (ed) (2021) GlasHandbuch, pág. 21 Ibidem pág. 21 El concepto del coeficiente de transmisión (o transmitancia) térmica está regulado en la norma EN 673. Bundesverband Flachglas (ed) (2017) Kompass ‚Warme Kante‘, pág. 10 Interpane-Produktinformationen; Interpane AG, Lauenförde GlasHandbuch 2021, pág. 23, 24, 26 GlasHandbuch 2021, pág. 31; Merkblatt des Bundesverbands Flachglas (ed) (2017) Kompass ‚Warme Kante‘ , descargable bajo www.bundesverband-flachglas.de GlasHandbuch 2021, pág. 40 Información del fabricante Flachglas Markenkreis, en GlasHandbuch 2021, pág. 51 Información del fabricante Flachglas Markenkreis, en GlasHandbuch 2021, pág. 114 GlasHandbuch 2021, pág. 191; ver también M-VVTB Muster-Verwaltungsvorschrift Technische Baubestimmungen 2019/1, Anejo A 1.2.7/2 2 Ibidem pág. 199; ver también directriz ift DI-02/1 Verwendbarkeit von Dichtstoffen, parte 2 Ibidem pág. 95 Detail, cuaderno 1/1988 Fuente: Hoechst AG Lawrence, E O (Berkeley National Laboratories) How Silica Aerogels Are Made Hüsing N, Schubert U (1998) Aerogele – luftige Materialien: Chemie, Struktur und Eigenschaften, Weinheim

CTE DB HE: 2022-06 Código Técnico de la Edificación—Documento Básico HE—Ahorro de energía CTE DA DB HE/1: 2022-06 Código Técnico de la Edificación— Documento de Apoyo al Documento Básico DB HE Ahorro de energía—Cálculo de parámetros característicos de la envolvente UNE-EN 356: 2001-04 Vidrio de construcción. Vidrio de seguridad. Ensayo y clasificación de la resistencia al ataque manual UNE-EN 410: 2011-07 Vidrio para la edificación. Determinación de las características luminosas y solares de los acristalamientos UNE-EN 572: Vidrio para la edificación. Productos básicos de vidrio de silicato sodocálcico Parte 1: 2017-03 Definiciones y propiedades generales físicas y mecánicas Parte 2: 2012-11 Vidrio plano Parte 3: 2012-10 Vidrio armado pulido Parte 4: 2012-10 Vidrio estirado Parte 5: 2012-10 Vidrio impreso Parte 6: 2012-11 Vidrio impreso armado Parte 7: 2012-11 Vidrio de perfil en U armado o sin armar Parte 8: 2016-06 Dimensiones de suministro y de corte final

483

Notas

Normas y directrices

484

V Productos de construcción

Parte 9: 2006- 06 Evaluación de la conformidad/Norma de producto UNE-EN 673: 2011-05 Vidrio en la construcción. Determinación del coeficiente de transmisión térmica (valor U). Método de cálculo UNE-EN 1051: Vidrio para la edificación. Bloques de vidrio y paveses de vidrio Teil 1: 2003-09 Definiciones y descripción Teil 2: 2008-02 Evaluación de la conformidad/Norma de producto UNE-EN 1096: Vidrio para la edificación. Vidrio de capa. Parte 1: 2012-03 Definiciones y clasificación Parte 2: 2012-04 Requisitos y métodos de ensayo para las capas de las clases A, B y S Parte 3: 2012-04 Requisitos y métodos de ensayo para las capas de las clases C y D Parte 4: 2019-02 Norma de producto Parte 5: 2017-03 Método de ensayo y clasificación para las prestaciones de autolimpieza de las superficies con vidrio de capa UNE-EN 1279: Vidrio para la edificación. Unidades de vidrio aislante Parte 1: 2019-01 Generalidades, descripción del sistema, reglas para sustitución, tolerancias y calidad visual Parte 2: 2019-01 Método de ensayo a largo plazo y requisitos en materia de penetración de humedad Parte 3: 2019-01 Método de ensayo a largo plazo y requisitos en materia de tasa de fuga de gas y de tolerancia de concentración de gas Parte 4: 2019-01 Métodos de ensayo para las propiedades físicas de los sellados perimetrales e insertos Parte 5: 2019-01 Norma de producto UNE-EN 1863: Vidrio para la edificación. Vidrio de silicato sodocálcico termoendurecido Parte 1: 2012-04 Definición y descripción Parte 2: 2005-10 Evaluación de la conformidad/Norma de producto UNE-EN 12150: Vidrio para la edificación. Vidrio de silicato sodocálcico de seguridad templado térmicamente Parte 1: 2020-01 Definición y descripción Parte 2: 2011-06 Evaluación de la conformidad/Norma de producto UNE-EN 12337: Vidrio para la edificación. Vidrio de silicato sodocálcico endurecido químicamente Parte 1: 2000-11 Definición y descripción Parte 2: 2006 - 05 Evaluación de la conformidad/Norma de producto UNE-EN 12758: 2020-01 Vidrio para la construcción. Acristalamiento y aislamiento al ruido aéreo. Descripciones de producto, determinación de propiedades y reglas de extrapolación UNE-EN 13022: Vidrio para la edificación. Acristalamiento con sellante estructural Parte 1: 2015-11 Productos de vidrio para los sistemas de acristalamiento con sellante estructural para acristalamiento monolítico y múltiple apoyado y no apoyado Parte 2: 2015-11 Reglas de ensamblaje UNE-EN 14179: Vidrio para la edificación. Vidrio de silicato sodocál-

4 Productos de vidrio

cico de seguridad templado térmicamente y tratado „heat soak“ Parte 1: 2017-04 Definición y descripción Parte 2: 2006 - 03 Evaluación de la conformidad/Norma de producto UNE-EN 14449: 2006-06 Vidrio para la edificación. Vidrio laminado y vidrio laminado de seguridad. Evaluación de la conformidad/ Norma de producto UNE-EN 15683: Vidrio en la edificación. Vidrio de silicato sodocálcico de seguridad templado térmicamente de perfil en U Glas im Bauwesen – Thermisch vorgespanntes Kalknatron-Profilbau-Sicherheitsglas Parte 1: 2014-09 Definición y descripción Parte 2: 2014-09 Evaluación de la conformidad/norma de producto UNE-EN 17074: 2020-02 Vidrio para la edificación. Declaración ambiental de producto. Reglas de categoría de producto para productos de vidrio plano UNE-EN ISO 12543: Vidrio para la edificación. Vidrio laminado y vidrio laminado de seguridad Parte 1: 2022-07 Definiciones y descripción de los componentes Parte 2: 2022-07 Vidrio laminado de seguridad Parte 3: 2022-07 Vidrio laminado Parte 5: 2022-07 Dimensiones y acabado de bordes Parte 6: 2022-07 Aspecto DIN 1249: Glass in building Part 11: 2017-05 Glass edges – Terms and definitions, characteristics of edge types and finishes DIN 18008: Glass in Building – Design and construction rules Part 1: 2020-05 Terms and general bases Part 2: 2020-05 Linearly supported glazings Part 3: 2013-07 Point fixed glazing Part 4: 2013-07 Additional requirements for barrier glazing Part 5: 2013-07 Additional requirements for walk-on glazing Part 6: 2018-02 Additional requirements for walk-on glazing in case of maintenance procedures and for fall-through glazing

485

V-5 PRODUCTOS SINTÉTICOS

I

EL PROYECTO CONSTRUCTIVO

II ESTRUCTURA II-1 ORDEN Y SUBDIVISIÓN II-2 CONSTRUCCIÓN INDUSTRIALIZADA II-3 ORDENAMIENTO DIMENSIONAL III SOSTENIBILIDAD III-1 CONTEXTO III-2 ECOLOGÍA III-3 ECONOMÍA III-4 FACTORES SOCIALES III-5 ANÁLISIS DEL CICLO DE VIDA III-6 RECICLAJE

1. Uso en la construcción............................................. 488 2. Algunos productos sintéticos relevantes para la construcción.................................................. 488 2.1 Productos de polietileno (PE)............................ 488 2.2 Productos de polipropileno (PP)........................ 488 2.3 Productos de cloruro de polivinilo (PVC)........... 489 2.4 Productos de poliestireno (PS).......................... 489 2.5 Productos de polimetilmetacrilato (PMMA)..... 491 2.6 Productos de politetrafluoroetileno (PTFE)....... 492 2.7 Productos de poliamida (PA)............................. 492 2.8 Productos de poliuretano (PU).......................... 493 2.9 Productos de policarbonato (PC)....................... 494 2.10 Productos de poliisobutileno (PIB).................... 494 2.11 Productos de resinas de poliéster insaturadas (UP)................................................ 494 2.12 Productos de silicona (SI).................................. 494 Notas ............................................................................. 496

IV MATERIALES IV-1 MATERIA IV-2 MATERIALES TÉCNICOS IV-3 PIEDRA IV-4 HORMIGÓN IV-5 MADERA IV-6 ACERO IV-7 HORMIGÓN ARMADO IV-8 VIDRIO IV-9 MATERIALES SINTÉTICOS V V-1 V-2 V-3 V-4 V-5

PRODUCTOS DE CONSTRUCCIÓN PIEDRAS ARTIFICIALES PRODUCTOS DE MADERA PRODUCTOS DE ACERO PRODUCTOS DE VIDRIO PRODUCTOS SINTÉTICOS

VI FUNCIONES VI-1 ÁMBITO VI-2 CONDUCCIÓN DE FUERZAS VI-3 PROTECCIÓN HIGROTÉRMICA VI-4 PROTECCIÓN ACÚSTICA VI-5 PROTECCIÓN CONTRA INCENDIOS VI-6 DURABILIDAD ANEXO

488

Uso en la construcción—Algunos productos sintéticos

V Productos de construcción

1. 1.

Uso en la construcción

El sector de la construcción es el segundo mayor consumidor de productos de plástico, con un consumo de alrededor del 20 %, después del sector de envases, con un 37 %, representando el PVC (policloruro de vinilo) algo menos de la mitad del plástico utilizado. Se utiliza, en particular, para tubos, perfiles, revestimientos y accesorios. Los plásticos PS (poliestireno) para aislamiento térmico y el PE-HD (polietileno de alta densidad) para tuberías (agua potable, aguas residuales, gas) también representan una parte importante.

1 Película de polietileno LD de 0,5 mm de espesor. 2 Tubo de alta resistencia reforzado en espiral de PE-HD (polietileno de alta densidad).

2. Algunos 2. productos sintéticos relevantes para la construcción 2.1 2.1

Productos de polietileno (PE) ☞ Véase también Cap. IV-9, Aptdo. 5.1 Polietileno (PE), pág. 354

Propiedades: el polietileno PE es sensible al ataque de ácidos, álcalis, así como de hongos y microorganismos.1 No debe exponerse a la humedad permanente. Sólo como capa separadora puede soportar el contacto temporal con la humedad contenida en la construcción. Tras un tratamiento adecuado que lo transforma en PE clorado (PE-C) o PE sulfonado (PE-CSM), puede utilizarse como membrana para cubiertas. Las piezas de PE transparentes se vuelven frágiles rápidamente cuando se exponen a la luz. Los componentes de color negro tienen una vida útil mucho más larga.2 Procesamiento y ensamble: el método de procesamiento más importante es la extrusión, en particular del material de película y de tubería. El PE se puede mecanizar. Se puede soldar, pero la adhesión sólo es posible hasta cierto punto.3 Aplicación constructiva: el PE es el plástico más importante en términos de construcción. Se utiliza en forma de material de lámina como capa separadora, barrera de vapor, lámina protectora o también como membrana de sellado; además, también para tuberías o contenedores de aguas residuales ( 1, 2).

2.2 2.2

Productos de polipropileno (PP) ☞ Véase también Cap. IV-9, Aptdo. 5.2 Polipropileno (PP), pág. 355

Propiedades: el polipropileno PP se distingue entre los plastómeros por su baja densidad aparente. Es liso, presenta una superficie dura y tiene una resistencia a la tracción relativamente alta. La temperatura de fusión, relativamente alta, es de 160 ° C. El PP es resistente a ácidos débiles y a álcalis.4 Procesamiento y ensamble: el PP puede procesarse, por ejemplo, mediante extrusión o moldeo por inyección. Se puede ensamblar igual que el polietileno.5

5 Productos sintéticos

Algunos productos sintéticos relevantes

489

Aplicación constructiva: El PP es un plástico universal económico y versátil.6 En la industria de la construcción, se utiliza como material para tuberías de presión, sistemas de escape de gases o sistemas de calefacción por suelo radiante, así como para cuerpos huecos o accesorios y apliques ( 3–5). Propiedades: el cloruro de polivinilo PVC tiene una resistencia a la tracción a temperaturas de servicio media en comparación con otros plásticos, aunque se reduce por la adición de plastificantes. El PVC rígido se ablanda a 75 ° C. La expansión térmica es muy grande. El PVC es resistente a ácidos y álcalis débiles, pero es atacado por muchos disolventes.7 Los plastificantes se volatilizan con el tiempo y son responsables del olor característico del material. El cloro se libera cuando se expone al fuego. Los cloruros reaccionan con el agua de extinción para formar ácido clorhídrico.8 El PVC blando sigue ardiendo fuera de la llama,9 gotea quemándose y, por lo tanto, está clasificado como peligroso cuando se instala por encima de la cabeza. El PVC (especialmente el PVC blando) no es resistente a la radiación ultravioleta sin un tratamiento especial. Por lo tanto, debe protegerse de la radiación solar continua. La exposición a la luz hace que amarillee con el tiempo.

Productos de cloruro de polivinilo (PVC)

2.3

☞ Véase también Cap. IV-9, Aptdo. 5.3 Cloruro de polivinilo (PVC), pág. 356

Procesamiento y ensamble: el PVC puede procesarse mediante numerosos métodos, como extrusión, espumado a alta presión o moldeo por inyección.10 El PVC se puede pegar y soldar para ensamblarlo. Aplicación constructiva: el PVC se utiliza ampliamente en la industria de la construcción. Las aplicaciones típicas del PVC rígido son tuberías, accesorios y, sobre todo, perfiles de ventanas y persianas. El PVC blando se utiliza principalmente para membranas de impermeabilización, revestimientos de suelos, perfiles de sellado y camisillas de cable ( 6–8). Propiedades: aunque la resistencia y la dureza del poliestireno PS no se acercan a las de los metacrilatos, el material es, sin embargo, frágil y duro como cuerno y puede producirse con una superficie brillante. Las espumas PS se ablandan a unos 100 ° C. El PS no es resistente a la gasolina, los diluyentes y los productos de alquitrán. Los plastificantes, como los que contienen las membranas de impermeabilización de PVC, también atacan la espuma de poliestireno. Esto debe tenerse en cuenta en construcciones de cubierta con paneles aislantes de PS. Procesamiento y ensamble: El poliestireno se utiliza habitualmente en la construcción en forma espumada (PS-E) o extruida (PS-X), principalmente como panel aislante. Los gránulos de PS-E se espuman con un agente espumante y

Productos de poliestireno (PS) ☞ Véase también Cap. IV-9, Aptdo. 5.4 Poliestireno (PS), pág. 357 ☞ Véase también Cap. IV-9, Aptdo. 5.5. Polimetilmetacrilato (PMMA), pág. 358

2.4

490

Algunos productos sintéticos relevantes

5 Tubos de polipropileno reforzados en un colector solar.

11 Elemento de pared PS para alto aislamiento térmico.

V Productos de construcción

3 Piscina prefabricada de piezas de polipropileno completamente soldadas.

4 Soldadura rápida de membranas de PP.

6 Perfil de sellado de PVC blando.

7 Tubos de desaugüe de PVC.

8 Rama de tubo de PVC.

9 Placa aislante PS-E (expandida).

10 Espuma rígida PS-X.

12 Aislamiento de caja de persiana de PS.

5 Productos sintéticos

Algunos productos sintéticos relevantes

491

las perlas resultantes se sueldan con vapor formando bloques. Esta estructura de partículas es perceptible a simple vista ( 9, 10). Tanto el PS-E como el PS-X se pueden aserrar, fresar o cortar con hilo caliente. Se pueden ablandar y pegar con disolventes. Aplicación constructiva: la espuma rígida de poliestireno expandido PS-E se utiliza principalmente como panel de aislamiento térmico; debido a su buena resistencia a la compresión se usa preferentemente en la construcción de cubiertas planas. Las partículas de espuma de poliestireno también se utilizan en la producción de ladrillos ligeros u hormigón ligero. Debido a su estructura de célula cerrada, que sólo absorbe agua ligeramente, la espuma rígida de poliestireno extruido PS-X se utiliza principalmente como material aislante para componentes en contacto con el suelo (el llamado aislamiento perimetral) o para cubiertas invertidas. Los polímeros especiales ASA y ABS con propiedades especiales se utilizan como perfiles de ventana (en sustitución de PVC) u objetos sanitarios, accesorios, lucernarios de sótano, etc. ( 11, 12). Propiedades: el polimetilmetacrilato PMMA es un plástico duro, frágil, extremadamente transparente, pulible y excepcionalmente resistente a la intemperie. Es ampliamente resistente a los ácidos y álcalis, pero es atacado por el benceno y otros disolventes.11 El PMMA también es muy resistente a la radiación ultravioleta.

✏ ASA Acrilnitrilo-Estirol-Acrilato ✏ ABS Copolímero de Acrilnitrilo-Butadieno-Estirol

Productos de polimetilmetacrilato (PMMA) ☞ Véase también Cap. IV-9, Aptdo. 5.5 Polimetilmetacrilato (PMMA), pág. 358

Procesamiento y ensamble: al igual que otros plastómeros, el PMMA se procesa preferentemente por extrusión y moldeo por inyección,12 pero también por simple colada. El PMMA se puede cortar y fresar como el poliestireno, pero es más duro. También se puede pegar y soldar. Aplicación constructiva: en calidad transparente puede utilizarse como sustituto del vidrio en forma de lunas, láminas multicapa, cúpulas para claraboyas. También puede utilizarse teñido para objetos sanitarios como bañeras o lavabos. Sin embargo, la resistencia al rayado es menor que la del vidrio o el esmalte ( 13, 14).

13 Plexiglas ®: un plástico de PMMA. 14 Planchas nervadas de PMMA (polimetilmetacrilato) o vidrio acrílico.

2.5

492

2.6 2.6

Algunos productos sintéticos relevantes

V Productos de construcción

Productos de politetrafluoroetileno (PTFE)

Propiedades: el politetrafluoroetileno PTFE es un termoplástico con una estructura muy estable que apenas cambia su estructura material entre –220 y +250 ° C.13 Su temperatura de fusión está entre 320 y 345 ° C.14 También es extremadamente resistente al ataque químico, siendo prácticamente sólo descomponible por flúor o metales alcalinos licuados.15 El PTFE es hidrofóbico y también es adecuado como material de sellado debido a su tenacidad. Las buenas propiedades de deslizamiento de su superficie lo predestinan para su uso en cojinetes deslizantes.

☞ Véase también Cap. IV-9, Aptdo. 5.6 Politetrafluoroetileno (PTFE), pág. 359

Procesamiento y ensamble: debido a su alta resistencia a la temperatura, el PTFE sólo puede procesarse mediante prensado y posterior sinterización.16 Es posible un mecanizado posterior. Aplicación constructiva: el PTFE es bien conocido bajo la marca Teflon®. Se utiliza ampliamente en envolturas de edificios modernos en forma de perfiles de sellado. También se utiliza para cojinetes, así como en forma de fibra para juntas y medios filtrantes ( 15, 16).17

15 Estera de cojinete deslizante de PTFE 16 Filtro de disco de PTFE.

2.7 2.7

Productos de poliamida (PA) ☞ Véase también Cap. IV-9, Aptdo. 5.7 Poliamida (PA), pág. 360

Propiedades: la poliamida PA es un plástico duro, de consistencia parecida al cuerno y resistente a la abrasión.18 Su temperatura de fusión es de 125–255 ° C.19 Es sensible a los ácidos y álcalis concentrados, así como al oxígeno atmosférico a temperaturas elevadas—más de 100 ° C 20 —y también a la radiación ultravioleta. Es transparente o de color blanco lechoso. Una propiedad notable de la poliamida es su capacidad para absorber cantidades variables de agua en función de la humedad ambiental o para permitir que el vapor de agua se difunda en medida cambiante. A baja humedad la resistencia a la difusión es alta, a alta humedad es baja. Procesamiento: hilado, fundición, prensado, mecanizado.21

☞ Cap. IV-9, Aptdo. 5.7 Poliamida (PA), p. 360

Aplicación constructiva: la PA es conocida como fibras de nilón® y perlón®. Se utiliza habitualmente en la industria de la construcción para láminas de control de vapor que se adaptan a la humedad, también para tacos, accesorios y juntas. Las poliamidas aromáticas se conocen comúnmente bajo la marca Kevlar ® ( 17, 18, 19).

5 Productos sintéticos

17 Tacos de poliamida.

Algunos productos sintéticos relevantes

18 Cajas de montaje de poliamida.

Propiedades: los poliuretanos PU pueden fabricarse como plastómeros con una estructura molecular lineal no reticulada o con reticulación estrecha, de modo que presentan propiedades termoendurecibles (como las espumas utilizadas habitualmente en la construcción). Sin embargo, también pueden producirse con hebras moleculares reticuladas de malla ancha, de modo que las largas hebras de cadena móvil dan al material una consistencia de goma elástica (elastómeros de poliuretano, fibras muy elásticas con alargamientos de rotura superiores al 500 %).22 El PUR sólo es sensible a ácidos y álcalis concentrados; por lo demás es extremadamente resistente a productos químicos. El PUR expuesto puede descomponerse debido a la radiación ultravioleta. Procesamiento: las espumas de poliuretano se forman mezclando los componentes de reacción, si es necesario con la adición de emulsionantes, activadores, etc., mediante la liberación simultánea del gas de soplado. Este queda atrapado en los microporos de la espuma y, debido a su baja densidad, es responsable de los excelentes valores de aislamiento térmico de la espuma de PUR.23 La mezcla espumosa se rellena en moldes donde se solidifica formando bloques o piezas de forma arbitraria. Desde el punto de vista constructivo, es especialmente relevante el espumado de elementos sándwich a partir de chapas metálicas que, gracias a las propiedades termoendurecedoras del material PUR, obtienen un núcleo rígido y resistente a la compresión y al esfuerzo cortante, un requisito básico para el efecto mecánico como panel sándwich. Como espuma monocomponente in situ, el PUR se utiliza para rellenar huecos de junta con fines de sellado. Los poliuretanos también se utilizan como pinturas, adhesivos y recubrimientos. Aplicación constructiva: el PU da lugar a materiales aislantes muy eficientes con baja conductividad térmica, especialmente en elementos sándwich espumados; también puede utilizarse como material de relleno, moldeado, perfil de ventana, así como adhesivo y barniz, en la variante elástica como material de fibra o relleno de espuma ( 20–22).

493

19 Juego de manijas de poliamida.

Productos de poliuretano (PU) ☞ Véase también Cap. IV-9, Aptdo. 5.8 Poliuretano (PU), pág. 360

☞ Cap. V-3, Aptdo. 5.3.5 Paneles sándwich de PUR, pág. 444

☞ Cap. VI-2, Aptdo. 9.7 Elemento compuesto multicapa, pág. 666

2.8

494

2.9 2.9

Algunos productos sintéticos relevantes

V Productos de construcción

20 La famosa silla Panton está hecha de poliuretano (PU) reforzado con fibra de vidrio o, alternativamente, de polipropileno (PP).

21 Placa aislante de PU con laminación autoadhesiva.

Productos de policarbonato (PC)

Los policarbonatos PC son poliésteres termoplásticos formados por policondensación. Se trata de plásticos cristalinos, muy elásticos, extremadamente resistentes y con una superficie brillante, que se utilizan en la industria de la construcción, especialmente para elementos de envoltorio transparentes o translúcidos ( 23–24). Los más conocidos son las planchas multicámara (por ejemplo, de doble cámara) de policarbonato. Debido a la alta tenacidad al impacto del PC  24, tienen una buena resistencia a la rotura. Los policarbonatos son muy resistentes a la radiación ultravioleta y a otras influencias de la intemperie.25

☞ Véase también Cap. IV-9, Aptdo. 5.9 Policarbonato (PC), pág. 361

2.10 2.10

Productos de poliisobutileno (PIB) ☞ Véase también Cap. IV-9, Aptdo. 5.10 Poliisobutileno (PIB), pág. 361

2.11 2.11

Productos de resinas de poliéster insaturadas (UP) ☞ Véase también Cap. IV-9, Aptdo. 5.11 Resinas de poliéster insaturadas (UP), pág. 361

2.12 2.12 Productos de silicona (SI) ☞ Véase también Cap. IV-9, Aptdo. 5.12 Silicona (SI), pág. 361 ☞ Vol. 2, Cap. XII, Aptdo. 4.3.3 Junta con relleno y adhesión a flancos

22 Panel sándwich de aluminio con relleno de espuma de PU.

El poliisobutileno PIB se utiliza en la construcción como sellador y adhesivo, además de como lámina o película de sellado. En particular, se utilizan ampliamente en la construcción cintas autoadhesivas de sellado de juntas de PIB, que se aplican antes del montaje y son funcionales inmediatamente, (por ejemplo, juntas de fachada) ( 25–26).26  Con la adición de rellenos adecuados, este plástico es de especial importancia como material de matriz para piezas de plástico reforzado con fibra de vidrio (PRFV).27 Se pueden fabricar piezas moldeadas con una amplia gama de geometrías mediante diversos procesos, como el laminado manual en moldes negativos, el bobinado con fibras continuas, el trazado de perfiles o el moldeo previo.28 Las aplicaciones constructivas más comunes de resinas de poliéster insaturadas son piezas de concha para la construcción de muebles, paneles planos u ondulados translúcidos, claraboyas y elementos de fachada con geometría en forma de cascarón, tal y como se utilizaron de forma experimental en los años 1960 y 70 ( 27–29). Propiedades, procesamiento y aplicación: de importancia fundamental para la industria de la construcción actual son los cauchos de silicona vulcanizantes en frío, que pueden ser procesados plásticamente y luego endurecerse elásticamente. Debido a sus propiedades específicas, permiten implementar el principio de sellado por relleno elástico

5 Productos sintéticos

23 Carcasa de lámpara de policarbonato resistente a la intemperie.

Algunos productos sintéticos relevantes

24 Planchas de policarbonato transparente de doble pared.

25 Cinta de sellado de butilo.

26 Cintas de sellado de butilo perfiladas.

28 Base de claraboya de PRFV.

27 Cilindro de plástico de PRFV de un transmisor.

29 Estructura multicapa de una carcasa PRFV con una capa de protección química, un laminado de soporte y una capa superior.

495

496

Algunos productos sintéticos relevantes

V Productos de construcción

30 Rejuntado con caucho de silicona.

de juntas con adhesión a flancos. Las siliconas en frío monocomponente (RTV-1), ampliamente utilizadas en la industria de la construcción, pasan del estado de plástico al de caucho elástico tras la inyección por la acción de la humedad atmosférica. La reticulación al elastómero se produce por condensación. Durante este proceso se libera ácido acético (en el caso de siliconas de reticulación ácida), que se percibe por el característico olor ácido durante la solidificación. En estado de procesamiento plástico, el sellador se adhiere a los flancos lisos de la junta. Esta adhesión se mantiene después de la vulcanización en frío. Si es necesario, deben tratarse previamente los bordes de las juntas con una imprimación. Los cauchos de silicona son muy resistentes al calor, a la radiación ultravioleta y al ataque químico, y son extremadamente hidrofóbicos, lo que tiene una importancia fundamental para su función principal como sellos contra la humedad ( 30). Sin embargo, son sensibles a los microorganismos y deben limpiarse regularmente, por ejemplo, en las zonas sanitarias. Las siliconas en frío de dos componentes (RTV-2) se utilizan siempre cuando no hay suficiente humedad para la reacción de reticulación. No se suelen utilizar en la construcción.29

Notas

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22

Volland (1999) Einblicke in die Baustoffkunde für Architekten, pág. 215 Ibidem pág. 215 Bauen mit Kunststoffen, Jahrbuch 2002, pág. 53 Volland (1999) pág. 219 Bauen mit Kunststoffen, Jahrbuch 2002, pág. 57 Ibidem pág. 57 Volland (1999) pág. 224 Ibidem pág. 225 Ibidem Para más detalles, véase: Bauen mit Kunststoffen, Jahrbuch 2002, pág. 50 Volland (1999) pág. 217 Bauen mit Kunststoffen, Jahrbuch 2002, pág. 67 Benedix (1999) Chemie für Bauingenieure, pág. 419 Enciclopedia Brockhaus, 19 a ed. (1987), palabra clave Polytetrafluorethylen Benedix (1999) Enciclopedia Brockhaus (1987), palabra clave Polytetrafluorethylen Ibidem, palabra clave Polytetrafluorethylenfasern Volland (1999) pág. 212, Benedix (1999) pág. 420 Volland (1999) pág. 213 Benedix (1999) pág. 420 Ibidem pág. 420 Enciclopedia Brockhaus (1987), palabra clave Polyurethanfasern

5 Productos sintéticos

23 24 25 26 27 28 29

Volland (1999) pág. 222 Bauen mit Kunststoffen, Jahrbuch 2002, pág. 61 Benedix (1999) pág. 425 Bauen mit Kunststoffen, Jahrbuch 2002, pág. 289  Ibidem pág. 59 Ibidem pág. 59  Ibidem pág. 289

497

VI-3 THERMOHYGRIK VI-I ÁMBITO

I

1. Jerarquía de funciones.............................................. 500 1.1 El uso de edificios............................................. 500 1.2 Función constructiva básica.............................. 500 1.3 Funciones constructivas principales................. 502 1.4 Funciones constructivas individuales o parciales.......................................................... 503 1.5 Sostenibilidad.................................................... 504 2. Funciones principales y parciales en detalle............. 506 2.1 Soportar cargas................................................. 506 2.2 Envolver............................................................. 508 2.3 Suministrar y eliminar........................................ 509 3. Asignación de funciones parciales a componentes.. 511 4. Las subfunciones constructivas elementales de los componentes de la envoltura en el contexto del edificio...................................................513 4.1 Transmisión de fuerzas......................................513 4.2 Protección contra la humedad............................517 4.3 Protección contra el viento­— estanqueidad al aire...........................................518 4.4 Protección térmica.............................................519 4.5 Protección contra la entrada incontrolada de vapor.........................................521 4.6 Difusión de vapor hacia el exterior.....................521 4.7 Acústica............................................................. 522 4.8 Protección contra incendios.............................. 523 5. Sostenibilidad, durabilidad.........................................524 Notas.............................................................................. 526 Normas y directrices...................................................... 526

I KONSTRUIEREN

EL PROYECTO CONSTRUCTIVO

II ESTRUCTURA II STRUKTUR II-1 ORDEN Y SUBDIVISIÓN II-2 CONSTRUCCIÓN INDUSTRIALIZADA II - 1 ORDNUNG UND GLIEDERUNG II-3 ORDENAMIENTO DIMENSIONAL II - 2 INDUSTRIELLES BAUEN II - 3 MASSORDNUNG III SOSTENIBILIDAD III-1 CONTEXTO III-2 ECOLOGÍA III STOFFE III-3 ECONOMÍA III-4 FACTORES SOCIALES III - 1 DEL MATERIE III-5 ANÁLISIS CICLO DE VIDA III 2 WERKSTOFF III-6 RECICLAJE III - 3 STEIN III - 4 BETON IV MATERIALES III - 5 HOLZ IV-1 MATERIA III - 6 STAHL IV-2 MATERIALES TÉCNICOS III - 7 BEWEHRTER BETON IV-3 PIEDRA III - 8 KUNSTSTOFF IV-4 HORMIGÓN III - 9 GLAS IV-5 MADERA IV-6 ACERO IV-7 HORMIGÓN ARMADO IV-8 VIDRIO IV BAUPRODUKTE IV-9 MATERIALES SINTÉTICOS IV - 1 KÜNSTLICHE STEINE IV - 2 HOLZPRODUKTE V PRODUCTOS DE CONSTRUCCIÓN V-1 V-2 V-3 V-4 V-5

IV - 3 ARTIFICIALES STAHLPRODUKTE PIEDRAS IV - 4 GLASPRODUKTE PRODUCTOS DE MADERA IV - 5 KUNSTSTOFFPRODUKTE PRODUCTOS DE ACERO PRODUCTOS DE VIDRIO PRODUCTOS SINTÉTICOS

V

ANEXO © Springer-Verlag GmbH Germany, part of Springer Nature 2023 J. L. Moro, El proyecto constructivo en arquitectura – del principio al detalle, https://doi.org/10.1007/978-3-662-66558-9_6

FUNKTIONEN

VI FUNCIONES VI-1 ÁMBITO V - 1 SPEKTRUM VI-2 CONDUCCIÓN DE FUERZAS V - 2 KRAFT LEITEN VI-3 PROTECCIÓN HIGROTÉRMICA V - 3 THERMOHYGRISCHE FUNKTIONEN VI-4 PROTECCIÓN ACÚSTICA V - 4 SCHALLSCHUTZ VI-5 PROTECCIÓN CONTRA INCENDIOS V - 5 BRANDSCHUTZ VI-6 DURABILIDAD V - 6 DAUERHAFTIGKEIT

500

Jerarquía de funciones

VI Funciones

1. 1.

Jerarquía de funciones

Antes de poder discutir las funciones relevantes para la construcción, hay que incluirlas en una jerarquía coherente y diferenciar claramente unos términos de otros.

1.1 1.1 El uso de edificios

Los edificios se construyen con muchos fines. Es de suponer que los edificios más antiguos se construyeron para protegerse de las inclemencias del tiempo. Pero ejemplos ya muy antiguos demuestran que edificios también podían dedicarse exclusivamente a fines religiosos y culturales y estar libres de la función protectora. Sólo en la medida en que eran edificios de congregación debían, aparte de su función cúltica, ofrecer protección contra influencias atmosféricas similar a la de viviendas ordinarias. Sin embargo, a veces esos edificios ni siquiera estaban—ni están hoy—pensados para que entren personas. En estos casos, su significado reside únicamente en su dimensión simbólica, que ya se revela al contemplarlos, no necesariamente al entrar en ellos. Los edificios con función puramente simbólica pueden estar libres de muchas tareas diferentes, como diversas funciones de protección contra la intemperie, pero deben, sin embargo, disipar al menos las cargas que se producen, por lo que siempre necesitan una estructura portante. Sin embargo, la gran mayoría de los edificios persiguen un propósito fundamental específico. Podríamos describirlo como: la creación de un entorno espacialmente delimitado y controlable que puede ser configurado, acondicionado y diseñado de manera orientada para actividades humanas específicas u otras necesidades.1

Estas actividades humanas que tienen lugar en el entorno construido por el hombre se denominan el uso del edificio. Además, esto puede estar relacionado con la tarea, y en la mayoría de los casos lo está, de suministrar a esta zona espacial creada artificialmente determinados medios, portadores de energía o incluso impulsos eléctricos, como por ejemplo para la transmisión de datos. Los usos convencionales, como residir, trabajar, exponer, etc., requieren una variedad de funciones individuales que pueden desglosarse a diferentes niveles jerárquicos. Nos ocuparemos de ellos en las siguientes secciones. Es característica de la construcción de edificios la mezcla muy compleja de funciones individuales, a veces muy divergentes. Cumplir con cada una de ellas por separado ya es un reto, pero gestionar la interacción de las diferentes partes individuales funcionales dentro de la estructura de un edificio es un reto aún mayor. 1.2 1.2

Función constructiva básica

Si se acepta la premisa de que la inmensa mayoría de los edificios se construyen con el fin de acondicionar un espacio para su uso, entonces la mayoría de los edificios—a un nivel jerárquico inferior a su uso real—cumplen una función cons-

1 Ámbito

tructiva básica, a saber, el cerramiento o la encapsulación de un volumen espacial artificialmente influenciable en el que se pueden crear o inducir artificialmente unas condiciones especiales. Su objetivo es crear un lugar adecuado para la estancia o la vida de personas, o para determinadas actividades humanas. En este sentido, no sólo intervienen factores fisiológicos (aire fresco, luz diurna, vistas, confort térmico, etc.), sino también psicológicos que afectan al bienestar general del usuario. El cumplimiento de esta función básica es responsabilidad del conjunto general del edificio. En este contexto, examinaremos naturalmente las construcciones de edificios, pero excluiremos necesariamente los niveles jerárquicos superiores de proyecto (como el diseño general del edificio), que también desempeñan un papel en este contexto. Sólo mencionaremos aquí como ejemplos algunas de las condiciones previas que hay que cumplir para desempeñar esta función básica: • condiciones climáticas adecuadas. La tarea principal del envoltorio del edificio es protegerlo de la intemperie y crear un clima interior deseado y en gran parte constante. Dependiendo del uso previsto, los requisitos pueden ser muy elevados (véase la tecnología de salas blancas). En la mayoría de los casos, se requiere un cerramiento del espacio. A veces, en cambio, sólo hay que eliminar factores meteorológicos concretos, como la lluvia en el caso de una sencilla cubierta. En estos casos, el recinto también puede ser abierto y el diseño puede ser, en consecuencia, más sencillo; • suministro de suficiente aire fresco; • a menudo, el suministro de suficiente luz diurna; • a menudo, permitir la vista, el contacto visual con el mundo exterior; • protección contra otras influencias indeseables como: •• protección contra miradas; •• protección contra la intrusión o el robo; •• (ocasionalmente también) prevención de huida; • creación de condiciones acústicas adecuadas, como en una sala de conciertos; • creación de condiciones especiales de iluminación para diversas actividades, como la contemplación de obras de arte en museos;

Jerarquía de funciones

501

502

Jerarquía de funciones

VI Funciones

• y, por último, pero no por ello menos importante, la pro visión de espacio adicional creado artificialmente en la construcción de plantas superpuestas, y por tanto la explotación económica del suelo, que a menudo desempeña un papel esencial en la construcción de edificios. Dependiendo de su finalidad, estas áreas, que pueden ser pisadas, transitadas o utilizadas de otras maneras, aumentan por múltiplos la superficie construible de la propiedad. Por último, es importante señalar un aspecto fundamental en este contexto, que se deriva directamente de la función constructiva básica mencionada y que a menudo se pasa por alto: la envolvente de un espacio, en la que se fundamenta la función constructiva básica, implica naturalmente también su cubrimiento; o lo que es lo mismo: la disposición y la inmovilización fiable y permanente de masas constructivas nada desdeñables por encima de nuestras cabezas, creando al mismo tiempo espacios utilizables, lo que presupone salvar vanos suficientemente grandes. Esta afirmación, que en principio parece evidente, tiene al menos dos consecuencias fundamentales:

☞ Ver también Cap. VI-2, Aptdo. 2.4 Forma,  41 en pág. 541 ☞ Cap. VI-6 Durabilidad, pág. 846

• construir siempre implica una redirección de fuerzas. La fuerza dominante es la gravedad, que el diseñador tiene que redirigir, por así decirlo, alrededor del espacio a crear e introducir en el suelo. Una redirección de fuerzas—ya por necesidad geométrica—está básicamente ligada a un aumento de tensiones del material. Por ello, cuando se trata de cubrir un espacio, el diseñador y el proyectista controlan de forma decisiva el consumo de material y, en general, la complicación de la construcción, diseñando la obra de forma más o menos eficiente desde el punto de vista conceptual y constructivo; • la estructura del edificio debe resistir la exposición a la intemperie más crítica, es decir, la precipitación casi vertical sobre superficies más o menos inclinadas, a veces horizontales. Esta tarea está asociada a requisitos físicos de construcción más estrictos que en el caso de superficies verticales y a menudo requiere componentes constructivos separados—como una cubierta a dos aguas convencional—, construcciones más complejas o ciclos de renovación especialmente cortos, como es el caso con numerosas cubiertas planas.

1.3 1.3

Funciones constructivas principales ☞ Cap. II-1, Aptdo. 2.2 Subdivisión según aspectos funcionales > 2.2.1 según funciones principales, pág. 32

La función constructiva básica de la que se ha hablado anteriormente se refiere esencialmente al edificio en su conjunto. Su principal cometido es crear un espacio adecuado para la habitación humana y otras necesidades humanas, con un coste razonable, para mantener su funcionalidad durante un periodo de tiempo suficiente y, al mismo tiempo, proteger el medio ambiente en la medida de lo posible. Sin embargo,

1 Ámbito

Jerarquía de funciones

503

para que esta función básica se lleve a cabo de esta manera, es necesario que se cumplan otras condiciones o se realicen otras tareas o funciones a un nivel jerárquico inferior, es decir, a nivel de componentes básicos elementales del edificio. Si la función constructiva básica de un edificio en su conjunto se traduce así en las principales tareas constructivas de los componentes básicos de la estructura de un edificio a un nivel jerárquico más bajo, se pueden distinguir tres funciones constructivas principales. A su vez, definen componentes básicos asociados de la estructura del edificio: de hecho, conducen a la subdivisión del sistema global de la estructura del edificio en tres subsistemas funcionales básicos. Las funciones constructivas principales con sus subsistemas asociados son las siguientes: 1 soportar cargas: función asociada a la estructura portante o al subsistema primario; 2 envolver espacios: función asociada al envoltorio o al subsistema secundario; 3 suministrar y eliminar medios: función asociada al equipo técnico o al subsistema terciario. Cabe señalar que estos tres subsistemas pueden aparecer en el proyecto constructivo tanto por separado como fusionados en el mismo componente. Estas tres funciones constructivas principales deben garantizar ante todo la usabilidad de un edificio. Hemos visto anteriormente que se pueden definir otras tareas que se derivan de otras perspectivas y que también influyen en la planificación y ejecución material de la estructura del edificio, entre ellas las de durabilidad y sostenibilidad. Si se continúa con el proceso de diferenciación progresiva de funciones a niveles jerárquicos cada vez más bajos, se observa lo siguiente: para que las funciones constructivas principales a nivel de los subsistemas puedan realizarse de forma permanente y fiable, deben cumplirse otras funciones a nivel de su ejecución constructiva, que se denominarán funciones constructivas individuales, funciones constructivas parciales o subfunciones constructivas. Garantizan la funcionalidad y la utilidad de la ejecución constructiva de los componentes básicos del edificio, es decir, la estructura portante, la envoltura y el subsistema de suministro y eliminación, y pueden asignarse a diferentes elementos de la construcción: a componentes de edificios, piezas, partes individuales, conexiones entre éstas, pero también a capas individuales de una construcción estratificada. Por lo tanto, son especialmente relevantes para el tema de esta obra, a saber la construcción de edificios, y por ello ocupan un lugar especial en este contexto. Las subfunciones más importantes se enumeran en el resumen de  2.

Funciones constructivas individuales o parciales

☞ Véase también Cap. II-1, Aptdo. 2.2 Subdivisión según aspectos funcionales > 2.2.2 según función constructiva individual, pág. 34

1.4

504

Jerarquía de funciones

☞ Aptdo. 1.3 Funciones constructivas principales, pág. 502

☞ Cap. VI-2 a VI-6, a partir de pág. 530

1.5 1.5

Sostenibilidad

☞ Cap. VI-6 Durabilidad, pág. 846

VI Funciones

Son especialmente importantes las subfunciones que controlan el equilibrio higroscópico en la estructura manteniendo las condiciones térmicas especificadas. Se denominan subfunciones higrotérmicas o termohígricas. No sólo mantienen la función protectora de la envoltura del edificio, sino que también son responsables indirectos de su durabilidad. Muchas características básicas de construcciones de edificios, en particular la estratificación constructiva de componentes superficiales de la envoltura, pueden retrazarse causalmente a las necesidades de las funciones de protección higrotérmica. Otra subfunción esencial para la construcción de edificios es la de conducción de fuerzas, que puede entenderse como una derivación de la función principal supraordenada de soportar cargas (véase arriba) al nivel de subsistema aplicada al nivel de la construcción ( 2). Como ya se ha dicho, todas las funciones mencionadas implican tanto medidas de proyecto conceptual como de proyecto constructivo. Casi todas ellas tienen un componente de diseño o proyecto general además del componente constructivo: la protección preventiva contra incendios también depende de la correcta organización de las zonas utilizables, de las vías de circulación y del mantenimiento de distancias suficientes entre edificios; la protección térmica comienza ya con una ubicación favorable del edificio; lo mismo puede decirse de la protección contra el ruido, por ejemplo cuando se trata de inmisiones sonoras de fuentes de ruido vecinas. Esta obra, sin embargo, sólo se ocupa de los aspectos constructivos. Sin embargo, la complejidad y el carácter multidimensional del catálogo de requisitos esbozado sigue siendo enorme, sobre todo si se tiene en cuenta el altísimo nivel de exigencia que se establece para algunos factores—como garantizar el confort térmico—en los países industrializados hoy en día. Por razones pragmáticas, algunos de los requisitos enumerados se tratan a continuación cuando se mencionan los componentes correspondientes. Por otra parte, las subfunciones elementales se examinarán con más detalle y considerando sus aspectos individuales más importantes en los siguientes subcapítulos. Algunas de ellas pueden derivarse directamente de las subfunciones constructivas y están resaltadas gráficamente en el resumen de  1. Además, se espera que los edificios tengan una vida útil muy larga, a diferencia de otras estructuras técnicas. Este requisito condiciona muy claramente el diseño del edificio, pero sobre todo su ejecución constructiva. Numerosas medidas constructivas tienen como objetivo ralentizar procesos de descomposición de materiales y, sobre todo, controlar el equilibrio higroscópico en el interior y en el envoltorio del edificio de la forma más deliberada posible. Por lo tanto, se puede definir justificadamente una tarea o función propia, la de garantizar la durabilidad, que casi todos los edificios

1 Ámbito

deben cumplir. El requisito de que un edificio tenga una larga vida útil también puede entenderse como un requisito parcial de la categoría más amplia de la sostenibilidad de un edificio, que lo inscribe en un contexto ecológico, económico y sociocultural global. Este concepto, difícil de captar y delimitar, tiene hoy en día una fuerte influencia en la proyectación de edificios y se está convirtiendo cada vez más en una necesidad prioritaria. Además de la durabilidad de una construcción, también incluye el consumo de recursos y energía asociado a ella; los impactos ambientales asociados a su producción; los costes incurridos lo largo de todo el ciclo de vida, no sólo para la construcción, sino también para el mantenimiento, la reparación, la renovación y, en última instancia, el reciclaje o la eliminación; la posibilidad de modificación con el fin de adaptarse a las necesidades cambiantes; y, por último, los efectos sobre el bienestar fisiológico y psicológico de los seres humanos. En consecuencia, se pueden definir otras tareas, no necesariamente relacionadas estrictamente con el uso, que se derivan directamente del requisito de sostenibilidad de la construcción de un edificio. A continuación se enumeran algunos a título ilustrativo:

Jerarquía de funciones

☞ Cap. III Sostenibilidad, a partir de pág. 102

• garantizar el cumplimiento permanente de la función básica mencionada. Esto incluye, por ejemplo, la protección contra corrosión o putrefacción de la estructura del edificio; particularmente relevante en este contexto es en cada caso la protección constructiva; • reciclar o reutilizar la estructura al final de su vida útil; esto se refiere, por ejemplo, a la forma en que los componentes, las piezas o incluso los materiales pueden separarse unos de otros; • economía de la medida de construcción desde el punto de vista privado, empresarial o macroeconómico. Esto incluye también la eficiencia del proyecto con respecto al consumo de energía y materias primas. Aunque este criterio se refiere en principio al edificio en su conjunto, tiene implicaciones constructivas de gran alcance y, por lo tanto, también es relevante en el presente contexto; • compatibilidad de la estructura del edificio en cuanto a fabricación y montaje; • captación de energía solar para almacenarla o suministrarla como portadora de energía utilizándola fuera del edificio, es decir, no sólo directamente para el acondicionamiento o abastecimiento del interior del edificio en cuestión. Hoy en día, este aspecto se manifiesta particularmente en forma de edificios que alimentan la red eléctrica con energía solar convertida en electricidad fotovoltaica.

☞ Aptdo. 1.1 El uso de edificios, pág. 500

505

506

Funciones principales y parciales en detalle

☞ Cap. VI-2 a VI-6, a partir de pág. 530

2. 2.

Funciones principales y parciales en detalle

2.1 2.1 Soportar cargas

VI Funciones

Aunque la definición más amplia de sostenibilidad ya incluye algunas de las funciones individuales mencionadas anteriormente, que están relacionadas con el uso en sentido más estricto—como la creación de condiciones acústicas adecuadas o la salvaguarda del confort térmico—, las subfunciones se tratarán, no obstante, como tareas independientes en lo que sigue debido a su relevancia en relación con el proyecto. A continuación, se examinan con más detalle las tres funciones principales de soporte, de envoltura y de suministro y eliminación ( 1) y se desglosan en las subfunciones constructivas que pueden derivarse de ellas. La tarea de soportar cargas se deriva de la necesidad de: • garantizar la estabilidad de la estructura del edificio y de: • limitar las deformaciones de la misma hasta el punto de no perjudicar las funciones de la estructura global. Esto se denomina garantizar la capacidad de servicio de la estructura. Por ejemplo, hay que limitar la deflexión de forjados para que cumplan los requisitos de uso. La función de soporte se asigna a tres niveles jerárquicos, que corresponden a las tres gradaciones de la: • estructura primaria; • estructura secundaria y: • estructura terciaria.

☞ Aptdo. 1.3 Funciones constructivas principales, pág. 502 ☞ Cap. VI-2 Conducción de fuerzas, pág. 530, así como Vol. 2, Cap. IX Estructuras primarias

La estructura portante primaria suele equipararse con el subsistema funcional primario real, tal y como se ha definido anteriormente (ambos términos deben distinguirse claramente el uno del otro) y se denomina comúnmente estructura portante, en distinción del subsistema funcional secundario del envoltorio. Esto es especialmente cierto en el caso de las estructuras esqueléticas, donde existe una clara separación entre estos dos subsistemas. Por otro lado, las estructuras portantes secundarias y terciarias suelen ser componente material del subsistema funcional secundario, es decir, de la envolvente del edificio, y, en consecuencia, se combinan con otros elementos funcionales (por ejemplo, los que tienen funciones de protección en términos físicos) en una estructura común. La función parcial o subfunción efectiva para todos los elementos de las jerarquías constructivas abordadas es, sin embargo, en este contexto, la transferencia o conducción de fuerzas, como por ejemplo en el caso de una costilla de fachada.

1 Ámbito

Funciones principales y parciales en detalle

funciones principales

funciones parciales o subfuncioens

soportar cargas

en la estructura primaria

conducción de fuerzas

en la estructura secundaria en la estructura terciaria

envolver

protección contra el viento

funciones parciales higrotérmicas elementales

protección contra la lluvia acondicionamiento térmico

protección térmica regulación térmica ganancias solares pasivas

control de la balanza de vapor

control de la formación de humedad en la construcción regulación de la humedad relativa del aire

ventilación natural iluminación protección acústica protección contra incendios prot. contra miradas, deslumbramiento y sol protección contra la intrusión acondicionamiento acústico ambiental suministro y eliminación

proporcionar calefacción

mediante redistribución no regenerativo regenerativo

proporcionar frescura

mediante redistribución no regenerativo regenerativo

ventilación artificial iluminación suministrar agua

suministrar agua fría suministrar agua caliente eliminar aguas residuales

suministrar electricidad

corriente eléctrica baja corriente ondas de comunicación

control de los flujos de corriente

protección contra rayos igualación potencial

1 Resumen de las funciones principales y parciales de la estructura de un edificio. Las subfunciones que tienen una influencia directa en el diseño constructivo de componentes están resaltadas en gris oscuro. Se examinarán con más detalle en los subcapítulos VI-2 a VI-5.

507

508

Funciones principales y parciales en detalle

2.2 2.2 Envolver

INTERIOR

EXTERIOR

protección contra la humedad procedente del exterior

VI Funciones

La función del envoltorio, que se encarga principalmente de crear un microclima artificial adecuado para nuestros fines o un espacio protegido contra influencias indeseables, puede desglosarse en una serie de subfunciones y, debido a su extraordinaria complejidad, tiene un efecto profundo sobre la construcción de un edificio. La diversidad de requisitos que se exigen a envolventes de edificios y los conflictos de objetivos que a menudo se derivan de ella plantean retos considerables para el proyectista. A continuación se abordan brevemente las funciones individuales o parciales de la subfunción básica de envolver ( 2): • protección contra el viento: protección del interior contra el viento y las consiguientes corrientes molestas; • protección contra la humedad: protección contra la lluvia, la lluvia torrencial bajo presión del viento, o lluvia impulsada, la nieve y el hielo; • acondicionamiento térmico—incluye:

protección contra el viento—estanqueidad

•• la protección térmica, que es la base de un clima interior estable tanto a bajas como a altas temperaturas exteriores; •• el igualamiento térmico mediante el almacenamiento controlado del calor y la posterior disipación del mismo a través de los componentes de la envoltura;

protección térmica

•• así como ganancias de calor solar pasivas, es decir, las conseguidas únicamente por la propia estructura del edificio; • control del equilibrio higroscópico: esto persigue dos propósitos principales, a saber:

protección contra la entrada de vapor procedente del interior

•• el control de la formación de humedad dentro de la construcción. No debe haber humedad permanente, ya que ésta puede causar daños irreversibles en el tejido del edificio; •• la regulación de la humedad relativa del aire ambiente. En determinadas condiciones, los componentes de la envoltura son capaces de retener la humedad y volver a liberarla con retraso. Tienen un efecto equilibrador;

difusividad del vapor hacia el exterior

2 Funciones parciales higrotérmicas de la envoltura exterior.

• ventilación natural, una función parcial que suele asignarse a subáreas definidas del envoltorio, como ventanas. Aunque esta función equivale a un tipo de suministro, suele clasificarse como una función de envoltura siempre que se produzca de forma natural a través de huecos;

1 Ámbito

• la iluminación (natural) también se asigna a la función del envoltorio si se produce a través de superficies transparentes del mismo. La iluminación (por fuentes de luz artificial), en cambio, va incluida en el subsistema de suministro y eliminación;

Funciones principales y parciales en detalle

509

☞ Aptdo. 2.3 Suministrar y eliminar, más adelante

• la protección acústica protege los espacios interiores de fuentes de sonido externas o también internas adyacentes; la protección acústica también se denomina acústica constructiva; • la protección contra incendios protege edificios enteros o partes de un edificio de los efectos del fuego; • la protección de la privacidad, la protección contra el deslumbramiento y la protección solar protegen contra influencias indeseables; la radiación solar puede ser indeseable por sí misma en determinadas condiciones. Sin embargo, la protección solar también cumple una subfunción esencial en relación con el acondicionamiento térmico de interiores (véase más arriba); • protección contra intrusión; • el acondicionamiento acústico de locales garantiza unos tiempos de reverberación adecuados en espacios interiores. Esto se aplica sobre todo a salones de actos, especialmente a salas de concierto. En la medida en que una función persigue el objetivo de proteger contra influencias externas, se ven naturalmente afectados los componentes exteriores ( 1). Sin embargo, a menudo también hay que garantizar la protección contra espacios interiores vecinos. Puede ser una protección contra inmisiones sonoras o contra el fuego. En estos casos, también deben cumplir los requisitos correspondientes los componentes interiores. Por ello, es aconsejable diferenciar entre: • componentes envolventes exteriores, como cerramientos, cubiertas, pisos sobre tierra, etc., y: • componentes envolventes interiores, como tabiques y forjados intermedios. El suministro de medios o portadores de energía o datos para un edificio así como la eliminación de residuos del mismo es una tarea del equipo técnico del edificio o de su ingeniería de servicios. Esta infraestructura técnica suele estar separada de los otros dos subsistemas funcionales (estructura y envoltura). Sin embargo, suele haber bastantes casos en los que partes del subsistema de suministro y eliminación se integran o entrelazan espacialmente con

Suministrar y eliminar

2.3

510

Funciones principales y parciales en detalle

VI Funciones

componentes del subsistema de soporte o envoltorio en una construcción común y provocan conflictos de coordinación. Un buen ejemplo es el tendido de cables eléctricos en paredes de albañilería (en rozas, etc.) o el tendido de cables a través de componentes estructurales portantes. Cada vez más, las instalaciones se integran también en fachadas, por ejemplo. La coordinación de estos subsistemas funcionales debe planificarse cuidadosamente en cada caso. Aunque es indiscutible que el cumplimiento de esta función constructiva principal tiene una influencia profunda en la estructura del edificio, tanto en su diseño conceptual como en el constructivo, su influencia sobre la construcción, que es lo que nos ocupa en esta obra, no es, sin embargo, de carácter inmediato como en las otras dos de soporte y cerramiento. La selección del material, la forma geométrica y el diseño estructural de componentes rara vez vienen determinados de forma decisiva por requisitos del subsistema de suministro y eliminación. Por esta razón, las subtareas de esta función básica sólo se tratarán cuando estén en el campo de visión los componentes constructivos afectados por ellas. La función básica de suministro y eliminación puede desglosarse en las siguientes subfunciones: • proporcionar calefacción; esto puede hacerse mediante: •• redistribución del calor dentro del edificio—por ejemplo, por intercambio de calor; •• generación de calor a partir de fuentes de energía no renovables; •• uso de fuentes de calor regenerativas; • proporcionar refrigeración; de forma análoga al suministro de calor; esto puede hacerse por: •• redistribución del frío dentro del edificio—por ejemplo, por intercambio de calor; •• generación de frío a partir de fuentes de energía no renovables; •• uso de fuentes de frío regenerativas; • la ventilación mecánica proporciona a los espacios interiores aire fresco a través de conductos adecuados, que puede acondicionarse de ser necesario; • la iluminación (artificial) proporciona luz artificial a los espacios interiores o también exteriores; • el suministro de agua y la eliminación proporciona:

1 Ámbito

Asignación de funciones parciales a componentes

511

Asignación de funciones parciales a componentes

3.

•• agua fría y: •• agua caliente y: •• elimina aguas residuales; • el suministro de energía eléctrica incluye: •• corriente de alimentación como corriente alterna o trifásica; •• baja corriente como para redes telefónicas y de datos por cable; •• ondas de radio como para redes de datos inalámbricas; • el control de corrientes eléctricas proporciona: •• protección pararrayos; •• igualación potencial dentro del edificio. Algunas de las subfunciones que se abordaron se asignan convencionalmente a elementos o superficies específicas y localizadas de la envolvente del edificio, como las funciones de ventilación e iluminación de una ventana o un acristalamiento localizado. Otros, en cambio, indispensables sobre todo para el mantenimiento permanente del clima interior y a veces también para la estabilidad y la funcionalidad de la estructura, deben garantizarse de forma continua en toda la superficie de la envolvente del edificio o en toda la estructura del mismo. Entre ellas se encuentran las siguientes funciones: • la disipación de fuerzas, dentro de las tres jerarquías estructurales de las estructuras primaria, secundaria y terciaria; • las funciones básicas de protección higrotérmica ( 1, 2): •• protección contra la lluvia, procedente del exterior; •• protección contra el viento, también procedente del exterior; •• protección térmica; •• protección contra la penetración de vapor en la estructura desde el interior (o, si es necesario, desde el exterior).

512

Asignación de funciones parciales a componentes

VI Funciones

Además, un componente exterior también puede estar diseñado para realizar otra función de protección, a saber: •• capacidad de difusión de vapor, o difusividad de vapor, de la construcción hacia el exterior o, en su caso, hacia el interior. De este modo, se garantiza que la humedad que haya podido penetrar en la estructura pueda difundirse hacia el espacio exterior o el interior en condiciones climáticas adecuadas: a saber, suficiente gradiente de presión de vapor entre el interior y el exterior, es decir, en tiempo seco; • la protección acústica contra las fuentes de ruido externas o internas vecinas. Además, en áreas parciales especificadas de la envoltura del edificio también se puede requerir: • protección contra incendio en toda la superficie del componente. ☞ Cap. II-1, Aptdo. 2.2 Subdivisión según aspectos funcionales > 2.2.2 según función constructiva individual, pág. 34

A la hora de asignar tareas a componentes o a partes de los mismos, se pueden concebir básicamente dos procedimientos: • desglosar un componente en capas o estratos individuales a los que se asignan subfunciones específicas. Están altamente especializados para el cumplimiento de estas funciones individuales, pero están en gran medida liberados de otras tareas—ejemplos son un aislamiento térmico o una barrera de vapor. Aunque esto permite reaccionar muy eficazmente a funciones individuales debido a la monofuncionalidad de las capas, a menudo surgen dificultades en la interacción de los estratos, que están compuestos de materiales extremadamente dispares, dentro de la construcción global; 2 • asignar varias funciones a un mismo componente. En este caso, suele ser inevitable asumir reducciones significativas en el rendimiento del componente debido a esta mezcla de funciones. A veces es posible cumplir requisitos relativamente exigentes utilizando procesos de fabricación técnicamente avanzados; un ejemplo es la porosidad y el perfilado de modernos ladrillos ligeros perforados verticalmente. No obstante, esta estrategia representa en la mayoría de los casos un compromiso que, sin embargo, sólo en raras ocasiones plantea problemas de combinación física de componentes individuales.

1 Ámbito

Las subfunciones constructivas elementales

513

Aunque las funciones mencionadas de protección, conducción de fuerzas y acondicionamiento deben garantizarse, en principio, sobre toda la superficie del envoltorio, existen, sin embargo, diferentes grados de exposición que se derivan de la posición de la superficie envolvente en cuestión en el edificio. A continuación, se discuten las diferentes posiciones en el envoltorio del edificio, tanto en componentes envolventes exteriores como interiores, en función de sus demandas con respecto a las diferentes subfunciones.

Las subfunciones constructivas elementales de los componentes de la envoltura en el contexto del edificio

4.

Para garantizar la estabilidad y el mantenimiento de la forma del envoltorio de un edificio, que es un requisito fundamental de una estructura y es absolutamente necesario, por ejemplo, por razones de uso, deben ser absorbidas las cargas dentro de tolerancias deformacionales relativamente estrechas y, dependiendo de la jerarquía estructural del componente considerado, transferidas a los cimientos o a la siguiente jerarquía estructural inferior dentro del edificio. Para esto, hay que soportar:

Transmisión de fuerzas

4.1

+ Cap. VI-2 Conducción de fuerzas, pág. 530

+ Cap. VI-2, 1.1 Categorías de estructuras, pág. 530

• cargas muertas del envoltorio del edificio ( 3), así como: • cargas externas como:

☞ Para cargas aplicadas, ver la EN 1991

•• cargas de viento, •• cargas de nieve, •• cargas de impacto,

carga de nieve carga viva alternancia de presión y succión dinámica en todas las superficies de la envoltura por encima del suelo debido al viento

carga viva carga muerta y/o sobrecarga

carga muerta y/o sobrecarga

carga muerta y/o sobrecarga carga de impacto

presión de la tierra agua a presión

carga muerta y/o sobrecarga

carga muerta y/o sobrecarga

carga viva

agua a presión

3 Transmisión de fuerzas.

514

Las subfunciones constructivas elementales

VI Funciones

•• presión de tierra, •• presión hidráulica, •• cargas vivas. Se distinguirá entre las siguientes categorías de componentes: • componentes envolventes verticales situados sobre nivel (A): nos referimos a ellas como fachadas o cerramientos exteriores. Están sujetos a las siguientes cargas: •• carga muerta del componente. Actúa en el plano del componente; •• si se da el caso, sobrecarga si se trata de un muro de carga de la estructura primaria portante. Ésta también actúa en el plano del componente; •• cargas de impacto. Se trata de cargas puntuales que actúan sobre el envoltorio y que suelen provocar componentes de fuerza en su plano y perpendiculares al mismo; •• cargas de presión y succión (cargas de área) debidas al viento. Dependiendo de la dirección del viento y de la situación local, se producen alternativamente esfuerzos de compresión o de tracción. Su dirección de ataque será perpendicular a la superficie envolvente; • componentes envolventes inclinados situados sobre nivel (B): las superficies de cubierta inclinadas están expuestas a las siguientes cargas: •• carga muerta del componente. Se divide en dos componentes de fuerza cuando se contempla en relación a una sección transversal particular: una en el plano del componente, la otra en ángulo recto; •• sobrecarga, si procede, si el componente forma parte de la estructura primaria y deben transferirse cargas, por ejemplo, procedentes de forjados apoyados; ésta también se divide en dos componentes de fuerza, respectivamente en el plano del envoltorio y en ángulo recto; •• cargas de presión y succión (cargas de área) debidas al viento, como en el caso anterior. La componente de la fuerza debe aplicarse en ángulo recto con respecto a la superficie envolvente; •• carga viva en forma de carga puntual de persona;

1 Ámbito

•• carga de nieve en función del ángulo de la superficie envolvente; • componentes envolventes horizontales situados sobre nivel (C): •• carga muerta del componente. Actúa en perpendicular al plano del componente; •• carga viva: según el uso, cargas puntuales (carga de personas, carga de vehículos) o cargas de superficie (por ejemplo, para terrazas). Dirección de la fuerza perpendicular al plano del envoltorio; •• carga de nieve: carga de área, dirección de la fuerza perpendicular al plano del envoltorio; •• cargas de presión y succión (cargas de área) debidas al viento, como en el caso anterior. Dirección de la fuerza perpendicular al plano del envoltorio; • componentes envolventes verticales en contacto con la tierra (D): •• carga muerta del componente. Actúa en el plano del componente; •• sobrecarga, si procede, si el componente forma parte de la estructura primaria y deben transferirse cargas procedentes de forjados apoyados. Actúa en el plano del componente; •• presión de tierra. Actúa en perpendicular al plano del envoltorio; •• dependiendo de las condiciones del subsuelo, presión hidrostática de aguas subterráneas. Dirección de fuerza perpendicular al plano del envoltorio; • componentes envolventes horizontales en contacto con la tierra (E): en la mayoría de los casos, el suelo del sótano se apoya en la tierra en toda su superficie, es decir, se apoya en su totalidad y no de forma lineal o punto por punto, a diferencia de los otros componentes del envoltorio. Los suelos de sótano están expuestos a las siguientes cargas: •• carga muerta del componente. La carga superficial actúa en ángulo recto con el plano del envoltorio; •• si procede, sobrecarga procedente de componentes apoyados (muros o pilares) si el componente envolvente también está ejecutado como una losa de cimen-

Las subfunciones constructivas elementales

515

516

Las subfunciones constructivas elementales

VI Funciones

tación. Por tanto, esta sobrecarga puede ser lineal o puntual;



•• carga viva según la norma EN 1991; •• si se da el caso, en función de las condiciones del subsuelo, también presión hidrostática de aguas subterráneas. Dirección de la fuerza perpendicular al plano del envoltorio dirigida hacia arriba. Además, dependiendo de las condiciones locales, también hay que contar con cargas sísmicas. Las deformaciones debidas a cambios de temperatura u otras influencias también pueden dar lugar a fuerzas de coacción, dependiendo del apoyo del componente, que deben tenerse muy en cuenta durante la planificación. Dependiendo de las condiciones estáticas de la estructura primaria, también pueden actuar fuerzas de arriostramiento del edificio sobre todos los componentes de la envolvente. Por ejemplo, se diseñan a menudo como elementos de arriostramiento diafragmas formados por paredes o forjados. En estos casos, actúan fuerzas adicionales de compresión o de tracción en el plano del envoltorio que se superponen a las ya mencionadas, por ejemplo, a la carga muerta o la sobrecarga. En la mayoría de los casos, se encarga de disipar estas fuerzas que actúan en el plano de envoltorio una sola capa portante—por ejemplo, un muro diafragma de hormigón. Por esta razón, una estructura multicapa no se ve afectada por ello, por lo que esta componente de fuerza debe ser 5

4 Protección contra la humedad.

lluvia torrencial bajo presión del viento sobre superficie inclinada

4

lluvia torrencial bajo presión del viento sobre superficie vertical

3

salpicadura de agua

2

humedad del suelo

1

agua a presión

6 lluvia torrencial

sobre superficie horizontal

7 nieve depositada con agua de deshielo

8 nieve a la deriva

1 Ámbito

Las subfunciones constructivas elementales

517

ignorada en el contexto de las siguientes consideraciones sobre la estructura constructiva y física de componentes de envoltorio—en su mayoría multicapa. Por otro lado, debe tenerse en cuenta de nuevo al considerar juntas de componentes que puedan existir en la capa u hoja portante. Las cargas de viento, la presión de tierra y la presión hidrostática no son cantidades constantes, sino que dependen de la distancia del eje de la fuerza al nivel del suelo. En cuanto a la posición de la superficie envolvente, hay que hacer una distinción fundamental en cuanto a la protección contra la humedad entre ( 4):

Protección contra la humedad

• superficies envolventes en contacto con la tierra: éstas están expuestas al ataque de la humedad procedente del terreno (caso 2). La presión ejercida por el agua sobre el cerramiento puede variar dependiendo de la naturaleza del suelo, de la secuencia de capas en el terreno y del nivel de las aguas subterráneas. En casos extremos, hay agua bajo presión (caso 1) y deben tomarse medidas constructivas especiales; • zona de salpicaduras: la zona afectada comprende unos 30 cm por encima del nivel del suelo (caso 3). En caso de lluvia, esta superficie de la fachada sufre más el impacto del agua que salpica hacia arriba que superficies de la envoltura que quedan por encima. Además, en el caso de superficies no pavimentadas, llega más suciedad a esta zona; • superficies envolventes verticales o sólo ligeramente desviadas de la perpendicular: están expuestas a la lluvia torrencial, posiblemente bajo presión dinámica del viento (caso 4). Tiene un efecto favorable en esta posición el hecho de que el agua pluvial puede escurrirse rápidamente y sin obstáculos. En función de la altura del cerramiento, cabe esperar una mayor acumulación de agua (escurriendo por la fachada), sobre todo en las zonas más bajas, lo que puede formar una espesa cortina de agua como consecuencia de la lluvia que impacta en la fachada y se desliza por ella. Esto también supone una carga para la zona de salpicaduras; • superficies envolventes inclinadas: dependiendo de la pendiente (caso 5), el agua pluvial puede escurrirse rápidamente o, en el caso de pendientes escasas, sólo lentamente, pudiendo incluso formar charcos. Cuanto mayor sea la velocidad de flujo del agua, menor será la incidencia en la superficie de envoltura. También desempeñan un papel decisivo en este caso la rugosidad y el perfilado de la superficie envolvente. En pendientes pronunciadas, tiene un efecto favorable el efecto de limpieza del agua que escurre, especialmente sobre superficies inclinadas

+ Cap. VI-3, 1.1 Protección higrotérmica, pág. 678

4.2

518

Las subfunciones constructivas elementales

VI Funciones

de vidrio. El agua arrastra la suciedad y las sustancias agresivas contenidas en las precipitaciones; • superficies envolventes horizontales: éstas se ven especialmente afectadas por la escasa velocidad de flujo del agua de escorrentía y la probabilidad de que se formen charcos durante un largo período de tiempo (caso 6). En este caso no se puede desarrollar un efecto de limpieza del agua pluvial fluyendo rápidamente. Cuando se forman nieve y hielo (caso 7), se ven especialmente afectadas las superficies envolventes planas y horizontales. La nieve puede permanecer allí y formar condensación con el tiempo, que se acumula en la superficie de la envoltura y es difícil de drenar. Además, es de esperar que se produzcan derivas de nieve en las superficies envolventes (caso 8) bajo la presión del viento. 4.3 4.3

Protección contra el viento­—estanqueidad al aire + Cap. VI-3, Aptdo. 1.2 Protección contra el viento—estanqueidad al aire, pág. 683

La envolvente del edificio está sometida a presión o succión del viento, según se trate del lado que da al viento (barlovento) o del lado opuesto (sotavento) ( 5). Pueden darse turbulencias difíciles de predecir y que dependen en gran medida de la geometría de la envolvente, de la topografía circundante, de la presencia de árboles o de la urbanización vecina. La fuerza y la velocidad del viento aumentan continua y considerablemente con el aumento de la altura del edificio. Este efecto es particularmente notable en edificios altos (edificios de gran altura) y debe tenerse en cuenta durante la planificación. succión en el lado de sotavento

presión dinámica en el lado de barlovento

5 Protección contra el viento.

1 Ámbito

Las subfunciones constructivas elementales

519

En principio, se puede suponer que cuanto menos inclinada sea una superficie envolvente y cuanto más baja esté por encima del nivel del suelo, mejor estará protegida del viento. Sin embargo, el viento también ejerce un notable efecto de succión sobre superficies horizontales. El intercambio de calor a través de la envoltura del edificio se produce como resultado de un gradiente de temperatura entre el interior y el exterior. Cuanto mayor sea la diferencia de temperatura entre el interior y el exterior, mayor será esta transferencia de calor. Además, está influenciado por la carga de viento sobre la superficie envolvente: el viento fuerte contribuye a la rápida disipación del calor en la cara exterior de la envoltura del edificio (alta transferencia de calor por convección), por lo que puede producirse un mayor flujo de calor a través de la misma ( 6). Básicamente, deben distinguirse unos de otros:

Protección térmica + Cap. VI-3, Aptdo. 1.3 Protección térmica, pág. 684

✏ La estructura del capítulo XIII Envoltorios exteriores en el Vol. 3 también sigue esta clasificación de orden superior

• componentes envolventes en contacto con la tierra: entre las habitaciones subterráneas, que suelen estar a una temperatura más baja de todos modos, y el subsuelo, que siempre presenta temperaturas más moderadas que la atmósfera—más cálido en invierno, más fresco en verano—, hay un flujo de calor muy reducido a través de la envoltura del edificio; • componentes envolventes sobre nivel o componentes envolventes que no están en contacto con la tierra, es decir situados por encima del nivel del suelo: las condiciones aquí son menos favorables (véase más arriba). Como el

6 Protección térmica.

4.4

520

Las subfunciones constructivas elementales

VI Funciones

aire caliente del interior del edificio tiende a acumularse en las plantas superiores, especialmente bajo la cubierta, las zonas más altas de la envolvente, es decir, principalmente las superficies de la cubierta, están expuestas a mayores pérdidas de calor en invierno.

baja presión de vapor en el exterior

alta presión de vapor en el interior

paso de vapor controlado

bloqueo del vapor en el interior

alta presión de vapor en el interior

presión de vapor moderada en espacios subterráneos

entorno saturado de humedad

bloqueo del vapor en el exterior

7 Protección contra la entrada incontrolada de vapor en la estructura. lokal erhöhter Dampfdruck im Bauteil

baja presión de vapor en el exterior

alta presión de vapor en el interior

paso de vapor controlado

bloqueo del vapor en el interior

alta presión de vapor en el interior

presión de vapor moderada en espacios subterráneos

entorno saturado de humedad

8 Disipación del vapor de agua fuera de la construcción.

si es necesario, paso temporal de vapor al interior hasta alcanzar el equilibrio

aumento local de la presión de vapor en el componente

1 Ámbito

Las subfunciones constructivas elementales

De forma análoga al transporte de calor, la difusión de vapor a través de la envolvente del edificio (que puede ser deseada) también depende del gradiente de presión de vapor entre los espacios interior y exterior. Cuanto mayor sea este gradiente de presión, mayor será la velocidad de difusión. Por otra parte, la difusión de vapor también puede evitarse mediante capas de barrera adecuadas ( 7). En nuestra zona climática suele haber una mayor presión de vapor en el interior del edificio que en la atmósfera exterior, por lo que, por encima del nivel del suelo, siempre hay que contar con difusión de vapor desde el interior hacia el exterior. Las condiciones en el subsuelo son diferentes: en el entorno húmedo del suelo existe una presión de saturación, que en cualquier caso es mayor que la presión de vapor en habitaciones subterráneas. Por lo tanto, aquí cabría esperar un transporte de vapor inverso hacia el interior, algo que hay que evitar. Esto se hace con la ayuda de una capa de barrera, que al mismo tiempo tiene la tarea de mantener el agua alejada de la construcción en su estado de agregación líquido.

Protección contra la entrada incontrolada de vapor

Para eliminar la humedad que haya podido penetrar en la estructura de la envolvente del edificio, es aconsejable, aunque no imprescindible, seleccionar la estratificación de la misma de forma que la difusividad de las capas aumente hacia el exterior ( 8). El origen de la humedad, en principio, es irrelevante para esta medida: puede ser agua pluvial procedente del exterior o vapor condensado procedente del interior. Este caso se puede considerar una medida de seguridad, ya que, por supuesto, no está previsto, en principio, que penetre humedad en zonas donde puede causar daños. Si, a pesar de todo, esto ocurriera, la capacidad de difusión correctamente graduada de las capas de los componentes del edificio garantiza que la humedad pueda volver a difundirse hacia el exterior o, si fuera necesario, hacia el interior durante un periodo de tiempo seco. De nuevo, hay que hacer una distinción entre:

Difusión de vapor hacia el exterior

• componentes envolventes en contacto con la tierra: aquí, la difusión de la humedad hacia el exterior no es posible debido a las condiciones de presión de vapor imperantes (véase más arriba). Como máximo, la humedad (por ejemplo, la capturada en la construcción) puede difundirse hacia el interior hasta que se establezca un equilibrio higroscópico entre el componente del edificio y el aire del interior. El incremento de la humedad en la habitación se elimina regularmente por ventilación (no por difusión hacia afuera a través de un componente del edificio); • componentes envolventes sobre nivel: en esta zona, existe un claro gradiente de presión de vapor entre el agua condensada en el lugar de una patología y el aire

521

4.5

+ Cap. VI-3, Aptdo. 1.4 Protección contra la entrada incontrolada de vapor en la estructura, pág. 686 + Esquema en  7, mitad derecha o zona de sótano

4.6

522

Las subfunciones constructivas elementales

VI Funciones

exterior, por lo que la humedad puede evaporarse hacia el exterior, siempre que las capas exteriores del componente sean suficientemente difusibles. 4.7 4.7

Acústica + Cap. VI-4 Protección acústica, pág. 750

Las habitaciones interiores de un edificio deben estar protegidas de fuentes sonoras externas e internas molestas en aras del bienestar de los ocupantes. Se trata entonces de medidas de protección acústica. Se engloban bajo el término de acústica constructiva. Éstas implican: • componentes envolventes exteriores, es decir, siempre que sea necesario proteger espacios interiores contra inmisiones sonoras del exterior ( 9, caso 1); • o componentes envolventes interiores, es decir, siempre que la perturbación se origine por fuentes sonoras internas situadas en espacios interiores vecinos. Los componentes envolventes divisorios pueden ser incitados por sonido aéreo (como en los casos 2 y 3) o, alternativamente, desarrollar ellos mismos sonido estructural o de impacto causado por un impacto (caso 4). En la construcción de edificios, es especialmente importante el sonido estructural causado por pisadas sobre forjados (sonido de impacto). Tanto para el sonido aéreo como para el de impacto, siempre hay que tener en cuenta derivaciones sonoras a través de los respectivos componentes flanqueantes. Mientras que las medidas de aislamiento acústico o de acústica constructiva se refieren a la transmisión de sonido entre dos espacios adyacentes a través de un componente

2

1

sonido aéreo a través de paredes

inmisiones sonoras

3 4

sonido aéreo a través de pisos derivaciones de sonido

sonido de impacto

derivaciones de sonido

5

9 Aislamiento acústico y acústica ambiental.

acústica ambiental

1 Ámbito

Las subfunciones constructivas elementales

523

envolvente, puede ser necesario para determinados usos de espacios, por ejemplo conferencias, actuaciones musicales etc., asegurar una acústica de sala adecuada. Ésta no depende del paso del sonido a través de un componente envolvente, sino de la reflexión del sonido desde su superficie hacia el interior (caso 5). Las condiciones de reflexión influyen en el tiempo de reverberación predominante y, por tanto, en la inteligibilidad de la palabra hablada o el timbre de la música. Además, también tienen cierta influencia sobre la transmisión del sonido a través de componentes envolventes, es decir, sobre la acústica constructiva. Los edificios deben estar protegidos contra incendios de acuerdo con un concepto de seguridad definido. A veces, dependiendo de su ubicación, tiene que estar asegurado contra el ataque del fuego desde el exterior todo el edificio, como en el caso del incendio de un edificio vecino ( 10, caso 1). A menudo, como en el caso de edificios con varias viviendas, por ejemplo, deben estar aisladas unas de otras las subáreas en las que pueden surgir focos de incendio. Otro objetivo de la protección de edificios contra incendios, si no está ya cubierto por las medidas anteriores, es proteger del fuego la estructura portante principal del edificio y garantizar así la estabilidad de toda la estructura en caso de incendio, al menos durante un periodo de tiempo determinado que permita la evacuación. Algunos componentes, como paredes, forjados, vigas o pilares exentos, pueden verse sometidos al fuego en uno, dos, tres o cuatro lados en función de las condiciones espaciales y geométricas (casos 2 a 6). Entre pisos superpuestos pue-

Protección contra incendios + Cap. VI-5 Protección contra incendios, p. 794

10 exposición al humo de una puerta

8 exposición de un

revestimiento de cubierta a chispas

3 exposición al 2

Luftschall durch Wände

fuego de un forjado por un lado desde abajo

2 exposición al fuego

de un tabique por un lado

4 exposición al fuego 7

5 esposición al propagación del fuego entre pisos

fuego por tres lados

de un forjado por un lado desde arriba

6 exposición al fuego

por cuatro lados de una columna

9 propagación del

fuego a través de huecos o aberturas en el forjado

1

exposición al fuego de una pared exterior, por ejemplo, debido a un edificio vecino en llamas

10 Protección contra incendios.

4.8

524

Sostenibilidad, durabilidad

VI Funciones

de producirse una propagación del fuego (caso 7). Desde edificios vecinos en llamas puede alcanzar fuego volador el revestimiento de la cubierta (caso 8). Dentro de conductos de instalaciones existe el riesgo de propagación del fuego entre plantas (caso 9). Gases de combustión también representan un peligro que debe evitarse mediante cierres herméticos adecuados, como puertas (caso 10). 5. 5.

Sostenibilidad, durabilidad

+ Cap. III Sostenibilidad, a partir de pág. 102

+ Cap. VI-6 Durabilidad, pág. 846

Mientras que hasta hace poco el diseño de edificios se orientaba principalmente en aspectos de funcionalidad, coste y apariencia estética, y en el mejor de los casos tenía en cuenta impactos medioambientales locales y amenazas directas a la salud de los usuarios u ocupantes de edificios, hoy se enfrenta también a cuestiones globales de compatibilidad ecológica en términos concretos y de sostenibilidad en general. Lo primero se refiere principalmente a cuestiones medioambientales, lo segundo también a otras numerosas cuestiones, algunas de las cuales repercuten en el bienestar y la salud de las personas. Este tema ya se ha tratado en detalle en otro lugar. Esta perspectiva mucho más amplia no se limita a la fase de construcción de un edificio, sino que también debe tener en cuenta su ciclo de vida completo, incluyendo el funcionamiento, el mantenimiento, la renovación, el reciclaje, la reutilización o la eliminación. Contempla el edificio como parte de un ciclo material en el que se aportan recursos (entradas) y se producen diversas emisiones, así como residuos y posiblemente energía (salidas). Dado que la planificación tiene lugar antes de la construcción del edificio, se deben realizar predicciones para este fin, basadas principalmente en las colecciones de datos disponibles. Las consideraciones de proyecto para facilitar la renovación de componentes del edificio o de subsistemas completos (por ejemplo, instalaciones o fachadas) o el reciclaje de materiales, partes individuales o componentes tienen, en general, implicaciones de gran alcance para el diseño constructivo del edificio. Los requisitos de sostenibilidad difícilmente pueden diferenciarse en distintas áreas en el contexto del edificio en su conjunto, como ocurre con las subfunciones constructivas. Los criterios de sostenibilidad son relevantes tanto al nivel jerárquico más alto del ecosistema global como al nivel jerárquico más bajo del material o del detalle constructivo.3 En nuestro contexto, que es la construcción de edificios, se deben soslayar en gran medida las consideraciones de planificación y diseño global; por tanto, sólo estarán en el punto de mira los aspectos de sostenibilidad relevantes para la construcción. Un requisito de sostenibilidad especialmente importante para la construcción de edificios es la durabilidad. En nuestro contexto, merece un estudio más profundo, por lo que se le dedica un subcapítulo.4 Aunque el cumplimiento de las funciones constructivas principales y parciales es un requisito básico para la seguridad y la utilidad de un edificio,

1 Ámbito

también es cierto que la eficacia funcional de la estructura del edificio se ve amenazada por influencias que ponen en peligro su durabilidad y, por tanto, también su seguridad y utilidad. El proyectista debe conocer los mecanismos físicos de los efectos perjudiciales y tomar las medidas adecuadas para evitarlos o al menos mitigarlos. En el contexto de un edificio, corren más riesgo que otros los componentes que están expuestos a efectos de degradación por exposición a la intemperie o a una acción mecánica directa. En particular, hay que tener en cuenta el efecto de la humedad, que afecta en mayor o menor medida a todos los componentes de la envolvente exterior. Los componentes en contacto con el subsuelo, por ejemplo, están permanentemente expuestos a la humedad; en el caso de elementos constructivos sobre nivel, influye la distancia al suelo (salpicaduras de agua) y, sobre todo, la inclinación de la respectiva superficie envolvente con respecto a la vertical, ya que este factor influye notablemente en el desgaste provocado tanto por la radiación solar como por la precipitación. Los suelos, en particular, están expuestos a un desgaste mecánico casi constante. Esto atañe a revestimientos que suelen estar diseñados desde el principio de forma que sea posible su renovación en ciclos relativamente cortos sin grandes gastos, pero también, en cierta medida, a las subestructuras del suelo. Algunos suelos están expuestos a desgastes extremos, como suelos industriales.

Sostenibilidad, durabilidad

☞ Aptdo. 4.2 Protección contra la humedad, pág. 517

525

526

VI Funciones

Notas

1 2

3

4



Normas y directrices

Von Weizsäcker et al (1995) Faktor vier. Esto deja claro que existen numerosas interacciones y dependencias mutuas entre las subfunciones, como ya sugiere el nombre de higrotérmica. Las subfunciones constructivas introducidas anteriormente se tratan como subcriterios de sostenibilidad en la definición más amplia del concepto de sostenibilidad. Desde esta perspectiva, algunos sirven ante todo para preservar la salud y la comodidad del usuario; por ejemplo, el aislamiento térmico al servicio del confort térmico o la protección contra la humedad al servicio de la salud. Se asignan a la categoría de calidad sociocultural. Además, estas dos subfunciones constructivas también sirven para mantener la eficiencia funcional de la construcción, como la protección contra la condensación en la envoltura del edificio o la protección contra la penetración de la humedad. Estas últimas funciones se asignan a la categoría de calidad técnica. Esta práctica corresponde, por ejemplo, al sistema de evaluación de la DGNB para edificios nuevos de oficinas y administrativos, versión 2015.2 (véase la lista en  3 del Capítulo III-1 Contexto). Según esta lógica, prácticamente todas las funciones relacionadas con la construcción pueden atribuirse a la sostenibilidad. Sin embargo, en esta obra no compartimos esta postura (véase también la siguiente nota 4). En las definiciones más amplias de sostenibilidad, la durabilidad también se considera un subcriterio de sostenibilidad. Sin embargo, debido a su extraordinaria importancia constructiva y al nivel de detalle relativamente alto con el que debe tratarse en nuestro contexto, se trata como una función separada en VI-6 cuando se discuten las funciones en detalle, lo que se hace en los capítulos V-2 a V-6. Desde esta perspectiva, y teniendo en cuenta lo dicho en la Nota 3, el Capítulo III Sostenibilidad trata de los criterios de sostenibilidad que quedan después de deducir las funciones VI-2 Conducción de fuerzas a VI-6 Durabilidad.

UNE-EN 1991: Eurocódigo 1: Acciones en estructuras Parte 1-1: 2019-03 Acciones generales. Pesos específicos, pesos propios, y sobrecargas de uso en edificios Parte 1-2: 2019-02 Acciones generales. Acciones en estructuras expuestas al fuego Parte 1-3: 2018-02 Acciones generales. Cargas de nieve Parte 1-4: 2018-06 Acciones generales. Acciones de viento DIN 1055: Actions on structures Part 2: 2010-11 Soil properties

1 Ámbito

527

VI-2 CONDUCCIÓN DE FUERZAS

1. Observaciones preliminares..................................................................530 1.1 Categorías de estructuras...............................................................530 1.2 Asignación de funciones de conducción de fuerzas a componentes...................................................................................530 1.3 Estructura primaria y morfología del edificio..................................532 2. Términos básicos....................................................................................532 2.1 Premisa............................................................................................533 2.2 Carga externa...................................................................................533 2.3 Apoyo...............................................................................................538 2.4 Forma...............................................................................................541 2.5 Tipos de esfuerzo de sección en el sistema—procedentes de la carga, la forma y el apoyo del componente...........................542 2.6 Tensiones.........................................................................................546 3. C omparación de momentos flectores/esfuerzos cortantes y tensiones axiales o tensiones de membrana........................................547 4. Ejecución material de componentes envolventes.................................548 4.1 Sistemas rígidos a la flexión............................................................548 4.2 Sistemas móviles.............................................................................548 5. Forma y conducción de la fuerza...........................................................550 6. Esfuerzos de sección en el componente...............................................551 6.1 Esfuerzos de sección en el componente en forma de barra..........552 6.2 Esfuerzos de sección en el componente plano..............................554 6.3 Esfuerzos de sección en el material continuo................................556 7. Componentes elementales y patrones de carga ejemplares— deformaciones y esfuerzos en el componente.....................................558 7.1 Componentes simples en forma de barra.......................................562 7.1.1 Viga de un vano bajo carga lineal...........................................562 7.1.2 Viga de un vano con voladizo en un lado bajo carga lineal...562 7.1.3 Viga de un vano con voladizo en ambos lados bajo carga lineal......................................................................566 7.1.4 Viga en voladizo bajo carga lineal..........................................568 7.1.5 Viga de dos vanos bajo carga lineal.......................................570 7.1.6 Viga de tres vanos bajo carga lineal......................................572 7.1.7 Barra bajo compresión...........................................................574 7.1.8 Barra bajo tracción.................................................................575 7.1.9 Arco bajo carga lineal.............................................................576 7.1.10 Cuerda bajo carga lineal.........................................................577 7.2 Componentes compuestos en forma de barra...............................578 7.2.1 Pórtico biarticulado bajo carga lineal.....................................578 7.2.2 Pórtico triarticulado bajo carga lineal....................................582 7.3 Componentes superficiales planos.................................................586 7.3.1 Elemento empotrado linealmente por un lado (diafragma) bajo carga lineal formando ángulo recto con el apoyo..........586 7.3.2 Elemento empotrado linealmente por un lado (diafragma) bajo carga muerta formando ángulo recto con el apoyo......587 7.3.3 Elemento empotrado linealmente por un lado (diafragma) bajo carga lineal paralela al apoyo......................588 7.3.4 Elemento empotrado linealmente en un lado (placa) bajo carga de área perpendicular...........................................590 7.3.5 Elemento con empotrado lineal céntrico (placa) bajo carga superficial perpendicular......................................592 7.3.6 Elemento con dos apoyos lineales articulados (placa) bajo carga superficial perpendicular......................................594 7.3.7 Elemento con dos apoyos lineales articulados (placa) bajo carga superficial perpendicular con voladizos...............596 7.3.8 Elemento con cuatro apoyos lineales articulados (placa) bajo carga superficial perpendicular......................................598 7.3.9 Elemento con cuatro apoyos lineales articulados (placa) bajo carga superficial perpendicular con voladizos...............599 7.3.10 Elemento con cuatro apoyos puntuales articulados (placa) bajo carga superficial perpendicular..........................604 7.3.11 Elemento con cuatro apoyos puntuales articulados (placa) bajo carga superficial perpendicular con voladizos...605 7.3.12 Elemento con empotrado puntual céntrico (placa) bajo carga de área perpendicular........................................... 610 8. Mecanismos de fallo críticos................................................................. 614 9. Implementación constructiva de la función de transmisión de fuerzas en el elemento—principio estructural del elemento.......... 616 9.1 Elemento sólido............................................................................... 618 9.1.1 Placa sobre apoyo lineal en cuatro lados..............................620 9.1.2 Placa sobre apoyos puntuales...............................................623 9.2 Elemento compuesto por barras colocadas lado a lado orientadas en y ó z...........................................................................626 9.3 Elemento compuesto por bloques de construcción.......................630 9.3.1 Geometría de juntas cruzadas...............................................630 9.3.2 Aparejo—solapamiento actuando bajo compresión.............630 9.3.3 Aparejo—solapamiento actuando bajo adhesión.................638 9.4 Elemento compuesto por costillas uniaxiales espaciadas.............639 9.5 Elemento compuesto por costillas espaciadas biaxiales o multiaxiales...................................................................................654 9.5.1 Elemento nervado con apoyo lineal......................................657 9.5.2 Elemento nervado con apoyo puntual...................................660 9.5.2 Comparación entre sistemas nervados uniaxiales y biaxiales...............................................................................661 9.6 Elemento compuesto por un cerco aplacado.................................665 9.7 Elemento compuesto multicapa.....................................................666 9.8 Membrana con pretensado neumático...........................................668 9.9 Membrana con pretensado mecánico............................................670 Notas .........................................................................................................674 Normas y directrices.................................................................................674

I

EL PROYECTO CONSTRUCTIVO

II ESTRUCTURA II-1 ORDEN Y SUBDIVISIÓN II-2 CONSTRUCCIÓN INDUSTRIALIZADA II-3 ORDENAMIENTO DIMENSIONAL III SOSTENIBILIDAD III-1 CONTEXTO III-2 ECOLOGÍA III-3 ECONOMÍA III-4 FACTORES SOCIALES III-5 ANÁLISIS DEL CICLO DE VIDA III-6 RECICLAJE IV MATERIALES IV-1 MATERIA IV-2 MATERIALES TÉCNICOS IV-3 PIEDRA IV-4 HORMIGÓN IV-5 MADERA IV-6 ACERO IV-7 HORMIGÓN ARMADO IV-8 VIDRIO IV-9 MATERIALES SINTÉTICOS V V-1 V-2 V-3 V-4 V-5

PRODUCTOS DE CONSTRUCCIÓN PIEDRAS ARTIFICIALES PRODUCTOS DE MADERA PRODUCTOS DE ACERO PRODUCTOS DE VIDRIO PRODUCTOS SINTÉTICOS

VI FUNCIONES VI-1 ÁMBITO VI-2 CONDUCCIÓN DE FUERZAS VI-3 PROTECCIÓN HIGROTÉRMICA VI-4 PROTECCIÓN ACÚSTICA VI-5 PROTECCIÓN CONTRA INCENDIOS VI-6 DURABILIDAD ANEXO

530

Observaciones preliminares

VI Funciones

1. 1.

Observaciones preliminares

La función de transmisión de fuerzas no se limita a la estructura primaria de un edificio, que en el lenguaje común se denomina estructura portante, sino que debe ser cumplida por todos los componentes que intervienen para garantizar la estabilidad y la utilidad del edificio. Esto afecta esencialmente a toda la construcción, ya que casi no hay ningún componente o pieza individual que esté exento de la función de conducción de fuerzas.

Categorías de estructuras

La suma de los componentes o el entramado constructivo formado por ellos, cuya tarea principal es transferir las cargas al subsuelo, se denomina, como se indicó, estructura portante, y sus componentes, en el uso lingüístico convencional, como componentes portantes o de soporte. Sin embargo, esta última denominación es engañosa, ya que, como se acaba de decir, en principio todos los componentes tienen una función de carga, aunque sólo sea la de soportar la carga muerta. También en el caso de componentes que no se clasifican generalmente como portantes se plantean las mismas cuestiones de transmisión de fuerzas que en el caso de los llamados componentes portantes. Por ello, se recomienda la siguiente clasificación jerárquica:

1.1 1.1

+ Esta distinción ya se introdujo en el Cap. VI-1, Aptdo. 2.1 Soportar cargas, pág. 506

• estructura primaria: la suma de los componentes que tienen la tarea de agrupar todas las cargas recogidas, tanto las cargas muertas como las demás, y transferirlas al subsuelo del edificio. En el uso lingüístico convencional, la estructura primaria se denomina estructura portante propiamente. Si ésta falla, es inevitable el colapso de toda la estructura. Algunos ejemplos son sistema esqueléticos, estructuras de muros, incluidos forjados; • estructura secundaria: colecta y transfiere las cargas localmente a los elementos individuales de la estructura primaria. Su fallo sólo provoca un colapso parcial y no afecta significativamente a la estructura primaria. Un ejemplo son elementos de fachada conectados a forjados; • estructura terciaria: elementos que concentran y transfieren cargas a componentes de la estructura secundaria; su fallo no compromete la estabilidad de ésta. Un ejemplo es un panel sándwich en una construcción de montante-travesaño.

1.2 1.2

+ Cap. II-1, Aptdo. 2.2 Subdivisión según aspectos funcionales > 2.2.1 según funciones principales, pág. 32

Esta subdivisión debe distinguirse claramente de la división en los principales grupos funcionales, es decir en los subsistemas (no estructuras) primarios, secundarios y terciarios.

Asignación de funciones de conducción de fuerzas a componentes

Al igual que en el caso general de las subfunciones constructivas, en una estructura portante también se plantea la cuestión de cómo se asignan las tareas de transmisión de fuerzas a los distintos componentes. Se pueden seguir dos estrategias básicas:

2 Conducción de fuerzas

Observaciones preliminares

• pueden asignarse también flujos o trayectorias de fuerza a componentes individuales claramente definidos. Se trata entonces de sistemas basados en la división de tareas. Los sistemas estáticamente determinados o isoestáticos pertenecen a esta categoría. El fallo de un solo componente lleva al colapso de toda la estructura. No es de esperar que haya esfuerzos incontrolados por coacción; • o, en cambio, en función del tipo de carga o de otros parámetros, como la temperatura o condiciones cambiantes del terreno, es posible permitir diferentes tipos de flujo y ramificación de cargas, es decir, registrarlos y controlarlos ya en la fase de planificación. En este caso, se trata de sistemas redundantes. Entre ellos se hallan los sistemas portantes estáticamente indeterminados o hiperestáticos. Cuanto mayor sea su indeterminación estática—simple, doble, triple ... —, tanto mayor será también su redundancia. El fallo de un miembro no conduce necesariamente al colapso de toda la estructura. Las fuerzas que surgen pueden ser asumidas por otros componentes, en su mayoría vecinos. Especialmente en condiciones críticas de seguridad, este tipo de estructura puede ofrecer importantes ventajas. Por otro lado, la existencia casi inevitable en la construcción de esfuerzos por coacción puede dar lugar a condiciones críticas difíciles de controlar. En principio, si existen diferentes posibles trayectorias de fuerza, siempre atrae la fuerza el componente más rígido. En los primeros tiempos del análisis estructural, la observancia de una estricta división de tareas en la conducción de fuerzas era un requisito básico para el estudio analítico de sistemas estáticos con los métodos de cálculo manual disponibles en la época. En consecuencia, a lo largo del siglo XIX se desarrollaron principalmente sistemas isoestáticos, como cerchas triarticuladas en grandes naves de hierro. Por otro lado, los métodos modernos de simulación y diseño, en particular los apoyados digitalmente (como cálculos de EF), permiten registrar con suficiente precisión la distribución de tensiones incluso en sistemas complejos y con múltiples redundancias. Especialmente las estructuras diseñadas según el principio de construcción integral, como estructuras monolíticas, tienen un alto grado de redundancia y una ventaja fundamental sobre estructuras basadas en la división de tareas, a saber, que requieren un mínimo de juntas. De este modo, se excluyen desde el principio cuestiones complejas relativas a la conducción de fuerza y la durabilidad, que se plantean sobre todo con juntas constructivas.

+ Aptdo. 2.3 Apoyo, pág. 538

+ Cap. II-1, Aptdo. 2.3 Subdivisión según aspectos constructivos > 2.3.2 debido al principio constructivo, pág. 36

531

532

1.3

Términos básicos

VI Funciones

Estructura primaria y morfología del edificio

Las cuestiones fundamentales de la conducción de fuerzas, que son igualmente relevantes para estructuras primarias, secundarias y terciarias, se examinarán en este subcapítulo como una subfunción constructiva elemental independiente a ser implementada por un componente individual genérico. En cambio, el objeto del Capítulo IX serán estructuras portantes primarias completas. Dado que en la construcción de edificios éstas nunca pueden ser consideradas y comprendidas independientemente de la morfología del edificio en su conjunto, será necesario realizar un análisis conjunto de la estructura primaria y de la configuración básica del edificio. A continuación, se examinará, pues, con más detalle cómo se puede cumplir la función parcial de transmisión de fuerzas dentro de un elemento bidimensional abstracto mediante medidas constructivas adecuadas, ya que son éstos los principales responsables de garantizar la función constructiva básica de cerramiento de un espacio utilizable y acondicionado. Los componentes bidimensionales envolventes también presentan la interacción más compleja de numerosas subfunciones, que deben resolverse mediante un diseño correcto dentro de una estructura global. Los elementos en forma de barra también son relevantes en este contexto en la medida en que se utilizan para la formación de superficies en forma de subestructuras tipo armadura.

+ Vol. 2, Cap. IX Estructuras primarias

2. 2.

Términos básicos + Cap. VI-1, Aptdo. 4.1 Transmisión de fuerzas, pág. 513

Las cargas que actúan sobre componentes superficiales ya descritas en otro lugar pueden desglosarse en tres direcciones según un sistema de coordenadas tridimensional orientado según las direcciones principales del propio componente envolvente. Si los componentes envolventes son planos, dos de las componentes de la fuerza actúan en el plano envolvente (yz) y una en ortogonal a él (➝ x). Los momentos se definen en consecuencia como pares de fuerzas. El análisis de la carga externa actuando sobre un componente es en principio independiente de su forma, por lo que los componentes planos y curvos no difieren entre sí en este aspecto. Por esta razón, en aras de la simplicidad, en los siguientes ejemplos de carga externa sólo se muestran elementos planos. Dependiendo de: • la magnitud de la carga que se produce, así como: • la posición espacial del componente considerado con respecto a la dirección de la acción de la fuerza, puede variar mucho la magnitud de estas direcciones de fuerza individuales. A menudo, una componente predomina claramente sobre las otras dos y representa entonces el tipo de carga decisivo para el dimensionamiento y el diseño.

2 Conducción de fuerzas

El papel a menudo dominante de la gravedad, que es siempre vertical, o en sentido estricto más bien orientada al centro de la tierra, ha llevado, en la visión convencional, a distinguir rigurosamente entre diferentes posiciones de elementos estructurales con respecto a la vertical. Este es el motivo por el cual tradicionalmente se distingue estrictamente entre:

Términos básicos

533

Premisa

2.1

La magnitud de la carga externa 1 que actúa sobre el componente de la envoltura depende de varios factores como:

Carga externa

2.2

• de uso, en la medida en que actúan sobre la estructura cargas vivas;

& EN 1991-1-1

• la zona climática, en la medida en que están involucradas cargas de nieve;

& EN 1991-1-3

• forjados y muros, • columnas y vigas, etc. con respecto a su función estructural. Sin negar la legitimidad de este punto de vista, parece generalmente apropiado en el sentido de nuestro estudio, que sigue una perspectiva más genérica y funcional, considerar, con el propósito de un mayor grado de abstracción, sólo elementos constructivos con componentes de carga específicos alineados a lo largo del sistema de coordenadas propio del elemento, es decir, con independencia de la orientación de la gravedad, a saber, la vertical. Por lo tanto, en lo que sigue sólo contemplamos componentes de fuerza en las direcciones ➝ x, ➝ y o ➝ z definidas en función de la geometría del componente. Dos ejemplos: • un forjado dispuesto horizontalmente tiene una componente de carga dominante en la dirección ➝ x debido a la carga muerta y viva predominante perpendicular a su plano; • en cambio, una pared exterior (en particular de construcción sólida) dispuesta en vertical tiene una componente de carga dominante en su plano, es decir, en la dirección ➝ y o ➝ z. Aunque los siguientes diagramas podrían sugerir que la dirección ➝ z mostrada es idéntica a la vertical debido a nuestros hábitos visuales, no obstante representan sistemas estáticos abstractos no alineados con la gravedad y deben interpretarse en consecuencia.

& EN 1991-1-4

• la altura del edificio, en la medida en que la magnitud de la carga de viento actuante depende de ella.

534

Términos básicos

+ Cap. VI-1, Aptdo. 4.1 Transmisión de fuerzas, pág. 513



VI Funciones

La posición del componente de la envolvente en el conjunto del edificio también influye en la magnitud de las componentes de fuerza individuales a lo largo de ➝ x, ➝ y y ➝ z, ya que las cargas externas asumen entonces una dirección de aplicación diferente con respecto a la superficie del componente en cada caso ( 1–16). Esto ya se ha abordado. Dado que los componentes de la envoltura, en los que nos centramos aquí, tienen geometrías básicas bidimensionales, es decir, aquellas en las que dos dimensiones (longitud, anchura) son considerablemente mayores que la tercera (grosor), tiene una importancia decisiva la posición de la superficie del componente—definida por la longitud y la anchura—con respecto a la dirección principal de aplicación de la carga. Por lo general, es la dimensión más pequeña, es decir, el grosor del componente envolvente, a lo largo de la cual—al menos con respecto al canto disponible— dominan los esfuerzos y que, por esta razón, requiere la mayor atención. Los factores que acabamos de mencionar—carga/posición del componente—determinan la distribución, la magnitud absoluta y la dirección de las fuerzas externas que actúan sobre el componente de la envoltura. En consecuencia, se puede definir un patrón de carga externa en cada caso para cada componente envolvente. Pueden actuar cargas simples, lineales y de área, tanto estáticas como móviles. Hay que tener en cuenta, no obstante, que cada carga individual o patrón de carga representa una instantánea, definida teóricamente, de una carga que suele ser cambiante en la realidad y sólo representa las condiciones reales como modelo. Por razones pragmáticas, el diseño y el dimensionamiento de un componente se basan en una carga dominante, que determina la geometría y la capacidad de carga del componente. Se supone para ese efecto una carga máxima a absorber, que se deriva de la norma aplicable y de los factores de seguridad especificados en ella.

2 Conducción de fuerzas

axonometrías

z

cruz de coordenadas xyz

y x

z

cruz de coordenadas yz, dirección ➝ x oculta

y x

z

cruz de coordenadas xyz, dirección ➝ z (–) a plomo

y x

proyecciones ortogonales, no dependientes de la gravedad

z

cruz de coordenadas xyz, dirección de visión ➝ –y

x

y

cruz de coordenadas xyz, dirección de visión ➝ –z x

proyecciones ortogonales, dependientes de la gravedad

z

cruz de coordenadas xyz, dirección de visión ➝ –y alzado lateral xz x

y

cruz de coordenadas xyz, dirección de visión ➝ –z planta xy x

x

y

cruz de coordenadas xyz, dirección de visión ➝ +z vista de abajo xy

Términos básicos

/ Para poder identificar sin lugar a dudas las direcciones aludidas en el texto en las imágenes correspondientes, se introducen a continuación sistemas de coordenadas de referencia xyz en los dibujos afectados. Se ilustran con pequeños distintivos (véase la izquierda). Si el contexto mostrado se halla en dependencia de la vertical, es decir, de la gravedad, el signo se complementa con un símbolo de plomada a lo largo del eje z. Dependiendo de la representación de este símbolo de plomada y de la configuración de los ejes de coordenadas, se puede ver en cada caso si se trata de un alzado lateral, una planta o una vista de fondo (véase abajo a la izquierda). La orientación del sistema de coordenadas de referencia, y por tanto la del componente considerado, es constante en los dibujos de este capítulo en aras de la uniformidad y de una mejor comparabilidad. En consecuencia, se supone que la carga considerada no depende de la gravedad (por tanto, no hay símbolo de plomada). Por lo tanto, el eje z no coincide necesariamente con la vertical (el plomo).

535

536

VI Funciones

Términos básicos

cargas externas—cargas simples

z y

z

z

x

y

y

x

x

1 Carga simple en dirección ➝ – z 2 Carga simple en dirección ➝ – y 3 Carga simple en dirección ➝ – x 4 Carga simple en movimiento en dirección ➝ – z 5 Carga simple en movimiento en dirección ➝ – y z

y

z

y x

x

cargas lineales 6 Carga lineal en dirección ➝ – z, distribuida a lo largo de ➝ y 7 Carga lineal en dirección ➝ – y, distribuida a lo largo de ➝ z 8 Carga lineal en dirección ➝ – x, distribuida a lo largo de ➝ y 9 Carga lineal en dirección ➝ – x, distribuida a lo largo de ➝ z z

y

z

y

10 Carga superficial en dirección ➝ – x

x

x

cargas superficiales

z

y x

z

y x

z

y x

2 Conducción de fuerzas

Términos básicos

ataque de fuerza no ortogonal 11 La fuerza F que actúa sobre el componente superficial con un ángulo arbitrario a—medido en un plano perpendicular al componente—puede descomponerse en tres componentes de fuerza Fx, Fy y Fz según las tres dimensiones espaciales ➝ x, ➝ y y ➝ z.

a

=

F

z

F

Fy a

z

x

Fz

x

a

y

y

Fz

F

F x

x

Fli-y

Fli a

z

Fli-z

=

F

Fy

F

z

x

li-

x

x

a

y

y

Fz

F

F

x

13 De forma análoga a  11, una carga lineal Fli también puede descomponerse en tres direcciones de coordenadas preestablecidas. 14 La carga lineal Fli mostrada en  13 se descompone en tres componentes de carga lineal Fli-x, Fli-y y Fli-z a lo largo del eje de acción.

F

Fy

a

Fz

12 Al analizar las distintas cargas externas sobre un componente superficial, podemos limitarnos—según  11—a la consideración de dos componentes de fuerza paralelas a la superficie F y y F z, así como una componente ortogonal a la superficie Fx.

F

Fy

x

Fsu-z

Fsu a

z

Fsu-y

=

F

Fy

z

x

α

a

Fz

y

F x

Fz

F

F

Fy

x

y

F x

15 Del mismo modo, una carga superficial Fsu que actúa sobre el componente puede descomponerse en tres direcciones de coordenadas.

su -x

16 La carga de superficie Fsu da lugar a tres componentes de superficie Fsu-x, Fsu-y y Fsu-z.

537

538

2.3 2.3

Términos básicos

VI Funciones

Apoyo

Para que prevalezca un equilibrio en el sistema estructural, la fuerza externa que actúa sobre él (actio) debe ser contrarrestada por la correspondiente contrafuerza o reacción (reactio) que la neutraliza y la mantiene en equilibrio. Estructuralmente, esta reacción actúa en forma de apoyo o soporte ( 35, 37 y 40). En los sistemas estructurales planos, pueden darse tres componentes de fuerza en cada apoyo como resultado de la coacción de los siguientes grados de libertad:

/ Convenciones de representación utilizadas para apoyos apoyo puntual trivalente: ➝ x, ➝ y y ➝ z bloqueados apoyo puntual bivalente: ➝ x y ➝ z bloqueados

apoyo puntual monovalente: ➝ z bloqueado

apoyo lineal trivalente a lo largo de ➝ x: ➝ x, ➝ y y ➝ z bloqueados

apoyo puntual cuadrivalente: ➝ z y ➝ y así como Mxy y Myz bloqueados

apoyo puntual hexavalente: ➝ x, ➝ z y ➝ y así como Mxy, Mxz y Myz bloqueados z

y

• deslizamientos o desplazamientos en un eje; • deslizamientos o desplazamientos en el eje perpendicular a aquel; • giros o rotaciones alrededor del punto de apoyo. En  17 a 34 se muestran varios ejemplos de variantes de apoyo para componentes superficiales planos. En función del número de componentes de fuerza que puede soportar un apoyo por sus reacciones, se distingue en los sistemas estructurales planos entre: • apoyo monovalente: es neutralizada por una reacción sólo una componente de fuerza; • apoyo bivalente: se neutralizan mediante reacciones correspondientes dos componentes de fuerza;

x

• apoyo trivalente: se neutralizan mediante reacciones las tres componentes de fuerza. En un sistema estructural espacial, se dan 6 posibles componentes de fuerza, que bloquean respectivamente: • tres desplazamientos en las tres direcciones de coordenadas ➝ x, ➝ y y ➝ z; • tres rotaciones en los tres planos de coordenadas xy, xz, yz. Así como la carga, también el tipo de apoyo de un componente determina notablemente la naturaleza de sus esfuerzos y las vías de conducción de fuerzas. Puede efectuarse una distinción fundamental entre: • estructuras cinemáticas; • estructuras isoestáticas y • estructuras hiperestáticas de orden simple o múltiple.

2 Conducción de fuerzas

Términos básicos

respondiendo a la pregunta de si hay menos coacciones de apoyo que condiciones de equilibrio (cinemático), o alternativamente el mismo número de coacciones de apoyo que condiciones de equilibrio (isoestático) o un número mayor que éstas (hiperestático de primer, segundo, múltiple orden). apoyos—un apoyo puntual

z

y

z

x

y x

17 Un apoyo puntual trivalente para carga paralela al plano yz. 18 Un apoyo puntual hexavalente en el espacio.

dos apoyos puntuales

z

y

z

x

19 Dos apoyos puntuales (bivalente y monovalente) para carga paralela al plano yz, en posición de borde. y x

20 Dos apoyos puntuales (bivalente y monovalente) para carga paralela al plano yz, retranqueados.

tres apoyos puntuales

21 Tres apoyos puntuales para carga paralela al plano xz, en posición de borde. z

y

z

x

y x

22 Tres apoyos puntuales para carga paralela al plano xz, retranqueados.

cuatro apoyos puntuales

z

y x

z

23 Cuatro apoyos puntuales para carga paralela al plano xz, en posición de borde. y x

24 Cuatro apoyos puntuales para carga paralela al plano xz, retranqueados.

539

540

VI Funciones

Términos básicos

un apoyo lineal

25 Un apoyo lineal (bivalente) para la carga en dirección ➝  z y ➝  y, alineado a lo largo de ➝  y, dispuesto abajo. 26 Un apoyo lineal (bivalente) para la carga en dirección ➝  z y ➝  y, alineado a lo largo de ➝  y, dispuesto arriba.

z

y

z

y x

x

27 Un apoyo lineal trivalente para carga paralela al plano xz, alineado a lo largo de ➝ y, dispuesto abajo. 28 Un apoyo lineal trivalente para carga paralela al plano xz, alineado a lo largo de ➝ y, dispuesto en el centro.

z

y

z

y x

x

dos apoyos lineales

29 Dos apoyos lineales para carga paralela al plano xz, posición de borde, bivalente arriba, monovalente abajo. 30 Dos apoyos lineales para carga paralela al plano xz, posición de borde, monovalente arriba, bivalente abajo.

z

31 Dos apoyos lineales para la carga paralela al plano xz, con dos voladizos, bivalente arriba, monovalente abajo.

z

y x

y x

z

y x

2 Conducción de fuerzas

Términos básicos

541

cuatro apoyos lineales

32 Cuatro apoyos lineales para cargas paralelas a los planos xz y xy, posición de borde. z

y x

z

y x

33 Cuatro apoyos lineales para cargas paralelas a los planos xz y xy, elemento en voladizo alrededor.

un apoyo superficial

z

y x

34 Apoyo superficial para cargas paralelas a los planos xz y xy.

Esta distinción también se manifiesta en un comportamiento de carga diferente. Las estructuras cinemáticas son móviles y, por tanto, sólo son aplicables para fines muy específicos. Existe una distinción fundamental en el comportamiento de carga entre estructuras portantes isoestáticas e hiperestáticas, que representan la mayor proporción: aunque las estructuras isoestáticas fallan en su totalidad en caso de fallo de un miembro parcial, no son muy sensibles a la dilatación térmica o al asentamiento del terreno. Por otro lado, las estructuras apoyadas hiperestáticamente tienen mayores reservas portantes, porque si una parte falla, normalmente otras partes adyacentes pueden absorber las fuerzas. Sin embargo, su efecto negativo es que dilataciones térmicas y otras deformaciones difíciles de controlar pueden dar lugar en la estructura a coacciones que en algunos casos son difíciles de detectar.  Además de la carga y el apoyo, también determina la aparición de tensiones específicas en el interior del componente portante la forma del componente bajo carga. De por sí, las fuerzas sólo pueden transmitirse a lo largo del material de la estructura.2 En consecuencia, la forma determina las rutas o caminos que debe recorrer la fuerza para llegar desde el punto de aplicación de la carga hasta el punto de apoyo o fuerza de reacción. La influencia de la forma sobre el comportamiento portante se ilustra claramente con el ejemplo de  41. En él, se varía varias veces la forma del sistema estructural mientras la carga y el apoyo permanecen iguales. Dependiendo de la forma, se producen diferentes esfuerzos en el componente.

Forma

2.4

542

2.5 2.5

Términos básicos

Tipos de esfuerzo de sección en el sistema—procedentes de la carga, la forma y el apoyo del componente

/ Sólo para los sistemas isoestáticos; para los sistemas hiperestáticos hay que añadir las condiciones de rigidez. / A partir de ahora, las fuerzas internas se mostrarán en las figuras en forma de flechas de color más claro para distinguirlas inequívocamente de las fuerzas externas (color más oscuro).

VI Funciones

De la definición del: • apoyo, así como de la: • forma del componente expuesto a una carga resulta el respectivo sistema estructural o estático efectivo o sistema portante bajo el efecto de la carga prevista. De las condiciones prevalentes en el sistema estructural del componente y, si se da el caso, de otros datos clave, resultan, aplicando las condiciones de equilibrio, los esfuerzos de sección, esfuerzos internos o las esfuerzos mecánicos (actio) en una sección transversal específica del componente considerado. Para ello, se secciona mentalmente el componente cargado en un lugar aleatorio ( 36, 38, 39, 40). Para que las dos partes resultantes del elemento estén en equilibrio, deben actuar en la interfaz correspondientes fuerzas internas o fuerzas de corte para compensar las cargas externas y mantener el subsistema en equilibrio. Estas fuerzas internas o de corte se dividen en: • fuerzas normales N—orientadas a lo largo del eje del componente—que puede actuar como fuerza de tracción o de compresión; • esfuerzos cortantes Q—perpendiculares al eje del componente; • momentos flectores M— girando alrededor del eje de gravedad de la sección transversal; • momentos torsores: girando alrededor del eje longitudinal del componente.

35 (Arriba izquierda) Sistema estructural isoestático de una viga de un solo vano con cargas externas (carga concentrada F, carga lineal q) y reacciones en los apoyos asociadas RA, RB y RC, que neutralizan las cargas y crean un estado de equilibrio.

36 (Arriba derecha) El mismo sistema estructural se divide virtualmente en un plano de sección a-a. Cada una de las dos mitades de la viga debe estar en equilibrio por sí misma: Las cargas externas F, q, las reacciones en los apoyos RA, RB y RC, así como las fuerzas internas Qi,d (esfuerzo cortante izquierda/derecha), Ni,d (fuerzas normales izquierda/derecha) y Mi,d (momentos flectores izquierda/derecha) se neutralizan entre sí en cada mitad.

37 (Centro izquierda) Cargas externas actúan sobre un componente plano y son neutralizadas por las contrafuerzas o reacciones del apoyo. Como resultado de esta interacción de fuerzas, surgen fuerzas internas en el interior del componente que discurren en el plano del mismo o perpendicularmente a él (véase  4 y 5).

38 (Centro derecha) Componente cortado paralelamente al plano xy con las tres fuerzas de corte esfuerzo cortante, fuerza normal y momento flector (no se muestran aquí ni en  39 la cizalladura de diafragma y el momento de torsión).

39 (Abajo izquierda) Componente cortado en paralelo al plano xz con los tres componentes de fuerza interna esfuerzo cortante, fuerza normal y momento.

40 (Abajo derecha) También se dan condiciones comparables con un componente curvo. En este caso, los esfuerzos internos también pueden producirse de forma tangencial o normal a la superficie del componente (las direcciones de las flechas de los esfuerzos sólo se muestran aquí a modo de ejemplo y no corresponden al patrón de carga mostrado; lo mismo ocurre con la componente normal, es decir, la componente ortogonal a la superficie, que no existe en este caso de carga específico porque prevalecen esfuerzos puros [tangenciales] de membrana  3).

2 Conducción de fuerzas

Términos básicos

F

F q

q a

Nd RB

Ni Qi

RC

Md

Mi

RB Qd

a

RC RA

RA z

z

y

y x

x

F F R

R

D

R

R

D

F

A

A

F

RE

RE F F R

F

B

R

RH

B

RH

RF

z

RG

y x

z

RF

y x

RG

R

D

F F R

F F

A

RE F R

H

R

B

F z

RF

RG

y x

R

z

y x

543

544

Términos básicos

VI Funciones

41 Representación de los esfuerzos en un sistema de barras con geometría cambiante. 1 Partiendo de una barra comprimida cargada axialmente con una sección transversal determinada, surge inicialmente una fuerza interna alineada axialmente T, cuya magnitud es igual a la de la fuerza externa F. Genera un esfuerzo de compresión sT1 en la sección transversal de la barra que se distribuye uniformemente sobre ella. 2–4 La barra se divide en dos mitades, cada una con la mitad de la sección transversal del caso 1. Las dos partes que surgen de esto se separan cada vez más. La fuerza F se distribuye uniformemente sobre ambas mitades de la barra. Sin embargo, la fuerza interna T es mayor que F/2 en cada caso debido a la geometría modificada del sistema conductor de fuerzas (= ángulo de inclinación de las barras). F y las dos componentes T deben estar en equilibrio en un paralelogramo de fuerzas. El aumento de la fuerza interna T produce una tensión normal sT2 hasta sT4 proporcionalmente mayor en cada caso. 5 Se produce una transformación repentina del sistema separado en una barra recta horizontal, lo que supone un cambio cualitativo del comportamiento de carga: El esfuerzo de compresión axial de los casos 1 a 4 se convierte en un momento flector, debido al cual se acumulan tensiones principales en la barra como se muestra en el diagrama. El esfuerzo que antes se producía como tensión normal cambia a la distribución triangular característica de las tensiones de flexocompresión y flexotracción ± sT5. A pesar de un aumento significativo del grosor de la barra (su canto) y, por tanto, de su sección transversal, se produce un fuerte incremento de las tensiones, como muestran las tensiones máximas en las fibras extremas. 6–8 Las mismas condiciones que en 2–4, pero con signo invertido: Tensiones de tracción alineadas normalmente, barras colgando en diferentes ángulos. Las tensiones sT6 a sT8 son iguales en magnitud (no en signo) a las tensiones sT2 a sT4. 9 Finalmente, se alcanza el estado de 1, pero con el signo contrario: La barra es estirada axialmente por la fuerza F. La magnitud de la tensión de tracción sT9 es la misma que la de la tensión sT1. El diagrama ilustra lo siguiente: • Al igual que en la observación en  43, son claramente visibles los grandes esfuerzos que produce la flexión en el material. • Por otro lado, los sistemas sometidos a esfuerzos axiales (ejemplificados aquí por una estructura comprimida y otra estirada) son mucho más eficientes desde el punto de vista del material. Los aumentos de tensión con la disminución del canto o la flecha f del sistema son sólo moderados. Este principio de carga representa, por tanto, una precondición importante de la construcción ligera. • Al mismo tiempo, queda claro que esta ventaja de los sistemas sometidos a esfuerzos axiales se produce a expensas de la altura (canto o flecha f). Además, hay que absorber las fuerzas horizontales (H) en los apoyos. Otra barra, conectando los apoyos, puede cortocircuitar esta componente de fuerza (se crea entonces una cercha triangular). • Aunque la viga bajo flexión es estáticamente ineficiente, ofrece la ventaja esencial de arreglárselas con una altura mínima, es decir, sólo con su propio canto h. No hay componentes de fuerza horizontal externa (H) presentes. Esto hace que el elemento portante horizontal sometido a flexión sea el principio predestinado para forjados de edificios de varias plantas, por ejemplo. • La redirección de la fuerza, como en los casos 2 a 8, se produce siempre a expensas de un mayor esfuerzo en el material que cuando las cargas se transfieren por la ruta más corta posible, como en los casos 1 y 9. La construcción está casi siempre asociada a la desviación de la fuerza, como es el caso con espacios que se cubren con una estructura. • El esfuerzo interno depende de la forma. Al definir la forma, el diseñador y el constructor influyen de forma profunda la eficiencia material del sistema de carga.

F T = F

σT 1

1 Barra bajo compresión, axial

T

l

–

tensión normal: compresión

–

tensión normal: compresión

–

tensión normal: compresión

–

tensión normal: compresión

F

F

T

F

T + T > F

T

σT 2

2

f2

H

H

F/2

F/2

T

F

F

T + T > F T

3

σT 3

f3 H

H

F/2

F/2 T F

F

T + T > F

σT 4

T

4

f4

H

H F/2

F/2

σT 5 (–) F

5 Viga bajo flexión

tensión de flexocompresión tensión de flexotracción

h F/2

F/2 F/2

6

f6

–

σT 5 (+)

+

F/2 H

H

σT 6 +

tensión normal: tracción

+

tensión normal: tracción

+

tensión normal: tracción

+

tensión normal: tracción

T F

F

T + T > F T F/2

F/2 H

7

H

σT 7

f7

T

F

F

T + T > F T

F/2

F/2 H

H

8

σT 8

f8

F

F

T

T + T > F

T F T = F

σT 9

9 Barra bajo tracción, axial

T

l

F

546

VI Funciones

Términos básicos

Se enfrentan en cada caso en las dos caras seccionales (izquierda y derecha) fuerzas o momentos opuestos Ni,d , Qi,d así como Mi,d. 2.6 2.6 Tensiones τH

σC

σT τV

τV

= σT

σC

τH y

y

x

x

42 Tensiones tangenciales o de cizallamiento (tH, tV), tal como actúan aquí sobre una parte diferencial, pueden entenderse también, dependiendo de la orientación considerada, como una combinación de tensiones de compresión sC y de tracción sT que actúan en diagonal, es decir, como tensiones normales.

Las fuerzas internas provocan esfuerzos en el material, que causan tensiones en el mismo. Se trata siempre de tensiones de compresión o de tracción que, sin embargo, no tienen por qué actuar a lo largo de los ejes del componente, sino que pueden asumir diferentes orientaciones en cada punto del mismo, representadas por las llamadas trayectorias de tensiones principales. Las tensiones de cizallamiento debidas a esfuerzos cortantes siempre pueden traducirse en tensiones de compresión y de tracción ( 42). Las tensiones someten al material a un esfuerzo y lo deforman de una manera característica que nos permite,

comparación de los esfuerzos F

sistema A

43 Comparación entre los esfuerzos de flexión, compresión y tracción sobre una barra de sección constante causados por la misma carga individual F en cada caso (las fuerzas se muestran proporcionalmente a escala). Se supone que el canto h de la barra es 1/16 de la luz L, una esbeltez habitual en una viga de flexión. En particular, la comparación de las tensiones en la sección transversal a (abajo 4) ilustra el escaso aprovechamiento del material bajo flexión, ya que las fibras extremas están muy solicitadas, mientras que la fibra neutra no lo está en absoluto. Siempre que el material sea capaz de absorber sfe, esto significa que la superficie de la sección transversal de la barra puede reducirse, si se somete a tensión normal sN, a 1/24 de la superficie de partida. Esto se aplica al sistema C (tracción), pero no en la misma medida al sistema B (compresión), que falla por pandeo a partir de una determinada esbeltez de la barra—lo que depende, entre otras cosas, de la rigidez del material y del momento de área de la sección transversal de la barra—. Sin embargo, bajo una fuerza normal pura, es posible una reducción significativa de la sección transversal incluso con B. Este hecho explica que la construcción ligera evite al máximo los esfuerzos flectores. Sin embargo, desde el punto de vista funcional, la comparación realizada debe matizarse adecuadamente, ya que los sistemas mostrados se basan en supuestos diferentes, pues distribuyen la carga de forma distinta en cada caso: la barra bajo flexión transfiere la carga a través de un vano libre, es decir la desvía, mientras que los sistemas B y C la transfieren cada uno en línea recta. En otras palabras, hay casos en los que los requisitos funcionales y las condiciones de contorno dadas no dejan otra opción que desviar las fuerzas, y por tanto operar bajo flexión. Un buen ejemplo de ello son forjados en la construcción de edificios (véase también  41).

F G=6xF H=G

G H

2/3 h

h

I=F

a

J=F

L/2

L/2

R1, R2 = 0,5 F

L R2

R1 sistema B

I

R

F

a sistema C

J

R

F

a comparación de las tensiones sistema A

σfe = 24 x σN –

σ0 = 0

+

σfe tensión en la fibra extrema σ0 tensión en la fibra neutra

a sistema B/C

σN +o–

a

σN tensión normal

2 Conducción de fuerzas

partiendo del fenómeno visible y cuantificable de la deformación, sacar conclusiones sobre ellas, que por sí mismas no pueden medirse. Las tensiones que superan un valor umbral específico del material—la llamada tensión de rotura—provocan una desintegración de la estructura del material, es decir, una rotura del mismo y posiblemente un fallo del componente o de la estructura portante. El material se opone a las tensiones con sus fuerzas de cohesión internas. Estas permiten al material soportar las tensiones en el estado de carga. El conocimiento de los esfuerzos que surgen en una sección transversal es esencial para determinar los materiales, las dimensiones o las medidas constructivas adecuadas para proporcionar la resistencia (reactio) apropiada a la carga. Por consiguiente, también son de importancia decisiva para el diseño estructural de un componente y se considerarán con más detalle más adelante para varios casos ejemplares relevantes en la práctica de la construcción. Es de gran importancia estructural considerar diferenciadamente los momentos flectores en comparación con otros tipos de esfuerzos internos en una estructura, como en particular los esfuerzos axiales o normales (compresión y tracción) y, en cierta medida, también los esfuerzos cortantes, ya que los momentos flectores son el tipo de esfuerzo en una sección transversal que más material consume, que es más ineficiente y, por tanto, menos económico. Esto se ilustra con el diagrama mostrado en  43, en el que una sección transversal de un componente se somete alternativamente a esfuerzos axiales de compresión y de tracción o a momentos flectores hasta el límite de la resistencia del material: en el caso de esfuerzos axiales de compresión y de tracción, éstos se distribuyen uniformemente por toda la sección transversal, de modo que todo el material disponible se somete a esfuerzo hasta el límite de su capacidad de carga. En cambio, en el caso de flexión, el material sólo puede someterse a esfuerzos hasta sus límites de rendimiento en las fibras extremas. Además, allí se producen tensiones extremadamente altas que son un múltiplo de las tensiones axiales ( 43). Simultáneamente, la zona central de la sección transversal apenas está sometida a tensión; la fibra central (fibra neutra) no está sometida a tensión alguna. En general, en la variante bajo flexión (sistema A) puede utilizarse sólo una parte de las reservas de resistencia del material.4

Comparación de momentos flectores y tensiones axiales

547

+ Cap. IV -1, Aptdo. 12. Rotura, pág. 232

Comparación de momentos flectores/esfuerzos cortantes y tensiones axiales o tensiones de membrana

3.

548

Ejecución material de componentes envolventes

4. 4. Ejecución material de componentes envolventes

4.1 4.1

Sistemas rígidos a la flexión

VI Funciones

En la ejecución material de componentes envolventes bidimensionales hay que procurar, como hemos visto, que los esfuerzos de sección sean contrarrestados por las correspondientes resistencias o contrafuerzas internas que resultan de la resistencia del material, de su rigidez o de otras medidas. Podemos hacer la siguiente distinción básica con respecto a la capacidad de varias estructuras portantes para crear contrafuerzas a las fuerzas internas. Dependiendo de la forma y el apoyo, las cargas ocasionan una combinación de: • esfuerzos axiales de compresión y de tracción, así como, en la mayoría de los casos, también: • esfuerzos flectores, que a su vez se dividen en componentes de flexocompresión y flexotracción, y: • esfuerzos cortantes.

+ Para el concepto de línea antifunicular, véase Vol. 2, Cap. IX-1, Aptdo. 4.2 Los conceptos de línea funicular y antifunicular

4.2 4.2

Sistemas móviles

Estos sistemas reaccionan a estos esfuerzos con deformaciones elásticas o plásticas (elongaciones). Sin embargo, estos esfuerzos no siempre se producen simultáneamente en estos sistemas. En determinadas condiciones, se producen esfuerzos de tracción y compresión axiales puros. Para cargas dirigidas en ángulo recto con respecto a la superficie envolvente, los componentes curvos, por ejemplo, pueden adoptar formas adecuadas en las que las cargas axiales—es decir, la compresión y la tracción—predominan claramente a medida que la línea del sistema del componente se acerca a una línea antifunicular. En el caso ideal de congruencia del eje baricéntrico y la línea antifunicular, no se producen momentos flectores ni esfuerzos cortantes. En cambio, en el caso de componentes envolventes planos, predominan claramente bajo la misma carga los momentos flectores y los esfuerzos cortantes. Dependiendo de la carga y de la disposición de los apoyos, es posible que no se produzcan esfuerzos axiales de tracción y compresión. Como se ha explicado anteriormente, el momento flector es un tipo de esfuerzo que consume mucho material y suele representar un factor importante en el dimensionamiento y diseño de un componente de la envolvente. Los sistemas móviles o flexibles no tienen rigidez a la flexión y sólo pueden ser sometidos a esfuerzos de tracción. Por esta razón, los cables, las membranas y las redes de cables nunca pueden desarrollar su capacidad de carga transversalmente a su eje o superficie manteniendo una forma recta o plana, ya que los componentes lineales o planos estarían inevitablemente sometidos a esfuerzos flectores bajo esta orientación de la carga. En lugar de ello, efectúan un cambio de forma o asumen automáticamente una forma

2 Conducción de fuerzas

diferente bajo dicha carga. En el caso de una cuerda sometida a una carga uniformemente distribuida, por ejemplo, se trata de una curvatura simple, y en el caso de estructuras superficiales sometidas únicamente a esfuerzos de tracción bajo la misma carga, se trata de una curvatura doble. En estas condiciones, es sólo la curvatura—junto con una fuerza de pretensado—lo que permite que una membrana alcance estabilidad dimensional y representa por tanto un prerrequisito básico para el uso de componentes tipo membrana como superficies envolventes. Las cargas y las fuerzas de pretensado someten a la membrana o a la red de cables a un esfuerzo de tracción, que siempre está orientado tangencialmente a la superficie de la envoltura, el cual se denomina tensión de membrana. La fuerza de pretensado sobre la membrana permite que el sistema global (véase más adelante) absorba una tensión de compresión después de todo, en la medida en que ésta alivia sólo parcialmente la tensión de tracción ocasionada por la fuerza de pretensado. La fuerza de tracción de la precarga nunca debe ser inferior a la fuerza de compresión, ya que, de lo contrario, la membrana se arruga o se hunde y pierde su rigidez geométrica o la forma deseada; esto de debe a que los sistemas móviles en el sentido mencionado asumen automáticamente la forma ideal de transferencia de carga sin esfuerzos flectores. Ante efectos de fuerzas cambiantes, estos sistemas no reaccionan con elongaciones como los rígidos a la flexión, sino con deformaciones sin elongación. El componente se adapta automáticamente a una nueva forma que, a su vez, transfiere la carga modificada sin esfuerzo flector. Estas deformaciones sin elongación son mucho mayores que las de los sistemas rígidos a flexión. Ésta es también la razón por la que la usabilidad de los sistemas móviles es—desgraciadamente—sólo limitada para ciertos usos. Las fuerzas de pretensado son fundamentales para la capacidad de carga de los sistemas móviles, ya que mantienen dentro de límites tolerables las fuertes deformaciones resultado de las cargas cambiantes omnipresentes en la práctica de la construcción. En términos constructivos se pueden encontrar las siguientes variantes de aplicación de una fuerza de pretensado a una superficie envolvente tipo membrana: • formación de una diferencia de presión entre el espacio útil y el exterior (pretensado neumático, membrana simple). Normalmente se genera una sobrepresión en el espacio utilizable ( 44). Este es el principio de funcionamiento de las cúpulas de aire. Aquí es el aire, o el aire ambiente bajo sobrepresión, el que hace que la membrana soporte la carga gracias a la fuerza de pretensado ejercida sobre ella. Como alternativa, también se pueden aplicar sistemas de presión negativa;

Ejecución material de componentes envolventes

+ Vol. 2, Cap. VII, Aptdo. 2.3 Tipos de superficie > 2.3.1 según el tipo de curvatura

+ Aptdo. 9.8 Membrana con pretensado neumático, pág. 668

549

550

VI Funciones

Forma y conducción de la fuerza

F

–

– +

+

+

+

+

+

+

46 Membrana pretensada mecánicamente.

+ Aptdo. 9.8 Membrana con pretensado neumático, pág. 668

+ Aptdo. 9.9 Membrana con pretensado mecánico, pág. 670

5. 5.

Forma y conducción de la fuerza + Vol. 2, Cap. IX Estructuras primarias

44 Membrana simple pretensada neumáticamente (sistema de sobrepresión).

+ +

–

+

+

45 Membrana doble pretensada neumáticamente (sistema de sobrepresión).

• formación de una diferencia de presión entre el interior del componente y el espacio útil o exterior (pretensado neumático, membrana doble) ( 45). Las membranas dobles neumáticas se fabrican en forma de elementos de dos o más capas con forma de cojín que, cuando se llenan de gas o aire—o se someten a presión negativa—se ven expuestos a un esfuerzo de tracción continuo en su superficie. Esta fuerza de pretensado capacita al sistema global a soportar esfuerzos de compresión y flexión. Alternativamente, la precarga requerida también se puede generar con un medio líquido o granulado. En tal caso ya no se designa una estructura portante neumática, sino que se utiliza el término más general de estructura portante de membrana rígida en superficie soportada por vía hidráulica o granular; 6 • pretensado mecánico: corte y fijación de la membrana monocapa o de una red de manera que se cree una doble curvatura dirigida en sentidos contrarios (= curvatura anticlástica), comparable a una superficie de silla de montar ( 46). También en este caso, la membrana adopta una forma estable y es capaz de absorber esfuerzos de compresión. Aunque los sistemas portantes de componentes de envoltura, por diversas razones que en la mayoría de los casos no están relacionadas con la conducción de fuerzas, suelen estar formados en la edificación principalmente por elementos planos, es decir, placas y diafragmas, conviene, no obstante, a partir de las consideraciones realizadas, tener en cuenta el factor de forma como un parámetro decisivo para la carga interna del componente. Es cierto que componentes de envoltura curvados no siempre son factibles o apropiados para aplicaciones concretas. En el caso de un esfuerzo de compresión o de tracción axial, es decir alineado a lo largo del plano del elemento, los componentes que corresponden a la forma ideal libre de esfuerzos de flexión no son los curvos, sino por el contrario los rectilíneos o planos. Sin embargo, gracias a su curvatura,

2 Conducción de fuerzas

Esfuerzos de sección en el componente

551

las superficies curvas pueden dar lugar a esfuerzos mucho más favorables que los componentes planos para la mayoría de los casos prácticos de carga—suponiendo un apoyo adecuado—porque las cargas alineadas en ángulo recto con la superficie del componente pueden transferirse sin esfuerzos flectores. Esto es especialmente importante cuando la envoltura y la estructura principal son idénticas y, por tanto, la última puede aliviarse con un diseño adecuado. Ejemplos de ello son las bóvedas de gran luz, las cúpulas o los cascarones. Para diseñar y construir un componente teniendo en cuenta su función de transmisión de fuerzas, es necesario conocer las fuerzas internas que se producen en las condiciones de contorno dadas, como la carga, el apoyo y la forma. Estas pueden asumir diferentes orientaciones en un componente con una forma específica en relación con las direcciones principales del mismo, o en relación con un sistema de coordenadas definido. Dependiendo de si se trata de un cuerpo con tres dimensiones equivalentes o de un componente en forma de barra o plano, las orientaciones particulares de los esfuerzos de sección serán de gran importancia para el diseño y el dimensionamiento o, por el contrario, más o menos irrelevantes. Esto puede verse en un resumen sistemático en las tablas de  47–49. Dado que las tensiones sólo pueden identificarse en virtud de las deformaciones o los patrones de rotura que ocasionan, los esfuerzos internos se representan en estos diagramas por las deformaciones que cabe esperar como resultado de su acción con el fin de lograr la máxima claridad. Cuando esto ocasiona dificultades gráficamente, se utilizan como alternativa los patrones de rotura que cabe esperar. Además, también se muestran las cargas (externas) que provocan el esfuerzo de sección considerado para una mejor comprensión. Lo que se pretende mostrar—pero que en este contexto desgraciadamente es difícilmente representable gráficamente—son, sin embargo, los esfuerzos de sección. Algunos esfuerzos pueden darse solos en cada caso— como compresión y tracción—mientras que otros siempre se dan en combinación—como esfuerzos cortantes en direcciones principales complementarias como consecuencia de la flexión o flexión y esfuerzo cortante. Las dependencias mutuas de los tipos y orientaciones de esfuerzos se describen en el texto adjunto y también pueden verse en la ilustración de los componentes elementales bajo carga específica. Las direcciones relevantes de los esfuerzos internos—que se resaltan gráficamente—volverán a aparecer en la misma representación gráfica utilizada aquí, cuando, en los análisis de las siguientes páginas, se representen los esfuerzos actuando sobre componentes elementales. Se utilizarán en forma de símbolos tipo anagrama, como indicaciones cualitativas del esfuerzo relevante en cada caso.

Esfuerzos de sección en el componente

6.

552

6.1 6.1

Esfuerzos de sección en el componente

VI Funciones

Esfuerzos de sección en el componente en forma de barra

En  47, se muestran los esfuerzos en un componente en forma de barra (una dimensión predomina claramente sobre las dos restantes). Las fuerzas de corte se estudian en cada caso con diferentes orientaciones espaciales (➝ x, ➝ y y ➝ z) en planos de sección o contemplación paralelos a los tres planos de coordenadas, es decir, a lo largo del: • plano de coordenadas xy • plano de coordenadas xz • plano de coordenadas yz. En  47 se muestran todos los esfuerzos imaginables de las respectivas superficies de sección marcadas como planos de coordenadas. No todas las variantes tienen importancia práctica, por lo que se resaltan gráficamente las relevantes entre ellas. Son de especial interés: • compresión axial (caso 1.2); • tracción axial (caso 2.2); • esfuerzo cortante a lo largo del eje del elemento (casos 3.2 y 3.2‘) y transversal al eje del elemento (casos 3.3 y 3.3‘). Estos esfuerzos se producen conjuntamente, giran en direcciones opuestas y se mantienen en equilibrio mutuamente; • además, también hay que tener en cuenta el par de fuerzas cortantes en la dirección complementaria transversal de la barra (es decir, los casos 3.4 y 3.5 o sus inversiones);

☞ Aptdo. 7. Componentes elementales y patrones de carga ejemplares—deformaciones y esfuerzos en el componente, pág. 558

• momentos flectores en cada caso en dos direcciones complementarias (casos 4.1 y 4.3 y sus inversiones); • torsión alrededor del eje de la barra (caso 5.2).

47 Posibles esfuerzos a lo largo de un plano de sección definido en un componente lineal con forma de barra. Los únicos esfuerzos de interés constructivo están resaltados gráficamente. Otros se desprenden de la sistemática, pero carecen de interés constructivo. Para una mejor comprensión del esfuerzo, se muestran alternativamente los patrones de deformación o rotura asociados con una línea de puntos. Para una mejor comprensión, unas flechas muestran las cargas (externas) que causan el respectivo esfuerzo contemplado dentro del componente. Lo mismo ocurre con los siguientes resúmenes en  48 y 49.

2 Conducción de fuerzas

Esfuerzos de sección en el componente

esfuerzo a lo largo del eje x

1

2

3

4

esfuerzo a lo largo del eje y

esfuerzo a lo largo del eje z

compresión 1.1

1.2

1.3

2.1

2.2

2.3

3.1

3.2

3.3

3.2‘

3.3‘

3.4

3.5

3.6

3.4‘

3.5‘

4.1

4.2

tracción

esfuerzo cortante

flexión

4.1‘

4.4

5

torsión

5.1

4.3‘

4.5

4.6

5.2

5.3

5.2‘ z y x

4.3

553

554

6.2 6.2

Esfuerzos de sección en el componente

VI Funciones

Esfuerzos de sección en el componente plano

Van a continuar en lo siguiente los análisis del tipo de esfuerzos o fuerzas internas que surgen en un componente envolvente utilizando el ejemplo del componente plano ( 48). Los componentes envolventes planos representan, hoy por hoy, el estándar en la construcción de edificios y, por lo tanto, merecen un tratamiento más profundo, como se hará en las siguientes secciones. Son de especial interés:

+ Aptdo. 9. Implementación constructiva de la función de transmisión de fuerzas en el elemento—principio estructural del elemento, pág. 616 + Vol. 2, Cap. IX Estructuras primarias

• compresión a lo largo del plano del componente en dirección ➝ y ó ➝ z (casos 1.2 y 1.3); • tracción, tal como la compresión anterior (casos 2.2 y 2.3); • esfuerzo cortante, produciéndose en pares que se anulan mutuamente: casos 3.2 y 3.3; casos 3.4 y 3.5; casos 3.1 y 3.6 o sus inversiones. Estos esfuerzos se producen siempre juntos, girando en direcciones opuestas y manteniéndose mutuamente en equilibrio; • momentos flectores en dos direcciones principales (casos 4.1 y 4.4). Las orientaciones 4.2 y 4.3 corresponden a un esfuerzo de diafragma y sólo tienen un significado limitado; • torsión según los casos 5.2 y 5.3.

48 Posibles esfuerzos a lo largo de un plano de sección definido en un componente superficial plano. Los esfuerzos que no tienen relevancia constructiva aparecen más claros. Para una mejor comprensión del esfuerzo, se muestran con línea de puntos los patrones de deformación o rotura. Las flechas muestran las cargas (externas) que son la causa del respectivo esfuerzo contemplado.

2 Conducción de fuerzas

Esfuerzos de sección en el componente

esfuerzo a lo largo del eje x

1

2

3

1.1

1.2

1.3

2.1

2.2

2.3

tracción

esfuerzo cortante

3.1

flexión

4.1

4.4

5

esfuerzo a lo largo del eje z

compresión

3.4

4

esfuerzo a lo largo del eje y

555

3.1'

3.4'

4.1'

3.2

3.2'

3.3

3.5

3.5'

3.6

4.2

4.2'

4.3

4.4' 4.5

4.6

5.2

5.3

torsión 5.1

z y x

3.3'

3.6'

4.3'

556

6.3 6.3

Esfuerzos de sección en el componente

VI Funciones

Esfuerzos de sección en el material continuo

Por último, se representan los esfuerzos imaginables en un material continuo sin dirección o en un cuerpo de tres dimensiones equivalentes a lo largo de un plano de sección definido ( 49). Este caso sólo tiene relevancia estructural en lo que respecta a estructuras de gravitación o a mecánica del suelo, ya que el subsuelo puede considerarse como una estructura material continua, aunque no siempre isótropa. (En este caso particular, la distinción entre las condiciones en las diferentes orientaciones ➝ x, ➝ y y ➝ z pierde su razón de ser por razones obvias, pero se mantiene en el diagrama no obstante para mayor uniformidad de la representación.) Además de la compresión y la tracción en las tres direcciones espaciales imaginables (casos 1.1 a 2.3), hay que tener en cuenta: • esfuerzos cortantes a lo largo de 6 posibles planos de sección (casos 3.1 a 3.6). Los esfuerzos cortantes siempre se presentan en pares: •• los casos 3.1 y 3.6, o sus inversiones, aparecen simultáneamente, giran en direcciones opuestas y están en equilibrio entre sí; •• del mismo modo, 3.2 y 3.3 o sus inversiones; •• del mismo modo, 3.4 y 3.5 o sus inversiones; • la flexión (casos 4.1 a 4.6) y la torsión (casos 5.1 a 5.3) del elemento sin dirección se muestran en aras de completar el sistema, pero se muestran en gris debido a su insignificancia.

49 Posibles esfuerzos a lo largo de un plano de sección definido en una estructura de gravitación o en un material continuo que se supone no dirigido—en este caso, se contempla una parte diferencial. Al igual que en  47 y 48, se consideran esfuerzos (internos), aunque, por razones de claridad, se muestran parcialmente de forma gráfica las cargas (externas) que son la causa de los esfuerzos internos contemplados. Los únicos esfuerzos de interés constructivo están resaltadas gráficamente. Las orientaciones alternas del mismo esfuerzo no tienen especial importancia en este caso debido a la no direccionalidad del elemento cargado. Los casos mostrados en tonos más claros son resultado de la sistemática, pero no tienen relevancia práctica. Para una mejor comprensión del esfuerzo, se muestran los patrones de deformación o rotura con línea de puntos.

2 Conducción de fuerzas

Esfuerzos de sección en el componente

esfuerzo a lo largo del eje x

1

2

3

esfuerzo a lo largo del eje y

compresión

1.1

1.2

1.3

2.1

2.2

2.3

tracción

esfuerzo cortante

3.1

3.1‘

3.2

3.4‘

5

3.2‘

3.5

3.4

4

esfuerzo a lo largo del eje z

3.3

3.6 3.5‘

3.6‘

flexión

4.1

4.2

4.3

4.4

4.5

4.6

5.1

5.2

torsión

z y x

3.3‘

5.3

557

558

Componentes elementales y patrones de carga

VI Funciones

7. 7.

Componentes elementales y patrones de carga ejemplares—deformaciones y esfuerzos en el componente

Las cargas y apoyos más importantes, que hasta ahora se han presentado por separado, así como todos los demás casos imaginables, pueden combinarse con diversas geometrías de componentes en numerosas variantes. Se ejemplifican algunas combinaciones, simplemente para sugerir la variación concebible, en  51–63. Es obvio que un examen algo más detallado de la función de conducción de fuerzas con el fin de comprender al menos de forma elemental el flujo de las mismas sólo puede llevarse a cabo en este contexto para los componentes más esenciales—con forma de barra y planos—, así como para algunos patrones ejemplares de carga simplificados. Además, en este apartado sólo se muestran los esfuerzos (internos) más importantes que son esenciales para la comprensión básica de la función de conducción de fuerzas. Los siguientes compendios gráficos ofrecen una idea lo más clara posible de:

+ Secciones 2.2 Carga externa, pág. 533, y 2.3  Apoyo, pág. 538

+ Vol. 2, Cap. IX Estructuras primarias

• los sistemas estructurales aplicados en cada caso, que son una expresión de las condiciones de contorno de la función de transmisión de fuerzas definida, es decir: •• forma del componente •• carga •• apoyo • de la deformación prevista; • de los esfuerzos previstos en el componente, es decir: •• el esfuerzo flector, •• el esfuerzo cortante, así como: •• el esfuerzo normal.

✏ Se omite el signo a efectos de simplificación

+ Aptdo. 9. Implementación constructiva de la función de transmisión de fuerzas en el elemento—principio estructural del elemento, pág. 616

Por un lado, se identifican mediante un símbolo anagrama, tal y como se introdujo en los resúmenes de  47–49. Indicará la existencia y la orientación axial del esfuerzo considerado. Al mismo tiempo, como es habitual en el análisis estructural, se utiliza un diagrama para ilustrar la distribución del esfuerzo respectivo en el componente. Las características presentadas de casos ejemplares de la función de conducción de fuerzas son la base para comprender las medidas esenciales de diseño estructural que son necesarias para implementar esta misma función. Los distintos principios de ejecución constructiva de lo que en este apartado se supone que es un elemento continuo, no especificado en su estructura interna, se tratarán en otro lugar.

2 Conducción de fuerzas

Componentes elementales y patrones de carga

esfuerzo no axial

pantallas

placas

componentes en forma de barra

componentes planos

por fuerza axial

por flexión

verticales

horizontales

elementos portantes compuestos

arriostramiento

ejecución constructiva

elementos básicos planos

elementos básicos en forma de barra

esfuerzo axial

50 Visión general de los elementos estructurales en forma de barra y planos.

por efecto pantalla

559

560

z

y

z

51 Diafragma con apoyo lineal bajo sobrecarga uniformemente distribuida.

y

52 Diafragma con apoyo lineal bajo carga uniformemente distribuida paralela al mismo, actuando en el plano del componente.

z

z

y x

57 Placa/diafragma con dos apoyos lineales (bajo compresión) con carga superficial y carga muerta.

z

y

55 Diafragma con dos apoyos lineales (bajo compresión) con carga muerta y sobrecarga lineal.

z

y x

58 Placa/diafragma con dos apoyos lineales (bajo tracción) con carga superficial y carga muerta.

y x

53 Placa empotrada con carga superficial perpendicular a su plano.

z

x

x

54 Diafragma con dos apoyos lineales (bajo compresión) con carga muerta.

y x

x

z

VI Funciones

Componentes elementales y patrones de carga

y x

56 Diafragma con dos apoyos lineales (bajo tracción) con carga muerta.

z

y x

59 (Para carga en xz) placa sobre dos apoyos lineales o bien (para carga en yz) diafragma con apoyos puntuales con carga superficial y carga muerta.

2 Conducción de fuerzas

z

y

Componentes elementales y patrones de carga

z

60 (Para carga en xz) placa (suspendida) con doble apoyo lineal o bien (para carga en yz) diafragma con apoyo lineal con una combinación de carga de: carga superficial a lo largo de ➝ –x carga muerta a lo largo de ➝ –z carga uniformemente distribuida a lo largo de ➝ –z carga uniformemente distribuida a lo largo de ➝ y

z

y x

62 (Para carga en xz) placa con dos apoyos lineales o bien (para carga en yz) diafragma con apoyo lineal con una combinación de carga de: carga superficial a lo largo de ➝ –x, carga muerta a lo largo de ➝ –x, carga uniformemente distribuida a lo largo de ➝ y.

y x

x

61 (Para carga en xz) placa con dos apoyos lineales con una combinación de carga de: carga superficial a lo largo de ➝ –x, carga muerta a lo largo de ➝ –x.

z

y x

63 (Para carga en xz) placa con dos apoyos lineales o bien (para carga en yz) diafragma con apoyo lineal con una combinación de carga de: carga superficial a lo largo de ➝ –x, carga muerta a lo largo de ➝ –x, carga uniformemente distribuida a lo largo de ➝ y, carga puntual móvil a lo largo de ➝ –x.

561

562

7.1 7.1

Componentes elementales y patrones de carga

VI Funciones

Componentes simples en forma de barra

En primer lugar, se investigan los sistemas estructurales elementales consistentes en una barra simple con diferentes apoyos y geometrías.

7.1.1 7.1.1 Viga de un vano bajo carga lineal

Viga sobre dos apoyos, uno articulado y el otro móvil ( 64). Características principales: • elemento portante: componente en forma de barra recta con longitud L. Sistema estructural considerado en el plano yz; • carga externa: carga lineal q que actúa transversalmente al eje del miembro; • apoyo: bivalente por un lado (articulación), monovalente (apoyo deslizante) por el otro. Un total de tres fijaciones, es decir, un apoyo isoestático; • deformación: línea de flexión parabólica de 4º grado con la mayor flecha f en el centro del vano (L/2); • momentos flectores: distribución parabólica cuadrática sobre la longitud de la barra con un máximo positivo Mmax en el centro del vano. Esta curva se utilizará en los siguientes sistemas estructurales como curva de referencia con el momento máximo Mref; • esfuerzos cortantes: distribución lineal con máximos Qmax en los dos apoyos, cada uno de ellos con signo contrario.

7.1.2

Viga de un vano con voladizo en un lado bajo carga lineal

Viga sobre dos soportes como la anterior, con voladizo en un lado ( 65). Características principales: • elemento portante: componente recto en forma de barra con longitud L. La longitud de la barra L se divide en un vano Lva y un sector en voladizo con longitud Lvo. Sistema estructural considerado en el plano yz; • carga externa: carga lineal q que actúa transversalmente al eje del miembro; • apoyo: bivalente por un lado (articulación), monovalente (apoyo deslizante) por el otro. Un soporte retrocede con la longitud Lvo. Un total de tres enlaces, con apoyo isoestático; • deformación: línea de flexión parabólica de 4º grado en la zona de vano Lva hasta el punto de inflexión I (idéntico al punto de momento cero) con flecha máxima f va en el punto de momento de vano máximo (positivo) (Mmax +). Flecha f vo del extremo de la viga en voladizo. La línea de flexión corresponde a una parábola de 4º grado (invertida

2 Conducción de fuerzas

Componentes elementales y patrones de carga

ax

563

–

QIIm

QII

es nt

=0 s zo

II

ta or

c

er

fu es ax

–

Q_m

x

+

QII

a QIIm

Q_

=0

=0

f

Mre =

ax

Q_

+

=0

Q_m

s zo

rta co

es nt

_

er

fu es

ax

+

Mm

ax

q

+

Mm

f 2

L/

s to en om

es or ct

2

L/

fle

m

L

n ió ac

m or ef

al ur ct

d z

y x

64 Caso 7.1.1 Viga de un vano bajo carga lineal.

ae m te s i s

ru st

564

Componentes elementales y patrones de carga

/ La línea de flexión, así como todos los diagramas de fuerzas internas, se muestran aquí y en los siguientes diagramas no a la altura del eje del componente, como es habitual, sino a la altura del eje del cojinete, en aras de una mayor claridad gráfica.

☞ Aptdo. 7.1.1 Viga de un vano bajo carga lineal, pág. 562, no debiéndose aplicar en este caso la longitud de barra L, sino la longitud de vano Lva. El momento de referencia Mref va es, por tanto, menor que el momento Mref

☞ Aptdo. 7.1.1 Viga de un vano bajo carga lineal, pág. 562

Lvo Lva



Lvo Lva

=

=

1 (1 + 1 2 2

2)

= 0,41

= 0,35

VI Funciones

desde el punto I hacia el voladizo). La relación entre f va y f vo depende de la relación entre el vano Lva y el voladizo Lvo. Es lógico que a medida que aumenta Lvo (en relación con Lva), también aumenta f vo. Sin embargo, la flexibilidad del extremo en voladizo es generalmente mayor que la del vano, ya que el tramo en voladizo sólo se apoya en un lado, mientras que el tramo del vano se apoya en dos. • momentos flectores: distribución parabólica cuadrática sobre la longitud de la barra L en forma de dos sectores: •• vano: distribución de los momentos flectores positivos según una parábola cuadrática—elevada en un lado sobre el apoyo derecho—que es idéntica a la curva de momentos de una viga de referencia con la misma carga y luz Lva. El extremo superior de la parábola viene dado por la magnitud del momento de apoyo negativo (Mmax –)—de ahí el término elevada. El momento de vano máximo asociado a la viga de referencia se puede encontrar aquí como el momento de referencia Mref  va en el centro de la luz Lva, en relación con el tramo de luz Lva a que se aplica. En la intersección de la parábola con el eje baricéntrico se encuentra el punto de momento cero, que es idéntico al punto de inflexión I. Entre I y el soporte derecho surgen momentos negativos. Momento máximo Mmax– encima del apoyo; •• voladizo: distribución de momentos negativos según parábola cuadrática con vértice en el extremo de la viga. Su transcurso es idéntico al de la curva de momentos de una viga de referencia imaginaria con la misma carga y con una luz igual al doble de Lvo. El momento máximo asociado (momento de referencia Mref vo) es idéntico al momento de apoyo Mmax –. La relación entre los momentos máximos Mmax + y Mmax – depende de la relación entre la longitud del voladizo Lvo y la luz Lva para la misma carga q. Con una proporción de 0,41, Mmax + y Mmax – se igualan en tamaño, lo que permite utilizar la sección transversal de la forma más uniforme posible; • esfuerzos cortantes: distribución lineal con máximo sobre el soporte retrasado, con signo opuesto a cada lado. El Qmax en este punto es idéntico en su suma (parte positiva + negativa) con la reacción de apoyo. Punto cero en el centro de la sección La ocupada por momentos positivos, en el mismo punto que el momento máximo Mmax.

2 Conducción de fuerzas

565

Componentes elementales y patrones de carga

ax

QIIm

ax

QIIm

QII

ax

Q_m

ax

QII

s zo

ta or

o fv

c

Mre

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f

es

Q_m

II

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Mre

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Q_

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ax

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La

Lb

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Lva

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M

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Lvo

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m

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L

Mre

Mm

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Lvo Lvo

y x

65 Caso 7.1.2 Viga de un vano con voladizo en un lado bajo carga lineal.

n

ió

ac

Lva c ru

st

ae

m te sis

l ra tu

L

566

7.1.3

Componentes elementales y patrones de carga

Viga de un vano con voladizo en ambos lados bajo carga lineal

VI Funciones

Viga sobre dos apoyos como la anterior, con dos voladizos ( 66). Características principales: • elemento portante: componente recto en forma de barra con longitud L. Sector de vano Lva y voladizos Lvo en ambos lados. Sistema estructural considerado en el plano yz; • carga externa: carga lineal q que actúa transversalmente al eje del miembro; • apoyo: bivalente en un lado (articulación), monovalente (apoyo deslizante) en el otro. Ambos soportes van desplazados de los extremos por la longitud Lvo. Un total de tres enlaces, es decir, apoyo isoestático;

+ Aptdo. 7.1.2 Viga de un vano con voladizo en un lado bajo carga lineal, p. 562

• deformación: línea de flexión parabólica de 4º grado en la zona del vano Lva entre los puntos de inflexión I1 e I2 en la sección La. Puntos de inflexión idénticos a los puntos de momento cero. Mayor flecha f va en este sector en el punto de momento de vano máximo (positivo) (Mmax+). Flecha f vo de los extremos voladizos de la viga. Las líneas de flexión en las zonas desde los puntos I1 e I2 hasta los voladizos corresponden a una parábola invertida de grado 4 en cada caso. La relación entre f va y f vo depende de la relación entre la longitud del vano Lva y los voladizos Lvo; • momentos flectores: distribución parabólica cuadrática a través de la longitud de la barra en forma de tres sectores:

☞ Aptdo. 7.1.1 Viga de un vano bajo carga lineal, pág. 562

Lvo Lva Lvo Lva

=

=

1 (1 + 1 2 2

2)

= 0,41

= 0,35

•• vano: distribución de momentos flectores positivos según parábola cuadrática—aquí levantada simétricamente—que es idéntica a la curva de momentos de una viga de referencia con la misma carga y vano Lva —véase el ejemplo de la viga de un vano con carga lineal. La posición de los extremos de la parábola viene dada por la magnitud de los momentos de apoyo negativos (Mmax–). El momento de vano máximo asociado a la viga de referencia puede encontrarse aquí como el momento de referencia Mref va en el centro del vano Lva. En los puntos de intersección de la parábola con el eje baricéntrico se hallan los dos puntos de momento cero. Su posición es idéntica a la de los puntos de inflexión I1 e I 2 . Se producen momentos negativos entre I y los apoyos. Máximo Mmax– en cada caso por encima de cada apoyo; •• dos voladizos: distribución de momentos negativos según parábola cuadrática con vértice en el extremo de la viga. Su transcurso es idéntico al de la curva de momentos de una viga imaginaria de referencia (viga de un solo vano) con la misma carga y el doble de longitud de vano que Lva. El momento máximo asociado (momento de referencia Mref vo) es idéntico al momento

2 Conducción de fuerzas

567

Componentes elementales y patrones de carga

ax

QIIm

ax

QIIm

es nt

ax

QIIm

ax

QIIm

QII

ax

es

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La

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y x

66 Caso 7.1.3 Viga de un vano con voladizo en ambos lados bajo carga lineal.

s ae em t sis

tru

al ur ct

Lva L Lvo

568

Componentes elementales y patrones de carga

VI Funciones

de apoyo Mmáx–. La relación entre los momentos máximos Mmáx + y Mma´x – depende de la relación entre las longitudes de los voladizos Lvo y la luz Lva para una misma carga q. Con una relación de 0,35, Mmáx+ y Mmáx– pasan a tener el mismo valor y permiten utilizar la sección transversal de la forma más uniforme posible; • esfuerzos cortantes: distribución lineal con máximo sobre los apoyos. El Qmax en este punto es idéntico al de la reacción de apoyo en la suma de sus componentes positivos y negativos. Punto cero en el centro de la sección La ocupada por momentos positivos o del vano Lva, en el mismo punto que el momento máximo Mmáx. 7.1.4

Viga en voladizo bajo carga lineal

Viga empotrada en un extremo, libre en el otro ( 67). Características principales: • elemento portante: componente recto en forma de barra con longitud L. Sistema estructural considerado en el plano yz; • carga externa: carga lineal q que actúa transversalmente al eje del miembro; • apoyo: por un lado trivalente, es decir, empotrado, por el otro lado no apoyado; • deformación: línea de flexión parabólica de 4º grado distribuida a lo largo de la longitud de barra L. Deformación máxima f en el extremo libre de la barra;

☞ Aptdo. 7.1.1 Viga de un vano bajo carga lineal, pág. 562

• momentos flectores: distribución parabólica cuadrática sobre la longitud de la barra. Vértice de la rama parabólica en el extremo libre de la barra. Media parábola elevada por el importe del momento negativo de empotrado Mmax–. Este valor es idéntico al momento de vano máximo Mref de un sistema de referencia imaginario en forma de viga de un solo vano con doble vano L bajo idéntica carga; • esfuerzos cortantes: distribución lineal con el máximo en el empotrado. El Qmáx en este punto es idéntico en magnitud a la reacción de apoyo.

2 Conducción de fuerzas

569

Componentes elementales y patrones de carga

ax

QIIm

es

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L

II

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L

ax

Q_m

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y x

67 Caso 7.1.4 Viga en voladizo bajo carga lineal.

ae

s

em ist

L

570

7.1.5

Componentes elementales y patrones de carga

Viga de dos vanos bajo carga lineal

VI Funciones

Viga sobre dos vanos, un apoyo articulado, dos apoyos deslizantes ( 68). Características principales: • elemento portante: componente en forma de barra recta con una longitud de 2L. Dos vanos con longitud de L cada uno. La barra tiene continuidad por encima del soporte central. Sistema estructural considerado en el plano yz; • carga externa: carga lineal q que actúa transversalmente al eje del miembro; • apoyo: por un lado bivalente (articulación), monovalente (apoyo deslizante) cada uno los otros dos apoyos. Un total de cuatro enlaces (2 + 1 + 1 = 4 = 3 + 1), por lo que el apoyo resulta hiperestático de primer orden; • deformación: tres líneas de flexión parabólicas de grado 4: •• en ambos sectores de vano L respectivamente entre los puntos de inflexión I1 e I2 y los extremos de la viga, es decir, en el sector La , parábola con vértice en el centro—puntos de inflexión respectivamente idénticos con los puntos de momento cero. Allí queda también la mayor flecha f en el punto de momento de vano máximo (positivo) (Mmáx+); •• a ambos lados del apoyo central en la zona Lb, es decir, entre los puntos de inflexión I1 e I2 , parábola invertida con vértice sobre el apoyo;

☞ Aptdo. 7.1.1 Viga de un vano bajo carga lineal, pág. 562

• momentos flectores: distribución parabólica cuadrática sobre la longitud de la barra en forma de dos sectores de vano: distribución de momentos flectores en ambos casos según la parábola—aquí elevada asimétricamente—que es idéntica a la curva de momentos de una viga de referencia con la misma carga y luz L. La posición del extremo superior de la parábola viene dada por la magnitud del momento de apoyo negativo (Mmax–). El momento de vano máximo asociado a la viga de referencia puede encontrarse aquí como el momento de referencia Mref en el centro del vano L. En los puntos de intersección de la parábola con el eje baricéntrico se encuentran los dos puntos de momento cero. Su posición es idéntica a la de los puntos de inflexión I1 e I2 . En consecuencia se forman: •• dos zonas dispuestas simétricamente con momento positivo entre los puntos de momento cero y los extremos de la viga (= La). Momento máximo Mmáx+ en el centro de este sector La;

2 Conducción de fuerzas

QII

ax

QIIm

=0 QII

=0

Q_

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=0 Q_

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_ ef

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Lb 2 L a/

L

2

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L al ur ct

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ae

x

em ist

s

68 Caso 7.1.5 Viga de dos vanos bajo carga lineal.

•• entre los dos puntos de momento cero por encima del apoyo central se producen momentos negativos. Máximo Mmáx– encima de este apoyo; • esfuerzos cortantes: distribución lineal con un máximo encima del apoyo central. El Qmáx en este punto es idéntico al de la reacción de apoyo en la suma de sus componentes positivos y negativos. Punto cero en cada caso en el centro de los sectores La ocupados por momentos positivos, respectivamente en el mismo punto que el momento máximo Mmáx+.

2

L a/

Lb

I1

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+

Mm

sis

Mm

s re to lec

y

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La La /2

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M

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L

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L

Mm

Lb 2 L/

Lb

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/2 La La 2 L/

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L

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Mm

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QII

Q_m

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ax

Q_m

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QIIm QII

es nt

=0

ax

Q_

571

Componentes elementales y patrones de carga

572

7.1.6

Componentes elementales y patrones de carga

Viga de tres vanos bajo carga lineal

VI Funciones

Viga sobre tres vanos, un apoyo articulado, tres deslizantes ( 69). Características principales: • elemento portante: componente en forma de barra recta con una longitud de 3L. Tres vanos con una longitud de L cada uno. La barra tiene continuidad por encima de los dos apoyos centrales. Sistema estructural considerado en el plano yz; • carga externa: carga lineal q que actúa transversalmente al eje del miembro; • apoyo: por un lado bivalente (articulación), monovalente (apoyo deslizante) cada uno los otros tres apoyos. Un total de cinco enlaces (2 + 1 + 1 + 1 = 5 = 3 + 2), es decir, apoyo hiperestático de segundo orden; • deformación: cinco líneas de flexión parabólicas de 4º grado: •• en ambos vanos extremos, respectivamente entre los puntos de inflexión I1 e I4 y los extremos de la viga, es decir, en las secciones La , parábola de 4º grado con vértice en el centro—puntos de inflexión respectivamente idénticos a los puntos de momento cero. Allí también la flecha máxima f1 en el punto de momento de vano máximo (positivo) (Mmáx+); •• de forma análoga en el vano central, sin embargo en la sección más corta Ld entre los puntos de inflexión I2 e I3 . Flecha más pequeña f2; •• a ambos lados de los soportes centrales en la zona Lb / Lc , es decir, entre los puntos de inflexión I1 e I2 o I3 e I4 , parábola invertida de 4º grado; • momentos flectores: distribución parabólica cuadrada sobre la longitud de la barra en forma de dos regiones de vano finales simétricas y una región de vano central:

☞ Aptdo. 7.1.1 Viga de un vano bajo carga lineal, pág. 562

•• ambos vamos extremos: distribución de momentos flectores en cada caso según parábola cuadrática —aquí levantada asimétricamente—que es idéntica a la curva de momentos de una viga de referencia con la misma carga y luz L. La posición del extremo superior de la parábola viene dada por la magnitud del momento de apoyo negativo (Mmáx–). El momento de vano máximo asociado a la viga de referencia puede hallarse aquí como el momento de referencia Mref en el centro del vano L. En los puntos de intersección de la parábola con el eje del sistema están los dos puntos de momento cero. Su posición es idéntica a la de los puntos de inflexión I1 e I4;

2 Conducción de fuerzas

QIIm ax

QII

QIIm

Q_

ax

Q_m ax

Q_

Q_

QII

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Q_

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L f

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La

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/2

21

Lc 2 L/

/2 Lb 2 L/

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+

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69 Caso 7.1.6 Viga de tres vanos bajo carga lineal.

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QII

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QIIm

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QII

Q_m

573

Componentes elementales y patrones de carga

L

574

Componentes elementales y patrones de carga

VI Funciones

•• vano central: distribución análoga a la de los vanos extremos; sin embargo, aquí la parábola de momentos está levantada simétricamente en ambos extremos debido a los momentos de apoyo negativos. El momento de vano positivo se reduce en consecuencia. El momento de referencia Mref es igual al de los vanos extremos. En consecuencia, se presenta lo siguiente: •• dos zonas simétricas con momento positivo entre los puntos de momento cero (= I1 e I4 ) y los extremos de la viga (zona = La). Momento máximo Mmax + en medio de estas secciones La; •• un sector intermedio entre los puntos de momento cero del vano central (= I2 e I3) con un momento positivo claramente menor en el centro de este sector Ld; •• entre los puntos de momento cero (cada uno = I1/2 e I3/4 ) se producen momentos negativos encima de los apoyos centrales. Máximos Mmáx– respectivamente encima de estos apoyos; • esfuerzos cortantes: distribución lineal con máximos idénticos sobre los dos apoyos centrales. El Qmáx en este punto es idéntico en magnitud a la reacción de apoyo. Punto cero en el centro de los sectores La ocupados por momentos positivos en los dos vanos extremos y Ld en el vano medio, en el mismo punto que los momentos máximos Mmáx+. 7.1.7

Barra bajo compresión

Barra recta sometida a una fuerza de compresión axial ( 70). Las principales características: • elemento portante: componente recto en forma de barra con longitud L; • carga externa: carga simple F alineada a lo largo del eje del miembro, orientada hacia el apoyo. Se supone que el ataque de la fuerza es exactamente axial; • apoyo: trivalente en un extremo, no apoyado en el otro; • deformación: contracción de la barra a lo largo del eje por el valor d—y expansión transversal menor; • momentos flectores: nulos, siempre que la aplicación de la fuerza sea exactamente axial; • esfuerzos cortantes: nulos, siempre que la aplicación de la fuerza sea exactamente axial;

2 Conducción de fuerzas

Componentes elementales y patrones de carga

575

• fuerzas normales: compresión, constante en toda la longitud de la barra. Barra recta bajo tracción axial ( 71). Las principales características:

7.1.8

Barra bajo tracción

• elemento portante: componente recto en forma de barra con longitud L; • carga externa: carga simple F alineada a lo largo del eje del miembro, orientada opuesta al apoyo. Se supone que el ataque de la fuerza es exactamente axial; • apoyo: trivalente en un extremo, no apoyado en el otro; • deformación: elongación de la barra a lo largo del eje por el valor d—y contracción transversal menor; • momentos flectores: nulos, siempre que la aplicación de la fuerza sea exactamente axial; • esfuerzos cortantes: nulos, siempre que la aplicación de la fuerza sea exactamente axial; • fuerzas normales: tracción, constante en toda la longitud de la barra.

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70 Caso 7.1.7 Barra bajo compresión.

z

y x

71 Caso 7.1.8 Barra bajo tracción.

a m al te ur sis ruct t es

576

7.1.9

VI Funciones

Componentes elementales y patrones de carga

Barra curva sobre dos apoyos articulados ( 72). Características principales:

Arco bajo carga lineal

• elemento portante: componente curvo en forma de barra con luz L y flecha f. Con forma de línea de empujes, en este caso una parábola cuadrática. Sistema estático considerado en el plano yz; • carga externa: carga lineal q, distribuida uniformemente a lo largo de la luz L del arco y actuando transversalmente a la misma; • apoyo: bivalente en ambos extremos, articulado no desplazable. Hay un total de 4 enlaces (2 + 2 = 4 = 3 + 1), por lo que el apoyo es hiperestático de primer orden; • deformación: contracción de la barra curva a lo largo de su eje—y elongación transversal menor; mayor deformación en el vértice V por el valor d;

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72 Caso 7.1.9 Arco bajo carga lineal.

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2

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L

2 Conducción de fuerzas

Componentes elementales y patrones de carga

577

• momentos flectores: nulos—desestimando la desviación del eje de la barra de la línea de empujes; • esfuerzos cortantes: nulos—desestimando la desviación del eje de la barra de la línea de empujes; • fuerzas normales: compresión, máxima en los apoyos, disminuyendo progresivamente hacia el vértice. Cuerda o cinta flexible curvada sobre dos apoyos articulados ( 73). Características principales:

7.1.10

Cuerda bajo carga lineal

• elemento portante: componente curvo, aquí asumido en forma de banda, flexible, con luz L y flecha f. Forma siguiendo una línea funicular. La cinta adopta esta forma por sí misma debido a la falta de rigidez a la flexión. Sistema estructural considerado en el plano yz;

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73 Caso 7.1.10 Cuerda bajo carga lineal.

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L

578

Componentes elementales y patrones de carga

VI Funciones

• carga externa: carga lineal q, distribuida uniformemente a lo largo de la luz L de la cinta y actuando transversalmente a la misma; • apoyo: bivalente en ambos extremos, articulado no desplazable. Hay un total de 4 enlaces (2 + 2 = 4 = 3 + 1), por lo que el apoyo es hiperestático de primer orden; • deformación: elongación de la barra curva a lo largo de su eje—y contracción transversal menor; mayor deformación en el vértice V por el valor d; • momentos flectores: nulos • esfuerzos cortantes: nulos; • fuerzas normales: tracción, máxima en los apoyos, disminuyendo progresivamente hacia el vértice. 7.2 7.2

7.2.1

Componentes compuestos en forma de barra Pórtico biarticulado bajo carga lineal

Sistemas estructurales formados por barras rectas ensambladas en forma de pórtico con diferentes diseños y disposiciones de apoyos. Elemento en forma de pórtico formado por tres barras sobre dos apoyos articulados ( 74). Características principales: • elemento portante: pórtico compuesto por tres barras rectas sobre un vano L, con altura H: dos columnas o pilares, una viga o dintel, conectados rígidamente entre sí. Sistema estático considerado en el plano yz; • carga externa: carga lineal q distribuida sobre el vano L, actuando transversalmente al mismo; • apoyo: bivalente en ambos lados (articulaciones). Debido al sistema, se producen esfuerzos cortantes en los apoyos y, por tanto, empujes hacia el exterior a lo largo de L en ambos apoyos, que deben ser neutralizados por reacciones adecuadas. Existe un total de cuatro enlaces (2 + 2 = 4 = 3 + 1), por lo que el apoyo es hiperestático de primer orden; • deformación: línea de flexión parabólica de 3er grado en ambos pilares: combado hacia el exterior como resultado de la deformación del dintel, que empuja el pilar hacia el exterior en el codo rígido de la parte superior. En la parte inferior, rotación libre del pilar en la articulación, pero sujetándolo contra el desplazamiento hacia el exterior— generación de un empuje a lo largo de la luz L como se ha descrito anteriormente. Deformación del dintel en la zona central según una parábola curvada hacia abajo (4º grado) con vértice en el centro del vano. Hacia ambos codos, cambio de deforma-

2 Conducción de fuerzas

Componentes elementales y patrones de carga

ción según línea de flexión cóncava hacia arriba debido a momento flector de signo negativo. El cambio se efectúa en los puntos de inflexión I1 e I2 , que son idénticos a los puntos de momento cero; • momentos flectores: diferente distribución de momentos en el dintel y los pilares en cada caso: •• dintel: distribución de momentos flectores según parábola cuadrática, aquí elevada simétricamente, que es idéntica a la curva de momentos de una viga de referencia (viga de un solo vano) con la misma carga y luz L. La posición del extremo superior de la parábola viene dada por la magnitud del momento de apoyo negativo (Mmáx–). El momento de vano máximo asociado a la viga de referencia puede encontrarse aquí como el momento de referencia Mref en el centro del vano L. Dependiendo de la relación L/H, el momento positivo varía en la zona del centro del vano. En los puntos de intersección de la parábola con el eje baricéntrico hay dos puntos de momento cero. Su posición es idéntica a la de los puntos de inflexión I1 e I2 . Hacia los codos, surgen zonas de momento negativo, que aumenta hasta el valor Mmáx– en el codo; •• pilares: en ambos, progresión del momento negativo en línea recta, comenzando en cero en los apoyos articulados y aumentando hasta el valor Mmáx–. Los momentos en los extremos del dintel y del pilar, es decir, en el codo rígido, son idénticos; • esfuerzos cortantes: diferente distribución en dintel y pilares: •• dintel: distribución lineal con máximos Qmax iguales en los dos codos. Punto cero en el centro del dintel; •• pilares: distribución constante de los esfuerzos cortantes en toda la longitud del pilar; • fuerzas normales: distribución constante de fuerzas de compresión N– sobre el dintel y los pilares.

+ Aptdo. 7.1.1 Viga de un vano bajo carga lineal, pág. 562

579

580

VI Funciones

Componentes elementales y patrones de carga

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74 Caso 7.2.1 Pórtico biarticulado bajo carga lineal.

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2 Conducción de fuerzas

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Componentes elementales y patrones de carga

581

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582

7.2.2

Componentes elementales y patrones de carga

Pórtico triarticulado bajo carga lineal

VI Funciones

Elemento en forma de pórtico con articulación en el centro del dintel, sobre dos apoyos articulados ( 75). Características principales: • elemento portante: pórtico compuesto formado por dos mitades de pórtico que se unen en una junta en el centro del vano. Se extiende sobre una luz L, con altura H. Los pilares y las mitades de dintel están conectados entre sí de forma rígida a la flexión. Sistema estructural considerado en el plano yz; • carga externa: carga lineal q distribuida sobre el vano L, actuando transversalmente al mismo; • apoyo: bivalente en ambos lados (articulaciones). Debido al sistema, se producen esfuerzos cortantes en los pilares y, por tanto, empujes hacia el exterior a lo largo de L en ambos apoyos, que deben ser neutralizados por reacciones adecuadas. En el centro del dintel se halla una junta. Hay un total de cuatro enlaces menos la junta del dintel (2 + 2 – 1 = 3), por tanto apoyo isoestático; • deformación: línea de flexión parabólica de 3er grado en ambos pilares: combado hacia fuera debido a la deformación del dintel, que empuja el pilar hacia fuera en el codo rígido. En la parte inferior, rotación libre del pilar en la articulación, pero impidiendo el desplazamiento hacia el exterior—generación de un empuje a lo largo del vano L como se ha descrito anteriormente. Deformación de las mitades del dintel debido al efecto del momento negativo según parábola de flexión curvada hacia arriba (4º grado) con vértice en el codo. Punto de quiebre en la línea de flexión en la junta del dintel; • momentos flectores: diferente distribución de momentos en dintel y pilares:

+ Aptdo. 7.1.1 Viga de un vano bajo carga lineal, pág. 562

•• dintel: distribución de momentos flectores según parábola cuadrática, aquí elevada simétricamente, que es idéntica a la curva de momentos de una viga de referencia (viga de un solo vano) con la misma carga y vano L. La parábola tiene el vértice en el punto de unión del dintel. Allí es tangente al eje de la barra, por tanto allí los momentos flectores son iguales a cero. El momento de vano máximo asociado a la viga de referencia puede encontrarse aquí como el momento de referencia Mref en el centro del vano L. Mref en este caso es igual a Mmáx–. Hacia los codos, se crean zonas con un fuerte momento negativo, que crece hasta el valor Mmáx– en el codo; •• pilares: en ambos, progresión del momento negativo en línea recta, comenzando en cero en los apoyos

2 Conducción de fuerzas

articulados y aumentando hasta el valor Mmáx–. Los momentos en los extremos del dintel y del pilar, es decir, en el codo rígido, son idénticos; • esfuerzos cortantes: diferente distribución en dintel y pilares: •• dintel: distribución lineal con iguales máximos Qmáx en los dos codos. Punto cero en el centro del dintel; •• pilares: distribución constante de esfuerzos cortantes por toda la longitud del pilar; • fuerzas normales: distribución constante de fuerzas de compresión N– sobre el dintel y los pilares.

Componentes elementales y patrones de carga

583

584

VI Funciones

Componentes elementales y patrones de carga

ax

QIIm

ax

QIIm

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75 Caso 7.2.2 Pórtico triarticulado bajo carga lineal.

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2 Conducción de fuerzas

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ax

585

Componentes elementales y patrones de carga

–)

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L

586

7.3 7.3 7.3.1

Componentes elementales y patrones de carga

VI Funciones

Componentes superficiales planos

Por último, se investigan componentes superficiales planos en forma de placa o diafragma con diferentes disposiciones de apoyos.

Elemento empotrado linealmente por un lado (diafragma) bajo carga lineal formando ángulo recto con el apoyo

Elemento tipo diafragma sobre un apoyo lineal ( 76) (carga externa dirigida hacia el apoyo). Características principales: • elemento portante: elemento superficial plano con anchura L y altura H; • carga externa: carga lineal q en el plano del diafragma, orientada ortogonalmente al apoyo; • apoyo: apoyo lineal trivalente (empotrado) en un borde del elemento; • deformación: contracción proporcional del elemento por la dimensión d en dirección de la fuerza (adicionalmente, elongación transversal asociada); • fuerzas normales: compresión N– distribuida constantemente sobre la sección transversal y la altura del elemento; • momentos flectores: nulos, siempre que el ataque de la fuerza sea exactamente axial; • esfuerzos cortantes: nulos, siempre que el ataque de la fuerza sea exactamente axial;

N

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76 Caso 7.3.1 Diafragma empotrado linealmente por un lado bajo carga lineal perpendicular al apoyo.

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L

2 Conducción de fuerzas

Componentes elementales y patrones de carga

Elemento tipo diafragma sobre un apoyo lineal ( 77) (carga muerta dirigida hacia el apoyo). Características principales: • elemento portante: elemento superficial plano con anchura L y altura H;

Elemento empotrado linealmente por un lado (diafragma) bajo carga muerta formando ángulo recto con el apoyo

• carga externa: carga de área a actuando en el plano del diafragma, orientada ortogonalmente al apoyo; • apoyo: apoyo lineal trivalente (empotrado) en un borde del elemento; • deformación: contracción proporcional del elemento por la dimensión d en dirección de la fuerza (adicionalmente, elongación transversal asociada); • fuerzas normales: compresión N– aumentando en progresión lineal a lo largo de la altura. Máximo en el apoyo; • momentos flectores: nulos, siempre que el ataque de la fuerza sea exactamente axial; • esfuerzos cortantes: nulos, siempre que el ataque de la fuerza sea exactamente axial;

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L

77 Caso 7.3.2 Diafragma empotrado linealmente por un lado bajo carga muerta perpendicular al apoyo.

587

7.3.2

588

7.3.3

Componentes elementales y patrones de carga

Elemento empotrado linealmente por un lado (diafragma) bajo carga lineal paralela al apoyo

VI Funciones

Elemento tipo diafragma sobre un apoyo lineal ( 78) (carga externa paralela al apoyo). Características principales: • elemento portante: elemento superficial plano con anchura L y altura H; • carga externa: carga lineal q actuando en el plano del diafragma, orientada paralelamente al apoyo; • apoyo: apoyo lineal tetravalente (empotrado) en un borde del elemento; • deformación: deformación por flexión trapezoidal (distorsión) del elemento; • fuerzas normales: surgen fuerzas normales N cercanas al borde que se producen a lo largo de ➝ y: en el lado que da a la carga, tracción N(+); en el lado opuesto a la carga, compresión N(–); • momentos flectores: las fuerzas normales cerca del borde pueden entenderse como el resultado de la flexión de diafragma (similar a un voladizo); • esfuerzos cortantes: el empuje del diafragma resulta de los esfuerzos principales de rotación, en esta contemplación, en el sistema yz.

2 Conducción de fuerzas

589

Componentes elementales y patrones de carga

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78 Caso 7.3.3 Diafragma empotrado linealmente por un lado bajo carga lineal paralela al apoyo.

L

H

590

7.3.4

Componentes elementales y patrones de carga

Elemento empotrado linealmente en un lado (placa) bajo carga de área perpendicular

VI Funciones

Elemento en forma de placa, empotrado en un borde, fuerza perpendicular a la superficie del elemento ( 79). Características principales: • elemento portante: elemento de superficie plano con anchura L y altura H; • carga externa: carga de área a perpendicular al plano del elemento; • apoyo: apoyo lineal trivalente (empotrado) en un borde del elemento; • deformación: flexión del elemento en perpendicular a su plano con una deflexión máxima d. Línea de flexión parabólica de 4º grado con vértice en el apoyo; • fuerzas normales: nulas;

+ Aptdo. 7.3.6 Elemento con dos apoyos lineales articulados (placa) bajo carga superficial perpendicular, pág. 594

• momentos flectores: trayectoria parabólica cuadrática con el máximo Mmáx en el apoyo y punto cero (vértice de la parábola de momentos) en el borde opuesto. La parábola de momentos corresponde a la de un sistema de referencia formado por una placa con apoyos lineales de borde en dos lados opuestos con idéntica carga y doble luz H; • esfuerzos cortantes: distribución que aumenta linealmente hacia el apoyo. Punto cero en el borde libre, Qmáx máximo en el empotrado del borde.

2 Conducción de fuerzas

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591

Componentes elementales y patrones de carga

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79 Caso 7.3.4 Placa empotrada linealmente por un lado bajo carga superficial perpendicular.

c tru

L

592

7.3.5

Componentes elementales y patrones de carga

Elemento con empotrado lineal céntrico (placa) bajo carga superficial perpendicular

VI Funciones

Elemento en forma de placa, apoyado a lo largo de la línea central ( 80). Características principales: • elemento portante: elemento superficial plano con anchura L y altura H; • carga externa: carga de área a perpendicular al plano del elemento; • apoyo: apoyo lineal trivalente (empotrado) en el centro de la placa; • deformación: flexión del elemento en perpendicular a su plano con una deflexión máxima d. Línea de flexión parabólica de 4º grado con vértice en el apoyo; • fuerzas normales: nulas;

+ Aptdo. 7.3.6 Elemento con dos apoyos lineales articulados (placa) bajo carga superficial perpendicular, pág. 594

• momentos flectores: trayectoria parabólica cuadrática con el máximo Mmáx– en el apoyo y punto cero (vértice de la parábola de momentos) en los bordes libres. La parábola de momentos corresponde a la de un sistema de referencia formado por una placa con apoyos lineales de borde en dos lados opuestos con idéntica carga y luz H; • esfuerzos cortantes: distribución que aumenta linealmente hacia el apoyo. Punto cero en los bordes libres, Qmáx máximo en el empotrado céntrico.

2 Conducción de fuerzas

593

Componentes elementales y patrones de carga

2

H/

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80 Caso 7.3.5 Placa empotrada linealmente en el centro bajo carga superficial perpendicular.

L

594

7.3.6

Componentes elementales y patrones de carga

Elemento con dos apoyos lineales articulados (placa) bajo carga superficial perpendicular

VI Funciones

Elemento en forma de placa, apoyado linealmente en dos bordes opuestos, uno de ellos articulado el otro deslizante ( 81). Características principales: • elemento portante: elemento superficial plano con anchura L y altura H; • carga externa: carga de área a perpendicular al plano del elemento; • apoyo: lineal; uno bivalente (articulación), el otro monovalente (deslizante) en dos bordes opuestos del elemento; • deformación: flexión del elemento en perpendicular a su plano con una deflexión máxima d. Línea de flexión parabólica de 4º grado con vértice en el centro del vano; • fuerzas normales: nulas; • momentos flectores: trayectoria parabólica cuadrática con el máximo Mmáx+ en el centro del vano (vértice de la parábola de momentos) y punto cero en los apoyos. La parábola de momentos con el momento máximo asociado Mmáx = Mref es la que se utiliza como referencia para otros casos de carga (posiblemente con una luz diferente);

+ Secciones 7.3.4, pág. 590 7.3.5, pág. 592 7.3.7, pág. 596

• esfuerzos cortantes: distribución que aumenta linealmente hacia los apoyos. Punto cero en el centro del vano, en el mismo punto que el momento máximo Mmax+. Esfuerzo cortante máximo Qmáx en ambos apoyos.

2 Conducción de fuerzas

595

Componentes elementales y patrones de carga

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ax

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Q II =

ax

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81 Caso 7.3.6 Placa con dos apoyos lineales articulados bajo carga superficial perpendicular.

L

596

7.3.7

Componentes elementales y patrones de carga

Elemento con dos apoyos lineales articulados (placa) bajo carga superficial perpendicular con voladizos

VI Funciones

Elemento en forma de placa, apoyado linealmente en dos apoyos opuestos, retranqueados y paralelos a los bordes, uno articulado y el otro deslizante ( 82). Características principales: • elemento portante: elemento superficial plano con anchura L y altura H; • carga externa: carga de área a perpendicular al plano del elemento; • apoyo: lineal; uno bivalente (articulación), el otro monovalente (deslizante) paralelos a dos bordes opuestos del elemento y retranqueados con respecto a éstos por la medida Hvo (voladizo); se forma una zona de vano (Hva) y dos voladizos (Hvo); • deformación: flexión del elemento en perpendicular a su plano. Línea de flexión parabólica de 4º grado con vértice en el centro del vano hasta ambos puntos de inflexión I1/2; a partir de ahí, línea de flexión parabólica invertida hasta los bordes libres. Flecha máxima f en el centro del vano, deflexión máxima d en los bordes libres; • fuerzas normales: nulas; • momentos flectores: trayectoria parabólica en tres sectores:

+ Aptdo. 7.3.6 Elemento con dos apoyos lineales articulados (placa) bajo carga superficial perpendicular, pág. 594

+ Aptdo. 7.3.6 como anteriormente

•• sección de parábola cuadrática simétrica con máximo positivo Mmáx+ en el centro del vano—el vértice de la parábola—y puntos cero en los puntos de inflexión I1/2 . La parábola de momentos con el momento máximo asociado Mref va corresponde a la de un sistema de referencia formado por una placa con dos apoyos de borde lineales con idéntica carga y luz Hva. Esta parábola está levantada por el valor de los momentos de apoyo negativos Mmáx–; •• dos secciones parabólicas cuadráticas asimétricas sobre los sectores en voladizo. El vértice coincide con los puntos de momento cero en las aristas libres. La curva parabólica corresponde a la de un sistema de referencia constituido por una placa con doble apoyo lineal de borde con idéntica carga y luz 2Hvo. El momento de referencia Mref vo es aquí idéntico al momento de apoyo negativo Mmáx–. En consecuencia, se forman dos sectores exteriores con momento negativo y uno interior de vano con momento positivo. Entre ellos se halllan dos puntos de momento cero, que son idénticos a los puntos de inflexión I1/2 .

2 Conducción de fuerzas

597

Componentes elementales y patrones de carga

Q IIm

ax

M M ref vo m ax – )

(= Q _m

Q IIm

ax

Q II =

ax

Q

M II =

0

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_m

Hvo Hvo

0

Q IIm Q

s zo II er fu tes es tan r co

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de

ió ac rm

Hvo ru

st

ae

m te sis

82 Caso 7.3.7 Placa con dos apoyos lineales articulados bajo carga superficial perpendicular con voladizos.

• esfuerzos cortantes: distribución que aumenta linealmente hacia los apoyos. Punto cero en el centro del vano, en el mismo punto que el momento máximo Mmax+. Esfuerzo cortante máximo Qmáx en ambos apoyos.

al ur ct

L

598

7.3.8

Componentes elementales y patrones de carga

Elemento con cuatro apoyos lineales articulados (placa) bajo carga superficial perpendicular

VI Funciones

Elemento en forma de placa, apoyo lineal articulado en todo su perímetro ( 83). Características principales: • elemento portante: elemento superficial plano con anchura L y altura H; en este caso se supone que H = L; • carga externa: carga de área a perpendicular al plano del elemento; • apoyo: apoyo lineal de borde, articulado. Placa retenida en un punto, por lo demás se desliza libremente en ➝ y y ➝ z. Se impide la rotación en el plano yz;

☞ Vol. 2, Cap. IX-2, Secc. 3.1.1 Placa bidireccional sobre apoyos lineales

• deformación: flexión del elemento en perpendicular a su plano. Línea de flexión parabólica de 4º grado con vértice en el centro del vano, allí flecha máxima f. Se reduce a cero hacia los bordes apoyados. Elevación de las cuatro esquinas por la dimensión d como resultado del efecto descrito en el capítulo IX. • fuerzas normales: nulas;

✏ A continuación, los esfuerzos se investigan siempre en la orientación de la sección considerada. Esto siempre debe tenerse en cuenta para una correcta comprensión del efecto de carga.

☞ Aptdo. 7.3.6 Elemento con dos apoyos lineales articulados (placa) bajo carga superficial perpendicular, pág. 594

• momentos flectores: flexión longitudinal y transversal (flexión biaxial) en las dos direcciones principales (A-A y B-B). En ambos casos, trayectoria parabólica cuadrática de los momentos en todos los planos de sección paralelos a ambos ejes principales. En las secciones céntricas A-A y B-B se da la mayor curvatura, la mayor flecha y el mayor momento flector con valor común Mmáx+ en el centro del elemento, en ambas direcciones de flexión. En las condiciones asumidas, este valor es igual a la mitad del momento flector uniaxial del elemento apoyado sólo en dos lados. Este se muestra como un momento de comparación Mref en un sistema de referencia. Hacia los bordes, esencialmente parábolas que van aplanándose adquiriendo allí valores iguales a cero; 7 • esfuerzos cortantes: en cada dirección principal A-A y B-B, la distribución aumenta linealmente hacia los apoyos, en cada caso con signo alterno. Punto cero en el centro del vano, en el mismo punto que el momento máximo Mmáx +. Esfuerzo cortante máximo Qmáx en los cuatro apoyos con trayectoria parabólica desde el centro del borde (allí se halla el esfuerzo cortante máximo Qmáx) hasta las esquinas (allí Q = 0).

2 Conducción de fuerzas

Elemento en forma de placa, con apoyos lineales articulados en todos sus lados, paralelos a los bordes, retranqueados ( 84). Características principales: • elemento portante: elemento superficial plano con anchura L y altura H; en este caso se supone que H = L;

Componentes elementales y patrones de carga

Elemento con cuatro apoyos lineales articulados (placa) bajo carga superficial perpendicular con voladizos

• carga externa: carga de área a perpendicular al plano del elemento; • apoyo: apoyo lineal. Placa retenida en un punto, por lo demás se desliza libremente en ➝ y y ➝ z. Se impide la rotación en el plano yz. Apoyo en los cuatro bordes del elemento, pero retranqueado por la dimensión Lvo ó Hvo (voladizo); • deformación: flexión del elemento en perpendicular a su plano: •• bordes: línea de flexión muy plana y casi recta en el sector central, que se curva fuertemente hacia las esquinas. Allí la deformación máxima d; •• secciones céntricas A-A, B-B: línea de flexión parabólica de 4º grado análoga al caso 7.3.7, pero mucho más plana debido a la transferencia de carga biaxial. Combinación de curvatura cóncava y convexa con puntos de inflexión I1 a I4 , que coinciden con los puntos de momento cero; • fuerzas normales: nulas; • momentos flectores: flexión longitudinal y transversal (flexión biaxial) en las dos direcciones principales (➝ y y ➝ z). En ambos casos, progresión del momento parabólica cuadrática en todos los planos de sección paralelos a los dos ejes principales, en analogía a la del caso 7.3.7, pero debido a la transferencia de carga biaxial los momentos flectores son mucho menores. La trayectoria de la parábola de momentos tiene una flecha la mitad de grande que la parábola de comparación (Mref). En los tramos intermedios A-A y B-B, máxima flexión con valor positivo Mmax+ en el centro del elemento y Mmax– negativo encima de los apoyos. Hacia los bordes, parábolas que van aplanándose adquiriendo allí valores iguales a cero; • esfuerzos cortantes: en cada dirección principal A-A y B-B, la distribución aumenta linealmente hacia los apoyos, en cada caso con signo alterno. Punto cero en el centro del vano, en el mismo punto que el momento máximo Mmáx +. Esfuerzo cortante máximo Qmáx en los cuatro apoyos con trayectoria recta, aproximándose hacia los bordes al valor 0 (por tanto, allí Q = 0)

☞ Aptdo. 7.3.7 Elemento con dos apoyos lineales articulados (placa) bajo carga superficial perpendicular con voladizos, pág. 596

599

7.3.9

600

VI Funciones

Componentes elementales y patrones de carga

Q

IIm

ax

Q

D

C-

IIC

D

B

=0

A Q II =

Q

B

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A _m

D

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Q

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B

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A A-

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z y x

83 Caso 7.3.8 Placa con cuatro apoyos lineales articulados bajo carga superficial perpendicular.

A A-

=0

Q

2 Conducción de fuerzas 2

L/

601

Componentes elementales y patrones de carga

cia

n re efe e r A-A d n a m ió te cc sis a se r pa

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602

VI Funciones

Componentes elementales y patrones de carga

Q IIm

ax

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Q _m

Q

ax

Q

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ax

A _ Aes nt a t or sc

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84 Caso 7.3.9 Placa con cuatro apoyos lineales articulados bajo carga superficial perpendicular con voladizos.

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Q IIm

C

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2 Conducción de fuerzas

Componentes elementales y patrones de carga

603

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Lvo Lvo

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Lvo Lva a m al te ur sis ruct t es

Lvo

L

H

=L

604

7.3.10

Componentes elementales y patrones de carga

Elemento con cuatro apoyos puntuales articulados (placa) bajo carga superficial perpendicular

VI Funciones

Elemento en forma de placa, con apoyos puntuales articulado en las cuatro esquinas ( 85). Características principales: • elemento portante: elemento de superficie plano con anchura L y altura H; en este caso se supone que H = L; • carga externa: carga de área a perpendicular al plano del elemento; • apoyo: apoyo en las cuatro esquinas del elemento. Placa retenida en un punto, por lo demás se desliza libremente en las direcciones ➝ y y ➝ z. Se impide la rotación en el plano yz; • deformación: flexión del elemento considerado en dos direcciones principales de apoyo diagonal C-C y D-D. Dos curvas parabólicas de flexión de 4º grado con vértice en el centro del elemento. Allí se presenta la máxima flecha f. Los bordes de los elementos también se deforman según parábolas, pero más planas;

✏ Para una mejor comprensión del comportamiento de carga, se muestran también las direcciones de corte paralelas a los bordes A-A y B-B. El corte en diagonal y en paralelo a los bordes son enfoques alternativos que se excluyen mutuamente. Esto se expresa en los esquemas con el marcado gráfico de las secciones paralelas al borde (letra gris, contorno discontinuo). Lo mismo ocurre con los casos 7.3.11 y 7.3.12 ☞ Aptdo. 7.3.6 Elemento con dos apoyos lineales articulados (placa) bajo carga superficial perpendicular, pág. 594

• fuerzas normales: nulas; • momentos flectores: flexión longitudinal y transversal (flexión biaxial) en las dos direcciones principales (C-C y D-D). En ambos casos, trayectoria parabólica cuadrática de los momentos en los planos diagonales en analogía al caso 7.3.6, pero referida a la luz incrementada diagonal D = 21/2 * H. Como resultado de la transferencia de carga biaxial, los momentos flectores son mucho menores que allí. La parábola de momentos tiene una flecha la mitad de grande que la curva de referencia (Mref) del sistema con transferencia de carga uniaxial. Máxima flexión con valor positivo Mmáx + en el centro del elemento para las dos direcciones de carga diagonales C-C y D-D consideradas. En los bordes del elemento, también hay una trayectoria de momento parabólica con vértice en el centro del borde (puntos A y B); sin embargo, el valor máximo es menor que en el centro del elemento; • esfuerzos cortantes: la distribución aumenta linealmente hacia los apoyos, en cada caso con signo alterno. Valores cero a lo largo de dos líneas rectas que se cruzan en el centro del elemento, donde también se producen los máximos de momentos. Esfuerzo cortante máximo Qmáx en los cuatro apoyos puntuales con transcurso recto decreciente hacia el centro del elemento y los centros de los bordes A y B (allí Q = 0).

2 Conducción de fuerzas

Elemento en forma de placa, con apoyos puntuales articulado en las cuatro esquinas, retranqueados ( 86). Características principales: • elemento portante: elemento superficial plano con anchura L y altura H; en este caso se supone que H = L;

Componentes elementales y patrones de carga

Elemento con cuatro apoyos puntuales articulados (placa) bajo carga superficial perpendicular con voladizos

• carga externa: carga de área a perpendicular al plano del elemento; • apoyo: apoyo en las cuatro esquinas del elemento, retranqueados en las dos direcciones principales diagonales a partir de la esquina del elemento, cada uno de ellos con la dimensión Dvo = (Hvo2 + Lvo2 )1/2 —voladizo medido en diagonal. Placa retenida en un punto, por lo demás se desliza libremente en las direcciones ➝ y y ➝ z. Se impide la rotación en el plano yz; • deformación: flexión del elemento considerado en dos direcciones principales de apoyo diagonal C-C y D-D así como en secciones paralelas a los bordes, respectivamente según sectores de parábola cóncavos/convexos de 4º grado con puntos de inflexión análogos al caso 7.3.7. Puntos de inflexión idénticos a los puntos de momento cero. Máxima deformación e en el centro del elemento o en el borde (f) o en las esquinas (d) dependiendo de la relación entre L y Lvo;

☞ Aptdo. 7.3.7 Elemento con dos apoyos lineales articulados (placa) bajo carga superficial perpendicular con voladizos, pág. 596 ✏ Aquí se muestra, para mayor claridad, sólo la sección D-D.

• fuerzas normales: nulas; • momentos flectores: máxima flexión longitudinal y transversal (flexión biaxial) en las dos direcciones principales (C-C y D-D). Dado que la luz se incrementa a Dva,vo aquí en comparación con el caso 7.3.9, se producen momentos flectores correspondientemente mayores que allí. En ambos casos, progresión de momentos parabólica cuadrática en los planos de sección diagonales, en analogía con la del caso 7.3.7, pero debido a la transferencia de carga biaxial, los momentos flectores son mucho menores que con la transferencia de carga uniaxial. De nuevo, la flecha de la parábola de momentos es la mitad de la del sistema comparativo del elemento uniaxial (caso 7.3.7) (Mref). Máxima flexión positiva con valor Mmáx+ en el centro del elemento. Máxima flexión negativa con valor Mmáx– encima de los apoyos puntuales; • esfuerzos cortantes: en cada dirección principal diagonal C-C y D-D, la distribución aumenta linealmente hacia los apoyos, en cada caso con signo alterno. Valores cero a lo largo de dos líneas rectas que se cruzan en el centro del elemento, donde también se producen los máximos de momentos. Esfuerzo cortante máximo Qmáx en los cuatro apoyos puntuales con transcurso recto decreciente hacia

Dva,vo = 21/2 · Hva,vo ☞ Aptdo. 7.3.9 Elemento con cuatro apoyos lineales articulados (placa) bajo carga superficial perpendicular con voladizos, pág. 599 ☞ Aptdo. 7.3.7 Elemento con dos apoyos lineales articulados (placa) bajo carga superficial perpendicular con voladizos, pág. 596



605

7.3.11

606

VI Funciones

Componentes elementales y patrones de carga

Q IIm

ax

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Q

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A A-

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85 Caso 7.3.10 Placa sobre cuatro apoyos puntuales articulados bajo carga superficial perpendicular.

c

2 Conducción de fuerzas

607

Componentes elementales y patrones de carga

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D

1/

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D

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608

VI Funciones

Componentes elementales y patrones de carga

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86 Caso 7.3.11 Placa sobre cuatro apoyos puntuales articulados bajo carga superficial perpendicular con voladizos.

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Q

2 Conducción de fuerzas

D

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D-

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M

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M

Q IIm Q II =

609

Componentes elementales y patrones de carga

ax

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A‘ f

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A‘

B

D

B‘

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HK

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LF LK

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610

Componentes elementales y patrones de carga

VI Funciones

el centro del elemento y los centros de los bordes A y B (allí Q = 0). 7.3.12

Elemento con empotrado puntual céntrico (placa) bajo carga de área perpendicular

Elemento en forma de placa con empotrado puntual en el centro del elemento ( 87). Características principales: • elemento portante: elemento superficial plano con anchura L y altura H; en este caso se supone que H = L; • carga externa: carga de área a perpendicular al plano del elemento; • apoyo: apoyo hexavalente (empotrado) en el centro de la superficie del elemento; • deformación: flexión del elemento en las direcciones diagonales C-C y D-D o en secciones paralelas a los bordes como A-A y B-B según parábolas de 4º grado con vértice en el centro del elemento. Máxima desviación d en las esquinas; • fuerzas normales: nulas; • momentos flectores: máxima flexión negativa longitudinal y transversal (flexión biaxial) en las dos direcciones principales (C-C y D-D). En ambos casos, progresión de momentos en los planos de sección diagonales y secciones paralelas a los bordes (como A-A y B-B) según parábolas cuadráticas con puntos de vértice (= puntos de momento cero) en los bordes del elemento. Máxima flexión negativa con valor Mmáx– en el centro del elemento. Las secciones parabólicas asociadas a la dimensión de la media diagonal D resultan de una curva de referencia que corresponde a la curva de momentos de un sistema imaginario unidireccional con luz D (Mref D), pero con flecha reducida a la mitad (= Mmax–); • esfuerzos cortantes: la distribución aumenta linealmente en las dos direcciones pincipales hacia los apoyos, en cada caso con signo alterno. Valores cero a lo largo de las líneas de borde. El esfuerzo cortante máximo Qmáx se da en el apoyo puntual.

2 Conducción de fuerzas

Componentes elementales y patrones de carga

611

612

VI Funciones

Componentes elementales y patrones de carga

Q

Q

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87 Caso 7.3.12 Placa empotrada en el centro bajo carga superficial perpendicular.

de ión ció c c u rib ire ist n d -C a dos e ria C ta ism t m men en o lem m p m co

2 Conducción de fuerzas

613

Componentes elementales y patrones de carga

D/

2

Q

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614

Mecanismos de fallo críticos

VI Funciones

8. 8.

Mecanismos de fallo críticos

Antes de que un componente esbelto sometido a carga alcance las tensiones de rotura específicas del material, existe el riesgo de que se produzca un pandeo bajo esfuerzo de compresión, incluso con valores de carga considerablemente inferiores y en condiciones específicas. Por lo tanto, a la hora de diseñar y dimensionar un componente lo suficientemente esbelto, es esencial asegurarse de que no se produzca este caso, ya que un mecanismo de este tipo, una vez puesto en marcha, ya no puede detenerse y conduce inevitablemente al fallo y a la destrucción del componente. Los siguientes factores son decisivos para la llamada carga crítica de pandeo Fcrit , por encima de la cual cabe esperar el pandeo del componente:

✏ En lo que sigue, las construcciones críticas o inestables se marcarán gráficamente con esta cruz de advertencia

• la rigidez del material: se cuantifica mediante el módulo de elasticidad E. Es evidente que cuanto mayor sea la rigidez, mayor será la resistencia del componente al pandeo. • la resistencia de la sección transversal: viene cuantificada por el segundo momento de área I. Es evidente que cuanto mayor sea la resistencia de la sección transversal a la flexión, mayor será la resistencia al pandeo, que comienza con una fuerte deformación por flexión;



ecuación de pandeo de Euler

Fcrit = f

EI sp2

Fcrit carga crítica de pandeo f factor de forma E módulo de elasticidad (rigidez del material) I segundo momento de área (rigidez de la sección transversal) E I rigidez a la flexión lp longitud de pandeo ideal

• el apoyo del componente: éste influye en la llamada longitud de pandeo ideal lp. Cuanto mayor sea esta longitud de pandeo, mayor será el riesgo del mismo. Euler distingue 4 casos de apoyo, a cada uno de los cuales se asigna una longitud de pandeo lp específica: •• caso 1: soporte empotrado en un lado—en ménsula ( 88). La longitud de pandeo ideal es igual a 2 L; •• caso 2: soporte con apoyo articulado en dos lados—biarticulado ( 89). La longitud de pandeo ideal es igual a L; •• caso 3: soporte empotrado en un lado, articulación en el otro —articulado-empotrado ( 90). La longitud de pandeo ideal es igual a 0,7 L; •• caso 4: soporte empotrado en ambos lados, pero traslacional—biempotrado con extremo desplazable ( 91). La longitud de pandeo ideal es igual a 1/2 L;

✏ Ver el recuadro de arriba

El apoyo, o la longitud de pandeo ideal lp, es el factor decisivo entre los tres considerados con respecto al riesgo de pandeo, ya que lp entra en la ecuación de pandeo de Euler con la segunda potencia. Hay que prestar, pues, especial atención a este factor en el diseño y la construcción de un componente esbelto sometido a esfuerzos de compresión.

2 Conducción de fuerzas

Mecanismos de fallo críticos

Fcrit Fcrit Fcrit Fcrit L L

L

L λ

p

L

=2

λ

L

=L

p

L z

z

y

y x

x

88 Caso Euler 1. A partir de la carga crítica de pandeo, el borde que no está sujeto se desvía lateralmente. La longitud de pandeo ideal es 2 L. Entre las variantes mostradas, el peligro de pandeo es máximo con esta disposición de apoyos. La máxima deflexión siempre se produce en el centro de lp.

89 Caso Euler 2. Bajo una carga excesiva, el componente evade la misma mediante una deformación lateral por flexión. El borde cargado se desplaza paralelamente al plano del componente en ➝ z. La longitud de pandeo ideal es L.

Fcrit

Fcrit

Fcrit

Fcrit

L

L λ

L

L

=0

p

,7

L

λ

p

z

y x

90 Caso Euler 3. Al igual que en la variante anterior, el componente se desvía con el borde cargado en paralelo al plano del componente yz. El componente se curva en esta zona del borde. Sin embargo, en el borde opuesto, rígido a la flexión, el componente no puede torcerse o doblarse. La longitud de pandeo ideal en este caso es 0,7 L.

z

=1

/2

L

y x

91 Caso Euler 4. Debido a los dos apoyos de borde rígidos a la flexión, el componente sólo puede doblarse en la zona central para evitar la carga excesiva. La zona de la arista cargada se desplaza en paralelo al plano del componente. La longitud de pandeo ideal en este caso es 1/2 L. Entre las variantes mostradas, para esta disposición de apoyos, el riesgo de pandeo es el más bajo.

615

616

Implementación constructiva de la transmisión de fuerzas

VI Funciones

9. 9.

Implementación constructiva de la función de transmisión de fuerzas en el elemento—principio estructural del elemento

Al analizar anteriormente los componentes superficiales planos bajo diferentes tipos de influencias de fuerza, se asumió un elemento plano abstracto con una estructura sin definir más concretamente. La variante idealizada de un componente plano con una estructura material completamente homogénea e isótropa, en cambio, rara vez se encuentra en la práctica de la construcción. Mucho más comunes son elementos ensamblados a partir de componentes o piezas individuales en diferentes variaciones, que se unen según un principio constructivo específico con un tipo de conducción de fuerzas característico. Las cargas externas inciden en el componente y deben ser transferidas del elemento a los soportes a lo largo de trayectorias de fuerza específicas, dictadas por su diseño estructural. La atención se centrará, pues, a partir de ahora no sólo en el comportamiento de carga del elemento global, sino también en el de sus partes individuales y su interacción estática. A continuación se examinarán con más detalle los principios de montaje de un elemento de superficie más comunes en la construcción:

convenciones de representación:

• elemento sólido: estructura material sin juntas en todas las direcciones (➝ x/➝ y/➝ z) ( 92); carga

• elemento de barras colocadas lado a lado (alineadas a lo largo de ➝ y ó ➝ z,  93); reacción

esfuerzo

• elemento formado por bloques de construcción: ensamblados según diferentes patrones de orden geométrico (aparejos) ( 94);

apoyo (alternativa a la fuerza de reacción)

• elemento formado por costillas o nervios orientados uniaxialmente: colocadas a intervalos, aplacados por ambos lados—o también por uno solo ( 95);

movimiento



• elemento constituido por costillas o nervios que se extienden en dos o más ejes: Estructura nervada compuesta de costillas aplacada en uno o ambos lados ( 96); • elemento compuesto por un cerco aplacado: cerco cubierto con tablero delgado en ambos lados ( 97); • elemento sándwich, también denominado elemento compuesto multicapa: núcleo homogéneo con revestimiento o aplacado exterior en ambas caras hecho de otro material con características divergentes ( 98); • membrana pretensada neumáticamente: elemento en forma de cojín formado por dos finas membranas sometidas a esfuerzo de tracción debido a la presión interna producida por un gas ( 99);

2 Conducción de fuerzas

z

Implementación constructiva de la transmisión de fuerzas

y x

92 Elemento sólido. 93 Elemento formado por barras colocadas una al lado de la otra. 94 Elemento hecho de bloques de construcción.

95 Elemento formado por costillas orientadas uniaxialmente. 96 Elemento formado por costillas orientadas biaxialmente.

97 Elemento hecho de un cerco aplacado. 98 Elemento de sándwich.

99 Membrana pretensada neumáticamente. 100 Membrana pretensada mecánicamente.

617

618

Implementación constructiva de la transmisión de fuerzas

VI Funciones

• membrana pretensada mecánicamente: membrana bajo tensión producida por un soporte mecánico ( 100). 9.1 9.1

Elemento sólido

z

y x

✏ a Como se contempla arriba en el Aptdo. 9. Implementación constructiva de la función de transmisión de fuerzas en el elemento—principio estructural del elemento, pág. 616

☞ Aptdo. 2.6 Tensiones, pág. 546, y aquí en particular los gráficos en  41 y 43

La realización estructural del elemento genérico como una hoja uniforme, que en términos de conducción de fuerzas puede actuar como un diafragma o placa, es la que más se acerca al componente superficial homogéneo asumido anteriormente.a Dadas las dimensiones habituales de elementos envolventes, un elemento de este tipo difícilmente puede trabajarse a partir de una sola pieza maciza, sino que suele formarse a partir de un material moldeable como hormigón, arcilla, etc. En lo que respecta a la conducción de fuerzas, las hojas sólidas tienen básicamente la ventaja esencial de distribuir uniformemente la carga en su estructura material continua. Ejemplos de ello son el efecto diafragma si la carga actúa en el plano del elemento y, bajo carga ortogonal, es decir, cuando actúa como placa, la distribución transversal de cargas y el efecto de transferencia de carga biaxial. Sin embargo, son bastante ineficientes bajo flexión para las cargas unidireccionales que se producen principalmente en la construcción de edificios. Su peso propio, por lo general elevado, y el ineficiente comportamiento de carga bajo flexión de la sección transversal homogénea dejan mucho que desear. Aquí los elementos sándwich según  98 muestran notables ventajas. Especialmente en el caso de vanos mayores, en los que el creciente peso propio de una placa consume cada vez más, por así decirlo, su capacidad de carga, los sistemas nervados según el principio esquemático ilustrado en  95 tienen importantes ventajas. Debido a su estructura homogénea, las hojas sólidas son—dependiendo del material utilizado—básicamente capaces de absorber una amplia gama de esfuerzos, que se discutirán con más detalle a continuación ( 101): • compresión: El elemento sólido suele aparecer a menudo como un diafragma sometido a compresión uniforme. También es capaz de distribuir bien cargas puntuales e irregulares en el sólido gracias a su construcción sin juntas (es decir, posee una buena distribución transversal). Los materiales moldeables utilizados habitualmente en la construcción, que son los más adecuados para la producción de hojas de estructura uniforme, son en su mayoría minerales y tienen intrínsecamente una alta resistencia a la compresión (como el hormigón). Las direcciones de compresión ➝ y y ➝ z son equivalentes; • tracción: Aunque la buena distribución de cargas en el elemento supone también una ventaja para fuerzas de tracción, la mayoría de los materiales moldeables de los que casi exclusivamente se pueden formar elementos sólidos, es decir, los minerales, sólo tienen una escasa resistencia a la tracción. Por lo tanto, estos deben armarse para las

2 Conducción de fuerzas

Implementación constructiva de la transmisión de fuerzas

619

tensiones de tracción. Las dos direcciones principales de tracción ➝ y y ➝ z son naturalmente equivalentes debido a las condiciones del elemento sólido y también pueden armarse en consecuencia; • esfuerzos cortantes: En comparación con otras variantes de diseño, que se consideran con más detalle a continuación, la estructura homogénea del elemento sólido ofrece una buena rigidez al esfuerzo cortante en todas las direcciones (3.1 a 3.6). Esta característica es especialmente importante para un efecto diafragma, como en el caso de una losa de forjado arriostrante—aquí son determinantes las variantes 3.1 y 3.2; • flexión: La flexión siempre da lugar a una combinación de tensiones de compresión y de tracción en la sección transversal. En particular, los esfuerzos de flexotracción exceden las capacidades de los materiales minerales de los que se fabrican los elementos de hoja sólida en la mayoría de los casos y provocan grietas. Sin embargo, si una armadura adecuada hace que el elemento sea capaz de absorber cargas de tracción, el elemento sólido podrá absorber también flexión. En detalle, esto significa que en el caso de un efecto de tracción

compresión

1.1

1.2

3.1

3.2

3.3

3.4

4.1

4.2

4.3

4.4

5.1

5.2

2.1

2.2

3.5

3.6

esfuerzo cortante

flexión

torsión

z

y x

101 Esfuerzos en una hoja sólida.

620

Implementación constructiva de la transmisión de fuerzas

☞ Vol. 2, Cap. IX-1, Aptdo. 2.1 Descarga unidireccional y bidireccional

☞ Aptdo. 7. Componentes elementales y patrones de carga ejemplares—deformaciones y esfuerzos en el componente: Caso 7.3.8 y siguientes, a partir de pág. 598

9.1.1

Placa sobre apoyo lineal en cuatro lados ☞ Vol. 2, Cap. IX-2, Aptdo. 3.1.1 Placa bidireccional sobre apoyos lineales ✏ La subdivisión es arbitraria; para reconocer mejor las franjas de la placa se muestran a distancia a pesar de la continuidad del material



VI Funciones

diafragma como se muestra en la figura 4.1 o 4.2, deben ser armados en consecuencia los bordes estirados, donde se produce la mayor tensión de tracción. En los casos 4.3 y 4.4, por ejemplo, en el caso de una placa bajo flexión hecha de hormigón, debe absorber los esfuerzos de tracción una armadura colocada cerca de su superficie exterior. A la hora de considerar el esfuerzo flector, es importante que la placa sea capaz de acomodar ambas direcciones de flexión—en este caso ➝ z como en el punto 4.4 y ➝ y como en el punto 4.3—al mismo tiempo, es decir, acomodar una flexión biaxial. Con una armadura de malla bidireccional adecuada, el hormigón de una losa puede, en consecuencia, utilizarse dos veces—en dos direcciones—como pareja compuesta sometida a esfuerzos de compresión. Además, la flexión biaxial conduce a un efecto de torsión geométrica, que alivia el esfuerzo reduciendo la flexión de la sección transversal como resultado de una flexión/torsión. Esto se aclarará en lo que sigue. La flexión biaxial provoca inevitablemente una torsión de la placa como se muestra en las figuras 5.1 y 5.2. Lo responsable de esta deformación es la existencia de una deformación por flexión en los dos planos principales xy y xz. Las causas se examinarán con más detalle a continuación utilizando una placa con cuatro apoyos lineales ( 83, caso 7.3.8). En el ejemplo mostrado, se supone que las zonas de las esquinas (que de otro modo se levantarían) se mantienen en su lugar en el apoyo o se presionan con una sobrecarga adecuada. Imagínese una placa disuelta en tiras conectadas resistentes al esfuerzo cortante y a la flexión en ambas direcciones principales ➝ z (1 a 7,  102 y 103) e ➝ y (1‘ a 7‘). Es obvio que cada tira individual de la placa (por ejemplo, la tira 2) no sólo experimenta una deformación por flexión en su propio plano de flexión (es decir, xz), sino que también es flexionada transversalmente a su eje longitudinal por las tiras que la cruzan (2‘ a 6‘), que también se comban, pero en los planos xy. La mayor deformación por torsión de la banda 2 se produce en el centro de la placa (aquí eje 4‘), ya que, visto en planos paralelos a xy, las bandas transversales (1‘ a 7‘) se retuercen cada vez más pronunciadamente desde el borde (1‘ y 7‘, deformación por torsión nula) hasta el centro (4‘, deformación por torsión máxima). En los bordes (1‘ y 7‘) que no están bajo flexión, la tira 2 se mantiene en posición. Debido a esta obstrucción de la deformación por torsión de la banda 2, las bandas de borde (es decir, 1, 1‘, 7 y 7‘) son a su vez las que más se tuercen. En cambio, las bandas centrales (4 y 4‘) no sufren ninguna torsión. Mientras que en el centro de la banda 2—es decir, en la intersección con 4‘—la deformación por torsión es máxima, su impedimento es mayor en los otros bordes (1‘ y 7‘), lo que hace que los momentos de torsión aumenten hacia los bordes. Desde

2 Conducción de fuerzas

Implementación constructiva de la transmisión de fuerzas

102 Subdivisión virtual de una placa apoyada linealmente en cuatro lados (aquí se muestra la mitad izquierda) en franjas de placa a lo largo de las dos direcciones principales ➝ y y ➝ z. Aunque se muestren por separado en aras de la claridad, las franjas consideradas están conectadas al material adyacente en todas sus interfaces de forma resistente al esfuerzo cortante y a la flexión como resultado de la continuidad del material. La deformación por torsión de las franjas queda evidente por el desplazamiento de las aristas de las franjas traseras y los cruces de ejes traseros (mostrados en gris) en comparación con los delanteros (dibujados en negro). a

1 a 1‘

2‘

3‘

4‘

5‘

6’

a

7‘

z

a y

2

3

4

621

622

Implementación constructiva de la transmisión de fuerzas

VI Funciones

103 La deformación por torsión característica de cada franja de placa individual puede reconocerse por la desviación angular del eje del nudo con respecto al eje ➝ x como referencia. Los componentes de la torsión se designan nominalmente (y/z) en cada caso. Para una mejor legibilidad, las franjas completas del panel se resaltan gráficamente en ➝ z, mientras que en ➝ y sólo se muestran las secciones centrales de las franjas que cruzan. No obstante, se supone que la placa es isótropa. Para las franjas de la placa en ➝ z, la desviación angular ±  y del eje x es la medida de la deformación de torsión.

4 3

a

2

–z

1 a

–z

1‘

–z

–z +y z –

0 +y z -

–z +y z –

2‘

+y

3‘

+y–z

0 +y

+y

+z

+y

4‘

+y

5‘

+y

6‘

+z +y

+z y +

+z +z y +

+z y +

+z +z

+y +z

7‘ a

eje del nudo tras la deformación

0

a

eje de referencia en ➞ x ejes de simetría a: ejes de apoyo

2 Conducción de fuerzas

Implementación constructiva de la transmisión de fuerzas

623

el punto de vista biaxial, esto aumenta los momentos de torsión hacia las esquinas. Los momentos de torsión que se producen en las zonas de las esquinas se deben a la necesaria compatibilidad geométrica de la placa e indican una rotación de la dirección principal de resistencia de la placa en la zona de las esquinas. Esto equivale a aliviar la franja contemplada de la losa. Pues la rigidez a la torsión del material—también aquí, por ejemplo, de la banda 2—genera en las bandas transversales (2‘ a 6‘) un momento compensatorio opuesto a su esfuerzo flector a lo largo de xy ( 104). O, dicho de otro modo, la rigidez a la torsión de una banda particular reduce la flexión de la banda transversal. Todas las demás intersecciones de franjas transversales 3, 5 y 6 provocan lo mismo con las franjas contempladas 2‘ a 6‘. La placa con esquinas afianzadas contra la elevación es más rígida y eficiente en su efecto de carga debido a su apoyo de esquina en comparación con la placa de esquinas sin afianzar que se alzan, lo que también puede quedar claro suponiendo un apoyo articulado imaginario ( 105). De forma análoga al apoyo lineal, también se producen torsiones con el apoyo puntual como  106 y  107. En este caso, la franja de borde (1, 1', 7 y 7') está naturalmente también sujeta a la deformación por flexión, ya que ya no está 2 1‘

2‘

Placa sobre apoyos puntuales

104 Sección a través de la placa cargada mostrada en  103 en la zona de la franja 2. La rigidez a la torsión de las franjas de placa que se cruzan 1' a 7'—y, por supuesto, también de las secciones de placa intermedias—genera momentos de torsión de alivio (es decir, con signo negativo) en la franja de placa 2 contemplada y, en consecuencia, reduce su flexión.

3‘ rígido a la torsión 4‘

flexible a la torsión

5‘

6‘

7‘ z

x

105 Para una placa con cuatro apoyos de borde articulados: ilustración del apoyo articulado efectivo para una placa flexible y rígida a la torsión respectivamente.

9.1.2

624

VI Funciones

Implementación constructiva de la transmisión de fuerzas

106 Subdivisión de una placa apoyada en las esquinas (aquí se muestra la mitad izquierda) en franjas de placa a lo largo de las dos direcciones principales ➝ y y ➝ z, en analogía a  102.

a

1 a 1‘

2‘

3‘

4‘

5‘

6’

7‘ a

z

a y

2

3

4

2 Conducción de fuerzas

Implementación constructiva de la transmisión de fuerzas

107 Representación axonométrica de la deformación en la placa apoyada en puntos. Grafismo utilizado como en  103.

4

a

3

–z +y z –

2 +y z –

1

+y 1‘

a

–z +y z –

–z

–z

+y z – +y –z

2‘

+y–z

3‘

+y

–z

0

+y –z

+y +z

+y 4‘

+y

+y

+z +y

+z +y

5‘

+z

+z

+y

+z

+z +y

+z

+z

6‘

+z y +

+y +z +y +z

7‘

+y

a

z y x

a

625

626

Implementación constructiva de la transmisión de fuerzas

☞ Fall 7.3.10: Elemento con cuatro apoyos puntuales articulados (placa) bajo carga superficial perpendicular, pág. 604

9.2 9.2

Elemento compuesto por barras colocadas lado a lado orientadas en ➝ y ó ➝ z

z

VI Funciones

apoyada en toda su longitud como en la variante de apoyo lineal. En relación con su eje central, su deformación es la mayor en comparación con otras bandas de la placa. Las franjas del medio son las que menos se deforman. Al igual que con apoyos lineales, la franja de borde experimenta el mayor vuelco. Sin embargo, esto conduce a una deformación de torsión mucho menor, ya que las franjas de borde (por ejemplo, 1) ya no experimentan una restricción de torsión en sus extremos por las franjas que acometan transversalmente en ellos, es decir 1' y 7'. En cambio, estas franjas de borde 1' y 7' se deforman a su vez como resultado de la flexión y permiten que los puntos extremos de la franja de borde 1 se inclinen lateralmente, lo que reduce su incremento de giro en su longitud y, por tanto, su deformación por torsión. Las tiras centrales 4 y 4‘ no se retuercen. En general, se observa sólo un escaso esfuerzo torsor en placas apoyadas en puntos. Esto indica un pequeño cambio en la dirección principal de descarga en comparación con el apoyo lineal. En el caso de placas apoyadas en puntos, esta se alinea esencialmente en diagonal. En este caso, la superficie del elemento se forma simplemente juntando o añadiendo una a una piezas individuales en forma de barra o de franja. En términos de práctica constructiva, esta variante se encuentra en particular hecha de materiales que se presentan en forma de barra, es decir, principalmente de madera. El acero se encuentra muy raramente en esta variante estructural. Algunos ejemplos de materiales minerales a también siguen este principio estructural. En cuanto a la transmisión de fuerzas, este principio de diseño puede describirse como sigue:

y x

✏ a Como por ejemplo paneles de pared y forjado de hormigón celular

☞ Cap. IV-5, Aptdo. 4. Propiedades mecánicas, pág. 285

☞ Ver el subpunto 'esfuerzo cortante', abajo

• compresión: La fuerza de compresión o bien se absorbe axialmente en la propia barra—con dirección de la fuerza paralela a la orientación de la misma,  108—o a través del contacto directo en la junta a tope entre barras—con dirección de la fuerza transversal a la orientación de la barra—( 110). Aunque se pueden absorber ambas direcciones de fuerza, la cuestión de cómo se orienta la fuerza de compresión hacia la barra es, sin embargo, importante si el material utilizado es anisótropo. Esto es cierto en el caso de la madera, porque las fuerzas de compresión pueden ser absorbidas mucho mejor a lo largo de la veta que a través de ella. En el caso  110, el uso de este material da lugar a una compresión transversal de la madera, que debe tenerse en cuenta en el diseño. En el caso de la aplicación de fuerzas paralelas a la barra, también cuenta la falta de resistencia al esfuerzo cortante en esta dirección, lo que puede llevar a que las barras se desplacen con respecto a las adyacentes en el caso de apoyos que ceden ( 109); un ejemplo de la práctica son asentamientos irregulares a lo largo de barras verticales en caso de cimentación insuficiente. Menos susceptible

2 Conducción de fuerzas

Implementación constructiva de la transmisión de fuerzas

a este peligro es, con rigidez adecuada de la barra, naturalmente el sistema en  110; • tracción: Si la fuerza de tracción es paralela al eje de la barra, las condiciones son similares a las de la compresión. Especialmente con materiales anisótropos como la madera, la fuerza puede absorberse en la barra—en el caso de la madera, lo largo de la veta—. Actuando transversalmente al eje de la barra, la fuerza de tracción conduce sin contramedidas de forma natural a la apertura de la junta ( 111). Para este tipo de esfuerzo, habría que diseñarla con resistencia a tracción adecuada, lo que suele conllevar una complicación constructiva. No obstante, esta solución no se debe descartar en principio; • esfuerzo cortante: en el caso del ataque de una fuerza cortante, hay que distinguir claramente entre los casos en los que el plano cortante es paralelo ( 112, 115) o transversal ( 113) al eje del miembro. Los esfuerzos cortantes que discurren en sentido transversal al eje del elemento se topan con la resistencia a la cizalladura de los mismos. Sus resistencias al corte de hecho se suman. Por otro lado, los esfuerzos cortantes que discurren longitudinalmente al eje del miembro no pueden ser absorbidos mientras la junta a tope no esté diseñada para ser resistente al deslizamiento. En términos prácticos, esta restricción se expresa, por ejemplo, en el hecho de que un piso de vigas de madera—independientemente de si tiene vigas adosadas o espaciadas—no puede utilizarse para el arriostramiento contra esfuerzos cortantes sin medidas adicionales. Por la misma razón, un entablado, por ejemplo, no puede asumir una función de arriostramiento porque no es capaz de absorber esfuerzos cortantes en la dirección de las tablas ( 116). Una medida adecuada para crear una junta a tope resistente al deslizamiento entre barras es, por ejemplo, el espigado, como se suele utilizar en la construcción de madera. Alternativamente, se puede activar la fricción en la junta sometida a esfuerzo cortante. Esto se hace mediante compresión transversal a la dirección de la fuerza ( 114) y, por supuesto, aprovechando la rugosidad del material. Este mecanismo es especialmente importante en la construcción de obra de fábrica; • flexión: Es evidente que para la capacidad de absorber esfuerzos flectores, vuelve a ser decisiva la orientación de las barras. La flexión sólo puede resistirse en la dirección misma de las barras ( 117). De lo contrario, la falta de resistencia al esfuerzo cortante de las uniones, así como su tendencia a abrirse bajo flexotracción, impide cualquier esfuerzo de flexión, ya que éste se asocia con las correspondientes fuerzas de corte en ángulo recto con respecto al eje de la barra, es decir, en ➝ x, o con esfuerzos de

✏ Como cuando, por ejemplo, se encolan maderas lateralmente ☞ Ver en Vol. 2, Cap. X-2, Aptdo. 3.6 Métodos modernos de construcción en madera maciza

☞ Aptdo. 9.4 Elemento compuesto por costillas uniaxiales,  183, pág. 639

☞ Aptdo. 9.3.2 Aparejo—solapamiento actuando bajo compresión, pág. 630

627

628

Implementación constructiva de la transmisión de fuerzas

z

z

y x

y

z

109 Compresión a lo largo del eje de la barra con un apoyo que cede localmente (localmente inestable).

z

y

y

110 Compresión transversal al eje de la barra.

z

111 Tracción transversal al eje de la barra (sistema inestable).

112 Esfuerzo cortante paralelo al eje de la barra (sistema inestable).

y x

x

x

y x

x

108 Compresión a lo largo del eje de la barra.

z

VI Funciones

113 Esfuerzo cortante transversal al eje de la barra.

CT

CT z

y x

114 El esfuerzo cortante a lo largo del eje de la barra puede neutralizarse por la fricción en la junta afectada debido a la compresión transversal CT.

z

y x

11 Esfuerzo cortante transversal al plano del elemento (sistema inestable).

z y x

116 Debido a la capacidad de deslizamiento de la junta a tope entre barras, no se puede absorber esfuerzo cortante en el plano del elemento (sistema inestable).

2 Conducción de fuerzas

Implementación constructiva de la transmisión de fuerzas

E

z

y

z

x

x

117 Flexión. Dirección de descarga siguiendo el eje de la barra.

118 Flexión. Dirección de descarga perpendicular el eje de la barra (sistema inestable).

z

z

y

y

y

x

x

120 Esfuerzo flector debido a la carga concentrada. La deformación sólo afecta a la barra cargada. No hay participación de las barras vecinas.

121 Esfuerzo torsor en el elemento (sistema inestable).

flexotracción en la unión ( 118). La situación es diferente si la geometría de las juntas es radial ( 119). Entonces se evita el deslizamiento en las juntas a lo largo de la dirección de la fuerza, es decir, transversal al plano del elemento según ➝ x, y se activa un efecto de bóveda, es decir, una línea de empujes. En consecuencia, se producen en el apoyo empujes hacia el exterior, que son bastante grandes debido a que la flecha de la bóveda es muy pequeña (máximo = espesor del elemento). Esta solución rara vez se encuentra en la práctica, porque generalmente es más ventajoso utilizar la rigidez de las barras ya presentes y cambiar la orientación, es decir, colocarlas orientadas de apoyo a apoyo (como en  117). Es significativo en el caso del presente sistema de barras que las fuerzas puntuales que sólo cargan una parte de las barras paralelas ( 120) sólo deforman éstas y no las barras vecinas libres de carga si no existe resistencia a cortante en la junta. La falta de cooperación de miem-

z

y x

E

119 La variante con geometría de juntas en abanico evita la deformación por cizallamiento transversal al plano del elemento. En consecuencia, es posible absorber fuerzas en esta dirección (es decir, ➝ x). Como resultado del efecto de bóveda resultante, se generan grandes empujes E en los apoyos.

629

630

Implementación constructiva de la transmisión de fuerzas

VI Funciones

bros adyacentes es una característica de los llamados sistemas direccionales y no permite la transferencia de carga biaxial con este principio constructivo (en contraste con la losa). • torsión: Este principio de diseño no tiene rigidez a la torsión, ya que, bajo este esfuerzo, las barras pueden deslizarse unas contra otras en un movimiento de rotación ( 121). La razón es, de nuevo, la falta de rigidez al deslizamiento de la unión a tope entre barras. 9.3 9.3 9.3.1

Elemento compuesto por bloques de construcción Geometría de juntas cruzadas

z

y x

☞ Vol. 2, Cap. VII, Aptdo. 3.1.4 Elementos de partida con forma de bloque

☞ Vol. 4, Cap. 5., Aptdo. 5.2 Tipos de ejecución constructiva; allí se comentan las bóvedas planas del Monasterio de San Lorenzo del Escorial, ver la nota 12

9.3.2

Aparejo—solapamiento actuando bajo compresión

z

y x

Si se imagina el patrón de juntas paralelas del elemento de barras que acabamos de contemplar duplicado en la dirección ortogonal, el resultado es un elemento de bloques de construcción unidos en un patrón de juntas cruzadas. Esto significa que, en cada esquina, se unen en cruz cuatro juntas en un punto ( 122). Debido a la capacidad de deslizamiento de cada junta individual, es decir, en todas las direcciones ➝ x, ➝ y y ➝ z, este tipo de elemento de bloque de construcción va sujeto a las mismas restricciones en cuanto a absorción de fuerzas que el elemento de barras, y además, por igual en las tres direcciones principales ➝ x, ➝ y y ➝ z ( 123, 124). Tampoco esfuerzos flectores como en  117 los puede resistir este sistema. Por esta razón, esta estructura de bloques de construcción dispuestos en una cuadrícula de juntas en cruz es prácticamente inexistente en la práctica constructiva como elemento resistente. Sólo se encuentra como revestimiento superficial sobre una base portante. Una excepción es de nuevo el caso en que la geometría de las juntas es radial, en este caso partiendo de un punto central. Resultan en tal caso bloques de construcción en forma de cuña o dovela que impiden el deslizamiento en ➝ x ( 125). El modo de acción es comparable al del sistema de barras en  119, produciéndose empujes en el apoyo en ambas direcciones ➝ y y ➝ z. En la práctica de la construcción, esta solución también es extremadamente rara. Sólo aparece ocasionalmente en construcción de piedra como bóveda plana. Tiene una importancia constructiva mucho mayor un elemento de bloques de construcción formado por bloques individuales trabados,8 es decir, bloques que se solapan entre sí si se contempla la superficie del componente. Un trabado crea un aparejo entre las piezas adyacentes y mejora el comportamiento mecánico del elemento plano. Este tipo de estructura portante es la base de los métodos de construcción de obra de fábrica convencionales. Sin embargo, tiene limitaciones características en cuanto a su capacidad para conducir fuerzas. A continuación se examinarán con más detalle: • compresión: De forma análoga al elemento formado por barras colocadas una al lado de la otra ( 110), la fuerza

2 Conducción de fuerzas

de compresión puede transmitirse por contacto directo en las juntas entre los bloques. Con una carga lineal uniformemente distribuida, esto se aplica a ambas direcciones de la fuerza ➝ y y ➝ z, es decir, en cada caso en ángulo recto con respecto a la junta continua (transcurso a lo largo de ➝ y,  126) o a la junta discontinua (transcurso a lo largo de ➝ z,  128). Cargas desiguales o concentradas pueden distribuirse en ángulo recto con respecto a la junta continua (en ➝ z) como resultado del enjarje de los bloques en el plano del elemento ( 127). Por el contrario, estas cargas en ángulo recto con respecto a la junta discontinua (es decir, a lo largo de ➝ y) pueden provocar inicialmente un desplazamiento de las distintas hiladas de bloques dentro de la estructura de forma similar a las barras ( 109), ya que las juntas continuas no ofrecen ninguna resistencia al esfuerzo cortante asociado ( 129). A este movimiento de deslizamiento puede oponérsele, no obstante, una resistencia ocasionada por una compresión transversal (es decir, a lo largo de ➝ z) y la fricción en la junta ( 116, véase también el elemento de barras en  114). En la construcción de obra de fábrica, desempeñan esta tarea tradicionalmente las cargas: ya sea cargas muertas o cargas superpuestas. Se presupone, en este caso, que la junta continua es el tendel, es decir la horizontal, y la discontinua la llaga, es decir la vertical. Este es el caso, por ejemplo, de un muro diafragma bajo cargas paralelas a su plano. Sin embargo, en principio, la compresión necesaria para establecer un cierre por fricción en la junta también puede generarse por otros sistemas estructurales cuando las fuerzas actúan transversalmente a la superficie del componente: por ejemplo mediante una bóveda, que sin embargo requiere una curvatura adecuada. Una carga excesiva más allá de la carga crítica de pandeo provoca el fallo del elemento por pandeo ( 131, 132). Dependiendo de la disposición de apoyos, pueden producirse varios mecanismos de fallo. En general, cuantos más bordes del elemento estén apoyados, mayor será la rigidez contra pandeo. Por lo tanto, un apoyo en un solo lado, como se muestra en  132 (por ejemplo, empotrado por un lado,  88: caso Euler 1), es particularmente crítico. Es más favorable un apoyo de dos lados,  131 (caso Euler 2 en  89). En la construcción clásica de obra, los muros se sujetan preferentemente por sus cuatro lados (evitando bordes libres), que es el caso más favorable en cuanto al apoyo de componentes; • tracción: El esfuerzo de tracción ortogonal a la junta continua (es decir, en ➝ z) provoca que la junta se abra si la adherencia es insuficiente ( 133). Dado que esta dirección (➝ z) corresponde a la vertical en muros de obra convencionales, tales fuerzas de tracción nunca pueden neutralizarse en este método de construcción por la resistencia a tracción de la junta, que no posee,

Implementación constructiva de la transmisión de fuerzas

☞ Bóvedas históricas de obra de fábrica como en Vol. 2, Cap. VII, Aptdo. 3.2 Superficies de curvatura biaxial > 3.2.2 Esfera > Elementos de partida con forma de bloque

☞ Aptdo. 8. Mecanismos de fallo críticos, pág. 614

631

632

Implementación constructiva de la transmisión de fuerzas

z

z

y x

VI Funciones

y

z

122 Elemento formado por bloques de construcción en retícula cruzada.

123 Falta de rigidez al corte en la dirección ➝ z (sistema inestable).

y x

x

124 Falta de rigidez al corte en la dirección ➝ y (sistema inestable).

E E

P

E z

z

y x

z

x

E

125 La variante con geometría de junta en abanico evita la deformación por cizallamiento transversal al plano del elemento. En consecuencia, es posible absorber fuerzas en esta dirección (es decir, ➝ x). Empujes en ambas direcciones ➝ y y ➝ z.

y

126 La compresión uniformemente distribuida actuando en ➝ z se transmite por contacto en las juntas continuas, es decir en ➝ y.

y x

127 La compresión distribuida de forma desigual actuando en ángulo recto a la junta continua (eje ➝ z) pueden ser absorbidas gracias al enclavamiento generado por las juntas contrapeadas.

CT

z

y x

128 La compresión distribuida uniformemente actuando en ➝ y se transmite por contacto en las juntas contrapeadas.

z

y x

129 Una compresión distribuida de forma desigual y paralela a la junta continua (eje ➝ y) puede provocar el deslizamiento de hiladas individuales de bloques de construcción (sistema localmente inestable).

z

y x

CT

130 La compresión distribuida de forma desigual, como en el caso  129, puede ser compensada por la compresión transversal CT (en ➝ z) sobre la junta continua y la fuerza de fricción resultante (a lo largo de ➝ y).

2 Conducción de fuerzas

Implementación constructiva de la transmisión de fuerzas

Fcrit

Fcrit

z

y

z

x

131 Una fuerza de compresión excesiva provoca el fallo del elemento por pandeo en el lugar con mayor momento flector (apoyo en dos lados: centro del elemento) (condición inestable).

z

y

y x

x

132 Una fuerza de compresión excesiva provoca el fallo del elemento por pandeo en el lugar con mayor momento flector (apoyo en un lado: en el empotramiento) (condición inestable).

133 Ruptura de la junta continua (no engarzada) debido a la tracción en ángulo recto con el plano de la junta (en ➝ z) (sistema inestable).

CT

z

y

z

x

x

134 Ruptura de la junta dentada debido a tracción en ➝ y. Desgarro de la junta testera y deslizamiento en la sección de la junta continua (a lo largo de ➝ y) (sistema inestable).

z

y

CT

135 El desgarro, como en  134, se impide mediante una compresión transversal CT en ➝ z (carga C). El deslizamiento en la sección de la junta continua (a lo largo de ➝ y) se ve obstaculizado por medio de la compresión.

y x

136 El esfuerzo cortante en ➝ z (perpendicular a la junta continua) se absorbe mediante el enclavamiento de los bloques en ➝ z (véase también  113).

CT

CT z

y x

137 El esfuerzo cortante en ➝ y (paralelo a la junta continua) provoca el deslizamiento en la misma (sistema inestable).

z

y x

138 Sin una compresión transversal adecuada (en ➝ z), las juntas continuas se deslizarían bajo el esfuerzo cortante en la dirección ➝ y y, por lo tanto, impedirían un efecto de diafragma del elemento (sistema inestable).

z

y x

139 La compresión transversal CT (en ➝ z) debida a la carga C activa la resistencia a la fricción en las juntas continuas y permite una acción de diafragma del elemento (véase también  114).

633

634

Implementación constructiva de la transmisión de fuerzas

VI Funciones

sino exclusivamente por cargas dirigidas en la dirección opuesta (carga muerta o carga superpuesta)—por la llamada sobrecompresión de fuerzas de tracción. El esfuerzo de tracción paralelo a la junta continua (en ➝ y) provoca inicialmente el desgarro de una junta dentada como en  134. Dado que en la construcción de obra de fábrica no existen fuerzas adhesivas—es decir, resistencia a la tracción—suficientes, esta tracción sólo puede equilibrarse mediante una compresión transversal en ➝ z (es decir, de nuevo por la carga) ( 135). Esto comprime las secciones de la junta continua pertenecientes a la junta dentada en la que puede darse una fisura potencial y activa una fuerza de fricción en ➝ y que bloquea la fuerza de tracción (detalle,  135). Los sectores de las juntas discontinuas orientados en ➝ z no cooperan en este mecanismo; • esfuerzo cortante: Los esfuerzos cortantes en la dirección de las juntas discontinuas (➝ z) se absorben mediante el enjarje de los bloques ( 136). En la dirección de la junta continua, provocan el deslizamiento en la misma a lo largo del eje ➝ y ( 137). Sin una contrafuerza, este efecto impediría que el elemento actuara como un diafragma bajo esfuerzo cortante como en el caso de  138. Una vez más, una compresión transversal (carga en ➝ z) provoca la compresión de la junta continua y la activación de la resistencia por fricción ( 139). De este modo, el aparejo se vuelve rígido al esfuerzo cortante. Lo mismo ocurre con los esfuerzos cortantes en ➝ x;

☞ Vol. 2, Cap. X-1, Aptdo. 4.1. Estabilización de paredes en la construcción de fábrica

• flexión: Los esfuerzos flectores debidos a la aplicación de una fuerza perpendicular al plano del elemento (eje ➝ x) conducen al fallo, por ejemplo, como en el caso del elemento formado por barras colocadas lado a lado en  118 (véase  141). Tal como en el otro caso, la unión carece de la resistencia al deslizamiento necesaria en la junta, por ejemplo, en la dirección de aplicación de la fuerza, es decir, a lo largo del eje ➝ x, para absorber los esfuerzos cortantes que se producen a lo largo de ➝ x. Si hay una compresión transversal como en  142, y ésta no es suficiente (como en  145) para sobrecomprimir la flexión ( 140), se producirá una apertura radial de las juntas. Incluso con un apoyo lineal de tres lados como en  143, la unión en ➝ x cede bajo una carga extrema debido a un deslizamiento en la junta continua (plano xy). Los muros de obra de fábrica sólo pueden soportar este tipo de esfuerzos con vanos pequeños. En caso contrario, se requieren medidas de refuerzo—como una viga anular—o un cuarto apoyo adicional—como en el caso del enlace a un forjado—. Bajo una carga lineal como la de  144—sin suficiente compresión transversal—se abre una junta y el componente falla plegándose. Al igual que el elemento de juntas en cruz, son con-

2 Conducción de fuerzas

Implementación constructiva de la transmisión de fuerzas

cebibles soluciones con trabado y juntas en abanico radial ( 125), pero son prácticamente inexistentes en la construcción actual. En cambio, se produjeron en construcciones históricas de bóvedas con dovelas enjarjadas mutuamente en dirección longitudinal. Para componentes horizontales o inclinados—es decir, en los casos en los que la sobrecarga no puede tener efecto o sólo puede tener un efecto limitado (es decir, como máximo la magnitud de la componente de fuerza paralela al plano) porque no incide en ángulo recto en las superficies de las juntas—los aparejos de fábrica planos no sirven. Sin embargo, lo más frecuente es que los esfuerzos flectores se produzcan en elementos de bloques que están en pie (es decir, muros), ya sea como elementos empotrados por una sola cara (ejemplo: muro exento) o como elementos apoyados linealmente por dos caras (ejemplo: muro afianzado en su remate superior por un piso). En estos casos, entra en funcionamiento la compresión transversal sobre las juntas continuas debida a la carga (carga muerta o impuesta) y genera una fuerza de fricción que activa la resistencia al corte y sobrecomprime la tracción. También puede resistirse la flexión en la junta continua siempre que haya suficiente carga y su aplicación actúe

M

☞ Vol. 2, Cap. VII, Aptdo. 3.1 Ejecución de superficies con curvatura uniaxial > 3.1.4 Elementos de partida con forma de bloque,  132

>> M

>M

F

F

F

tracción en la junta

(F)

–

σC

(F)

–

+ (M)

σFT

σR i < 0

+

–

A

(F)

–

(M) σFT

+

+

– σFC σR d = σC + σFC – σFT

= σR i = 0

– σFC

=

σR i > 0 σR d = σC + σFC – σFT

!

+

– σFC σR d = σC + σFC – σFT

C

B

140 Esfuerzo en una junta por una fuerza de compresión F y un momento M creciente en tres pasos A, B y C. A medida que M aumenta, la tensión de compresión sC disminuye progresivamente por efecto de la flexotracción sFT en un lado de la junta, hasta que finalmente se producen tensiones de tracción en una zona limítrofe de la junta (estado C).

σC +

+ (M) σFT

=

σC

F M sC sFC sFT sR i , sR d

fuerza momento compresión por causa de F flexocompresión debida a M flexotracción debida a M tensión resultante debida a F y M, izquierda y derecha respectivamente

635

636

Implementación constructiva de la transmisión de fuerzas

✏ Dentro de la zona del núcleo central; véase también Vol. 2, Cap. IX-4 Cimentación,  25

VI Funciones

en gran medida axialmente en la sección transversal de la pared. Las fuerzas de tracción de elevación debidas a la flexión—flexotracción en la junta continua del lado de la carga—son entonces anuladas por la fuerza de compresión debida a la carga ( 140). Esto es válido tanto para un apoyo articulado de dos lados (de acuerdo con el caso 7.3.6 en  81, cf.  145) como a un empotrado por un lado (de acuerdo con el caso 7.3.4 en  79, cf.  146); • torsión: Los elementos de bloques de construcción se comportan esencialmente de forma desfavorable a este respecto, de manera similar a elementos formados por barras colocadas lado a lado ( 121). La falta de rigidez al esfuerzo cortante en las juntas permite el deslizamiento en ellas y la torsión del elemento. Por lo tanto, sin una compresión biaxial suficiente, tampoco se pueden absorber momentos de torsión. En resumen, se puede afirmar que la estructura de un elemento de bloques de construcción, como es habitual en la construcción de obra de fábrica, sólo puede actuar como conductora de fuerzas frente a diversas cargas si en su punto más débil y sensible—a saber, la junta continua—actúa una compresión transversal suficiente que neutralice a la vez: • esfuerzos cortantes en el plano de la junta por medio de la fricción, así como: • fuerzas de separación en ángulo recto con respecto al plano de la junta mediante sobrecompresión.

✏ La obra de fábrica armada es una excepción

☞ Vol. 2, Cap. VII, Aptdo. 3.2 Ejecución de superficies con curvatura biaxial, 3.2.2 Esfera > Elementos de partida con forma de bloque

En la práctica, la mejor manera de generar esta compresión transversal es mediante la carga, que actúa tanto axialmente (en el caso de muros) como transversalmente (en el caso de estructuras arqueadas o abovedadas) con respecto al eje del componente. Es irrelevante si se trata de cargas muertas de la obra misma o de cargas superpuestas que, por ejemplo, las transfieren a un muro pisos apoyados sobre él. Dado que las cargas, naturalmente, siempre actúan en sentido vertical, la consecuencia necesaria es que el plano de la junta continua debe ser esencialmente horizontal y, por tanto, que la obra debe erigirse en sentido vertical (con sólo pequeñas desviaciones). Alternativamente, la compresión necesaria en la junta también puede generarse, como se ha mencionado anteriormente, por empujes de un arco o una bóveda. Sin embargo, este tipo de estructura portante no tiene importancia estructural hoy en día y se encuentra casi exclusivamente en edificios históricos.

2 Conducción de fuerzas

Implementación constructiva de la transmisión de fuerzas

bl T)

ba

(C véase  140

ba z

z y x

z

y

141 Fallo del elemento de bloques de construcción bajo flexión debido al deslizamiento en las juntas continuas como resultado del esfuerzo cortante a lo largo de ➝ x (sistema inestable).

ba

y x

x

142 Fallo del elemento de bloques de construcción bajo flexión debido a la separación radial de las juntas continuas como resultado de las fuerzas de flexotracción (sistema inestable).

T)

143 Fallo del elemento de bloques de construcción con apoyo lineal de tres lados rompiéndose el borde libre (sistema inestable). bl borde libre ba borde apoyado T)

(C

CT

(C

C véase  140

véase  140 z

z y

y

z

x

x

144  Fallo del elemento de bloques bajo fuerza en el centro del elemento con apertura de una junta continua como resultado de la flexotracción (pequeña compresión transversal CT, condición inestable).

145 La compresión transversal CT (en ➝ z) debido a la carga C sobrecomprime las tracciones por flexión en la junta continua y genera rigidez a flexión.

y x

véase  140

146 Fallo de un elemento empotrado en un lado bajo una carga superficial ortogonal con vuelco en la junta con la máxima flexotracción (pequeña compresión transversal CT, sistema inestable).

CT

véase  140 z

y x

147 La compresión transversal CT (en ➝ z) debida a la carga C sobrecomprime la flexotracción en la junta continua y genera rigidez a flexión.

z

y x

148 Efecto diafragma con una estructura de bloques con efecto adhesivo. Los esfuerzos de flexotracción en la zona inferior del diafragma se transfieren por el efecto adhesivo entre las capas de bloques, así como por los propios bloques.

z

y x

149 Es posible que se produzca un efecto de placa si la resistencia adhesiva al cizallamiento de la superficie de contacto sometida a tracción (aquí situada al otro lado de la fuerza) es suficiente para absorber la flexotracción.

637

638

9.3.3

Implementación constructiva de la transmisión de fuerzas

Aparejo—solapamiento actuando bajo adhesión

z

y x

VI Funciones

A diferencia de la construcción que acabamos de comentar, los bloques de construcción en este caso no se solapan en el plano del componente, sino transversalmente a éste (véase el detalle en  150). El requisito previo es que el componente esté formado por varias capas de bloques que se adhieren entre sí en sus superficies de contacto por la acción de adhesivos adecuados. Dado que las juntas de los bloques de construcción están desplazadas en cada una de las distintas capas con respecto a las de la capa adyacente, existe un solapamiento continuo en las dos direcciones principales de la superficie ➝ y y ➝ z ( 148). Como resultado, cada junta está cubierta en toda su longitud por caras de bloques de la capa adyacente y se cierra resistiendo a esfuerzos. Una traba o solapamiento de los bloques en el propio plano del componente también es posible (p. e. ver  151), pero—a diferencia del solapamiento por acción de fuerzas de compresión, ver arriba—ya no es indispensable para la capacidad de carga del componente. De este modo, se crea un diafragma casi homogéneo que—en función de la resistencia adhesiva al esfuerzo cortante de las superficies de contacto—es capaz de absorber esfuerzos de tracción sin el efecto de compresión de la gravedad—la mencionada sobrecompresión de la misma—. A diferencia del solapamiento efectivo por compresión, el área de unión o contacto se multiplica en este caso, ya que ahora no son sólo las superficies de junta transversales al plano del elemento las responsables de la cohesión de la estructura, sino un múltiplo del área total del componente, es decir, el equivalente a la suma de las capas intermedias entre las hojas del componente adheridas entre sí. Además, si se usa un mortero adhesivo, se crea una cierta resistencia a tracción. Esto permite activar un efecto de diafragma ( 148) y también, dentro de ciertos límites que a su vez están determinados por la resistencia máxima al cizallamiento de la superficie de unión, un efecto de placa en el que una hoja se somete a un esfuerzo de flexotracción ( 150, 151).

150 Los ladrillos se colocan en varias capas, cada una de ellas escalonada en ambas direcciones ➝ y y ➝ z. Por lo tanto, cada junta está siempre cubierta por ambos lados con una superficie de ladrillo continua y se mantiene unida por el efecto adhesivo. Las retículas de juntas de las hojas de ladrillo pares o impares también están desplazadas entre sí. 151 Un ejemplo del efecto de losa de un solapamiento adhesivo lo representa esta técnica catalana de ladrillo, en la que un piso plano se enladrilla horizontalmente con ladrillos planos. Sin embargo, la limitada resistencia adhesiva al cizallamiento de la capa de mortero sólo permite vanos a pequeños (alrededor de 60 cm). El efecto de continuidad a través de las vigas también tiene una influencia favorable.

a

2 Conducción de fuerzas

Implementación constructiva de la transmisión de fuerzas

Un ejemplo práctico de este tipo de construcción son las técnicas catalanas de bóvedas tabicadas de ladrillo.9 Las bóvedas tabicadas catalanas obtienen una rigidez adicional especial gracias a su curvatura. La capacidad de la estructura para absorber fuerzas de tracción en el plano del componente, o tangenciales a él, permite un efecto de membrana en estos componentes curvos, que se comportan en gran medida como un delgado cascarón homogéneo.

☞ Vol. 2, Cap. VII, Aptdo. 2.2 Condiciones geométricas

Los elementos sólidos y, en cierta medida, los elementos hechos de barras juntadas a tope, como se han comentado en los capítulos anteriores, tienen la ventaja de presentar cantos relativamente pequeños para vanos pequeños, así como una buena distribución de tensiones en el elemento. Por otro lado, suelen ir asociados a un consumo de material relativamente grande y un elevado peso propio. En determinadas condiciones, como en el caso de flexión con grandes luces, puede darse el caso de que una gran parte de los recursos resistentes del elemento se utilicen sólo para soportar la carga muerta. Un paso esencial para un mejor aprovechamiento del material y una reducción del peso de la construcción son los sistemas de costillas o sistemas nervados, como se verá a continuación. El principio de construcción se basa en barras dispuestas paralelamente a una distancia fija unas de otras, que en adelante se denominarán costillas o nervios. Para formar superficies cerradas, éstas se cubren con:

Elemento compuesto por costillas uniaxiales espaciadas

z

y x

☞ Ver también Vol. 2, Cap. VIII, Aptdo. 5. Sistemas nervados, donde esta variante constructiva se examina en forma de un componente envolvente completo analizando su construcción global con respecto a las diversas subfunciones constructivas.

• una placa por un lado ( 152), ó: • dos placas, por ambos lados ( 152). Las costillas, por su parte, pueden tener orientación: • uniaxial (unidireccionales) ( 95), o bien: • biaxial o multaxial (bidireccionales) ( 96). Los elementos de costillas orientadas biaxialmente o multiaxialmente se analizarán más adelante. La superficie puede cerrarse con:

☞ Aptdo. 9.5 Elemento de costillas biaxiales o mutiaxiales, pág. 654

• placas ( 153), o por medio de: • conjuntos o carreras adicionales de barras superpuestas orientadas a través de las costillas principales, pertenecientes a una jerarquía estructural inferior a la de la costilla ( 154), en capas progresivas, acabadas finalmente con una placa delgada. Las placas pueden ejecutarse en este contexto: • de modo que cooperan estructuralmente, o:

☞ Vol. 2, Cap. IX-1, Aptdo. 3.7 Algunas consideraciones básicas de proyecto sobre grupos de barras

639

9.4

640

VI Funciones

Implementación constructiva de la transmisión de fuerzas

z

z y

y

x

x

152 Elemento nervado unidireccional, cubierto con un panel en un lado.

z

y

153 Elemento nervado unidireccional, cubierto con un panel en ambos lados.

z

z

156 Carrera de costillas.

z y

y

x

x

158 Carrera de costillas con barras de borde.

159 Carrera de costillas con carrera de barras subordinada orientada transversalmente.

y x

154 Elemento nervado unidireccional con una carrera de barras subordinada orientada transversalmente.

z

x

x

155 Elemento nervado bidireccional, cubierto por dos lados con panel (véase Aptdo. 9.5).

y

z

y x

157 Carrera de costillas con placa que la arriostra y distribuye la carga.

z

y x

160 Carrera de costillas con combinación de barras de borde y placa rigidizante (en uno o ambos lados).

2 Conducción de fuerzas

Implementación constructiva de la transmisión de fuerzas

• no cooperan estructuralmente. Al igual que con las variantes de diseño discutidas hasta ahora, las siguientes reflexiones abstraen de situaciones específicas de aplicación o instalación y se limitan a suponer casos de carga y apoyo de validez general. Desde esta perspectiva, la categoría de sistemas de costillas incluye:

F

F

F

F

F

F

• pisos de vigas; • paredes nervadas; z

• cubiertas planas de vigas; • construcciones de cubiertas inclinadas convencionales, así como:

y x

F

F

F

F

F

F

161 Carrera de costillas bajo carga de compresión axial debida a cargas concentradas F.

• emparrillados de vigas, etc. La conducción de fuerzas tiene lugar en el elemento nervado esencialmente en su estructura básica compuesta de un grupo de barras ( 156). Los demás componentes, que complementan a las barras para formar una estructura bidimensional de acción conjunta, sirven para distribuir las fuerzas y rigidizar la estructura básica. En cada caso, estos pueden ser:

e F

F

F

F

F

F

F

• una placa, aplicada en uno o ambos lados ( 157); • barras testeras a las que se conectan las barras individuales del grupo de costillas por sus testas ( 158);

z

y x

• otro grupo de barras adyacente, orientado transversalmente, generalmente aplicado a un lado ( 159),

F

F F

F

F

F

F

162 Los elementos testeros son capaces de compensar ciertas excentricidades e.

así como diversas combinaciones de estos elementos ( 160). Las combinaciones que se producen en la construcción son muy numerosas y no pueden tratarse exhaustivamente en este contexto. A continuación, sólo se examinarán los casos esenciales de conducción de fuerzas en el sistema básico del entramado de nervios, así como la posible participación de los elementos complementarios placa/barra testera/grupo de barras: • compresión: La forma en que las cargas externas se transmiten a los elementos estructurales internos, es decir, en particular a las costillas individuales, es esencial para la función de transmisión de fuerzas del elemento nervado. Las barras del sistema de costillas, en principio, sólo pueden absorber cargas concentradas F que actúan axialmente sobre ellas ( 161). La adición de miembros de borde también puede permitir aplicar fuerzas excéntricas, siempre que el miembro de borde (posiblemente

z

y x

163 Deformación del elemento por contracción debida a la compresión.

641

642

Implementación constructiva de la transmisión de fuerzas

☞ Los casos Euler en el Aptdo. 8. Mecanismos de fallo críticos, pág. 614

VI Funciones

con la ayuda de una placa o placas delgadas) sea capaz de absorber los esfuerzos de flexión y cortantes resultantes ( 162); Las fuerzas de compresión en el elemento nervado no se distribuyen uniformemente sobre la sección transversal como en una placa, sino que se concentran esencialmente en las nervaduras. Esto puede dar lugar a concentraciones de carga que, en casos extremos, provocan el pandeo de una o varias costillas, a no ser que las placas u otras medidas lo impidan. Una gran carga concentrada en una sola costilla puede provocar el pandeo de este componente ( 164). Si la barra no se sujeta lateralmente, la forma de su sección transversal juega un papel especial, ya que la barra pandea siempre hacia el lado con menor rigidez a la flexión. Una primera medida sensata para evitar este tipo de fallo es dotar a la sección transversal de la costilla de un momento de área (es decir, rigidez a la flexión) suficiente en las dos direcciones principales, en este caso ➝ x y ➝ y. Al igual que en las demás variantes de elementos consideradas, el apoyo del elemento tiene una importancia decisiva para el pandeo. Los sistemas sujetos por un lado (como los empotramientos de un solo lado,  165), que tienen longitudes de pandeo especialmente largas, corren mayor riesgo. En este caso, bajo una carga extrema, es de esperar una evasión simultánea de todo el conjunto de costillas (como en  167). Dependiendo de la distribución de la rigidez en la sección transversal de las costillas y la rigidez del marco en la conexión entre las costillas y las barras testeras, esto puede ocurrir fuera del plano del elemento (es decir, en ➝ x como en  167), o en el propio plano (es decir, en ➝ y como en  166). Los sistemas con dos apoyos se comportan más favorablemente, ya que la longitud de pandeo se reduce a la mitad en comparación con los sistemas con un solo apoyo. Con una carga lineal superior a la carga crítica de pandeo, el fallo provocaría el pandeo de todo el conjunto de costillas en ➝ x (como en  169) o en ➝ y (como en  168). Para la dirección de pandeo son decisivas, de nuevo, las relaciones de rigidez de la sección transversal de la costilla en estas dos direcciones y la rigidez de la conexión entre la costilla y la barra testera: La costilla se desvía hacia el lado de menor rigidez en cada caso, es decir, en el caso de las secciones rectangulares habituales dispuestas transversalmente al plano, más bien en el mismo plano de los elementos. Como se ha mencionado, una gran rigidez a la flexión de la sección transversal de la costilla en ambas direcciones potenciales de deflexión ➝ x e ➝ y tiene, en principio, un efecto favorable. Esto daría lugar a secciones transversales de barras más bien compactas, por ejemplo, cuadradas, y, en consecuencia, también a costes de material relativamente elevados. Sin embargo, un método más eficaz es sujetar las cos-

2 Conducción de fuerzas

Implementación constructiva de la transmisión de fuerzas

Fcrit

z

Fcrit

z

y x

z y

y x

x

164 Pandeo de una costilla sometida a compresión excesiva por carga concentrada F. Se supone que el miembro testero inferior se mantiene fijo (sistema localmente inestable).

165 Sistema de costillas empotrado en un lado bajo carga de compresión uniforme.

Fcrit

z

z

y x

z

Fcrit

Fcrit

z

y x

z

y z

x

z y

167 Pandeo del sistema en ➝ x bajo carga de compresión excesiva (sistema inestable; la sección transversal de la costilla se supone aquí que es más rígida en ➝ y que en ➝ x) (estado inestable).

166 Pandeo del elemento nervado de  165 en su plano (yz) con conexiones rígidas de las costillas a los miembros testeros (condición inestable).

168 Pandeo del conjunto de costillas de un sistema apoyado en dos lados en ➝ y bajo una carga de compresión excesiva (condición inestable).

y x

x

z

z y

x

169 Pandeo del grupo completo de costillas de un sistema con doble apoyo en ➝ x bajo carga de compresión excesiva sólo si la rigidez de la sección de la costilla en ➝ x es menor que en ➝ y (condición inestable).

Fcrit

Fcrit

H z

y x

z

z

y x

z y

170 Aumento de la rigidez al pandeo atando las costillas en las direcciones ➝ x e ➝ y mediante un travesaño.

y x

z x

171 Acortamiento de la longitud de pandeo de una sola costilla debido a la participación de las costillas vecinas, aumentando así la carga crítica de pandeo (condición localmente inestable).

z

z y

x

172 Un travesaño no desplazable en ➝ y provoca la reducción a la mitad de la longitud de pandeo del sistema global (en este caso en ➝ y). Del mismo modo, un travesaño sujetado en ➝ x puede dificultar que el conjunto de costillas pandee en ➝ x (se muestra el estado inestable).

643

644

Implementación constructiva de la transmisión de fuerzas

VI Funciones

tillas por su lado, preferiblemente en el centro de su largo (como en  170), lo que reduce la longitud de pandeo a la mitad de la longitud de la costilla. El travesaño en  170 hace que una costilla en riesgo de pandeo se mantenga en su lugar sujetada por las restantes. Esto significa que una sola costilla sometida a una gran carga concentrada en ➝ y sólo podría pandearse como se muestra en  171. Sin embargo, esta barra transversal no reduce el riesgo de pandeo del entramado de nervios completo en ➝ x o en ➝ y (como en  168 y 169). Por otro lado, este sí es el caso si el travesaño está a su vez sostenido inamoviblemente—como en  172 en ➝ y por el punto fijo H. Las siguientes medidas también pueden desempeñar una tarea similar a la de un travesaño: •• un grupo de barras secundario orientado transversalmente ( 173). Estas barras transversales también retienen las costillas en ➝ y y, por lo tanto, previenen el pandeo. Sin embargo, a menos que estas barras transversales estén a su vez sujetas de forma inamovible, esto sólo afecta las barras individuales, no al conjunto completo de costillas que, bajo una carga extrema, podrían desplazarse en su totalidad (como en el caso  174). Por otro lado, un arriostramiento diagonal como el de  175 puede hacer que el elemento sea rígido a cortante y así evitar el pandeo de las costillas a lo largo de ➝ y, siempre que también existan conexiones intermedias entre las costillas (primarias o secundarias) y las riostras;

☞ Véase también el subapartado 'flexión' más abajo en pág. 650

•• el refuerzo mediante una placa fijada en un lado o también mediante dos placas fijadas en ambos lados ( 176). La rigidez al esfuerzo cortante de la placa en su plano impide que las barras se desvíen en el mismo (es decir, en ➝ y). Además, las barras no permiten que la placa—normalmente delgada—se desvíe por su parte de su plano bajo este esfuerzo cortante, es decir, que se abombe. Siempre que se reduzca el riesgo de pandeo de la costilla a lo largo de ➝ y como consecuencia de la placa, se puede adelgazar su sección en este eje. De este modo, son posibles secciones transversales más delgadas con el lado largo en ➝ x ( 178). Si, además, una unión a cortante adecuada entre el nervio y la placa permite que los dos componentes interactúen, aumenta el momento de inercia de la sección de la costilla y se reduce también el riesgo de pandeo en dirección ➝ x ( 178). Una fuerza de compresión transversal a la dirección de las costillas ( 179) afecta inicialmente sólo a las costillas de los bordes que se ven sometidas a flexión en el plano del elemento (es decir, a lo largo de ➝ y). La fuerza luego se transmite, o se cortocircuita, axialmente en las otras

2 Conducción de fuerzas

Implementación constructiva de la transmisión de fuerzas

Fcrit

z

y

z

x

173 Un conjunto de barras orientadas transversalmente también hace que las costillas se sujeten entre sí (como aquí en ➝ y), pero no evita que se deforme todo el sistema como en  174.

z y

y

x

x

174 Un conjunto de barras no sostenido no puede evitar el pandeo de todo el sistema de costillas en ➝ y (y naturalmente también ➝ x) sin medidas adicionales (condición inestable).

175 Refuerzo del elemento contra el pandeo de las costillas en ➝ y mediante arriostramiento diagonal. Se requieren para este fin conexiones intermedias de las costillas primarias o secundarias con las riostras diagonales.

x

placa no participante

x

h1 x

z

y

z

x

176 Sistema de costillas cubierto con tablero en uno o ambos lados.

z

y x

179 Esfuerzo de compresión en el elemento nervado orientado transversalmente al grupo de costillas.

y x

177 Esfuerzo de tracción en el elemento nervado con deformación por alargamiento.

z

y x

180 Esfuerzo cortante sobre el elemento nervado.

placa participante

x

banda de placa participante conexión resistente al corte

h2

178 La participación estática de las placas conectadas a la costilla de forma resistente al cizallamiento aumenta el canto h de la costilla para la flexión en torno al eje x-x y, por tanto, su rigidez a la flexión.

645

646

Implementación constructiva de la transmisión de fuerzas

VI Funciones

dos costillas de borde. Esta orientación transversal del nervado con respecto a la fuerza contradice naturalmente el principio de diseño del elemento de costillas. En estos casos, elementos complementarios, como placas o barras transversales, deben hacerse cargo de la transmisión de la fuerza de compresión. • tracción: a diferencia de la compresión, no hay riesgo de pandeo bajo tracción ( 177). Al igual que con compresión, no obstante, la cuestión es cómo se introduce la fuerza externa en la estructura interna de costillas. La aplicación de una fuerza excéntrica con un desplazamiento e—análoga a la variante de compresión en  162—provoca un esfuerzo flector en la barra afectada. Las barras de borde pueden asumir la misma tarea de distribución de cargas que en el caso de elementos de costilla sometidos a compresión ( 162). Aparte de posibles esfuerzos flectores debidos a la excentricidad, sólo el área de la sección transversal de la costilla es relevante bajo tracción pura, no su forma. Por lo tanto, consideraciones relativas a su rigidez a la flexión en diferentes direcciones, como en el caso de compresión, son innecesarias; • esfuerzo cortante: Un requisito previo para el efecto de diafragma de un elemento nervado es la rigidez frente al esfuerzo cortante en el plano yz del elemento, como se muestra en  180. Suponiendo la existencia de barras testeras que unen el enrejado de costillas para formar un elemento cooperante, así como una conexión articulada en los extremos de las costillas, el elemento muestra una cinemática como en  182: El elemento ortogonal se descuadra convirtiéndose en un paralelogramo. Un grupo de barras orientado transversalmente como el mostrado en  183 no es capaz de impedir esta movilidad del elemento. Se requieren medidas complementarias para proporcionar la resistencia necesaria a este esfuerzo. Son concebibles: •• una placa en uno o ambos lados ( 184): Como se ha descrito para la compresión (véase más arriba), la placa refuerza el sistema de costillas contra el cizallamiento. Por su parte, las costillas sujetan la placa en ➝ x—es decir, su dimensión débil—de modo que es imposible el pandeo de la misma bajo esfuerzo cortante en esta dirección. El requisito previo para ello es el afianzado de la placa al sistema de costillas;

✏ Cf. la construcción histórica de entramado de madera, tratada en Vol. 2, Cap. X-2, Aptdo. 3.3 Construcción de entramado

•• arriostramiento diagonal en forma de barra ( 185 –189): Una barra diagonal es capaz de absorber el esfuerzo diagonal de tracción o de compresión que acompaña al esfuerzo cortante—este último caso se muestra en  185. Al tratarse en su mayoría de barras que pueden transmitir tanto compresión como tracción, una sola barra diagonal es suficiente para

2 Conducción de fuerzas

z

z y

y

x

x

181 Deformación del elemento nervado  180 con conexión rígida de la costilla al miembro testero.

z

y x

184 Refuerzo del elemento nervado contra esfuerzo cortante con la ayuda de una placa fijada en uno o ambos lados.

z

Implementación constructiva de la transmisión de fuerzas

y x

187 Refuerzo del elemento nervado contra esfuerzo cortante con la ayuda de riostras diagonales en forma de rombo.

z z

z y

182 Vuelco del elemento nervado no rigidizado y cargado por esfuerzo cortante, con conexión articulada de la costilla al miembro testero, en su plano (yz) descuadrándose (sistema inestable).

z

y x

185 Refuerzo del elemento nervado contra esfuerzo cortante con la ayuda de una barra diagonal resistente a la compresión y a la tracción.

y x

x

183 Un grupo de barras delgadas orientado transversalmente no basta por sí solo para evitar el descuadre y el colapso del elemento nervado (sistema inestable).

z

y x

186 Refuerzo del elemento nervado contra esfuerzo cortante con la ayuda de dos barras diagonales.

647

648

Implementación constructiva de la transmisión de fuerzas

VI Funciones

rigidizar el sistema frente a cargas cambiantes. A pesar de las fuerzas de compresión que se producen, la barra diagonal no suele correr riesgo de pandeo, siempre que esté conectada a las costillas al menos en algunos puntos, como en  185. Son precisamente estas uniones o penetraciones de costilla y barra diagonal las que, no obstante, representan la desventaja más importante de este diseño, ya que acarrean bastante complicación constructiva. Se pueden concebir arriostramientos diagonales con diferentes geometrías ( 186–188). También es posible realizar sistemas en los que se dejan huecos enteros libres para posibles aperturas necesarias (área A en  188); •• tirantes diagonales ( 189): dos tirantes en direcciones opuestas son capaces de absorber la fuerza de tracción diagonal resultante del esfuerzo cortante en ambas direcciones. Independientemente de cómo se aplique el esfuerzo cortante, siempre hay un tirante que absorbe la tracción correspondiente. Esta variante tiene la ventaja de poderse evitar penetraciones mutuas de elementos­— como surgen en la variante comentada anteriormente—, ya que los tirantes, que son muy delgados, pueden pasar por encima o delante de las costillas. Las excentricidades resultantes de la posición exterior de los tirantes pueden evitarse aplicándolos por ambos lados. Sin embargo, este tipo de arriostramiento es bastante flexible, ya que la rigidez a la elongación de los tirantes es escasa. En consecuencia, se producen grandes deformaciones bajo grandes cargas. Por lo tanto, a menudo es aconsejable pretensar los tirantes. En principio, también es posible absorber los esfuerzos cortantes por un efecto de pórtico del elemento ( 190 y deformación en  191). Para este propósito, las conexiones entre la costilla y la barra testera se realizan rígidas a la flexión. Sin embargo, este principio de arriostramiento requiere una rigidez a la flexión suficiente de cada costilla en el plano del elemento (yz), es decir, una mayor anchura de sección. Dado que el entramado siempre acaba cerrándose en toda su superficie, al menos cuando se utiliza como componente envolvente, cabe suponer que la rigidez puede garantizarse con menos material y complicación constructiva con las variantes mencionadas anteriormente (aplacado, arriostramiento diagonal). Cuando se absorben esfuerzos cortantes locales a lo largo de una costilla, hay que distinguir si se aplican directamente a la misma ( 192), en cuyo caso se somete ésta a esfuerzos cortantes, o si se aplican entre dos costillas. En este último caso, cabe suponer que, sin medidas adicionales, la barra testera se deformará como en  193. Un

2 Conducción de fuerzas

A

A

z

y

Implementación constructiva de la transmisión de fuerzas

A

188 Arriostramiento del elemento nervado contra esfuerzo cortante, manteniendo las aberturas libres A.

A

z

x

y x

189 Arriostramiento del elemento nervado contra esfuerzo cortante con la ayuda de dos tirantes diagonales, en uno o ambos lados.

190 Elemento nervado con efecto marco: las conexiones entre las costillas y los testeros están ejecutadas para ser rígidas a la flexión. z

y

z

y x

x

191 Deformación por cizallamiento del elemento tipo marco.

192 Esfuerzo cortante en un eje de costilla. z

y

z

y x

x

193 Esfuerzo cortante entre dos ejes de costilla.

194 Esfuerzo cortante ortogonal a la dirección de las costillas, que se apoyan en una barra testera (inclinación del elemento). z

y x

z

y x

195 Esfuerzo cortante ortogonal a la dirección de las costillas con deformación por flexión de las costillas exteriores (sin descuadre por apoyo en diagonal).

649

650

Implementación constructiva de la transmisión de fuerzas

✏ Sólo participan a través de la flexión de las costillas, lo que evita que el elemento global se convierta en paralelogramo

✏ Como se utiliza, por ejemplo, en vigas de piso hechas de perfiles delgados de canto en la construcción americana de costillas de madera; véase Vol. 2, Cap. X-2, Aptdo. 1.2 Métodos americanos de construcción de madera; o bien Aptdo. 3.4 Construcción de costillas, construcción de panel

VI Funciones

refuerzo adecuado por aplacado puede, a su vez, asegurar la estructura contra este tipo de esfuerzo cortante. Los esfuerzos cortantes que actúan en perpendicular a la dirección de las costillas ( 194 ó 195) provocan una deformación de las dos costillas de borde sin que las costillas restantes participen directamente en la transferencia de la carga. Se trata de una aplicación de fuerza desfavorable, que contradice el principio constructivo del elemento nervado. Se requieren medidas adicionales, como un aplacado, para distribuir la carga sobre todas las costillas. Esfuerzos cortantes aplicados en la dirección de la costilla con un desplazamiento e entre la fuerza y la reacción ( 196), son neutralizadas por la resistencia al corte de la propia costilla. Sin embargo, es más peligroso un desplazamiento e entre la fuerza y el apoyo transversal al eje de la costilla ( 197). A menos que se tomen medidas adicionales para evitarlo, este tipo de esfuerzo hará que la costilla afectada—aquí, la más externa—vuelque. Dado que en la mayoría de los casos las costillas van acopladas entre sí por una placa o por un grupo de barras orientado transversalmente, esto también puede provocar el vuelco del grupo de costillas completo (como en  198). Un elemento de borde como el de  197 sirve para evitarlo. Un arriostramiento diagonal entre las costillas (en planos paralelos a xy) también puede servir para el mismo propósito; • flexión: El requisito previo para una acción resistente racional y eficiente del elemento nervado bajo flexión es, en ante todo, la orientación apropiada de las costillas con respecto al apoyo. En el caso de la variante direccional del sistema de costillas que se contempla, sólo conviene situar apoyos en uno o dos extremos ( 200, 199). Obviamente, alinear las costillas en paralelo a los apoyos ( 201) carece de sentido desde el punto de vista estático, ya que las costillas no tienen ninguna función portante en este caso, sino que están simplemente colgando de un elemento complementario como una placa. Sin embargo, incluso en este caso pueden, en determinadas circunstancias, proporcionar rigidez a un elemento nervado portante y, por ejemplo, garantizar una buena distribución transversal de la carga. Sin embargo, en ese caso no actúan como elemento portante principal. Una barra testera sobre la que se apoyan las costillas ( 202) también contradice el principio de conducción de fuerzas del sistema de costillas direccionales, ya que este elemento de borde está sometido a fuertes cargas y deformaciones, mientras que las costillas sólo están sometidas a esfuerzos pequeños. Un apoyo adicional del elemento en las dos barras de borde 1 y 7 ( 203), es decir, un apoyo perimetral del elemento, no ofrece ninguna ventaja, ya que las costillas libres 2 a 6 no pueden beneficiarse de ello debido a la falta de un elemento transversal (rígido a la flexión) que los conecte. Por el contrario, la diferencia de deformación entre

2 Conducción de fuerzas

Implementación constructiva de la transmisión de fuerzas

e

o br

de

e rd

bo

iem

m

e

z

y

z z

x

196 Esfuerzo cortante a lo largo de la dirección de la costilla y flexión debido al desplazamiento e entre la fuerza y la reacción de apoyo.

z

y

197 Esfuerzo cortante transversal a la dirección de la costilla debido al desplazamiento e entre la fuerza y la reacción de apoyo. Aseguramiento contra el vuelco mediante un miembro de borde.

z

y x

202 El apoyo de las costillas en las barras testeras conduce a una redirección innecesaria de la fuerza y a una utilización inadecuada del material cuando las barras tienen el mismo rango.

y x

x

200 Esfuerzo flector de un elemento nervado apoyado (empotrado) linealmente en un lado debido a carga superficial transversal al plano del elemento.

z

198 Peligro de vuelco del grupo completo de costillas por el efecto de atado del entrevigado orientado transversalmente (en la imagen, una placa) o de un grupo de barras secundarias (sistema inestable).

z

y

1

z

y x

x

x

199 Esfuerzo flector de un elemento nervado apoyado linealmente por las dos caras debido a carga superficial transversal al plano del elemento (no se muestra el entrevigado, pero se supone).

y

2

3

4

5

6

7

y x

203 Un apoyo lineal de un sistema de costillas direccionales en cuatro lados no ofrece ventajas. Las costillas 2 a 6 no se benefician de los apoyos en la posición 1 y 7 debido a la falta de distribución transversal de carga.

201 Orientación, carente de sentido estructural, del conjunto de costillas en paralelo a los apoyos lineales.

651

652

Implementación constructiva de la transmisión de fuerzas

VI Funciones

204 Aplacado de un sistema nervado con uno o dos paneles (mostrados aquí en ambos lados). 205 Siempre que haya una conexión suficientemente resistente al esfuerzo cortante entre el panel y las costillas (como se indica aquí en forma de conexiones puntuales), puede producirse una interacción estática de los dos componentes bajo flexión.

z

y

z

x

y x

206 La placa orientada hacia la fuerza actúa como cordón de compresión de la costilla, la placa orientada en sentido contrario a la fuerza actúa como cordón de tracción. 207 Sistema nervado con barras transversales bajo flexión. El grupo de barras subordinado no puede contribuir, a diferencia del caso en  206, a la rigidez a la flexión de las costillas principales.

☞ Ver consideraciones sobre la contribución de la placa en cuanto a la compresión, cf.  178 en pág. 645

z

y x

z

y x

la costilla de borde apoyada en toda su longitud (1 ó 7) y la adyacente flexionada (2 ó 6) conduce inevitablemente en esta zona a un fuerte esfuerzo cortante y torsión de la placa aplicada, así como a una fuerte torsión de los miembros de borde a los que se unen las costillas. El factor decisivo para la rigidez a la flexión del sistema es sobre todo la de las costillas, es decir, en particular el momento de área de su sección transversal. Es determinante para este momento de inercia el canto (medido en ➝ x) de la costilla, que determina el espesor del elemento. Cuanto mayor sea este canto, más rígido a la flexión será evidentemente el elemento. A diferencia del elemento sólido, el elemento nervado está lejos de consumir una buena parte de su capacidad de carga para soportar su propio peso, incluso con espesores grandes. Esto significa que la relación entre la capacidad de carga y el peso muerto suele ser más favorable en elementos nervados que en sólidos. Por otro lado, con este sistema de nervaduras se debe prever un mayor espesor o canto para la misma carga que con una losa sólida, siempre que el peso propio no domine sobre las demás cargas. Un aplacado ( 204) en uno o ambos lados del elemento de costillas puede aumentar la capacidad de carga de la estructura, siempre que haya suficiente resistencia al deslizamiento en la interfaz entre la costilla y la placa ( 205). Se produce, en tal caso, una participación de la placa. En la zona de flexocompresión de la costilla, la placa la refuerza actuando como un cordón de compresión, que resulta de una tira de placa cooperante situada encima de la costilla ( 206). En la zona de tracción, en cambio, el

2 Conducción de fuerzas

1

2

3

6

5

4

Implementación constructiva de la transmisión de fuerzas

7

1

2

3

4

5

6

7

l

208 Una barra transversal tiene la tarea principal de distribuir la carga bajo flexión a las costillas sobre las que se apoya (aquí 4 y 5) (no se muestran el efecto de continuidad de la barra transversal y la deformación de las costillas principales).

h z

y x

l

z

y x

aplacado puede actuar también como cordón de tracción, siempre que ofrezca la resistencia a la tracción necesaria. En general, se incrementa el canto efectivo por el grosor del tablero—simple o doble, dependiendo de si se utiliza un aplacado de una o dos caras—y el momento de área se incrementa por la proporción de los dos cordones o tiras de placa que actúan conjuntamente. Un conjunto de barras orientado transversalmente, como en  207, no sirve obviamente para aumentar la rigidez a flexión de la costilla por contribución estática, ya que, a diferencia de la placa, no puede proporcionar un cordón suplementario continuo de compresión o tracción. La tarea principal de este grupo de barras es distribuir las cargas que no inciden directamente en una costilla, es decir, que inciden en el espacio intermedio ( 208), a las dos costillas que flanquean el recuadro—aquí las costillas 4 y 5, y en un principio sólo éstas. En consecuencia, la barra subordinada orientada transversalmente (aquí, para simplificar, se supone que no hay efecto de continuidad) se somete a flexión por su parte, por lo que sólo tiene que salvar la distancia l entre dos costillas vecinas. Por esta razón, el conjunto de barras orientado transversalmente sólo requiere poca rigidez y tiene por tanto un canto h pequeño. Esta es una característica esencial de los sistemas direccionales organizados por jerarquías. Las cargas simples que actúan sobre una costilla y una barra transversal, como se muestra en  209, dan lugar a una deformación por flexión de la costilla afectada (en este caso la nº 5) y a la correspondiente deformación por flexión de la barra transversal bajo carga.a Las barras transversales restantes, sin carga, se levantarían de la costilla 5 si no estuvieran unidas a ella. Sin embargo, la barra transversal cargada carece de suficiente rigidez a la flexión para distribuir la carga transversalmente a las costillas adyacentes, es decir, para forzar una transferencia de carga biaxial. Sólo cuando la barra transversal tiene una rigidez comparable a la de la propia costilla puede producirse una verdadera flexión biaxial (como en el ejemplo de  227). Además, bajo carga excesiva, puede producirse en los sistemas de costillas un pandeo por flexión de las mismas—que no debe confundirse con el vuelco de la

209 El efecto de una carga puntual no puede distribuirse a los elementos vecinos (costillas principales 4 y 6) debido a la insuficiente rigidez a la flexión de la barra transversal (representación simplificada).

☞ Vol. 2, Cap. IX-1, Aptdo. 3.6 El acabado de sistemas de barras para formar superficie con la ayuda de aplacados ✏ a La flexión se muestra aquí exagerada, para mayor claridad, sin tener en cuenta la deformación de la barra transversal como resultado del efecto de continuidad; también para distinguir claramente esta carrera de barras subordinada de una carrera de barras orientada transversalmente, pero del mismo orden, tal como se halla en un elemento de costillas verdaderamente biaxial (es decir, en un emparrillado de vigas). ☞ Aptdo. 9.5 Elemento compuesto de costillas biaxiales o mutiaxiales, pág. 654; véase también Vol. 2, Cap. IX-1, Aptdo. 3. La composición constructiva del elemento superficial envolvente

653

654

Implementación constructiva de la transmisión de fuerzas

VI Funciones

F

cri

t

F

cri t

z

x

z

y

z

x

z

z y

x

210 Flexopandeo de una sola costilla bajo una gran carga simple (localmente inestable).

z y

z

y

y x

z

z y

x

211 Flexopandeo de un sistema completo de costillas bajo una gran carga superficial (condición no estable).

x

212 Un efecto de voladizo o de continuidad de las costillas conduce a una distribución más favorable de los momentos flectores.

☞ Flexión reducida en los casos de carga 7.1.2, 7.1.3 así como 7.1.5 y 7.1.6 en comparación con el caso 7.1.2 ó 7.1.4

costilla como se muestra en  198—. En caso de esfuerzos extremos de flexión, se produce una desviación o un pandeo lateral de la correa superior de la costilla, que está sometida a compresión. En consecuencia, se tuerce la sección transversal de la costilla en la zona central del vano en relación con la misma en la zona de apoyo, que se supone que va fijada aquí, por ejemplo, por una barra testera. Como consecuencia, se produce una torsión de la costilla. Este mecanismo de fallo puede afectar a una sola costilla (en el caso de una gran carga individual,  210) o a un conjunto completo ( 211), especialmente cuando las costillas van acopladas entre sí por medio de un grupo de barras orientadas transversalmente. Es evidente que una acción continua de las costillas ( 212) distribuye más favorablemente los momentos flectores que en el caso de sistemas de un solo vano; • torsión: ninguna, sólo torsión de barras individuales.

9.5 9.5

Elemento compuesto por costillas espaciadas biaxiales o multiaxiales

z

y x

En el caso de elementos de costillas orientadas biaxialmente o no direccionales—a menudo denominadas rejillas o emparrillados de vigas, generalmente utilizadas como estructuras de piso; en forma de diafragma, se denominan estructuras porticadas—, se cruzan dos conjuntos de costillas comparables en sus dimensiones y rigideces en las dos direcciones ortogonales principales (en este caso ➝ y y ➝ z). Las costillas se penetran entre sí en nudos normalmente rígidos a la flexión, más raramente articulados. Alternativamente, pueden interpenetrarse en un elemento tres o más grupos de costillas. Este elemento nervado se comporta de forma análoga al sistema de costillas direccionales bajo diversas cargas, por lo que estos casos coincidentes no se revisarán a continuación. En cambio, siempre se observa un comportamiento claramente diferente cuando el factor decisivo es la distribución transversal de cargas. A continuación se examinarán con más detalle estos casos concretos:

2 Conducción de fuerzas

Implementación constructiva de la transmisión de fuerzas

• compresión: El grupo de barras en la dirección ➝ y no puede evitar que falle bajo compresión en ➝ z todo el elemento en su conjunto después de que se haya superado la carga crítica de pandeo, como se muestra para el caso del sistema orientado uniaxialmente en  168 y 169. Sin embargo, siempre se evita la deflexión lateral en dirección ➝ y, como en el caso de  168, si hay una conexión rígida a la flexión de los grupos de costillas ( 213). Por otro lado, el grupo de costillas transversal afianza lateralmente las barras bajo grandes cargas locales. Por consiguiente, no hay peligro de que se produzca un pandeo de una sola costilla, como se muestra—también para el sistema uniaxial—en  171. A diferencia de sistemas nervados direccionales, es posible absorber fuerzas de compresión en ambas direcciones principales ➝ y y ➝ z en idénticas condiciones; • tracción: Como la distribución transversal de cargas bajo tracción juega sólo un papel menor, no se presenta ningún comportamiento diferente a sistemas direccionales. Una excepción es el sistema de  216, en el que la distribución transversal de la carga se consigue flexionando las barras ortogonales; • esfuerzo cortante: A diferencia del elemento nervado direccional, en el que las costillas relativamente largas sólo cooperan poco con la barra testera en forma de pórtico, en el elemento nervado bidireccional existen condiciones más favorables para un efecto de pórtico ( 217). Los numerosos nudos rígidos y las longitudes similares o iguales de las secciones libres de las barras en ambas direcciones (➝ y y ➝ z) mantienen los momentos flectores pequeños en comparación con sistemas nervados uniaxiales (cf. sobre este punto  191). El efecto de pórtico conduce a una deformación por flexión de las barras como se muestra en  218. Una acción de diafragma bajo esfuerzo cortante, como se muestra en  217, puede lograrse naturalmente, como con otros sistemas de barras ( 189), también con costillas que se cruzan, introduciendo un arriostramiento diagonal, si los nudos están articulados ( 219, 220). Sin embargo, debido a las numerosas penetraciones en los nudos de las costillas, esto suele provocar una mayor complicación constructiva. Alternativamente, también es posible aplicar tirantes planos (flejes o cables) al exterior del elemento; • flexión: De particular interés es el comportamiento del elemento nervado bidireccional con nudos rígidos a la flexión bajo un esfuerzo flector debido a una carga transversal al plano del elemento (es decir, en ➝ x). Como se ha mencionado, se efectúa entonces una transferencia de carga biaxial en ambas direcciones ➝ y y ➝ z a lo

✏ Una solución sencilla a este problema, utilizando un arriostramiento diagonal hecho de cables continuos, se aplicó en proyectos como las cúpulas de celosía de la oficina Schlaich, Bergermann & P.

655

656

Implementación constructiva de la transmisión de fuerzas

VI Funciones

Fcrit

z

y

z

x

Fcrit

z y x

z

z y

213 Deformación del elemento nervado bidireccional que actúa como marco.

z

y

x

214 Pandeo lateral del marco en su plano (yz) con empotrado lineal en la base (condición inestable).

z

y

215 Pandeo lateral del marco en su plano (yz) en ➝ y con apoyo lineal doble (condición inestable).

z

x

x

y

x

y x

z

z y

216 Distribución transversal de una fuerza de tracción en el elemento nervado biaxial por flexión de las costillas transversales.

z

y x

219 Arriostramiento diagonal en un elemento nervado biaxial con nudos articulados.

217 Sistema nervado bidireccional bajo esfuerzo cortante.

z

y x

220 Arriostramiento diagonal de todos los recuadros con ayuda de cables (nudos articulados en cada caso).

x

218 Deformación del elemento nervado biaxial que actúa como marco.

z

y x

221 Elemento nervado bidireccional sobre apoyos lineales en cuatro lados. Las costillas están conectadas entre sí en los nudos de forma resistente al cizallamiento y a la flexión.

2 Conducción de fuerzas

Implementación constructiva de la transmisión de fuerzas

657

largo de ambos grupos de costillas que se cruzan. Cada costilla bajo flexión es asistida por todas las costillas que la intersectan, ya que éstas van conectadas mutuamente en los puntos de cruce de manera resistente al corte y rígida a la flexión. En el caso de un apoyo perimetral lineal de cuatro lados, como en  222, se puede observar que bajo carga surge una torsión a lo largo del eje de las barras debido a la continuidad de las costillas. Dado que hacia las esquinas se impide progresivamente la torsión, esto conduce a un cambio creciente de vuelque o de torsión de las costillas. Este fenómeno es comparable a la torsión de franjas de placa. Resulta del hecho de que cada costilla está sujeta en sus extremos por la barra de borde (axialmente recta, pues va apoyada en toda su longitud), mientras que en la zona del vano está torcida alrededor de su eje por las costillas transversales, que se flexionan bajo la carga, es decir, está sometida a torsión. El requisito previo para ello es la unión rígida a la flexión entre las costillas en los nudos, que es característica del elemento de costilla bidireccional. Este efecto es más fuerte cuanto más lejos esté la costilla del centro del elemento. En  224 se ve claramente que las barras de borde 1/1‘ y 7/7‘ son las más retorcidas. Las costillas centrales 4/4‘ (si están presentes), en cambio, no están torcidas. Aunque esta deformación representa un esfuerzo adicional en las costillas afectadas, también puede entenderse como una contribución de la costilla respectiva a la transferencia de carga efectuada por las barras transversales. O, dicho de otro modo: la resistencia a la torsión que opone cada costilla a este esfuerzo reduce la deformación por flexión de las costillas que la atraviesan ( 225). Este efecto puede potenciarse deliberadamente aumentando la resistencia a la torsión de las costillas. Esto requiere una sección transversal compacta con las mayores dimensiones posibles. Dado que

detalle representado en  224–225

1

2

3

4

5

6

Elemento nervado con apoyo lineal ☞ Véase también las condiciones de la placa en el Aptdo. 9.1.1 Placa sobre apoyo lineal en cuatro lados, pág. 620, así como en el Aptdo. 9.1.2 Placa sobre apoyos puntuales, pág. 623

d

7

1‘

222 Elemento nervado bidireccional sometido a esfuerzo flector debido a una carga superficial perpendicular a su plano. Se asume aquí que las esquinas están aseguradas contra el levantamiento.

d

2‘ 3‘ 4‘

d

5‘ 6‘

z y x

7‘

9.5.1

z y x

d

223 Elevación de las zonas de esquina bajo la misma carga que en  222 en caso de que la sobrecarga o la fuerza de retención sean insuficientes, de forma análoga a una placa maciza.

658

Implementación constructiva de la transmisión de fuerzas

VI Funciones

224 Cada nervio (mostrados aquí en su totalidad los nervios 1 a 4) sufre una deformación por flexión en el plano xz así como una torsión alrededor de su eje paralelo a ➝ z. De esto se desprende una inclinación específica del eje de cada nudo, divergiendo en cada caso de la dirección ➝ x. a

a

1

2

3

4

1‘

2‘

3‘

4‘

5‘

6’

a

7‘

z

a y

esto conlleva un consumo de material bastante alto cuando se aplica a todas las costillas, suele diseñarse sólo la barra de borde (nº 1/1‘ o 7/7‘) para que sea suficientemente rígida a la torsión, ya que es también la más fuertemente sometida a ésta ( 226 derecha). Cada costilla que acomete se halla entonces bajo un fuerte momento flector compensatorio en su apoyo—véase las dos grandes flechas de rotación en los extremos de la costilla en  226—, lo que conduce a un

2 Conducción de fuerzas

Implementación constructiva de la transmisión de fuerzas

225 Deformación del sistema mostrado en  224. Se puede apreciar la torsión de las costillas alrededor de su eje longitudinal. Las costillas del borde 1, 1', 7 y 7' son las que más se tuercen, mientras que la costilla central 4 no lo hace. La torsión resulta del cambio de la inclinación transversal de las costillas.

4 3

a

–z

2

–z

1 –z +y z –

1‘

a

-z

0

+y z -

2‘

–z +y

–z

+y +y

3‘

–z

0 +y

+y

+z

+y

4‘

+z +y

+y

+z +y

5‘

+z +z y +

+y +z

+z

+y +z

6‘

+z +y

7‘

z

0

y x

eje del nudo tras la deformación eje de referencia en ➞ x ejes de simetría

a

a

empotrado parcial y, en consecuencia, a una reducción de los momentos de vano. Al igual que con la placa, las esquinas del elemento nervado bidireccional se levantarán del apoyo a menos que se aplique una fuerza para evitarlo ( 223). En el caso de  224 y 225, que no presentan esquinas levantándose, se supuso tal fuerza de retención y, por tanto, un elemento rígido a la torsión con menor deformación por flexión.

a: ejes de apoyo

☞ Ver la explicación en Vol. 2, Cap. IX-2, Aptdo. 3.1.1 Placa bidireccional con apoyos lineales

659

660

9.5.2

Implementación constructiva de la transmisión de fuerzas

Elemento nervado con apoyo puntual

VI Funciones

En el caso de apoyo puntual del elemento nervado en las cuatro esquinas, como se muestra en la figura  227, se produce, al igual que en el caso del apoyo lineal, una transferencia de carga biaxial, ya como resultado de la conexión resistente al corte entre las costillas que se cruzan, que se deforman juntas bajo la carga. A diferencia del apoyo de borde lineal, la barra de borde (1/1‘ o 7/7‘) se ve sometida aquí a flexión como todas las demás costillas. Experimenta incluso una mayor deformación por flexión que el resto de

4 1‘

2‘

3‘

4 1‘

2‘

3‘

4‘

4‘

5‘

5‘

6‘

6‘

7‘

7‘

z

y

226 Sección a través del elemento nervado bajo carga representado en  223 junto a la costilla central nº 4. Izquierda: barra de borde 1‘/7‘ flexible a la torsión. Derecha: la barra de borde 1‘/7‘ con sección más compacta, más rígida a la torsión, conduce a un efecto de restricción en los extremos de las costillas orientadas en ➝ z y, en consecuencia, a una distribución de momentos más favorable, así como a una menor deformación.

2 Conducción de fuerzas

las mismas. En cambio, la costilla central (4/4‘) es la que menos se deforma. Dado que los extremos de todas las costillas se conectan a las barras de borde de forma resistente a la flexión, esta diferente deformación por flexión de las costillas, que varía gradualmente entre la barra de borde (máxima) y la barra central (mínima), conduce a una torsión de la barra de borde. Sin embargo, como están conectadas rígidamente en los puntos de cruce todas las costillas, este fenómeno afecta a todas ellas excepto a las barras centrales (si están presentes). Así, las diferentes deformaciones por flexión de las costillas 1 a 7 (en el plano xz) dan lugar a un giro cambiante de las barras 1‘ a 3‘ y 5‘ a 7‘ en torno a sus ejes (a lo largo de ➝ y). Al igual que en el elemento apoyado linealmente, la torsión de las barras tiene un efecto de alivio sobre las barras transversales sometidas a esfuerzos flectores. A su vez, en cada nudo se aplica un momento compensatorio que actúa en sentido contrario al momento flector ocasionado por la carga. De forma análoga al elemento nervado apoyado linealmente, este efecto también puede intensificarse en este caso con una barra de borde más robusta, ya que es ésta también la que está sometida a la torsión más fuerte en el apoyo puntual—como se ve claramente en  228, barra 1 ó 1‘ y 7‘. En términos generales, el esfuerzo torsor de un sistema de costillas biaxial apoyado en puntos es mucho menor que el de uno apoyado linealmente. En resumen, cabe señalar las siguientes características esenciales de los sistemas nervados uniaxiales y biaxiales:

Implementación constructiva de la transmisión de fuerzas

☞ Como se muestra en  226

☞ Ver  226 a la derecha

☞ Como se ve en  228 y 229 en comparación con  224 y 225

Comparación entre sistemas nervados uniaxiales y biaxiales

• Sólo el sistema bidireccional de costillas en cruz es adecuado como elemento sometido a esfuerzo cortante en su plano, es decir, como sistema porticado. No se puede conseguir razonablemente este efecto con barras largas dispuestas en paralelo como en el sistema unidireccional. El elemento nervado bidireccional es el que más se aproxima a un diafragma en su comportamiento portante. Especialmente cuando es necesario mantener huecos libres de rigidizadores diagonales (como en  216), como es el caso de paredes exteriores con ventanas—el efecto de pórtico o de diafragma del cerramiento exterior puede jugar un papel decisivo en el arriostramiento, en particular, de edificios de gran altura—, los sistemas nervados tipo rejilla son muy adecuados; • En determinadas condiciones, el elemento de costilla bidireccional muestra un comportamiento de carga muy ventajoso cuando se somete a un esfuerzo flector como resultado de una fuerza que actúa en ángulo recto con respecto a su plano, es decir, en su uso como emparrillado portante. El factor decisivo en este caso es la transferencia de carga biaxial en los dos grupos de costillas que se

661

detalle representado en  228–229

z y x

227 Deformación del sistema nervado apoyado en los cuatro puntos de esquina. Véase el detalle en  228 y 229.

9.5.3

662

Implementación constructiva de la transmisión de fuerzas

228 Deformación del sistema mostrado en  227. También se puede ver en este caso la torsión de las costillas alrededor de su eje longitudinal. Los nervios del borde 1, 1', 7 y 7' también están torcidos en sus extremos, es decir, en la imagen en los puntos de apoyo 1/1' y 1/7'.

1‘

2‘

3‘

4‘

5‘

6’

7‘ z

y

VI Funciones

1

2

3

4

2 Conducción de fuerzas

Implementación constructiva de la transmisión de fuerzas

229 Desviación característica de los ejes de cada nudo respecto a la dirección ➝ x debido a la deformación del sistema de costillas.

4

3

–z +y–z

2 1

–z

+y

+y

1‘

+y z – –z

–z

+y z –

2‘

+y z –

+y z – +y z –

3‘

0

+y -z

+y +z

+y 4‘

+z +y

+y +z +y

5‘

+y

+z

+z

+y

+z

+z +y

+z +z

+z y +

6‘

+y +z

z

+y y x

7‘

+z +y

663

664

Implementación constructiva de la transmisión de fuerzas

☞ Vol. 2, Cap. IX-1, Aptdo. 2.3 Relación de vanos en la transferencia de carga bidireccional

VI Funciones

cruzan. El requisito previo es la conexión mutua entre las costillas resistente al corte y a la flexión. Se da una amplia cooperación de las costillas cruzadas, no sólo gracias a la rigidez a la flexión de las mismas, sino también gracias a su rigidez a la torsión. De este modo, el material se utiliza de forma muy ventajosa, se podría decir que por partida doble. De nuevo, el sistema nervado biaxial se asemeja mucho a una placa. Otro requisito previo para ello es que las rigideces respectivas de los dos grupos de barras sean comparables, ya que, de lo contrario, uno de los grupos (el más rígido) estará sobrecargado, mientras que el otro estará infrautilizado. Esto da lugar a formas de elemento predominantemente cuadradas, es decir, con vanos iguales en ambas direcciones. La pronunciada capacidad de estos sistemas de distribuir las cargas también ofrece ventajas en el caso de cargas desiguales o alternas. La consecuencia de este buen aprovechamiento del material bajo flexión es un canto mucho menor que con sistemas de nervaduras direccionales, especialmente cuando estos últimos se construyen a partir de secciones de barras apiladas. Sin embargo, postular vanos iguales en ambas direcciones principales puede a veces resultar restrictivo desde el punto de vista de proyecto, por lo que siempre se dará preferencia al sistema unidireccional si es necesario. Además, hay que tener en cuenta la complicación constructiva que supone resolver los numerosos nudos de las costillas. Sólo una barra puede ser continua a la vez en un nudo; las barras contiguas a ella deben estar conectadas a ambos lados de forma resistente a cortante y flexión. Lo más fácil es ejecutar este detalle constructivo con material moldeable (por ejemplo, hormigón). Como regla general, estos sistemas nervados bidireccionales son costosos en su ejecución. El coste adicional sólo puede justificarse si se puede obtener gran beneficio de los puntos fuertes de estos sistemas, como se han descrito anteriormente. Cuando estas características no son el factor decisivo, como en el caso de elementos sencillos y con poca carga, donde la principal preocupación es formar una superficie cerrada sin gran complicación constructiva, los sistemas unidireccionales muestran claras ventajas debido a su simplicidad constructiva. Como simple subestructura para un panel delgado final que forme una superficie, como un elemento nervado ligero aplacado a ambos lados, una rejilla de barras bidireccional, que es bastante cara, no ofrece ventajas.

2 Conducción de fuerzas

Implementación constructiva de la transmisión de fuerzas

Con este principio de diseño, la superficie se forma fijando una placa o tablero lo más grande posible en uno o en ambos lados a un cerco similar a un armazón. En cuanto a su comportamiento portante, es comparable en principio con un sistema de costillas orientadas biaxialmente (véase más arriba), en el que una placa delgada, que forma la superficie, también se apoya en todo su perímetro sobre un cuadrado de barras. La particularidad de este principio es que la placa cubre vanos más grandes, lo que de primeras contradice el acreditado principio constructivo de subdividir áreas grandes en un sistema de costillas más estrechamente espaciadas, con objeto de que la placa de acabado sea lo más delgada posible. La lógica de esta variante sólo se entiende si se puntualiza que ésta se realiza casi exclusivamente con elementos de cerramiento acristalados, especialmente en la versión de cerco cubierto de vidrio por ambas caras, es decir, de vidrio aislante de doble hoja. Es lógico que un objetivo importante en este caso sea formar superficies transparentes lo más grandes posible que estén completamente libres de costillas de soporte, razón por la cual se prohíbe un sistema de costillas intermedias. Por esta razón, en lo sucesivo sólo nos referiremos a la placa como una luna, es decir, un vidrio. Esto también define los estrechos límites de esta variante estructural con respecto a la función portante. Vienen determinados en gran medida por la luz máxima que puede abarcar una luna de vidrio de grosor y peso razonables bajo flexión. Este elemento no es idóneo para absorber en mayor medida otros tipos de esfuerzos como compresión, tracción o esfuerzo cortante. Sólo la combinación de esfuerzos de flexión por el viento y de compresión o tracción por la carga muerta, habitual en elementos de cerramiento exteriores, es decisiva para el dimensionamiento y el diseño constructivo. Si la carga superficial se aplica en un lado, como en el caso de carga de viento, la fuerza debe ser absorbida en la luna afectada (exterior), sin que intervenga la otra. Es ventajoso que la luna esté apoyada linealmente en los cuatro lados, es decir, que tenga dos ejes de descarga. El requisito previo para ello es, de nuevo, la proporción de los lados del elemento, que—al menos desde el punto de vista de transferencia de carga—debe ser lo más cercana posible al cuadrado, o al menos no superar la proporción 1 : 1,5. El marco perimetral no puede utilizarse para fines de carga—por ejemplo, para un apoyo puntual en las esquinas—ya que su canto está muy limitado por razones de física de la construcción. Se puede realizar, no obstante, un apoyo puntual del elemento, aunque no con la ayuda del cerco. Por lo general, se transfiere la carga externa a través de la luna doble a la estructura de soporte con la ayuda de elementos de unión apropiados. Son decisivos para esta solución de apoyo los esfuerzos cortantes que se producen en los puntos de fijación del panel cargado.

Elemento compuesto por un cerco aplacado

z

y x

☞ Cap. V-4, Aptdo. 4.1 Vidrio aislante, pág. 464 ☞ Vol. 3, Cap. XIII-6 Envoltorios de vidrio apoyados en puntos ☞ Vol. 2, Kap IX, Aptdo. 5.4.4 Sistema nervado con hoja y trasdosado con costillas longitudinales ☞ Ver las placas apoyadas en puntos en Aptdo. 7.3.10, pág. 604, y 7.3.11, pág. 605

665

9.6

666

9.7 9.7

Implementación constructiva de la transmisión de fuerzas

VI Funciones

Elemento compuesto multicapa

Un elemento compuesto multicapa está formado por un núcleo sólido y dos capas u hojas delgadas que lo cubren por ambas caras, normalmente denominadas hojas de recubrimiento, que suelen estar unidas a él de forma resistente al esfuerzo cortante. Si esto es cierto, todo el paquete actúa esencialmente como una placa o un diafragma, es decir, como el elemento sólido ya discutido en el Aptdo. 9.1. La principal diferencia reside en la heterogeneidad de la sección transversal del elemento compuesto: Por regla general, las capas implicadas tienen diferentes propiedades materiales, ya que en la mayoría de los casos también están especializadas para diferentes subfunciones (por ejemplo, físicas). El núcleo suele tener una función de aislamiento térmico, mientras que las capas exteriores se encargan, por ejemplo, de la protección contra la intemperie o contra efectos mecánicos.

☞ Aptdo. 9.1 Elemento sólido, pág. 618

z

y x

230 Elemento sándwich sometido a un esfuerzo flector debido a una carga superficial perpendicular a su plano. 231 Reducción de las tensiones de flexotracción y flexocompresión sF (mayor brazo de par h2) para el elemento compuesto multicapa en comparación con el elemento sólido (Ci = centro de gravedad, I = constante).

☞ Como se explicó; véase Aptdo. 3. Comparación de momentos flectores/esfuerzos cortantes y tensiones axiales o tensiones de membrana, pág. 547

z

y x

En lo que respecta a la función de conducción de fuerzas, hay que tener en cuenta sobre todo el esfuerzo flector, bajo el cual se producen las mayores tensiones en el material ( 230, 231). En comparación con un elemento sólido, el elemento compuesto multicapa siempre ofrece ventajas notables si las capas implicadas tienen capacidades específicas, es decir siempre que: • las capas de acabado sean resistentes a la tracción y a la compresión; • el núcleo sea resistente al esfuerzo cortante (aunque ceda ante la tracción y la compresión). Esto corresponde a la siguiente asignación de esfuerzos: • capas de acabado: flexocompresión y flexotracción; • núcleo: esfuerzos cortantes;

2 Conducción de fuerzas

Implementación constructiva de la transmisión de fuerzas

Por regla general, los esfuerzos de flexotracción pueden ser bien absorbidos por una delgada capa exterior, por ejemplo, por una chapa de metal. Los esfuerzos de flexocompresión siempre pueden ser absorbidos por una capa exterior delgada si hay una unión adhesiva suficiente con el núcleo y esto evita que la capa delgada ceda (por pandeo o abombado). En estas condiciones, la posición de las distintas capas funcionales es ideal, ya que las capas exteriores resistentes a la tracción y a la compresión aprovechan el máximo par realizable, es decir, el espesor o canto de diseño casi completo del elemento. Los elementos compuestos multicapa combinan dos principios funcionales de forma muy favorable en su versión más común en la práctica de la construcción: el elemento sándwich: • en términos físicos: En cuanto a la protección contra el calor y la humedad, representan la combinación de un núcleo poroso aislante con hojas de recubrimiento que protegen contra la intemperie. Además, representan—al menos en principio—un sistema resonante acústico que consiste en dos hojas exteriores sólidas y un núcleo resiliente (al menos parcialmente). Esta última característica, en particular, es difícil que la proporcione el material del núcleo, ya que los requisitos de resistencia al esfuerzo cortante (requerida para la resistencia estructural) y de blandura (requerida para el aislamiento acústico) son de naturaleza contradictoria y sólo pueden conciliarse en una medida muy limitada. Por esta razón, el efecto acústico de componentes exteriores tipo sándwich de construcción ligera también puede considerarse su punto débil más grave;

☞ Cap. VI-3, Aptdo. 2.1 Principales combinaciones de capas funcionales relevantes para la humedad, pág. 690

• en términos estructurales: Es una combinación de capas exteriores con estructura material densa (adecuada para absorber flexotracción y flexocompresión) con un núcleo de material con estructura menos densa que es resistente al cizallamiento y, además, va unido a las capas exteriores de forma resistente al deslizamiento. Es, pues, la condición ideal del principio de doble T como prevalece en vigas de flexión. El término sándwich también se aplica a menudo a elementos que sólo realizan la mencionada funcionalidad física, pero no la estructural. Se trata de paneles sándwich de hormigón armado con una capa central aislante.

☞ Vol. 3, Cap. XIII-3, Cerramientos exteriores de doble hoja sin cámara de aire > 3.1.2 de hormigón armado

667

668

Implementación constructiva de la transmisión de fuerzas

VI Funciones

9.8 9.8

Membrana con pretensado neumático

Después del análisis anterior, que se ha limitado básicamente a componentes envolventes planos, deben ser investigados en condiciones comparables los sistemas de membranas o redes de cables sometidos a esfuerzos de tracción: En cada caso, se utiliza una superficie envolvente imaginaria, rectangular o cuadrada, con límites contenidos en un plano, que se cierra con membranas o redes de cables. Aunque esto no hace justicia a la extraordinaria variedad de formas de las estructuras de membranas,10 el objetivo de nuestro análisis en este punto es otro, a saber, describir los mecanismos básicos de transmisión de fuerzas en un componente envolvente con extensión limitada. Los siguientes comentarios deberán interpretarse a la luz de este objetivo. Como ya se mencionó brevemente, la estabilización de la membrana, intrínsecamente flexible, se consigue mediante una precarga debida a la diferencia de presión entre las dos mitades del espacio que colindan con la membrana ( 232, 233). Como medio de soporte ejerciendo esfuerzos actúan el aire, otros gases, líquidos o granulados adecuados. En la mayoría de los casos, son necesarios equipos mecánicos adicionales para mantener esta diferencia de presión de forma permanente, ya que de ella depende la estabilidad del elemento. Tanto los sistemas de membrana simple como doble se basan en este pretensado provocado por el medio portante, por lo que la sobrepresión puede disponerse tanto en el interior como en el exterior—de ahí la distinción entre sistemas de sobrepresión y subpresión—. A diferencia de los sistemas de doble membrana, que se considerarán aquí como ejemplo, en los sistemas de membrana simple, el espacio estabilizador es también el espacio útil de la estructura. De ello se deduce que el medio de soporte de esta última debe ser el aire, en condiciones de presión fisiológicamente compatibles. Por lo demás, en el contexto de nuestro análisis, el comportamiento de conducción de fuerzas de ambos sistemas es comparable. Bajo el efecto del medio de soporte, la membrana asume una curvatura casi invariablemente sinclástica (es decir, doble en la misma dirección). Es característica de la mayoría de las membranas tensadas neumáticamente. Sólo en las zonas de conexión críticas—como en nuestro ejemplo, en las zonas de esquina del cerco portante o, en general, en el caso de apoyos puntuales—se producen también localmente curvaturas anticlásticas (es decir, dobles opuestas). La superficie estable así producida por el pretensado es una consecuencia directa del equilibrio de fuerzas imperante. A diferencia de los componentes rígidos, un cambio de las fuerzas actuantes conduce a una deformación sin elongación del componente superficial de tal manera que se alcanza un nuevo equilibrio bajo las nuevas condiciones de fuerza cuando se cambia la geometría de la membrana ( 234–237). Esto se aplica a todas las estructuras sometidas a cargas de tracción que no son rígidas, es decir,

☞ Con pretensado neumático y mecánico, Aptdo. 9.8, 9.9, a partir de pág. 668

z

y x

☞ Aptdo. 4. Ejecución material de componentes envolventes > 4.2 Sistemas móviles, pág. 548

2 Conducción de fuerzas

Implementación constructiva de la transmisión de fuerzas

–

+

– 232 Doble membrana tensada neumáticamente enmarcada en un apoyo que recorre todo su perímetro.

z

y

z

x

x

z

234 Acción de una fuerza distribuida sobre la membrana paralela al plano del marco a lo largo de ➝ y. y

y

x

z

233 Sección transversal de la doble membrana a lo largo de xz.

x

235 Sección transversal: Cambio en la forma de la membrana bajo carga como se indica en  234.

236 Acción de una fuerza distribuida sobre la membrana perpendicular al plano del marco a lo largo de ➝ x. y

z

x

x

también a las membranas rigidizadas mecánicamente que se discutirán más adelante. Por ello, este tipo de sistema estructural puede calificarse, con cierta justificación, de móvil,11 ya que sufre importantes movimientos y deformaciones bajo las cargas cambiantes habituales en la construcción. Por lo tanto, a pesar de su extraordinario aprovechamiento del material—prevalecen esfuerzos puros de membrana, no hay flexión; aparecen esfuerzos puros de tracción, no hay riesgo de pandeo ni de abombamiento—, sólo pueden utilizarse estructuralmente cuando se pueden tolerar estos movimientos. Las superficies transitables de un piso son un ejemplo de componentes críticos en este sentido que difícilmente pueden fabricarse con elementos sometidos exclusivamente a esfuerzos de tracción. Sin embargo, se pueden habilitar para este fin, en medida muy limitada, mediante un lastrado.

237 Sección transversal: Cambio en la forma de la membrana bajo carga como se indica en  236.

☞ Véase también Aptdo. 4.2 Sistemas móviles, pág. 548

669

670

Implementación constructiva de la transmisión de fuerzas

VI Funciones

238 Membrana estirada formando plano dentro de un marco. z

239 Sección a través de la membrana plana y sin carga a lo largo de xz o xy.

240 Una carga lineal que actúa sobre la membrana tensada en plano reduce la fuerza de pretensado en la dirección de acción.

y

y

x

z

241 Sección a través de la membrana a lo largo de xy.

y

x

y

x x

242 Una carga única que actúa a lo largo de ➝ x sobre la membrana tensada en plano provoca un cambio de forma de la misma en la dirección de acción de la fuerza, condición previa que le permite absorber la carga (ver los estados intermedios en  243 a 246). 243 La carga concentrada somete a la membrana a esfuerzos. En el estado plano, las componentes de fuerza R1 y R2, cuya resultante es la reacción R, deberían ser infinitamente grandes. La membrana, en consecuencia, o bien se desgarra ya en este estado o bien cede, lo que es el caso normal (estado inestable) (ver  244 a 246).

9.9 9.9

Membrana con pretensado mecánico

z

y x

R2 = ∞

R

F

R1 = ∞ z

y

z

x

x

1

La forma más obvia de pretensar una membrana es someterla a tensión en su borde lineal. La membrana se estira formando un plano, siempre y cuando el perímetro del borde también lo constituya ( 238 y 239). El pretensado biaxial garantiza que no se produzcan arrugas. Las fuerzas que actúan en el plano de la membrana, como en  240 y 241, no cambian la forma de la misma, sino que producen elongaciones como en una cuerda colgante recta. Si el material de la membrana es elástico, las fuerzas reducen la fuerza de precarga en su dirección efectiva y aumentan proporcionalmente el esfuerzo de tracción en el lado opuesto. En cuanto la fuerza sobrepasa la fuerza de pretensado, la membrana se hunde o se arruga en el lado opuesto a la fuerza. La membrana tensada de forma plana también es capaz de absorber fuerzas transversales a su plano ( 242). En el estado plano tensado ( 243) y bajo carga transversal, actúan esfuerzos teóricamente infinitos en la membrana, de modo que ésta se desplaza fuera del plano como se

2 Conducción de fuerzas

R2

Implementación constructiva de la transmisión de fuerzas

α1 R

R2

F

R1

α2 R

α3

R2 F

R1

R

F

R1 β2

β1 z

β3

z x

2

244 La carga aislada conduce a una deflexión inicial de la membrana. Las componentes R1 y R2 que actúan en ella se reducen debido a los ángulos a1 y b1 (estado inestable).

z x

3

245 A medida que el cambio de forma avanza y los ángulos a2, b2 aumentan, las componentes de fuerza R1 y R2 disminuyen continuamente (estado inestable).

muestra en  244 y 245 para el plano de sección xz. Sólo una vez que adopta el ángulo a3 ó b3 se reducen las fuerzas de membrana R1 y R2 hasta tal punto que se establece un equilibrio estable bajo el efecto de la fuerza F ( 246). Esto también puede aplicarse a la otra dirección de sección (xy). Un proceso similar tiene lugar con carga distribuida sobre la membrana tensada de forma plana ( 247, 248). Cuanto mayor sea la fuerza de precarga, menores serán los ángulos a y b necesarios para un equilibrio estable. Sin embargo, esta fuerza de precarga se aproxima muy rápidamente a valores extremadamente altos con ángulos pequeños, teóricamente infinitos en el caso que a y b se aproximen a 0. Los grandes movimientos iniciales que la membrana, plana al principio, realiza bajo una fuerza en ángulo recto con su plano antes de alcanzar el equilibrio bajo ángulos suficientes a y b limitan mucho su aplicación estructural. Fuerzas como las causadas por el viento sobre un cerramiento exterior hecho de una membrana de este tipo producen revoleo y, en el peor de los casos, el desgarro de la fina piel. Como superficie horizontal intemperizada, se forman bolsas de agua por el cuelgue. Por lo tanto, este tipo de construcción con membranas planas sólo es adecuado para formatos pequeños y fines subordinados. En cambio, pueden observarse cambios de forma mucho menores en una membrana que ya ha sido desplazada fuera del plano del cerco mediante una fuerza de pretensado adecuada. Esto puede lograrse, por ejemplo, mediante un apoyo puntual como en  249, 250. Así se crean las condiciones geométricas en cada punto de la membrana—es decir, ángulos suficientes con respecto al plano del cerco—para contrarrestar la carga externa instantáneamente, es decir, sin demasiado cambio de forma. En  251–256 se muestran, a modo de ejemplo, diversos efectos de fuerzas externas y los cambios esperados en la forma. Los esfuerzos de la membrana que se oponen a la fuerza de pretensado no deben exceder esta fuerza en ningún punto; de lo contrario la membrana se arrugará o

x

4

246 Con los ángulos a3, b3 se alcanza el equilibrio estable y la condición estática. Como resultante de las dos fuerzas de cuerda R1 y R2, la contrafuerza R neutraliza la fuerza F (estado estable).

z

y x

247 De forma análoga a lo que ocurre en  242 a 246, una carga superficial que actúa en ángulo recto con respecto al plano conduce a un fuerte cambio de forma de la membrana dependiente de la carga antes de que la fuerza que actúa sobre ella esté en equilibrio.

z x

248 Sección central a través de la membrana a lo largo de xy o xz.

671

672

Implementación constructiva de la transmisión de fuerzas

VI Funciones

249 Membrana pretensada mecánicamente empujándola fuera del plano del marco mediante una tornapunta suspendida. 250 Sección transversal a través del diafragma como en  249 a lo largo de xz. Se supone un soporte mediante una tornapunta suspendida.

251 Cambio de forma bajo carga sobre la membrana, paralela al plano del marco, a lo largo de ➝ y.

z

y

z

x

x

z

252 Sección transversal de la membrana en  251 con cambio de forma por efecto de la fuerza.

y

y

x

x

253 Deformación bajo carga distribuida transversal al plano del marco. 254 Sección transversal de la membrana en  253 con cambio de forma por efecto de la fuerza. El apoyo en la tornapunta se supone inmóvil.

z

y

z

x

x

255 Deformación bajo carga distribuida en una mitad de la membrana, transversal al plano del marco. 256 Sección transversal de la membrana en  255 con cambio de forma por efecto de la fuerza. El apoyo en la tornapunta se supone inmóvil.

z

y x

z x

2 Conducción de fuerzas

cuelgará. Apoyos puntuales provocan concentraciones de fuerza en la zona de afianzado de la membrana, lo que puede provocar rápidamente el desgarro del delicado diafragma. Por esta razón, la introducción de la fuerza de la membrana en el soporte puntual debe distribuirse a lo largo de una línea de borde lo más larga posible, como en el caso de un anillo o bucle, cf.  46. Las membranas de doble curvatura, precargadas mecánicamente, a diferencia de las membranas precargadas neumáticamente, son siempre anticlásticas (es decir, curvadas en direcciones opuestas). Para cada carga, su efecto portante se basa en una interacción entre la dirección de carga—en  249 entre el puntal céntrico y el cerco—y la dirección de pretensado—en  249 cada anillo concéntrico alrededor del vértice. Cargas comparables ( 242–248) conducen a deformaciones mucho menores en la membrana de curvatura doble y pretensado mecánico que en la plana. Esto aumenta su capacidad de servicio, especialmente en el caso de componentes envolventes horizontales, y reduce los cambios de esfuerzo en los apoyos (el factor crítico es la fatiga del material).

Implementación constructiva de la transmisión de fuerzas

673

674

VI Funciones

Notas

1

2

3

4

5 6 7

8

9

10

11



Normas y directrices

Aunque en el análisis estructural el término carga se refiere siempre a una fuerza externa, se utilizará también ocasionalmente el término carga externa—para evitar malentendidos—aunque en sentido estricto pueda considerarse una redundancia. Por el contrario, los términos fuerza seccional y esfuerzo siempre denotan fuerzas internas que causan tensiones. Esto no se aplica a fuerzas de campo. No requieren ninguna conexión o contacto material para la transmisión de fuerza. La única fuerza de campo relevante para la construcción es la gravedad, sobre la que no podemos influir con fines técnicos. Se supone que el apoyo del cilindro sobre la placa es deslizante, por lo que no se producen momentos en la zona de apoyo del mismo. En sentido estricto, esto se aplica al dimensionado E-E (elástico-elástico). Con el dimensionado E-P (elástico-plástico), se pueden activar reservas algo mayores en la sección transversal. Sin embargo, esto no cambia la validez fundamental de la afirmación. Ver nota 4 Herzog Th (1976) Pneumatische Konstruktionen – Bauten aus Membranen und Luft, pág. 15 No se tiene en cuenta el efecto de los momentos de torsión y el levantamiento de las esquinas. Esto conlleva distribuciones singulares de momentos en las zonas de las esquinas. El término "aparejo", que hasta ahora se utilizó para designar un patrón general de bloques de construcción, se refiere aquí al aparejo común de obra de fábrica con encaje mutuo de bloques. Sobre bóvedas de ladrillo catalanas, véase: Moya Blanco (2000) Bóvedas tabicadas; también Collins (1968) The Transfer of Thin Masonry Vaulting from Spain to America, pág. 176–201 Para un estudio más profundo de estructuras laminares sometidas a tracción, véase por ejemplo: Brinkmann (1990) Leicht und Weit – Zur Konstruktion weitgespannter Flächentragwerke; Otto, F (1990) Das hängende Dach Berger (1996) Light Structures – Structures of Light – The Art and Engineering of Tensile Architecture, pág. 49. El autor hace una distinción muy clara y plausible entre los sistemas portantes fijos y dinámicos.

UNE-EN 1991: Eurocódigo 1: Acciones en estructuras Parte 1-1: 2019-03 Acciones generales. Pesos específicos, pesos propios, y sobrecargas de uso en edificios Parte 1-2: 2019-02 Acciones generales. Acciones en estructuras expuestas al fuego Parte 1-3: 2018-02 Acciones generales. Cargas de nieve Parte 1-4: 2018-06 Acciones generales. Acciones de viento Parte 1-5: 2018-03 Acciones generales. Acciones térmicas Parte 1-6: 2018-03 Acciones generales. Acciones durante la ejecución

2 Conducción de fuerzas

Parte 1-7: 2018-03 Acciones generales. Acciones accidentales Parte 2: 2019-02 Cargas de tráfico en puentes Parte 4: 2011-12 Silos y depósitos DIN 1055: Actions on structures Part 2: 2010-11 Soil properties

675

VI-3 PROTECCIÓN HIGROTÉRMICA

1. Las funciones higrotérmicas..................................................678 1.1 Protección contra la humedad......................................678 1.1.1 Sellado monofásico contra la humedad............679 1.1.2 Sellado multifásico contra la humedad.............682 1.2 Protección contra el viento—estanqueidad al aire.......683 1.3 Protección térmica........................................................684 1.4 Protección contra la entrada incontrolada de vapor en la estructura....................................................686 2. La interacción de las capas funcionales en la construcción envolvente........................................................688 2.1 Principales combinaciones de capas funcionales relevantes para la humedad..........................................690 2.1.1 Principio sándwich.............................................690 2.1.2 Combinación de protección multifásica contra la humedad y barrera monofásica contra el vapor...................................................690 2.1.3 Combinación de protección multifásica contra la humedad y retardador de vapor (parcialmente permeable)..................................692 2.1.4 Combinación de protección multifásica contra la humedad, retardador de vapor (parcialmente permeable) y capa de aire ventilada......................................................692 2.1.5 Combinación de protección monofásica difusiva contra la humedad con retardo de vapor por resistencia a la difusión del componente.................................................692 2.1.6 Combinación de protección multifásica contra la humedad con retardo de vapor por resistencia a la difusión del componente..........692 3. Estratificaciones constructivas en cuanto a su funcionamiento higrotérmico.................................................694 3.1 Panel sándwich.............................................................694 3.2 Acristalamiento aislante................................................694 3.3 Perfil de ventana de madera.........................................696 3.4 Perfil de ventana de aluminio........................................696 3.5 Cubierta plana no ventilada...........................................698 3.6 Cubierta invertida..........................................................700 3.7 Muro exterior de fábrica aligerada de una hoja............702 3.8 Muro exterior de una hoja de fábrica con sistema compuesto de aislamiento térmico..............................702 3.9 Muro exterior de fábrica de una hoja con aislamiento y revestimiento exterior tipo cortina.............................704 3.10 Muro exterior de fábrica de doble hoja con aislamiento sin cámara de aire......................................706 3.11 Pared exterior ligera en construcción de costillas de madera.......................................................708 3.12 Cubierta inclinada no ventilada..................................... 710 3.13 Cubierta inclinada ventilada.......................................... 712 3.14 Muro exterior de sótano................................................ 714 3.15 Solera de sótano (aislamiento por debajo).................... 716 3.16 Solera de sótano (aislamiento por arriba)..................... 716 4. Continuidad de las funciones................................................. 718 5. Parámetros higrotérmicos..................................................... 718 5.1 Conducción de calor...................................................... 718 5.2 Transferencia superficial de calor.................................720 5.3 Transmisión de calor..................................................... 721 5.4 Humedad relativa..........................................................723 5.5 Punto de rocío...............................................................723 5.6 Difusión de vapor de agua............................................723 5.7 Estanqueidad al aire...................................................... 724 5.8 Transporte de humedad................................................ 724 6. Requisitos de las funciones higrotérmicas............................ 725 6.1 Protección térmica invernal...........................................726 6.2 Protección térmica estival.............................................726 6.3 Requisitos mínimos de las funciones higrotérmicas.... 727 6.3.1 Requisitos mínimos de protección térmica y protección contra la humedad relacionada con el clima.................................... 727 6.3.2 Requisitos mínimos de protección contra lluvia impulsada ................................................735 6.3.3 Requisitos mínimos para puentes térmicos......735 6.3.4 Requisitos mínimos para la protección contra la humedad de los componentes del edificio en contacto con el terreno.................... 740 6.3.5 Requisitos mínimos de estanqueidad al aire.... 741 6.3.6 Requisitos mínimos de protección térmica estival.................................................... 743 Notas ........................................................................................... 746 Normas y directrices.................................................................... 746

I

EL PROYECTO CONSTRUCTIVO

II ESTRUCTURA II-1 ORDEN Y SUBDIVISIÓN II-2 CONSTRUCCIÓN INDUSTRIALIZADA II-3 ORDENAMIENTO DIMENSIONAL III SOSTENIBILIDAD III-1 CONTEXTO III-2 ECOLOGÍA III-3 ECONOMÍA III-4 FACTORES SOCIALES III-5 ANÁLISIS DEL CICLO DE VIDA III-6 RECICLAJE IV MATERIALES IV-1 MATERIA IV-2 MATERIALES TÉCNICOS IV-3 PIEDRA IV-4 HORMIGÓN IV-5 MADERA IV-6 ACERO IV-7 HORMIGÓN ARMADO IV-8 VIDRIO IV-9 MATERIALES SINTÉTICOS V V-1 V-2 V-3 V-4 V-5

PRODUCTOS DE CONSTRUCCIÓN PIEDRAS ARTIFICIALES PRODUCTOS DE MADERA PRODUCTOS DE ACERO PRODUCTOS DE VIDRIO PRODUCTOS SINTÉTICOS

VI FUNCIONES VI-1 ÁMBITO VI-2 CONDUCCIÓN DE FUERZAS VI-3 PROTECCIÓN HIGROTÉRMICA VI-4 PROTECCIÓN ACÚSTICA VI-5 PROTECCIÓN CONTRA INCENDIOS VI-6 DURABILIDAD ANEXO

678

Las funciones higrotérmicas

1. Las 1. funciones higrotérmicas

VI Funciones

Las funciones de protección higrotérmica de un componente envolvente tienen como objetivo garantizar la protección térmica requerida—tanto en invierno como en verano—, la protección contra corrientes de aire desagradables así como la sequedad y, por tanto, la inocuidad higiénica y la durabilidad del componente. Básicamente, los factores a tener en cuenta son: • humedad en estado de agregación líquido y gaseoso, • viento, • calor. Los mecanismos de sellado desempeñan naturalmente un papel importante. Las respectivas funciones de protección de las capas pueden implementarse en una o varias etapas. Esto es válido en particular para las subfunciones de sellado contra el agua y el viento. Las capas de sellado en una etapa son siempre impermeables al medio respectivo ( 22). En cambio, las primeras capas de los sellados de varias etapas son parcialmente permeables ( 1, 2); la última capa de la estratificación suele ser, a su vez, no permeable. La función protectora se lleva a cabo paso a paso, por así decirlo, en varias etapas sucesivas. En el caso de controlar la difusión de vapor a través de un cerramiento exterior, también es posible distinguir entre el sellado o bloqueo completo y el frenado o retardado del vapor de agua. En principio, el sellado en varias etapas o sellado multifásico puede considerarse más robusto contra daños y defectos de ejecución que el sellado en una sola etapa o sellado monofásico. Por otro lado, el sellado de una sola etapa suele acarrear costes de ejecución mucho menores.

1.1 1.1

Protección contra la humedad

La protección contra la humedad que debe ofrecer un cerramiento exterior tiene dos objetivos básicos: • impedir que penetre agua en el espacio habitable interior; • mantener el agua tan lejos del interior de la construcción del cerramiento exterior como sea justificable desde el punto de vista de la física de la construcción, en función de la estructura de capas correspondiente y del esfuerzo técnico necesario para ello. En la práctica, esto significa que no debe penetrar en la construcción más agua de la que puede volver a evaporarse durante la estación seca sin causar daños ( 5–6). Mientras que el primer requisito es inmediatamente obvio por razones fisiológicas y debe cumplirse incondicionalmente, al menos en envolventes de edificios modernos, el segundo sólo puede explicarse en lo que respecta a su alcance

3 Protección higrotérmica

Las funciones higrotérmicas

679

1 Sellado en dos etapas contra el agua de lluvia con ayuda de una cámara de goteo y ventilación trasera. La primera capa (derecha) está diseñada para ser parcialmente permeable. 2 Sellado en dos etapas contra la presión del viento con ayuda de una cámara de turbulencia y expansión. También en este caso la primera capa es parcialmente permeable.

3 Efecto retardante de vapor debido a la resistencia a la difusión de una capa. 4 Efecto retardante de vapor debido a la resistencia a la difusión de una hoja.

5-6 Trampa de humedad: • El agua penetra en la construcción a través de una fuga. • Una vez convertida en vapor, la humedad no puede escapar a través de la piel exterior hacia el espacio exterior.

limitado—la estanqueidad absoluta, según él, no siempre es necesaria—por limitaciones de la ejecución constructiva, es decir por la complicación constructiva asociada a él si se interpreta estrictamente. La estanqueidad completa y permanente de la superficie exterior de un edificio, es decir, la realización de un principio de estanqueidad de una sola etapa en su forma pura, es difícil de conseguir. Hay que contar con las siguientes restricciones y dificultades: • los puntos débiles de sellado que se producen en las juntas de la piel exterior de la envoltura del edificio;

Sellado monofásico contra la humedad

1.1.1

680

Las funciones higrotérmicas

VI Funciones

• la tendencia inherente de algunos materiales a agrietarse, dando lugar a canales abiertos para la penetración de la humedad—ejemplo: mortero, ladrillo, hormigón; • la tendencia de materiales a agrietarse bajo ciertas condiciones climáticas—ejemplo: fluctuaciones extremas de temperatura, radiación ultravioleta, sequedad del aire; • la extrema sensibilidad de capas de sellado a daños mecánicos—ejemplo: sellado bituminoso de cubiertas planas;

7 Las exigencias de impermeabilidad y difusividad de las capas exteriores entran en conflicto.

• posiciones geométricas desfavorables de la superficie envolvente en relación con la dirección de la intemperie, que provocan solicitaciones extremas. Si se parte de la base de que la dirección predominante de la precipitación es la vertical—con desviaciones temporales relativamente pequeñas, por ejemplo por efecto del viento—, se deduce que atañe en particular a superficies envolventes más o menos horizontales. Un buen ejemplo de ello es la cubierta plana, que en su ejecución clásica, por estos motivos, no permite ningún tipo de junta potencialmente vulnerable. Básicamente, se puede afirmar que en una: •• superficie envolvente vertical, el agua de lluvia gotea o se escurre rápidamente y, en consecuencia, sólo se ve expuesta moderadamente;

8 Principio Gore-Tex®: La capa exterior es a la vez impermeable y abierta a la difusión.

1 pantalla de intemperie 2 cámara de aire 3 capa selladora

9 Barrera contra la humedad de dos etapas: El revestimiento exterior sólo parcialmente impermeable (es decir, sólo resistente a la lluvia impulsada) y la capa de aire permiten la libre difusión hacia el exterior.

•• superficie envolvente horizontal o con poca pendiente, el agua de lluvia se escurre lentamente o incluso se estanca en zonas parciales durante un periodo de tiempo largo y existe el riesgo de que penetre en el interior de la estructura a través de grietas y huecos. No obstante, los sellados monofásicos contra el agua son a veces inevitables (un ejemplo es la cubierta plana) o apropiados por otras razones, por ejemplo por su simplicidad constructiva y su economía, como en el caso de un elemento sándwich. Sin embargo, la exigencia de estanqueidad en un sellado estrictamente monofásico suele ir en detrimento de la durabilidad (véase de nuevo la cubierta plana). Sin embargo, hay otro aspecto esencial para la construcción de envolturas de edificios que también dificulta la aplicación del principio de sellado monofásico en lo que respecta a la protección contra humedad. La estanqueidad al agua pluvial requiere un material con una estructura lo más densa y cerrada posible (y a menudo también con características superficiales hidrofóbicas). Los materiales más propicios en este sentido son, por ejemplo, metales (aceros recubiertos, cobre, zinc), materiales pétreos (piedras naturales densas como el granito o la pizarra, o ladrillos densos recocidos como el clínker).

3 Protección higrotérmica

Las funciones higrotérmicas

Sin embargo, esta propiedad, en principio deseable, del material que cierra la envolvente hacia el exterior entra en fuerte conflicto con la exigencia de que una construcción sea lo más permeable posible a la difusión del vapor hacia el exterior ( 7). Esto último es siempre de importancia decisiva si, por razones de filtración (local) de la piel exterior, ya ha penetrado humedad en la estructura y debe difundirse de nuevo lo más rápidamente posible para no causar daño. Es precisamente entonces cuando una estructura material cerrada en la capa más externa resulta contraproducente, ya que en la mayoría de los casos no es sólo estanca contra: • el agua, sino también contra: • la difusión del vapor (del interior al exterior). Esto se puede considerar un efecto peligroso, que equivale a una especie de trampa de humedad 1: El agua que penetra en la estructura a través de una grieta incontrolada en la piel exterior se convierte en vapor en períodos climáticos secos, por ejemplo bajo insolación directa, que es la época cuando la humedad podría disiparse hacia afuera por el fuerte gradiente de presión de vapor imperante. A pesar del gradiente entre el interior y el exterior, éste último no puede escapar, no obstante, ya que el componente envolvente está completamente recubierto en su exterior con un material estanco (al vapor).La presión de vapor que se acumula en estas circunstancias bajo la piel exterior (no difusiva) puede incluso producir ampollas visibles (como bajo la impermeabilización de algunas cubiertas planas) o fisurar una capa de pintura, impulsando así en este último caso el proceso cíclico de penetración de humedad y su encapsulación irremisible dentro de la construcción. Lo ideal para este fin sería un material de capa exterior que fuera a la vez impermeable y abierto a la difusión (por así decir, según el principio Gore-Tex ®), pero esto todavía no está disponible en la industria de la construcción en la actualidad ( 8). Sin embargo, hace tiempo que existen materiales o compuestos de eficacia probada que al menos se acercan a este modelo ideal: Los revoques minerales ejecutados profesionalmente tienen este tipo de características duales: • En caso de exposición prolongada a la intemperie, la estructura mineral porosa del revoque se satura de agua y desarrolla una característica claramente hidrófuga; • Especialmente cuando están secos, los revoques minerales tienen una gran capacidad de difusión de vapor debido a su estructura altamente porosa. También existen en el mercado algunas membranas que combinan una cierta capacidad de protección contra la

☞ Véase a este respecto el Aptdo. 6.3.1 Requisitos mínimos de protección térmica y protección contra la humedad relacionada con el clima, pág. 727

681

682

Las funciones higrotérmicas

VI Funciones

humedad con grados aceptables de difusividad al vapor. Las soluciones multifásicas de protección contra la humedad son un medio constructivo para resolver este conflicto de objetivos, de por sí difíciles de conciliar. 1.1.2

Sellado multifásico contra la humedad

Un sistema de protección contra la humedad de varias etapas o multifásico consiste generalmente (desde el exterior hacia el interior) en ( 9): • una capa exterior que actúa como una primera protección o pantalla contra la intemperie, que no es completamente impermeable, pero que protege contra la lluvia torrencial o impulsada por el viento ( 9, elemento 1). A menudo se utilizan revestimientos con juntas más o menos abiertas que se solapan en dirección del flujo del agua; • una capa de aire ventilada ( 9, elemento 2) (ventilación trasera), que permite que cualquier humedad residual que penetre por la capa exterior fluya hacia abajo de forma controlada o se evapore hacia el exterior como resultado de la ventilación; • una capa de contención ( 9, elemento 3), que garantiza que no penetre humedad residual en la estructura. Esta capa está naturalmente expuesta a mucho menor solicitación y desgaste que la capa exterior del cerramiento.

☞ Véase Vol. 3, Cap. XIII-2, Aptdo. 9. Construcciones de hormigón hidrófugo (hormigón de alta compacidad)

En algunos casos, muy poco frecuentes en la práctica de la construcción no obstante, se dispone una secuencia de numerosas capas semipermeables, tantas, de hecho, que al final no existe posibilidad práctica que penetre la humedad. Un buen ejemplo son cubiertas de paja, en las que el agua de lluvia, al final, no consigue filtrarse por el gran número existente de huecos sucesivos. También en muros de hormigón (impropiamente denominado) impermeable se parte del supuesto que el agua penetra por la estructura porosa del hormigón pero se ve frenada, al menos casi completamente, al final por la densidad del material y el gran número sucesivo de poros. La estratificación convencional trifásica descrita anteriormente también garantiza que la humedad que pueda haber penetrado en el interior de la estructura del cerramiento pueda escapar (del interior al exterior) ( 10): • a través de la capa de contención 3, que puede estar en gran medida abierta a la difusión hacia el exterior (sólo poca carga de humedad procedente del exterior), penetrando el vapor posteriormente en la capa de aire 2; • ascendiendo después en la capa de aire 2;

3 Protección higrotérmica

Las funciones higrotérmicas

683

• y a través de las juntas, en su mayoría preferentemente abiertas, de la capa exterior 1 hacia el espacio exterior. La protección contra el viento y las provisiones para garantizar estanqueidad al aire de la envoltura de un edificio persiguen los siguientes fines:

Protección contra el viento—estanqueidad al aire

• impedir corrientes de aire desagradables en el interior, que podrían mermar la sensación de confort; • no permitir un intercambio incontrolado de aire entre el interior y el exterior, lo que provocaría un transporte de calor por convección no deseado (sobre todo pérdida de calor en invierno o penetración del mismo en verano) así como de humedad que puede ser nociva para la construcción; • crear un requisito básico esencial para un aislamiento acústico eficaz, bloqueando el paso del aire al interior. También es posible que haya que adoptar otras medidas de protección contra el ruido.

10 Barrera de humedad de dos etapas con barrera de humedad abierta a la difusión detrás de la capa de aire.

De forma similar a la función de protección contra la humedad, es esencial para una eficaz protección de la envoltura de un edificio contra el viento una estructura de material lo más densa y cerrada posible en la capa exterior. Por esta razón, ambas tareas, es decir, la protección contra la humedad y el viento, se asignan a menudo a las mismas capas de la construcción ( 11). Aunque la mayoría de las construcciones de cerramientos convencionales, en particular muros exteriores sólidos, pueden considerarse en gran medida resistentes al viento sin necesidad de medidas adicionales especiales, se presenta no obstante el problema de la junta constructiva, que, al igual que ocurre con la protección contra la humedad, también representa el punto débil crítico con respecto a la protección contra el viento y la estanqueidad al aire. Por este motivo,

11 Protección contra el viento.

1 pantalla de intemperie 2 cámara de relajación 3 barrera con- tra el viento

12 Barrera contra el viento de dos etapas.

13 Barrera contra el viento de dos etapas con película interna.

14 Barrera contra el viento de tres etapas con película externa e interna.

1.2

684

Las funciones higrotérmicas

VI Funciones

se puede afirmar que ambos objetivos requieren una plani ficación y una ejecución especialmente cuidadosas, sobre todo en el caso de estructuras ligeras, es decir, estructuras de ensamblaje con gran número de juntas. Al igual que en el caso de la protección contra la humedad, la presión del viento en los edificios de ensamblaje, que son los más vulnerables debido a sus múltiples juntas, puede aliviarse de la forma más fiable mediante sistemas de sellado de dos o varias etapas en la superficie o en el interior de la estructura. Una estratificación multifásica ejemplar para protección contra el viento en un componente de envoltura tiene las siguientes capas funcionales ( 12): • una capa exterior 1, parcialmente permeable al viento y al aire, en su mayor parte idéntica al revestimiento exterior anti-humedad. La permeabilidad al viento y al aire de esta capa se debe principalmente a las juntas en su construcción, generalmente necesarias de todas formas, que en este caso no tienen que ser ejecutadas estancas; • una capa de aire 2, que sirve de cámara de descompresión para la presión del viento, y en la que la presión dinámica se alivia en forma de turbulencias; • una barrera contra el viento 3, que impide que el viento siga penetrando en la estructura y en el interior, pero que ya no está expuesta a la presión dinámica directa. Esta tarea la puede desempeñar una hoja sólida (obra de fábrica, hormigón), o una capa hermética que, a la vez, actúe como barrera contra el vapor en el lado interior de la estratificación. Esta última solución es casi universal en paredes exteriores ligeras de madera. Allí, un sellado eficaz contra el viento ya en las capas exteriores (es decir, un principio de sellado en gran parte monofásico) apenas puede realizarse debido a las ineludibles numerosas juntas y conexiones de los componentes ( 13–14). 1.3 1.3

Protección térmica

Las capas de la envoltura de un edificio responsables del aislamiento térmico deben garantizar siempre que: • (en el caso de interiores con temperatura controlada) se mantenga una temperatura ambiente constante y confortable en el interior. Esta no debe superar (o quedar por debajo) de los valores límite ni en el propio local ni en las superficies radiantes de las paredes u otros componentes interiores. En este contexto, la capa de aislamiento térmico se encarga de reducir (o frenar) el transporte de calor por transmisión y, en consecuencia, tiene, en cierto sentido, una función de apoyo (aunque esencial) para el equipo técnico del edificio, como la calefacción o la refrigeración ( 15).

3 Protección higrotérmica

• se controlen los transportes de calor que se producen a pesar del efecto aislante y la consiguiente reducción del flujo de calor y se mantengan lo más bajas posible las pérdidas de energía asociadas. Esto concierne a la energía de calefacción que debe consumirse para mantener la temperatura interior deseada en invierno, pero también a la energía de refrigeración que puede tener que utilizarse para este fin en verano. En este caso, la atención se centra no sólo en cuestiones económicas relacionadas con costes de funcionamiento de un edificio, sino también en aspectos medioambientales y de economía política; Los transportes de calor durante el verano, que se producen principalmente desde el exterior hacia el interior, no dependen tanto—a diferencia de lo que ocurre en invierno—de la naturaleza constructiva de los componentes de la envolvente, especialmente de los opacos, sino más bien de la proporción y disposición u orientación de los componentes transparentes de la envolvente (ventanas, acristalamientos) en el edificio, así como de la existencia y correcto funcionamiento de una eficaz protección solar. Esto depende esencialmente del diseño y del manejo, es decir, de factores no constructivos, que no se discuten en nuestro contexto temático. También influye decisivamente el efecto de masas de almacenamiento térmico; • se eviten temperaturas demasiado bajas en la construcción donde podría producirse condensación debido a la presencia de una humedad relativa crítica. Esto se aplica tanto a superficies de componentes envolventes como, en particular, a puentes térmicos dentro de la construcción de la misma, que a menudo son inevitables por razones constructivas. El agua de condensación suele empapar las capas aislantes, en su mayoría porosas, y a su vez perjudicar sus propiedades aislantes: un proceso cíclico que puede provocar graves daños. A diferencia de las capas funcionales de protección contra la lluvia y el viento comentadas anteriormente, las capas de protección térmica son materiales con una estructura suelta y muy porosa. El efecto aislante no se basa en la conductividad térmica λ del material base, sino en la baja conductividad térmica del aire atrapado en los pequeños poros. Estas inclusiones quedan siempre por debajo del tamaño crítico en el que el aire comienza a moverse y transportar el calor cada vez más por convección. La consecuencia de este mecanismo de acción de las capas de aislamiento térmico, en lo que respecta la combinación con otras capas funcionales de la estructura, es que las capas de aislamiento siempre tienen estructura porosa, y en consecuencia: • tienen una gran capacidad de difusión de vapor. Por esta razón:

Las funciones higrotérmicas

15 Capa de aislamiento térmico.

685

686

Las funciones higrotérmicas

VI Funciones

•• casi siempre es de esperar un fuerte transporte de vapor (en nuestras latitudes desde el interior hacia el exterior—sin embargo, esta dirección también puede invertirse en ciertas condiciones meteorológicas) a través de esta capa, si no se toman contramedidas (como una barrera o un freno de vapor). El vapor que atraviesa una capa de aislamiento térmico alcanza la temperatura crítica del punto de rocío a una profundidad determinada y se condensa transformándose en agua; •• por otro lado, queda garantizado que la humedad que ha penetrado en esta capa de aislamiento térmico (desde el exterior o el interior) pueda volver a difundirse fácilmente a través del material en forma de vapor hacia el exterior (o posiblemente también hacia el interior), siempre que este transporte de vapor no se vea obstaculizado; • las capas de aislamiento térmico nunca son adecuadas para la protección contra la lluvia o, en general, la intemperie sin capas protectoras adicionales en el exterior. Por el contrario, debido a su porosidad, están expuestas a un riesgo extremo de penetración de humedad desde el exterior.

1.4 1.4

☞ Véase el Aptdo. 3.10 Muro exterior de fábrica de doble hoja con aislamiento sin cámara de aire, pág. 706

A pesar de la estructura siempre porosa de las capas de aislamiento térmico, su resistencia a la difusión de vapor (o el espesor de la capa de aire equivalente) puede controlarse dentro de ciertos límites seleccionando adecuadamente materiales y productos. Esto es importante para las secuencias de capas en las que la capa de aislamiento térmico tiene que cumplir una función de retardo del vapor, por ejemplo, espumas rígidas de poliestireno en muros de doble capa con aislamiento sin capa de aire. Esto también equivale a una doble asignación de funciones a una sola capa.

Protección contra la entrada incontrolada de vapor en la estructura 2

Capas de barrera contra el vapor o retardantes del vapor son responsables de: • impedir que el vapor penetre copiosamente desde el interior en estratos de componentes de envoltura que tienen una alta capacidad de difusión de vapor y, en consecuencia, corren el riesgo de que éste no pueda escapar al exterior con suficiente rapidez debido a otras capas posteriores menos difusivas y se condense en la estructura; • reducir la penetración del vapor en este tipo de construcciones por su (limitada) resistencia a la difusión de vapor hasta tal punto que siempre se garantice que no entra en la construcción desde el interior más vapor del que puede difundirse hacia el exterior;

3 Protección higrotérmica

Las funciones higrotérmicas

16 Barrera contra el vapor por medio de una película fina. 17 Capa retardante de vapor a través de una película fina.

18 Capa retardante de vapor en combinación con una capa de aire disipadora de vapor independiente en el exterior (sin ventilación trasera del revestimiento exterior). 19 Efecto retardante de vapor a través de una hoja con resistencia limitada a la difusión del vapor.

• a menudo también asumir funciones de protección contra el viento y de estanqueidad al aire (barrera contra el viento y el aire). La primera impide que el aire exterior fluya dentro y a través de la construcción de la envoltura; la última evita la entrada y el paso del aire en general, es decir, también del aire interior. Además de las pérdidas de calor ocasionadas por el transporte de aire a través de la construcción, también existe el peligro de que el aire húmedo del interior se condense formando humedad dentro de la construcción. En este contexto, lo importante no es la difusividad, sino la estanqueidad al aire continua de la capa. Esto se consigue, en la ejecución práctica, bien mediante láminas finas con resistencias a la difusión de vapor entre altas y extremadamente altas—barreras de vapor o frenos de vapor hechos de plásticos o metales, habituales en la construcción ligera—o bien mediante hojas mayoritariamente sólidas con suficiente resistencia a la difusión—hojas de obra, habituales en la construcción sólida—( 16–17). En cada caso, hay que tener en cuenta que las capas funcionales de barrera contra el vapor o de retardo de vapor deben estar siempre dispuestas, en la medida de lo posible, en el lado de la habitación (es decir, en el interior). Sólo así

20 Entrada de vapor en la estructura debido a fugas en la barrera contra el vapor.

687

688

La interacción de las capas funcionales

VI Funciones

se garantiza que el vapor ya se contiene en la zona caliente, donde todavía no puede causar daño por condensación. Por supuesto, esto es válido para condiciones climáticas de clima moderado. Si la barrera contra el vapor o el retardador de vapor se colocan más hacia el exterior dentro de la capa de aislamiento térmico, existe el riesgo de que el vapor que se acumula en la capa de aislamiento del lado interior llegue a zonas con temperatura de punto de rocío, o incluso por debajo de ella, y se condense allí. Si esta solución es necesaria por determinadas razones (por ejemplo, duplicar el aislamiento en el interior de paredes ligeras de madera para conducir instalaciones eléctricas), debe garantizarse cuidadosamente que la barrera contra el vapor o el retardador de vapor nunca se sitúe en la zona del punto de rocío, sino en la zona interior de la capa de aislamiento ( 18–20). 2. 2.

La interacción de las capas funcionales en la construcción envolvente

☞ Cap. lI-1, Aptdo. 2.2 Subdivisión según aspectos funcionales > 2.2.2 según función constructiva individual, pág. 34

Sólo unos pocos materiales son capaces de cumplir simultáneamente requisitos tan dispares como resultan de la realización de las funciones de protección descritas anteriormente—además de otras tareas adicionales—en una medida aceptable. Tradicionalmente, esto se conseguía con algunos materiales como el ladrillo—por ejemplo, en la obra de fábrica de hoja simple sin revocar—o la madera—por ejemplo, en la construcción de blocao—, aunque los requisitos no eran muy severos en estos métodos de construcción tradicionales. Los altísimos estándares que se exigen hoy en día a cerramientos de edificios suelen obligar a separar las asignaciones funcionales a las distintas capas o envolturas. Esto ya se desprende de nuestras consideraciones anteriores sobre las distintas funciones de protección y su ejecución constructiva. Incluso las construcciones de una hoja modernas—por ejemplo, la fábrica de ladrillos porosos ligeros perforados verticalmente—requieren al menos un recubrimiento exterior e interior (un revoque o un guarnecido) al que se asignan tareas específicas. Actualmente la norma son construcciones de cerramientos exteriores de varias capas, algunas a menudo con una sola función, a las que, ocasionalmente no obstante, también se les puede asignar más de una. Para poder cumplir de forma fiable y permanente las subfunciones que se les asignan, estas capas deben: • estar coordinadas en cuanto a sus características y capacidades de rendimiento: Por ejemplo, una barrera contra el vapor debe reducir el transporte de vapor desde el interior hacia el exterior en la medida en que las capas exteriores de la estructura de la pared externa sean capaces de permitir su difusión hacia el exterior; • estar instaladas en el lugar adecuado: Una barrera contra el vapor en la zona exterior fría de un cerramiento externo no sólo sería ineficaz, sino perjudicial;

3 Protección higrotérmica

La interacción de las capas funcionales

689

agua de condensación

21 Una protección contra la humedad de una sola etapa en combinación con una capa retardante de vapor (permeable) conduce inevitablemente a condensación interna. 22 Principio de sándwich.

23 Combinación de protección contra la humedad de varias etapas y barrera contra el vapor de una sola etapa. 24 Combinación de protección contra la humedad de varias etapas con capa de compensación de presión de vapor/barrera contra el vapor de una etapa.

25 Combinación de protección contra la humedad permeable al vapor de varias etapas/barrera contra el vapor de una etapa.

• no verse perjudicadas en su función por interrupciones tales como aberturas o penetraciones: Lo ideal es que una capa de aislamiento térmico, por ejemplo, no tenga penetraciones (que crearían puentes térmicos). Se verá que este requisito básico será el más difícil de realizar en el proyecto constructivo, es decir, al planificar el conjunto de partes que componen un edificio, y presentará los mayores retos para el diseñador. Al igual que existen ciertos métodos de construcción establecidos, también existen ciertas soluciones estándar ampliamente utilizadas para la construcción de envolventes

690

La interacción de las capas funcionales

VI Funciones

de edificios. Se trata de soluciones constructivas de eficacia probada, a las que el diseñador puede recurrir, sobre todo en lo que respecta a la correcta coordinación mutua de las capas, así como a su adecuada disposición en la estratificación. A continuación, se tratarán algunas de ellas a modo de ejemplo.

2.1 2.1

Principales combinaciones de capas funcionales relevantes para la humedad

Dado que la humedad es el factor de daño más peligroso para la envoltura de un edificio, debe prestarse especial atención a la combinación en una estructura de diferentes principios de diseño relacionados con ( 21): • la protección contra la humedad y: • la protección contra la penetración de vapor. Es evidente que, para garantizar un control eficaz del equilibrio higroscópico en una estructura, los respectivos grados de permeabilidad de estas dos capas funcionales deben estar necesariamente coordinados. Existen incompatibilidades como la construcción en  21.

2.1.1

Principio sándwich ✏ El término sándwich se utiliza aquí en su significado de física de la construcción. Debe distinguirse del principio de sándwich estático descrito en el Cap. VI-2, Aptdo. 9.7 Elemento compuesto multicapa, pág. 666 ☞ Como ya se ha descrito en el Aptdo. 1.1 Protección contra la humedad, pág. 678 ☞ Aptdo. 3.1 Panel sándwich, 3.2 Vidrio aislante, pág. 694, y 3.5 Cubierta plana no ventilada, pág. 698

2.1.2

Combinación de protección multifásica contra la humedad y barrera monofásica contra el vapor

El principio constructivo más sencillo es el del llamado sándwich. En este caso, se supone que tanto la lluvia como el vapor se bloquean en una sola etapa, de modo que, por diseño, no puede penetrar humedad en el interior de la estructura, ni desde el ambiente exterior ni desde el espacio habitable ( 22). Sin embargo, además de la evidente ventaja de la simplicidad constructiva de esta solución, hay que mencionar los peligros que conlleva: La estructura permanece funcional y libre de daños sólo mientras las dos capas funcionales (protección contra la humedad y control de vapor) permanezcan perfectamente estancas. La más mínima filtración puede provocar un efecto trampa de humedad y dañar permanentemente la construcción. Como ejemplos, se analizan a continuación un panel sándwich, un acristalamiento aislante y una cubierta plana no ventilada. La extrema sensibilidad de barreras pluviales expuestas de una sola etapa, y los graves daños que se derivan de su rotura, a menudo aconsejan el uso de barreras pluviales de dos o varias etapas, ya que aumentan notablemente la seguridad contra daños. Desde el punto de vista de la humedad, es ventajoso bloquear completamente el vapor del interior con la ayuda de una barrera de una sola etapa en combinación con un dispositivo de seguridad para evitar la acumulación de cualquier humedad/vapor que pueda haber penetrado detrás de la barrera pluvial ( 23). En este caso se pueden utilizar láminas equilibradoras y distribuidoras de vapor ( 24) o barreras de humedad difusoras de vapor en el lado exterior ( 25). Este tipo de estratificación ejemplifica de forma ilustrativa el principio de escalonamiento de resistencias de difusión decrecientes hacia el exterior

3 Protección higrotérmica

La interacción de las capas funcionales

26 Combinación de protección contra la humedad de varias etapas / barrera contra el vapor (parcialmente permeable).

A

27 Introducción de una capa de aire adicional A para la eliminación por separado del vapor de agua del interior.

28 Combinación de una protección contra la humedad de una sola etapa permeable al vapor con una hoja retardante de vapor.

29 Combinación de una protección contra la humedad de varias etapas con una hoja retardante de vapor.

691

692

2.1.3

La interacción de las capas funcionales

VI Funciones

☞ Aptdo. 3.11 Pared exterior ligera en construcción de costillas de madera, pág. 708 ☞ Aptdo. 3.12 Cubierta inclinada no ventilada, pág. 710

de las capas implicadas. Este principio se analizará a conti nuación utilizando la estructura estratificada de una pared exterior ligera en construcción de madera y una estructura de cubierta inclinada no ventilada.

Combinación de protección multifásica contra la humedad y retardador de vapor (parcialmente permeable) ☞ Aptdo. 3.11 Pared exterior ligera en construcción de costillas de madera, pág. 708, y 3.12 Cubierta inclinada no ventilada, pág. 710

2.1.4

Combinación de protección multifásica contra la humedad, retardador de vapor (parcialmente permeable) y capa de aire ventilada ☞ Aptdo. 3.13 Cubierta inclinada ventilada , pág. 712

2.1.5

Combinación de protección monofásica difusiva contra la humedad con retardo de vapor por resistencia a la difusión del componente ☞ Aptdo. 3.7 Muro exterior de fábrica aligerada de una sola hoja, pág. 702, y 3.8 Muro exterior de una sola hoja de fábrica con sistema compuesto de aislamiento térmico, pág. 702

2.1.6

Combinación de protección multifásica contra la humedad con retardo de vapor por resistencia a la difusión del componente ☞ Aptdo. 3.9 Muro exterior de fábrica de una hoja con aislamiento y revestimiento exterior tipo cortina, pág. 704, y 3.10 Muro exterior de fábrica de doble hoja con aislamiento sin cámara de aire, pág. 706

Un principio de acción similar se persigue con la combinación de una protección contra la humedad con capacidad de difusión de vapor en varias etapas con una lámina retardadora de vapor (parcialmente permeable) ( 26). Su resistencia a la difusión de vapor debe ajustarse cuidadosamente a la permeabilidad al vapor de las otras capas. Como ejemplo, se presentará una construcción de pared ligera y una construcción de cubierta inclinada. Una variante más elaborada del principio mencionado puede considerarse la combinación con una capa de aire ventilada interna insertada especialmente con el fin de eliminar el vapor del interior ( 27). Proporciona un alto grado de seguridad contra la condensación de vapor en el interior de la estructura. A modo de ejemplo, se discutirá una construcción de cubierta inclinada ventilada. Esta construcción permite un paso controlado y planificado del vapor desde el interior hacia el exterior a través de todo el estratificado de la construcción. La capa exterior protectora contra la humedad funciona según el principio de Gore-Tex, es decir combina una protección aceptable contra la humedad con un cierto grado de difusividad al vapor. Las resistencias de difusión de las capas deben, en consecuencia, ir armonizadas entre sí ( 28). Este tipo de construcción ejemplifica el funcionamiento físico de la mayoría de los muros exteriores convencionales de obra de fábrica de una sola hoja, con o sin capa aislante. A continuación se exponen algunos ejemplos. Como alternativa a la construcción anterior, aquí se proporciona una protección multifásica contra la humedad con barrera de humedad permeable al vapor en el lado exterior ( 29). Este tipo de protección contra la humedad puede considerarse menos sensible en comparación con la protección contra la humedad difusiva (principio Gore-Tex), aunque es técnicamente más compleja. Esta solución se utiliza, en particular, para construcciones de obra de fábrica de doble hoja, así como para muros de una sola hoja con revestimiento exterior ligero y ventilación posterior.

3 Protección higrotérmica

La interacción de las capas funcionales

693

694

Estratificaciones constructivas

VI Funciones

3. 3.

Estratificaciones constructivas en cuanto a su funcionamiento higrotérmico

El panel sándwich es un ejemplo de componente envolvente en el que tanto la lluvia como el vapor procedente del interior se sellan en una sola etapa. Para que esta construcción funcione correctamente, debe impedirse que la humedad o el vapor de agua penetren en el núcleo de la construcción a través de filtraciones. Ambas capas de chapa metálica (interior y exterior) forman una barrera continua sin juntas abarcando toda la superficie del componente. Las filtraciones provocan el efecto trampa de humedad: Como consecuencia, a menudo sucede que el vapor atrapado no puede escapar hacia el exterior y provoca abultamientos en la capa exterior de chapa. Las subfunciones en detalle ( 30):

3.1 3.1

Panel sándwich

• protección contra la humedad: capa de chapa exterior; • protección contra el viento: capa de chapa exterior; • aislamiento térmico: núcleo de espuma PUR; • control de vapor: capa de chapa interior. 3.2 3.2

Acristalamiento aislante

☞ Cap. V-4, Aptdo. 4.1 Acristalamiento aislante, pág. 464

También en el caso de un acristalamiento aislante, es necesario para su correcto funcionamiento que no penetre la humedad en el interior de la construcción. Dos vidrios cerrados continuos cubriendo todo el componente sellan contra la lluvia, el viento (exterior) y el vapor (interior). En el interior del acristalamiento aislante, es decir, en la cámara entre los vidrios, una capa estática de aire, o, como es estándar hoy en día, un relleno de gases inertes reacios a la convección, proporciona el aislamiento térmico necesario. Adicionalmente, éste se incrementa por medio de capas especiales aplicadas al interior de uno o ambos vidrios. La construcción es más vulnerable a la penetración de humedad en la junta de unión entre los vidrios y el separador y en el sellado perimetral. Si pierden su estanqueidad, los vidrios pueden empañarse por dentro, o puede escapar el relleno de gas noble y reducir notablemente la capacidad de aislamiento térmico de la cámara entre los vidrios. Las subfunciones ( 31): • protección contra la humedad: vidrio exterior; • protección contra el viento: vidrio exterior; • aislamiento térmico: cámara entre vidrios con relleno de gas inerte, recubrimiento de los vidrios con capas especiales; • control de vapor: vidrio interior.

3 Protección higrotérmica

Estratificaciones constructivas

695

hoja de chapa espuma PUR hoja de chapa

1 protección contra la humedad

2 protección contra el viento

3 protección térmica

4 control de vapor

1 protección contra la humedad

2 protección contra el viento

3 protección térmica

4 control de vapor

30 Panel sándwich: estructura y funciones parciales.

vidrio interior espacio entre vidrios, capa de gas estancado vidrio exterior

31 Acristalamiento aislante: estructura y funciones parciales.

696

3.3 3.3

Estratificaciones constructivas

VI Funciones

Perfil de ventana de madera

Un perfil de ventana de madera debe estar provisto de un recubrimiento o pintura que proteja el componente contra la lluvia desde el exterior y contra la penetración de vapor desde el interior. La difusividad de los recubrimientos interior y exterior se selecciona específicamente para que el recubrimiento interior (de poros cerrados) tenga la menor difusividad posible, mientras que el recubrimiento exterior (de poros abiertos) tenga la mayor. En este ejemplo, el sellado también se efectúa en una sola etapa: Es decir, en cuanto falla una capa de recubrimiento, puede producirse el efecto trampa de humedad. Entonces, el recubrimiento exterior estalla desde el interior y se desconcha debido a la presión del vapor y a la hinchazón de la madera. Esto aumenta adicionalmente la penetración de humedad procedente del exterior en la madera. Las subfunciones en detalle ( 32):

☞ Vol. 3, Cap. XIII-9, Aptdo. 2.9 Particularidades de la ventana de madera

• protección contra la humedad: recubrimiento exterior cerrado y continuo; drenaje de galce hacia el exterior; • protección contra el viento: perfil de madera cerrado; • aislamiento térmico: perfil de madera; • control de vapor: recubrimiento interior de poro cerrado; • difusividad de vapor hacia el exterior: difusividad de la madera, recubrimiento exterior de poros abiertos; ventilación del galce. 3.4 3.4

Perfil de ventana de aluminio

☞ Vol. 3, Cap. XIII-9, Aptdo. 2.10 Particularidades de la ventana de aluminio

La protección contra la lluvia y el viento así como el control de vapor se realizan en el perfil de la ventana de aluminio en una sola etapa. Estas funciones las asumen en cada caso las dos semihojas continuas, sin juntas, de aluminio, que constituyen esencialmente el perfil de la ventana. El aislamiento térmico se consigue por separación térmica de las dos semihojas entre sí. Éstas van acopladas, para este efecto, mediante conectores de plástico de baja conductividad térmica. La capa de aire, en gran medida estacionaria, de la cavidad del perfil garantiza la continuidad de la capa de aislamiento térmico a través de todo el perfil. Por razones de seguridad, la humedad acumulada en esta cámara, también en forma de vapor, puede salir al exterior a través de aberturas. Las subfunciones ( 33): • protección contra la humedad: media hoja exterior; drenaje de galce hacia el exterior; • protección contra el viento: media hoja exterior; cámara de relajación;

3 Protección higrotérmica

Estratificaciones constructivas

697

recubrimiento de poros abiertos perfil de madera recubrimiento de poros cerrados

1 protección contra la humedad

2 protección contra el viento

3 protección térmica

4 control de vapor

5 difusividad de vapor hacia el exterior

3 protección térmica

4 control de vapor

5 difusividad de vapor hacia el exterior

32 Perfil de ventana de madera: estructura y funciones parciales.

media hoja exterior cámara de perfil conector de plástico media hoja interior orificios 1 protección contra la humedad

2 protección contra el viento

33 Perfil de ventana de aluminio: estructura y funciones parciales.

• aislamiento térmico: conector de plástico, capa de aire estacionaria de la cámara de perfil; • control del vapor: media hoja interior de aluminio; • difusividad hacia el exterior: aberturas en la cámara del perfil: ventilación de galce.

698

3.5 3.5

Estratificaciones constructivas

VI Funciones

Cubierta plana no ventilada

Otro ejemplo de construcción de envoltura que bloquea la lluvia, el viento y el vapor en una sola etapa es la cubierta plana no ventilada. La capa de impermeabilización, que es muy vulnerable a daños, ante todo al agrietamiento, está protegida por encima con una capa de grava. Filtraciones en esta tela conducen invariablemente a patologías. La penetración de agua puede hacer que el aislamiento térmico se humedezca permanentemente. Esto reduce notablemente su capacidad de aislamiento y puede provocar que se humedezca la losa portante. También se produce aquí el mecanismo de trampa de humedad: La humedad que ha penetrado en la capa de aislamiento térmico ya no puede escapar tras su conversión en vapor por la estanqueidad al mismo de la impermeabilización y puede formar ampollas bajo esta membrana. Una medida de protección contra este peligro es la capa compensadora de presión de vapor, que garantiza que, en este caso, el vapor pueda extenderse en sus cavidades por una amplia zona sin formar ampollas. La difusión del vapor a través de la impermeabilización hacia el exterior, como es el caso en otras construcciones envolventes, no puede realizarse aquí razonablemente, ya que se debe exigir lo máximo a la membrana de impermeabilización en términos de estanqueidad contra el agua (debido a su posición horizontal), y como resultado ésta también presenta inevitablemente una alta resistencia a la difusión. Para garantizar que la barrera contra el vapor situada debajo del aislamiento térmico no se vea dañada por la rugosidad de la superficie de hormigón—especialmente durante la construcción—, también se coloca una capa protectora y niveladora debajo de ella. En sus cavidades también puede rebajarse una presión de vapor excesiva. Las subfunciones ( 34):

☞ Vol. 3, Cap. XIII-3, Aptdo. 2.3 Cubiertas planas sobre losa portante

Teniendo en cuenta la protección que ofrece la capa de grava (sellado en dos etapas del agua de lluvia)

con consideración adicional de la capa de compensación de presión de vapor detrás (debajo) de la barrera contra la humedad

• protección contra la humedad: ruptura y relajamiento de la lluvia torrencial en la capa de grava superpuesta. Por debajo, se sitúa una impermeabilización formada por una membrana de una o varias capas, continua, adhesivada o soldada por solape; • protección contra el viento: membrana continua; • protección térmica: capa de aislamiento térmico; • control de vapor: membrana continua adhesivada formando barrera contra el vapor; • difusividad de vapor hacia el exterior: Esta función, como se ha visto, no puede realizarse hacia arriba a través de la impermeabilización, sino sólo por distribución a través de las capas de compensación situadas bajo la misma y la barrera contra el vapor y, si es necesario, el escape final del vapor a través de aberturas adecuadas en el borde de la cubierta.

3 Protección higrotérmica

Estratificaciones constructivas

capa de grava impermeabilización multicapa película de compensación de la presión de vapor aislamiento térmico barrera contra el vapor película de compensación

1 protección contra la humedad

forjado portante de hormigón

2 protección contra el viento

3 protección térmica

4 control de vapor

34 Cubierta plana no ventilada: estructura y funciones parciales.

5 difusividad de vapor hacia el exterior

699

700

3.6 3.6

Estratificaciones constructivas

VI Funciones

Cubierta invertida

La cubierta invertida representa un caso especial de construcción envolvente según el principio sándwich, en el que la capa de aislamiento térmico no está situada entre la impermeabilización y la barrera contra el vapor, como ocurre en otros casos, sino por encima—es decir, en el lado exterior—de la impermeabilización con el fin de verse protegida de los daños y el envejecimiento prematuro. Es obvio que entonces se halla expuesta a la humedad, lo que es un caso particular y sólo se puede resolver con la ayuda de materiales aislantes especiales (espuma no hidrófila de célula cerrada), que sólo absorben ligeramente el agua a pesar de su porosidad. Debido a la inevitable humedad existente en la capa de aislamiento, también cabe esperar una cierta reducción del efecto aislante, aunque en este caso se tolera. La estratificación característica de la cubierta invertida se explica ante todo por la urgente necesidad de proteger la impermeabilización, es decir, la membrana de sellado, de forma eficaz y permanente. Esto resulta justificado para una construcción extremadamente sensible como la cubierta plana, que en su estructura corresponde al (arriesgado) principio sándwich. Debido a la alta resistencia a la difusión de vapor de la membrana de impermeabilización, así como a su posición favorable desde el punto de vista físico en la zona cálida— detrás o debajo del aislamiento térmico—, también cumple, en este tipo de construcción, al mismo tiempo la función de barrera contra el vapor. No se requiere para ello, por tanto, ninguna capa adicional. Las subfunciones en detalle ( 35):

☞ Vol. 3, Cap. XIII-3, Aptdo. 2.3 Cubiertas planas sobre losa portante

Teniendo en cuenta la protección de la barrera contra la lluvia mediante la grava y la capa de aislamiento, así como la capa de igualación de presión de vapor detrás (debajo) de la barrera contra la lluvia.

• protección contra la humedad: ruptura y relajamiento de la lluvia torrencial en la capa de grava superpuesta, así como en la capa de aislamiento. Por debajo, impermeabilización hecha de membrana de una o varias capas, continuas, adheridas o soldadas con solape; • protección contra el viento: membrana continua; • protección térmica: capa de aislamiento térmico; • control de vapor: membrana impermeabilizante continua, adherida, que también actúa como barrera contra el vapor; • difusividad de vapor hacia el exterior: Esta función no puede realizarse hacia arriba a través de la impermeabilización, sino mediante la distribución a través de la capa de compensación situada bajo la impermeabilización/barrera contra el vapor y, si es necesario, el escape a través de aberturas adecuadas en el borde de la cubierta.

3 Protección higrotérmica

Estratificaciones constructivas

capa de grava película separadora aislamiento térmico impermeabilización y barrera contra el vapor lámina de compensación

1 protección contra la humedad

forjado portante de hormigón

2 protección contra el viento

3 protección térmica

4 control de vapor

35 Cubierta invertida: estructura y funciones parciales.

5 difusividad de vapor hacia el exterior

701

702

3.7 3.7

Estratificaciones constructivas

VI Funciones

Muro exterior de fábrica aligerada de una hoja

Esta construcción de cerramiento exterior presenta a la vez una extrema sencillez y robustez constructiva y cumple las normas de aislamiento habituales en la actualidad. El revoque exterior garantiza simultáneamente impermeabilidad y difusividad de vapor (principio Gore-Tex® ), algo que de otro modo es difícil de conseguir. Las resistencias a la difusión de vapor de las capas están armonizadas entre sí de tal manera que no hay riesgo de que se forme humedad en la construcción si la ejecución se realiza correctamente. Las subfunciones ( 36):

☞ Vol. 3, Cap. XIII-3, Aptdo. 1.1.3 Muros exteriores de ladrillo aligerado de una hoja

• protección contra la humedad: revoque exterior; • protección contra el viento: revoque exterior; • aislamiento térmico: ladrillo ligero perforado verticalmente, resultante de la porosidad y la estructura de panal del ladrillo (para prolongar las vías de transmisión de calor) en combinación con mortero ligero en el tendel; • control de vapor: resistencia a la difusión de vapor de la hoja de fábrica y del enlucido interior con alta capacidad de difusión del revoque exterior (barrera contra la lluvia); • difusividad de vapor al exterior: obra de fábrica difusiva y revoque exterior. 3.8 3.8

Muro exterior de una hoja de fábrica con sistema compuesto de aislamiento térmico ☞ Vol. 3, Cap. XIII-3, Aptdo. 2. Sistemas de una hoja con trasdosado funcional

En comparación con la variante de una hoja, la introducción de una capa de aislamiento térmico delante de la hoja de fábrica en el llamado sistema compuesto de aislamiento térmico ofrece una libertad mucho mayor a la hora de determinar el aislamiento térmico del cerramiento exterior. Esto no cambia esencialmente el principio físico de operación de la estructura, ya que la capa de aislamiento es una capa abierta a la difusión que apenas impide el transporte de vapor hacia el exterior. Por otro lado, cambian drásticamente las condiciones constructivas, pues el revoque ya no tiene una base realmente sólida. Debe encontrar suficiente agarre en la propia capa aislante. Para ello se han desarrollado revoques especiales de resina sintética u orgánicos. En comparación con revoques minerales convencionales, éstos tienen una mayor elasticidad, es decir, una menor tendencia a agrietarse, y van armados adicionalmente con inserciones textiles. La correcta mezcla de resinas sintéticas debe garantizar ambas propiedades esenciales del revoque exterior: estanqueidad y capacidad de difusión de vapor. Todos los componentes del conjunto de capas exteriores, constituido por el revoque y la capa de aislamiento, deben estar cuidadosamente armonizados entre sí para que funcionen correctamente, por lo que para este fin sólo se utilizan sistemas completos procedentes de un único fabricante. Las subfunciones ( 37):

3 Protección higrotérmica

Estratificaciones constructivas

703

revoque ladrillo ligero poroso perforado verticalmente mortero ligero enlucido 1 protección contra la humedad

2 protección contra el viento

3 protección térmica

4 control de vapor

5 difusividad de vapor hacia el exterior

36 Muro exterior monohoja de obra de fábrica porosa: estructura y funciones parciales.

revoque orgánico aislamiento térmico muro de respaldo enlucido

1 protección contra la humedad

2 protección contra el viento

3 protección térmica

4 control de vapor 5 difusividad de vapor hacia el exterior

37 Muro exterior monohoja de obra de fábrica con sistema compuesto de aislamiento térmico exterior: estructura y funciones parciales.

704

Estratificaciones constructivas

VI Funciones

• protección contra la humedad: revoque exterior orgánico con armadura textil; • protección contra el viento: revoque exterior; • aislamiento térmico: capa de aislamiento térmico (si es necesario, en combinación con el muro posterior); • control de vapor: retardo del transporte de vapor por medio del enlucido interior y de la hoja de fábrica; • difusividad de vapor hacia el exterior: combinación de aislamiento y revoque exterior, ambos abiertos a la difusión de vapor.

3.9 3.9

Muro exterior de fábrica de una hoja con aislamiento y revestimiento exterior tipo cortina ☞ Vol. 3, Cap. XIII-3, Aptdo. 2. Sistemas de hoja simple con trasdosado funcional

☞ Vol. 2, Cap. VII Generación de superficies ☞ Vol. 3, Cap. XI Empalmes de superficie

El problema de un recubrimiento exterior delgado y relativamente propenso a agrietarse (como el revoque) sobre un sustrato blando (como el material aislante), como se describe en el ejemplo anterior del muro de una hoja, no existe en la variante con revestimiento exterior tipo cortina. En este caso, éste último se fija al muro trasero portante mediante una subestructura que atraviesa la capa de aislamiento. Aunque esto crea puentes térmicos en la misma, el revestimiento exterior tiene en tal caso una sujeción firme y puede estar hecho de material sólido tipo tablero. Una capa de aire ventilada continua y vertical garantiza que la humedad que penetra se mantenga alejada del aislamiento térmico en la medida de lo posible. Además, a veces éste último se protege por fuera con un forro difusivo, por ejemplo, papel aceitado o una película de plástico apta para la difusión de vapor. Las subfunciones ( 38): • protección contra la humedad: revestimiento tipo cortina impermeable a lluvia torrencial o impulsada, ventilación trasera y, si es necesario, barrera contra la lluvia (por ejemplo, forro exterior aplicado al aislamiento térmico); • protección contra el viento: como arriba; • aislamiento térmico: capa de aislamiento térmico; si es necesario, más la capacidad aislante de la pared posterior; • control de vapor: resistencia a la difusión de vapor de la pared de fondo;

 DIN 4108-2, 3.1.6

• difusividad de vapor al exterior: capa de aislamiento difusiva y cámara de ventilación posterior delante de ella, con forro difusivo entre ambas, si es necesario.

3 Protección higrotérmica

Estratificaciones constructivas

705

pantalla ligera de intemperie subestructura cámara de aire ventilada aislamiento térmico muro de respaldo enlucido

1 protección contra la humedad

2 protección contra el viento

3 protección térmica

4 control de vapor

5 difusividad de vapor hacia el exterior

38 Muro exterior monocapa de obra de fábrica con aislamiento exterior y revestimiento exterior tipo cortina: estructura y funciones parciales.

706

Estratificaciones constructivas

3.10 Muro exterior de fábrica de doble 3.10 hoja con aislamiento sin cámara de aire ☞ Véase a este respecto Cap. VI-2, Aptdo. 9.3.2 Aparejo—solapamiento actuando bajo compresión, pág. 630

☞ Vol. 3, Cap. XIII-3, Aptdo. 3. Sistemas de doble hoja

Variante de obra de fábrica de doble hoja con ventilación trasera

VI Funciones

En esta variante, la pantalla protectiva exterior consiste en una hoja de ladrillo de medio pie de ladrillo de grosor. Aunque esta solución de primeras tiene ventajas, como la durabilidad del revestimiento exterior, así como su carácter de construcción sólida de obra de fábrica, reconocible desde el exterior, hay que tener en cuenta algunos aspectos críticos. En primer lugar, hay que señalar que, aunque el revestimiento representa una construcción de fábrica aparejada, sin embargo viola principios fundamentales estructurales y constructivos de construcciones de obra de fábrica. Por este motivo, no es autoportante y debe anclarse al muro de fondo. Esto crea puentes térmicos locales a través de los anclajes metálicos, que pueden provocar condensación. Además, la distancia entre ambas hojas (y, por tanto, también el grosor del aislamiento) viene limitada por razones constructivas. Además, debido a la falta de ventilación trasera, debe garantizarse una difusión suficiente de vapor a través del revestimiento hacia el exterior. Esto significa que el material pétreo de esta hoja no debe tener una estructura demasiado densa (por ejemplo, no debe usarse clínker). Para evitar una presión de vapor excesiva en la cara interior de este revestimiento como resultado de la difusión a través de la capa de aislamiento, debe seleccionarse un material aislante adecuado con una resistencia a la difusión de vapor apropiada (no demasiado baja) (por ejemplo, espuma no hidrófila de célula cerrada). También debe garantizarse que el agua pluvial que penetre a través del revestimiento no empape el material aislante (por este motivo, también hay que evitar material aislante hidrófilo) y pueda volver a salir de forma controlada en la base a través del revestimiento por aberturas adecuadas, generalmente llagas abiertas. Las subfunciones ( 39): • protección contra la humedad: revestimiento de ladrillo; la cámara intermedia con la capa de aislamiento no absorbente drena el agua penetrada; drenaje al exterior en la parte inferior a través de aberturas (llagas); • protección contra el viento: como arriba; • aislamiento térmico: capa de aislamiento térmico (rellenando la cámara por completo), más la capacidad de aislamiento de la pared posterior, si es necesario; • control de vapor: resistencia a la difusión de vapor de la pared de fondo y también del relleno completo de aislamiento (estructura de célula cerrada); • difusividad de vapor al exterior: hoja exterior lo más difusiva posible.

3 Protección higrotérmica

Estratificaciones constructivas

707

hoja vista aislamiento muro de respaldo enlucido

1 protección contra la humedad

2 protección contra el viento

3 protección térmica

4 control de vapor

39 Muro exterior de obra de fábrica de doble hoja con aislamiento de núcleo: estructura y funciones parciales.

hoja vista capa de aire en movimiento aislamiento muro de respaldo enlucido

40 Muro exterior de obra de fábrica de doble hoja con aislamiento y ventilación trasera: estructura.

5 difusividad de vapor hacia el exterior

708

Estratificaciones constructivas

VI Funciones

Otra variante de esta construcción es el muro de fábrica de doble hoja con ventilación trasera ( 40). En este caso, se incorpora una capa ventilada de aire entre el revestimiento exterior y la capa aislante, que se ventila y desairea a través de aberturas correspondientes en la hoja de fábrica exterior, generalmente llagas abiertas sin argamasa. El mencionado riesgo de condensación en la cara interior del revestimiento desaparece en gran medida. En el exterior, en este caso sí se pueden utilizar ladrillos con estructura densa (y, en consecuencia, de gran durabilidad), ya que no se contempla una difusión de vapor a través de ellos. Dado que la distancia entre hojas está limitada por razones constructivas, el espesor máximo posible de la capa aislante se reduce por el espesor de la capa de aire (al menos 4 cm) en comparación con el ejemplo anterior.

3.11 Pared exterior ligera en construc3.11 ción de costillas de madera ☞ Vol. 3, Cap. XIII-5, Aptdo. 2.1.1 Paredes de entramado de madera

Variante con barrera contra el vapor

Variante con capa retardante de vapor

Como ejemplo de construcción de pared exterior ligera, se discute aquí una pared exterior en construcción de costillas de madera, que también se utiliza de forma similar para edificios de paneles de madera prefabricados. La protección contra la humedad en varias etapas se describe de forma similar en el Apartado 3.9. En este caso, la capa de aislamiento, altamente absorbente, está protegida contra la penetración de humedad desde el exterior mediante un tablero de material a base de madera poroso y altamente difusivo (por ejemplo, un tablero de fibra blanda). El paso del vapor a través de la capa de aislamiento térmico, extremadamente abierta a la difusión, que no podría disiparse eficazmente a través de las capas exteriores con la intensidad que cabe esperar, debe ser al menos efectivamente ralentizado. Esto se efectúa mediante una lámina ralentizante de vapor cerrada y bien adherida con resistencia a la difusión adecuada, colocada detrás de la capa de aislamiento en el lado interior. Como alternativa, se puede utilizar una barrera contra el vapor estanca a la difusión. Ambos tipos de lámina representan también la última y decisiva barrera contra el viento hacia el interior que también proporciona estanqueidad al aire. De lo contrario, la presión del viento sólo puede disiparse parcialmente en las capas anteriores, que van ensambladas con numerosas juntas. La suficiente estanqueidad de la construcción de la pared exterior al viento y al aire es también esencial con respecto a la capacidad de aislamiento térmico de la construcción. Las subfunciones ( 41): • protección contra la humedad: cortina exterior ligera, a prueba de lluvia torrencial sobre subestructura; ventilación trasera; barrera contra la lluvia (abierta a la difusión) en el exterior de la capa de aislamiento; • protección contra el viento: reducción continua de la presión del viento en las capas sucesivas de la estructura. Sellado definitivo contra el viento/aire en la capa ralenti-

3 Protección higrotérmica

Estratificaciones constructivas

709

revestimiento exterior subestructura capa de aire en movimiento tablero difusivo aislamiento térmico barrera/capa retardante de vapor aplacado interior

1 protección contra la humedad

2 protección contra el viento

3 protección térmica

41 Pared exterior ligera en construcción nervada de madera: estructura y funciones parciales.

zante/barrera contra el vapor; • aislamiento térmico: aislamiento térmico en el espacio entre las costillas. Puente térmico (relativo) en la costilla de madera: puede evitarse en gran medida duplicando la capa de aislamiento (con listones transversales) en el interior o en el exterior. Se pueden conseguir valores U muy bajos; • control de vapor: lámina de sellado continua (barrera contra el vapor o freno de vapor) en la cara interior de la capa de aislamiento. Alternativamente, se puede situar en la interfaz entre la capa aislante y la capa añadida interna de aislamiento térmico. • difusividad de vapor al exterior: un tablero de madera difusivo situado en el exterior de la capa de aislamiento permite que el vapor escape hacia la cámara de aire ventilada.

4 control de vapor

5 difusividad de vapor hacia el exterior

710

Estratificaciones constructivas

3.12 Cubierta inclinada no ventilada 3.12 ☞ Vol. 3, Cap. XIII-5, Aptdo. 2.2 Cubiertas inclinadas

Variante con barrera contra el vapor

Variante con capa retardante de vapor

VI Funciones

Esta variante de construcción de cubierta responde a la exposición a la precipitación bastante fuerte que sufre la superficie envolvente inclinada con una barrera contra la lluvia de varias fases. El agua que penetra a través del tejado desde el exterior puede escurrirse de manera controlada sobre una lámina difusiva bajo tejado. La humedad de la capa de aire puede disiparse hacia arriba o a través de las juntas de las tejas. La lámina bajo tejado es un ejemplo de estrato que a la vez protege contra la humedad y (hasta cierto punto) permite la difusión de vapor, es decir que funciona de acuerdo con el principio Gore Tex ®. La humedad atrapada en el paquete de aislamiento debe poder difundirse hacia el exterior a través de ella. Al igual que en la construcción de pared exterior en el Apartado 3.11, la capa de aislamiento térmico, que suele ser tan gruesa como los pares portantes, puede duplicarse hacia abajo si es necesario. Para ello, se aplican listones cruzados a los pares por la parte interior. Si se considera oportuno, la lámina ralentizante/barrera contra el vapor puede situarse en la interfaz entre el aislamiento principal y el añadido. La instalación eléctrica puede colocarse en el paquete de aislamiento añadido sin dañar la lámina—por ejemplo, con cajetines de empalme—y sin perjudicar así la estanqueidad al vapor y al aire. Las subfunciones ( 42): • protección contra la humedad: cubierta de teja parcialmente permeable, pero resistente a la lluvia torrencial; cámara de aire ventilada en la zona de los contralistones; barrera contra el agua proporcionada por la lámina bajo tejado; • protección contra el viento: reducción continua de la presión del viento en las capas sucesivas de la estructura. Sellado definitivo contra el viento/aire en la capa ralentizante/barrera contra el vapor; • aislamiento térmico: capa de aislamiento térmico en el espacio entre pares. El puente térmico relativo ocasionado por los pares de madera puede eliminarse duplicando el aislamiento por el interior; • control de vapor: lámina (lámina ralentizante/barrera contra el vapor) colocada en el lado interior de la capa de aislamiento térmico con resistencia a la difusión de vapor alta o muy alta. Al mismo tiempo, se garantiza la estanqueidad al aire; • difusividad de vapor al exterior: la lámina bajo tejado es difusiva, por lo que la humedad del paquete de aislamiento puede difundirse hacia la cámara de aire ventilada.

3 Protección higrotérmica

Estratificaciones constructivas

cobertura de teja capa de aire en movimiento lámina difusiva bajo tejado aislamiento térmico capa retardante/ barrera contra el vapor

1 protección contra la humedad

aplacado interior

2 protección contra el viento

3 protección térmica

4 control de vapor

5 difusividad de vapor hacia el exterior

42 Cubierta inclinada no ventilada: estructura y funciones parciales.

711

712

Estratificaciones constructivas

3.13 Cubierta inclinada ventilada 3.13 ☞ Vol. 3, Cap. XIII-5, Aptdo. 2.2 Cubiertas inclinadas

A

VI Funciones

La cubierta inclinada ventilada proporciona una impermeabilización completa entre el conjunto de capas externas protectoras contra la humedad exterior y la capa de aislamiento. A diferencia de la variante comentada anteriormente, no está prevista ninguna difusión de vapor procedente del aislamiento a través de esta capa hacia el exterior. La impermeabilización completa se ejecuta sobre un entablado o aplacado actuando como sustrato rígido plano. Esto se puede considerar una subcubierta totalmente funcional por sí sola. La humedad que pueda producirse en la capa de aislamiento se elimina a través de una (segunda) cámara de aire ventilada entre el aislamiento térmico y la subcubierta. Ésta cámara no está conectada a la cámara de aire superior, ya que va separada por el aplacado mencionado con la impermeabilización aplicada, sino que se ventila por separado en el alero y la cumbrera. De este modo, se elude el difícil compromiso que representa la instalación de la lámina bajo tejado (débilmente difusiva, difícil de calibrar en su difusividad) a cambio de una mayor complicación constructiva ocasionada por la subcubierta. Las subfunciones ( 43): • protección contra la humedad: cobertura de teja parcialmente permeable, pero resistente a la lluvia torrencial; cámara de aire ventilada en la zona de los contralistones; barrera contra la lluvia sobre la subcubierta; • protección contra el viento: reducción continua de la presión del viento en las capas sucesivas de la estructura. Sellado definitivo contra el viento/aire en la capa ralentizante/barrera contra el vapor; • aislamiento térmico: capa de aislamiento térmico en el espacio entre pares. El puente térmico relativo en los pares de madera puede eliminarse duplicando el aislamiento por el interior; • control de vapor: lámina (lámina ralentizante/barrera contra el vapor) colocada en el lado interior de la capa de aislamiento térmico con resistencia a la difusión de vapor alta o muy alta. Al mismo tiempo, se garantiza la estanqueidad contra el aire; • difusividad de vapor al exterior: la humedad que ha penetrado en la capa de aislamiento puede eliminarse a través de la cámara de aire ventilada bajo la subcubierta.

3 Protección higrotérmica

Estratificaciones constructivas

cobertura de teja capa de aire ventilada impermeabilización entablado

1 protección contra la humedad

capa de aire ventilada aislamiento térmico capa retardante/barrera contra el vapor aplacado interior 2 protección contra el viento

3 protección térmica

4 control de vapor

5 difusividad de vapor hacia el exterior

43 Cubierta inclinada ventilada: estructura y funciones parciales.

713

714

Estratificaciones constructivas

3.14 Muro exterior de sótano 3.14 ☞ Vol. 3, Kap. XIII-2 Envolventes en contacto con el terreno

VI Funciones

Existen requisitos especiales para componentes en contacto con el terreno, como una pared exterior de un sótano. Las cargas hígricas se producen aquí debido al agua ligada en los poros del suelo, que, dependiendo de las condiciones, también puede ejercer una alta presión hidrostática sobre la hoja (agua bajo presión). El ataque de humedad constante en toda la superficie de la envoltura representa un grave peligro para el componente. La estanqueidad depende de la impermeabilización, que es una capa fina y extremadamente vulnerable. A menos que los suelos sean arenosos y no cohesivos, en los que el agua se filtra rápidamente, se requieren medidas constructivas y de instalación (drenaje) para evacuar parcialmente el agua y así reducir la presión hidrostática. Debido a las condiciones específicas de presión de vapor, el transporte de vapor como resultado del gradiente de presión sólo puede esperarse hacia el interior. En el propio subsuelo prevalece la presión de saturación, mientras que la presión de vapor en el interior es mucho menor. Este transporte de humedad desde el exterior hacia el interior es, por supuesto, indeseable y es impedido por la membrana impermeabilizante, que al mismo tiempo representa una eficiente barrera contra el vapor debido a su alta resistencia a la difusión del mismo—algo que, en este caso particular de gradiente de vapor decreciente hacia adentro (no al revés, como en cerramientos sobre nivel), nos conviene. Como máximo, puede difundir hacia el interior el vapor contenido en las capas del lado interior de la barrera contra el vapor, que en este caso particular es idéntica a la membrana impermeabilizante situada en la cara exterior del muro. Este proceso temporal finaliza en cuanto se alcanza el equilibrio hidrostático entre estas capas, es decir básicamente la hoja del muro, y el aire ambiente. De esta manera, por ejemplo, se puede eliminar la humedad de obra capturada en el muro de fondo. Las subfunciones en detalle ( 44): • protección contra la humedad: El sellado se realiza en varias etapas. La humedad del subsuelo puede filtrarse a través de la lámina filtrante, en la que se retienen las partículas del suelo, hacia el panel drenante. Aquí se descarga la presión hidrostática y el agua puede fluir hacia abajo en esta capa de forma controlada para su posterior drenaje. La humedad que atraviesa la capa de aislamiento se sella definitivamente en la membrana impermeabilizante. En su superficie exterior, esta agua residual puede a su vez fluir hacia abajo y ser canalizada de forma controlada hacia el sistema de drenaje. Gracias al estratificado de capas situado delante de esta impermeabilización, ésta está suficientemente protegida contra el punzonamiento ocasionado por la tierra o el ataque de raíces;

3 Protección higrotérmica

Estratificaciones constructivas

715

terreno lámina filtrante panel drenante aislamiento térmico impermeabilización capa de igualado muro de respaldo

1 protección contra la humedad

enlucido

44 Muro exterior de sótano: estructura y funciones parciales.

3 protección térmica

• aislamiento térmico: en analogía a la construcción de la cubierta invertida,a la capa de aislamiento térmico se encuentra en un entorno húmedo. Por lo tanto, hay que asegurarse de que el material aislante sólo absorba una pequeña cantidad de humedad, ya que de lo contrario perdería sus propiedades aislantes. Se utilizan las llamadas espumas no hidrófilas (aislamiento perimetral), que apenas absorben agua. Como la barrera contra el agua y el vapor está situada en la zona cálida, es decir, en el lado interior del aislamiento, no hay riesgo de condensación de vapor de agua procedente del aire de la habitación; • control de vapor: bloqueo en la zona caliente (es decir, sin riesgo de condensación) mediante una barrera combinada contra el agua y el vapor; • difusividad de vapor al interior: Como se ha mencionado, es ventajosa una difusión temporal de vapor desde las capas del lado interior (es decir, de este lado de la barrera contra el agua y el vapor) hacia el interior. De este modo, se puede disipar la humedad de obra.

4 control de vapor

5 difusividad de vapor hacia el exterior

☞ a Aptdo. 3.6 Cubierta invertida, pág. 700

716

Estratificaciones constructivas

3.15 Solera de sótano (aislamiento por 3.15 debajo) ☞ Vol. 3, Cap. XIII-2 Envolventes en contacto con el terreno

VI Funciones

La capa impermeabilizante, de la que depende la estanqueidad al agua y al vapor del suelo del sótano, se aplica a la losa portante, que le proporciona una base adecuadamente plana y firme. Se acepta que ésta, junto con la capa de aislamiento térmico, se encuentra en un ambiente húmedo. Por lo tanto, el aislamiento debe ser no hidrófilo. Las subfunciones en detalle ( 45): • protección contra la humedad: Se utiliza el principio de sellado en varias etapas. En primer lugar, se reduce el ascenso capilar de humedad por debajo mediante un encachado de grava que rompe la capilaridad. Cualquier humedad residual que ascienda en la capa de aislamiento y la losa estructural se sella en la membrana impermeabilizante situada sobre esta losa. Suele estar protegida contra daños mecánicos en la parte superior mediante un solado; • aislamiento térmico: En esta variante la capa de aislamiento se encuentra bajo la losa estructural. Se cubre con una capa separadora antes de verter la solera para evitar que la pasta de cemento fluya por las juntas a tope y forme puentes térmicos. Al estar en ambiente húmedo, se ejecutará como espuma no hidrófila o material equivalente; • control de vapor: Al igual que en el caso del muro exterior de sótano, se desarrollará un equilibrio de presión de vapor entre las capas del lado interior de la impermeabilización y barrera contra el vapor (en este caso, constituidas por la solera) y el aire de la habitación. Como estas capas se hallan todas ellas en el lado cálido, no hay que temer condensación; • difusividad de vapor al interior: cualquier humedad contenida en el solado puede difundirse hacia el interior.

3.16 Solera de sótano (aislamiento por 3.16 arriba)

Como alternativa a la estructura comentada anteriormente, el aislamiento térmico en este caso se coloca encima de la losa estructural. El aislamiento térmico se encuentra en zona seca, lo que favorece un buen efecto aislante ( 46).

3 Protección higrotérmica

Estratificaciones constructivas

717

solado impermeabilización solera portante capa de separación aislamiento térmico encachado de grava terreno

1 protección contra la humedad

3 protección térmica

4 control de vapor

5 difusividad de vapor hacia el exterior

45 Solera de sótano (aislamiento por debajo): estructura y funciones parciales.

46 Solera de sótano (aislamiento por arriba): estructura y funciones parciales.

718

Continuidad de las funciones—Parámetros

VI Funciones

4. 4.

Continuidad de las funciones

Las subfunciones higrotérmicas mencionadas—además de otras subfunciones— deben cumplirse naturalmente en toda la superficie envolvente de un edificio, por lo que debe garantizarse una transición de las capas funcionales sin interrupciones en los puntos de conexión. Los diagramas 1 a 4 de la derecha muestran, utilizando como ejemplo una conexión de ventana a un muro, cómo pueden resolverse las transiciones entre diferentes superficies envolventes con respecto a sus subfunciones higrotérmicas. En la mayoría de los casos, se utiliza una secuencia de diferentes principios de solución, que se adaptan a la naturaleza y la lógica constructiva del respectivo componente de envoltura, así como a las características especiales del respectivo punto de conexión. Aquí, por ejemplo, se aplicaron alternativamente principios de sellado en una y dos etapas para proteger contra la humedad y el viento. El diseño profesional de los puntos de conexión, manteniendo de forma fiable la funcionalidad de los distintos niveles de protección, incluso en las transiciones, representa una tarea esencial y a veces difícil del trabajo de proyecto constructivo. En el Capítulo VII se dan indicaciones sobre cómo establecer la continuidad de capas constituidas por barras, bandas y bloques desde el punto de vista geométrico. Algunas consideraciones sobre el diseño de juntas y las consecuencias para la funcionalidad de las mismas se recogen en el Capítulo XI.

☞ Vol. 2, Cap. VII Generación de superficies

☞ Vol. 3, Cap. XI Empalmes de superficie

5. 5.

5.1 5.1

Parámetros higrotérmicos

Para registrar los flujos de calor, humedad y aire con relevancia higrotérmica y poder controlarlos en el marco de lo necesario para la planificación, o de lo exigido o especificado por la legislación o la normalización, son necesarios parámetros de física de la construcción. A continuación se presentarán o recapitularán, en la medida en que sean relevantes para cuestiones constructivas. 3

Conducción de calor

Para registrar las propiedades de un material en cuanto a su capacidad para conducir el calor, se utiliza el valor de la conductividad térmica, o el coeficiente de conductividad térmica l, expresado en W/(mK). Por lo tanto, es una cantidad estrictamente dependiente del material, no de un componente. La conductividad térmica de los materiales depende en gran medida de su contenido de aire en forma de poros. Resulta en promedio aproximadamente de la proporción entre los componentes sólidos de la estructura del material y los volúmenes de aire encerrados y, por lo tanto, depende en gran medida de la densidad aparente. Cuanto más poroso sea el material, menor será la conductividad térmica y el coeficiente de conductividad térmica l. El intervalo relevante para la construcción oscila entre la conductividad térmica del aire en reposo, aprox. 0,02 W/(mK), y el acero, aprox. 60 W/(mK), o el aluminio con aprox. 230 W/(mK). Los

 EN ISO 7345

3 Protección higrotérmica

1 protección contra la humedad

Continuidad de las funciones—Parámetros

719

vidrio exterior sellado en húmedo cámara de galce (2a etapa) recubrimiento cámara de relajación y canal de drenaje para la cámara de galce (2ª etapa) burlete central (2ª etapa) recubrimiento afianzado del vierteaguas cinta de sellado (2ª etapa) paramento exterior

2 protección contra el viento

vidrio exterior sellado en húmedo perfil de marco cámara de relajación burlete central (2ª etapa) perfil de marco afianzado del vierteaguas cinta de sellado (2ª etapa) paramento exterior

3 protección térmica

cámara entre vidrios separador/sellado perimetral capa de aire estacionario perfil de marco capa de aire estacionario perfil de marco relleno aislante relleno aislante capacidad de aislamiento de la pared exterior

4 control de vapor

vidrio interior sellado en húmedo recubrimiento

recubrimiento sellado en húmedo resistencia a la difusión de vapor de la pared exterior 47 Continuidad de las subfunciones higrotérmicas a través de una conexión de ventana.

720

VI Funciones

Parámetros higrotérmicos

 DIN 4108-4, Tab. 1 y 2

5.2 5.2

Transferencia superficial de calor  EN ISO 6946, 6.8, Tab. 5, Anejo C

coeficientes de conductividad térmica más bajos, y por tanto más aislantes, que se pueden alcanzar desde un punto de vista práctico y económico son los de los materiales de aislamiento térmico más comunes, que se sitúan alrededor de 0,035 W/(mK). Los valores nominales y de diseño para los materiales de construcción habituales se encuentran en la norma. Los procesos de intercambio de calor en la interfaz entre un componente superficial y el aire circundante se registran mediante el coeficiente de transferencia superficial de calor h en W/ (m2K). Expresa el flujo de calor que se produce en una superficie de 1 m2 en intercambio con el aire, con una diferencia de temperatura de 1 K entre éste y la superficie del componente. En la práctica, se utilizan los valores aproximados que figuran en la tabla de  48. Se distingue entre: • coeficiente de transferencia superficial hc de calor por convección en W/(m2K); • coeficiente de transferencia superficial hr de calor por radiación en W/ (m2K), siendo:

espesor de la capa de aire mm

resistencia térmica R m2K/W dirección del flujo de calor hacia arriba horizontal hacia abajo

0

0,00

0,00

0,00

5

0,11

0,11

0,11

7

0,13

0,13

0,13

10

0,15

0,15

0,15

15

0,16

0,17

0,17

25

0,16

0,18

0,19

50

0,16

0,18

0,21

h = h c + hr

resistencia a la coeficiente de tranferencia super- tranferencia superficial de calor hc ficial de calor RS

posición

W/(m2K)

m2K/W

hc,i = 8

RSi = 0,13

en el interior de habitaciones cerradas con movimiento de aire natural superficies de paredes, ventanas interiores y exteriores suelos y techos para la transferencia de calor:

100

0,16

0,18

0,22

de abajo a arriba

hc,i = 8

RSi = 0,10

300

0,16

0,18

0,23

de arriba a abajo

hc,i = 6

RSi = 0,17

hc,i = 5 a 6

RSi = 0,20 a 0,17

hc,e = 23

RSe = 0,04

Nota: Los valores intermedios se determinan por interpolación.

49 Resistencia térmica R de capas de aire estacionarias con superficies de alta emisividad, según EN ISO 6946.

en ángulos y esquinas en los lados exteriores correspondientes a una velocidad media del viento de aproximadamente 2 m/s temperatura de las superficies °C

48 Valores que pueden utilizarse en la práctica para los coeficientes de transferencia superficial de calor hc y hr y para la resistencia de transferencia superficial de calor por convección RS.4

coeficiente de tranferencia superficial de calor hr para superficies para superficies no metálicas descubiertas metálicas de todo tipo W/(m2K) W/(m2K)

0 a 10

0,12

4,7

10 a 20

0,12

5,0

20 a 50

0,17

6,4

50 a 100

0,23

10,5

3 Protección higrotérmica

Parámetros higrotérmicos

721

La transferencia por transmisión es insignificante debido a la baja conductividad térmica del aire. En consecuencia, se define la resistencia a la transferencia superficial de calor RS como el recíproco de h, o de la suma de hc y hr: en m2K/W

RS = 1/h = 1/(hc + hr)

La transmisión de calor es el resultado de tres procesos termodinámicos diferentes:

Transmisión de calor

• de la transferencia superficial de calor en la superficie de la cara interior de un componente envolvente; • de la conducción de calor a través del componente de la envoltura, en su caso a través de las distintas capas sucesivas del mismo; • la transferencia superficial de calor en la superficie de la cara exterior del componente de la envoltura. Los parámetros que caracterizan los tres procesos se combinan en un valor característico, el coeficiente de transmisión térmica U en W/(m2K), también denominado coeficiente de transmitancia térmica.







U=

1 1/hc,i + d/l + 1/hc,e

U=

1 RSi + d/l + RSe

 EN 673, EN ISO 6946, EN ISO 7345

o bien:



donde hc,i y hc,e son los coeficientes de transferencia superficial de calor por convección en el interior y en el exterior respectivamente (ver  48), d es el espesor del material en m y l es el coeficiente de conductividad térmica. El valor l/d designa la transmitancia térmica dada por el coeficiente de conductividad térmica y el espesor del material, y se denomina transmitancia térmica L. El valor d/l, en cambio, caracteriza la resistencia a la conducción del calor a través del material y se denomina resistencia térmica 1/L o R, expresada en m2K/W. En el caso de componentes estratificados en capas, esto resulta de la suma de las resistencias térmicas de las capas individuales, es decir:

Rtot = d1/l1 + d2/l2 + d3/l3 … + dn/ln



Rtot = R1 + R2 + R3 + … Rn

o bien:

Así, el coeficiente de transmisión térmica resulta de:

 EN ISO 6946

5.3

722

VI Funciones

Parámetros higrotérmicos

U=

 EN ISO 6946

 DIN 4108-4

 EN 14351-1, EN 1279-5

1 RSi + Rtot + RSe

El recíproco del coeficiente de transmisión térmica U, es decir, el valor 1/U, es la resistencia a la transmisión térmica en m2K/W. La resistencia térmica de capas de aire estacionarias, tal y como se presentan en la estructura de componentes de envoltura, se calcula como se muestra en  49. Los valores de cálculo de la resistencia térmica R y del coeficiente de transmisión térmica U para componentes comunes de edificios se pueden encontrar en la norma. El valor de diseño del coeficiente de transmisión térmica de componentes transparentes de la envolvente (UW), es decir, de ventanas, ventanas francesas o ventanas de cubierta, resulta de las especificaciones del fabricante. Para el vidrio, también se aplican los siguientes valores de diseño: • transmitancia energética total g; • transmitancia de la luz tv.

 DIN 4108-4, 5.3, 6.

Si no hay documentación para estos valores, se pueden utilizar para el diseño los valores según  50. Más información sobre valores de diseño de otros componentes envolventes transparentes fabricados con materiales plásticos, como cúpulas de tragaluz o bandas de luz cenital, así como de muros cortina, puede encontrarse en la norma. valores de referencia para el dimensionamiento

características constructivas de los tipos de vidrio

Ug W/(m2K)

ga

τe

τV

acristalamiento simple

5,8

0,87

0,85

0,90

doble acristalamiento con relleno de aire, sin recubrimiento

2,9

0,78

0,73

0,82 0,75

triple acristalamiento con relleno de aire, sin recubrimiento

2,0

0,70

0,63

acristalamiento de aislamiento térmico doble, con relleno de argón, una capa de recubrimiento

1,7

0,72

0,60

0,74

1,4

0,67

0,58

0,78

acristalamiento de aislamiento térmico triple, con relleno de argón, dos capas de recubrimiento acristalamiento de control solar doble, con relleno de argón, una capa de recubrimiento

acristalamiento de control solar triple, con relleno de argón, dos capas de recubrimiento a

1,2

0,65

0,54

0,78

1,1

0,60

0,52

0,80

0,8

0,60

0,50

0,72

0,7

0,50

0,39

0,69

1,3

0,48

0,44

0,59

1,2

0,37

0,34

0,67

1,2

0,25

0,21

0,40

1,1

0,36

0,33

0,66

1,1

0,27

0,24

0,50

0,7

0,24

0,21

0,45

0,7

0,34

0,29

0,63

Transmitancia de energía total con incidencia perpendicular de la radiación.

50 Transmitancia total de energía y transmitancia de luz en función de las características del diseño y del coeficiente de transmisión de calor Ug, según la norma alemana DIN 4108-4.

3 Protección higrotérmica

El término humedad relativa f se utiliza para denotar el contenido de agua del aire. Es el resultado de la humedad volumétrica P v ligada al aire y de la humedad volumétrica de saturación P v, sat a la misma temperatura:

Parámetros higrotérmicos

723

Humedad relativa

5.4

La humedad relativa depende de la temperatura, ya que el aire caliente puede retener más humedad que el aire frío. Cuando el aire húmedo se calienta, f disminuye porque la humedad que contiene constituye entonces una proporción menor de la humedad de saturación (aumentada por el calentamiento). En cambio, al enfriar el aire húmedo, f aumenta en consecuencia hasta alcanzar el contenido de saturación, es decir, una f de 1,0 o 100 %. A medida que avanza el enfriamiento, el vapor de agua que ya no puede retenerse en el aire se condensa en forma de niebla o agua de condensación. Esta temperatura a la que se inicia este proceso se denomina temperatura del punto de rocío o punto de rocío ( 51).

Punto de rocío

5.5

El comportamiento de un material con respecto a la difusión de vapor de agua a través de él se registra mediante el coeficiente de resistencia a la difusión m. Este valor expresa cuánto mayor es la resistencia a la difusión de una capa de este material que la de una capa de aire del mismo espesor en las mismas condiciones. También se utiliza el valor del espesor de capa de aire

Difusión de vapor de agua

5.6



f = P v / P v, sat

El aire saturado tiene, pues, una humedad relativa f de 1,0 o 100 %.

 DIN 4108-3

polietileno 0,15 mm

espesor de capa de aire equivalente en difusión del vapor de agua sd m 50

polietileno 0,25 mm

100

producto/material

temperatura del punto de rocío en °C

20

18

temperatura del aire 25°C

16

15°C

10 8

40

50

60

30

película de PE (apilada) 0,15 mm

14

6

50

película de PVC lámina de aluminio 0,05 mm

20°C

12

película de poliéster 0,2 mm

70 80 90 100 humedad relativa φ en %

51 Temperatura del punto de rocío del aire a temperaturas de 25°C, 20°C y 15°C en función de la humedad relativa f.5

1.500 8

papel bituminoso 0,1 mm

2

lámina de aluminio compuesta 0,4 mm

10

membrana impermeable difusiva para paredes

0,2

material de recubrimiento

0,1

pintura brillante

3

papel pintado de vinilo

2

Nota: El espesor de los productos según esta tabla no suele medirse y puede referirse a productos finos con una resistencia a la transmisión del vapor de agua. La tabla indica los valores de grosor nominal para ayudar a identificar el producto.

52 Espesor de la capa de aire equivalente en cuanto a difusión de vapor de agua de algunos materiales comúnmente utilizados en la construcción, según EN ISO 10456.

724

VI Funciones

Parámetros higrotérmicos

equivalente difusora de vapor de agua sd. Se indica como el espesor de una capa de aire sin movimiento con la misma resistencia a la difusión del vapor de agua que el material o el producto. Así es que: sd = m · d  DIN 4108-3, 3.1

donde d es el grosor del material respectivo ( 52). Según la norma, la difusividad de capas se registra en las siguientes gradaciones: • capa abierta a la difusión: con sd ≤ 0,5 m; • capa retardante de la difusión: con 0,5 m ≤ sd ≤ 10 m; • capa inhibidora de la difusión: con 10 m ≤ sd ≤ 100 m; • capa bloqueante de la difusión: con 100 m ≤ s d ≤ 1.500 m; • capa estanca a la difusión: con sd ≥ 1.500 m.

5.7 5.7

Estanqueidad al aire

De cara a la realización constructiva del requisito de la mayor estanqueidad posible, la norma considera dos variables decisivas: • la relación neta de cambio de aire nL50 (L = aire) a una presión de aire de 50 Pa, medida en h –1; • la permeabilidad al aire qE50 (E = envolvente) a una presión de aire de 50 Pa, medida en m3/(hm2). Los valores medidos se determinan en un procedimiento normalizado midiendo la presión de protección en el edificio o en una sección del mismo, o en determinadas condiciones también con un muestreo aleatorio.

5.8 5.8

Transporte de humedad

Con respecto al transporte de humedad dentro de una construcción, la norma define los siguientes términos:

 DIN 4108-3, 3.2, 3.3  DIN 4108-3, 3.2

• absorción capilar de agua: Este parámetro describe la absorción de agua líquida en un material capilar-poroso humedecido al entrar en contacto con su superficie y debido a las tensiones de succión capilar en el material. Este factor se cuantifica por la magnitud del coeficiente de absorción de agua W W. Refleja la masa de agua absorbida por vía capilar, en relación con la raíz cuadrada del tiempo y con la superficie de absorción de agua [kg/ (m2 · h0,5)]. • convección de vapor de agua: Describe el transporte de vapor de agua por medio de una mezcla de gases que fluye, por ejemplo, aire húmedo, como resultado

3 Protección higrotérmica

Requisitos de las funciones higrotérmicas

725

de diferencias de presión de aire, por ejemplo, debido a diferencias de temperatura o al viento. A este respecto, se distingue entre una: •• capa de aire ventilada: es decir, una que está conectada al aire exterior a través de aberturas de suministro y escape de aire, y una: •• capa de aire no ventilada: es decir, una que no tiene conexión con el aire ambiente o tiene una que sólo sirve para igualar la presión; •• estanqueidad al aire, que en este contexto es la propiedad de un material, un componente o una envoltura de un edificio de no estar permeado por el aire o de estarlo sólo en pequeña medida.

☞ Véase también el Aptdo. 5.7 Estanqueidad al aire, pág. 724

Los requisitos mínimos legales que se exigen a los edificios por razones de ahorro de energía están definidos por la respectiva legislación nacional. En algunas de ellas, se basan en un balance energético global del edificio y, por consiguiente, incluyen factores del diseño del mismo como la relación V/A, la proporción de la superficie de ventanas, la orientación de las superficies acristaladas, etc. Esto sin embargo, excede el alcance temático de esta obra. No obstante, la norma también define los requisitos mínimos de aislamiento térmico y estanqueidad al aire de componentes del edificio para garantizar un clima interior higiénico y la protección permanente de la estructura del edificio contra los efectos de la humedad relacionados con el clima. Se supone que los interiores están suficientemente calefactados y ventilados según lo requiere su uso. Al mismo tiempo, sin embargo, cabe esperar un menor consumo de energía como resultado del cumplimiento de los requisitos mínimos, lo que también tiene un impacto positivo en términos de legislación de ahorro de energía (véase más arriba). También reduce los costes de fabricación y funcionamiento. Además, la norma también formula requisitos mínimos para la protección térmica estival con el fin de garantizar el confort térmico en recintos habitables, es decir, evitar el calentamiento excesivo y también reducir el consumo de energía para la refrigeración. La norma especifica que el aislamiento térmico mínimo:

Requisitos de las funciones higrotérmicas

garantiza un clima interior higiénico en todos los puntos de la superficie interior de la superficie de cerramiento que transmite el calor, con una calefacción y ventilación suficientes basadas en el uso normal y en las condiciones límite especificadas en esta norma, de modo que se evite la formación de condensación y moho en las superficies interiores de los componentes exteriores del edificio en su conjunto y en los bordes y esquinas. Quedan excluidas ventanas, puertas francesas y puertas, pero no juntas de separación con el edificio adyacente, dinteles de ventana, alféizares o umbrales.

✏ En España, por ejemplo, el CTE DB HE— Ahorro de energía

 CTE DB HS  DIN 4108-2, Prefacio

 DIN 4108-2, 3.1.6

6.

726

Requisitos de las funciones higrotérmicas

VI Funciones

Por último, con el fin de garantizar un clima interior higiénico y la protección permanente de la estructura del edificio contra los efectos destructivos de la humedad, debe garantizarse una protección general contra la humedad de los componentes de la envolvente, tanto contra influencias meteorológicas, por ejemplo lluvia torrencial, como contra humedad permanente del subsuelo, por ejemplo en el caso de componentes del edificio en contacto con la tierra, que también puede estar bajo presión hidrostática en circunstancias desfavorables.

6.1 6.1

Protección térmica invernal ☞ Enfocado en el Aptdo. 1.3 Protección térmica así como en el contexto general de la construcción de la envoltura en las secciones 2., 3. y 4.

Las medidas esenciales de la protección térmica invernal se refieren en particular a la conducción de calor a través de componentes de la envoltura desde el interior hacia el exterior. Se han tratado esencialmente en las secciones anteriores correspondientes. Además, debe garantizarse que:

 DIN 4108, Suplemento 2

• se reduzcan al mínimo los puentes térmicos en la medida de lo posible;

 DIN 4108-3

• no se vea perjudicado el aislamiento térmico por penetración de humedad en componentes de la envoltura debido a la intemperie o a la formación de condensación;

 DIN 4108-7, así como para ventanas y puertas en EN 1026 y EN 12207

 Para el intercambio de aire, véase el informe técnico DIN 4108-8

• no se produzcan pérdidas de calor por filtraciones en grietas y juntas. Para ello es necesario que la envoltura del edificio sea lo suficientemente hermética. El intercambio de aire en espacios interiores necesario por razones de higiene no debe realizarse a través de juntas, lo que es prácticamente incontrolable, sino a través de una ventilación periódica adecuada por las ventanas, por dispositivos de ventilación permanente debidamente regulados o por ventilación mecánica. • las pérdidas de calor en zonas de la envolvente con escaso aislamiento térmico, como superficies acristaladas, se reduzcan en lo posible por medio de una protección térmica adicional temporal, como persianas de cierre hermético o contraventanas.

6.2 6.2

Protección térmica estival ☞ Véase también Vol. 4, Cap. 10., Aptdo. 3.3.3 Protección térmica

☞ Véase también Vol. 4, Cap. 10., Aptdo. 3.3.3 Protección térmica

Las principales medidas constructivas que mejoran la protección térmica en verano son: • suficiente capacidad de aislamiento térmico de los componentes envolventes no transparentes. Esto reduce la conducción de calor desde el exterior hacia el interior, especialmente cuando las superficies exteriores están directamente expuestas a la luz solar, lo que crea un mayor gradiente de temperatura entre el interior y el exterior; • aumentar la capacidad de almacenamiento térmico de las masas térmicas interiores, es decir, las situadas en el lado interior con respecto a la capa de aislamiento.

3 Protección higrotérmica

• una protección solar eficaz en los elementos envolventes transparentes mediante dispositivos técnicos apropiados o utilizando vidrio de control solar adecuado con un valor g bajo en los elementos envolventes transparentes;

Requisitos de las funciones higrotérmicas

727

☞ Véase Vol. 3, Cap. XIII-7, Aptdo. 2.1.1 Protección solar

• una ventilación nocturna suficiente de espacios interiores para eliminar el calor almacenado en las masas térmicas durante el día, ya sea de forma pasiva mediante la disposición y el funcionamiento de aberturas de ventilación adecuadamente situadas o de forma activa mediante la operación de un sistema de ventilación mecánica; • elección selectiva del tono de las superficies exteriores: Los colores claros producen temperaturas superficiales más bajas bajo la luz solar directa que los colores más oscuros. Después de introducir los parámetros higrotérmicos más importantes, se discutirán a continuación los requisitos mínimos esenciales establecidos por las normas aplicables como guía para el diseño constructivo.

Requisitos mínimos de las funciones higrotérmicas

6.3

Los requisitos mínimos de aislamiento térmico para elementos de construcción homogéneos e inhomogéneos, de una o varias capas, según la norma, se indican en las listas de  53 a 58. Al calcular la resistencia térmica R, sólo se tienen en cuenta, según la norma, las capas del lado interior hasta la impermeabilización del edificio o de la cubierta. No obstante, se exceptúan las construcciones de cerramientos en las que el aislamiento térmico está situado en el exterior de la impermeabilización, pero el aislamiento está diseñado de forma que no pierde su capacidad de aislamiento térmico en ambiente húmedo, por ejemplo:

Requisitos mínimos de protección térmica y protección contra la humedad relacionada con el clima

6.3.1

• cubiertas invertidas con materiales aislantes de espuma rígida de poliestireno extruido (XPS). Al calcular el coeficiente de transmisión térmica U, el valor calculado se incrementa en una cantidad D U, en función del porcentaje de la resistencia a la transmisión térmica existente bajo la impermeabilización calculado sobre la resistencia total a la transmisión térmica de la construcción de la cubierta ( 55). Para estructuras portante ligeras con una masa por unidad de superficie inferior a 250 kg/m2, la resistencia térmica por debajo de la impermeabilización debe ser ≥ 0,15 m2K/W. • construcciones de aislamiento térmico con aislamiento perimetral en los componentes de la envolvente en contacto con el suelo, también de espuma rígida de poliestireno espumado por extrusión o de vidrio celular.

 DIN 4108-2, 5.2.2

728

VI Funciones

Requisitos de las funciones higrotérmicas

componentes

resistencia térmica del componente b

descripción

R en m2K/W I componentes de una o varias cáscaras con una masa por unidad de superficie de m‘ ≥ 100 kg/m

2

1

paredes de habitaciones con calefacción colindando con el aire exterior, el subsuelo, garajes subterráneos, habitaciones sin calefacción (también áticos o sótanos sin calefacción fuera de la superficie envolvente que transmite calor)

2

1,20 c

pendientes de cubierta de habitaciones con calefacción

1,20

colindando con el aire exterior 3

4.

5.

forjados de habitaciones con calefacción hacia arriba y cubiertas planas 3.1

colindando con el aire exterior

1,20

3.2

colindando con habitaciones ventiladas entre pendientes de cubierta y paredes laterales en áticos transformados

0,90

3.3

colindando con habitaciones sin calefacción, con habitaciones en las que se puede mover arrastrándose o incluso más bajas

0,90

3.4

colindando con habitaciones entre paredes aisladas y laterales en áticos convertidos

0,35

forjados de habitaciones con calefacción hacia abajo 4.1 a

colindando con el aire exterior, con aparcamientos subterráneos, garajes (también con calefacción), pasillos (también con cerradura) y espacios residuales ventilados

4.2

colindando con un sótano sin calefacción

4.3

cierre inferior (por ejemplo, losa de solera) de habitaciones que lindan directamente con el suelo hasta una profundidad de 5 m.

4.4

por encima de una cavidad no ventilada, por ejemplo, un espacio residual, que linda con el suelo

5.2

5.3

a b c

0,90

componentes colindando con huecos de escalera 5.1

6.

1,75

paredes entre una habitación calefactada y la caja de escalera calefactada directamente, paredes entre una habitación calefactada y la caja de escalera calefactada indirectamente, siempre que los demás componentes de la caja de escalera cumplan los requisitos de esta tabla

0,07

paredes entre una habitación con calefacción y la caja de escalera con calefacción indirecta, si no todos los demás componentes de la caja de escalera cumplen los requisitos de esta tabla

0,25

cierre superior e inferior de una caja de escalera con calefacción o con calefacción indirect

como componentes de habitaciones con calefacción

componentes entre habitaciones con calefacción 6.1

paredes separadoras de viviendas y edificios entre habitaciones con calefacción

0,07

6.2

forjados divisorios de viviendas, forjados entre habitaciones de diferente uso

0,35

Prevención de pies fríos. Para componentes en contacto con el suelo: resistencia constructiva a la transferencia de calor. Para habitaciones con poca calefacción 0,55 m2K/W.

II componentes de una o varias cáscaras con una masa por unidad de superficie de m‘ < 100 kg/m2

1,75

53 Valores mínimos de la resistencia térmica de elementos constructivos de una o varias capas, cada uno de ellos con una masa por unidad de superficie de m' ≥ 100 kg/m2 (I) y m' < 100 kg/m2 (II), de acuerdo con la norma alemana DIN 4108-2 (ver también  54).

3 Protección higrotérmica

729

Requisitos de las funciones higrotérmicas

componentes

resistencia térmica del componente b

descripción

R en (m2K)/W III componentes no homogéneos componentes en construcción de esqueleto, marco o postes de madera o fachadas en construcción de montante y travesaño; en cada caso en el área del compartimiento

1,75

IV componentes transparentes y semitransparentes paneles opacos de relleno de componentes transparentes y semitransparentes (por ejemplo, muros cortina, construcciones de montantes, techos de cristal, ventanas, puertas francesas y paredes acristaladas) pertenecientes a la superficie de cerramiento que transmite calor en el caso de habitaciones con calefacción normal y a baja temperatura marcos en habitaciones con calefacción y con poca calefacción, según EN ISO 10077-1

1,20 o bien Up ≤ 0,73 W/(m2K)

– Uf ≤ 2,9 W/(m2K) –

partes transparentes de la superficie envolvente

al menos vidrio aislante o 2 vidrios (ventanas compuestas, ventanas tipo caja)

54 Valores mínimos de resistencia térmica, u otras propiedades de aislamiento térmico, de elementos de construcción no homogéneos, transparentes y semitransparentes, de acuerdo con la norma alemana DIN 4108-2 (ver también  53).

proporción de la resistencia térmica en el lado interior de la impermeabilización con respecto a la resistencia térmica total [en %]

valor incremental ΔU W/(m2K)

menos de 10

0,05

de 10 a 50

0,03

más de 50

0

55 Valores de incremento D U para cubiertas invertidas, según la norma alemana DIN 4108-2.

valores límite de transmitancia térmica Ulim [W/(m2K)] elemento

zona climática de invierno α

A

B

C

D

E

muros y suelos en contacto con el aire exterior (US, UM)

0,80

0,70

0,56

0,49

0,41

0,37

cubiertas en contacto con el aire exterior (UC)

0,55

0,50

0,44

0,40

0,35

0,33

muros, suelos y cubiertas en contacto con espacios no habitables o con el terreno (UT) medianerías o particiones interiores pertenecientes a la envolvente térmica (UMD)

0,90

0,80

0,75

0,70

0,65

0,59

huecos (conjunto de marco, vidrio y, en su caso, cajón de persiana) (UH)* 3,20

2,70

2,30

2,10

1,80

1,80

puertas con superficie semitransparente igual o inferior al 50%

5,70

* Los huecos con uso de escaparate en unidades de uso con actividad comercial pueden incrementar el valor de UH en un 50%. 56 Valores máximos de transmitancia térmica de cada elemento perteneciente a la envolvente térmica del edificio, de acuerdo con DB HE, 3.1.1 (para zonas climáticas, ver  58).

730

Requisitos de las funciones higrotérmicas

VI Funciones

valores límite de transmisión térmica de particiones interiores Ulim [W/(m2K)] zona climática de invierno tipo de elemento entre unidades del mismo uso entre unidades de distinto uso entre unidades de uso y zonas comunes

α

A

B

C

D

E

particiones horizontales

1,90

1,80

1,55

1,35

1,20

1,00

particiones verticales

1,40

1,40

1,20

1,20

1,20

1,00

particiones horizontales y verticales

1,35

1,25

1,10

0,95

0,85

0,70

57 Valores máximos de transmisión térmica de las particiones interiores en función del uso asignado a las distintas unidades de uso que delimiten, de acuerdo con DB HE, 3.2. (para zonas climáticas, ver  58)

 DIN 4108-3, 5.2

 DIN 4108-3, Anejo D

☞ Véase también el Aptdo. 5.7 Estanqueidad al aire, pág. 724  DIN 4108-3, 5.3

Para determinar el riesgo de que se forme condensación en el interior de los componentes del edificio como consecuencia del gradiente de presión de vapor en invierno entre el interior y el exterior, existe el método de balance de períodos (también conocido como método de Glaser o diagrama de Glaser) de acuerdo con la norma. También se pueden utilizar modelos de simulación digital para realizar cálculos higrotérmicos. La norma define las condiciones límite en las que deben utilizarse estos métodos. Siempre que se cumplan los requisitos mínimos de aislamiento térmico según la norma DIN 4108-2 (véanse  53 y 54) y de estanqueidad al aire según la norma DIN 4108-7, la norma considera que determinados componentes del edificio son inobjetables en cuanto a la humedad y no exige una verificación numérica. Estos son: • muros de obra de fábrica u hormigón: muros con enlucido interior y las siguientes capas exteriores: •• revoque exterior hidrófugo (según  59-A);

 DIN 4108-10, EN 13499, EN 13500

•• aislamiento exterior, revoque aislante hidrófugo o sistema compuesto de aislamiento térmico, cada uno según la norma; •• revestimiento de obra de fábrica según la norma EN 1996-1-1;

 DIN 18515-1

•• revestimiento exterior aplicado sobre mortero conforme a la norma con un contenido de juntas ≥ 5 %.

 DIN 18516-1

•• revestimiento de pared exterior con ventilación trasera, conforme a la norma, con o sin aislamiento térmico; •• revestimiento exterior ventilado por una sola cara con una apertura de ventilación de 100 cm2 /m;

58 (Página derecha) Zonas climáticas en España de un emplazamiento en función de su provincia y altitud respecto al nivel del mar (h), según DBHE, Anejo B, 1.

•• revestimiento de pared exterior permeable al aire hecho de piezas de pequeño formato con o sin ventilación.

3 Protección higrotérmica

Requisitos de las funciones higrotérmicas

Albacete A4 C1

C2

Bizkaia

C1

A3

≥ 1301 m

1251–1300 m

1051–1250 m

1001–1050 m

951–1000 m

901–950 m

851–900 m

E1 C3

B3

C1

E1

C2

D2

D1

B3

E1

C3

D3

D2

E1

B3

Ciudad Real

C4

Córdoba

C3

B4

D3

C4

D3

C1

Coruña, A

D1 D3

Cuenca Gipuzkoa

D2

D1 C2

D2

A4

E1

E1 E1

B4

C4

Guadalajara

C3

D3

A4 A4

B4

B4

B3

C3

Huesca

C3 D3

E1 E1

D3

D2

B4

Jaén

E1 D3

C4

E1

E1

León C3

D3

E1

D1

Lugo

E1

C3

Madrid A3

D3

B3

D2

C3

E1

D3 A3

Melilla Murcia

B3

Navarra

C2

C3

D3

D2

C3

Ourense

D1

E1

C2

D2

E1

D1

Palencia Palmas, Las

A3

Pontevedra

C1

E1 A2

B2

C2

D1

C2

Rioja, La

D2

E1

D2

Salamanca

E1

A3

Santa Cruz de Tenerife

A2

B2

C2

D2

Segovia B4

Sevilla

E1 C4

D2

Soria B3

D1

C3

Teruel

C3

Toledo

C4 B3

E1 D3

C2

D2

E1 D3

C3

E1

D2 D2

Valladolid

E1

D2

Zamora Zaragoza

E1

D3

Ceuta

Valencia/València

801–850 m

D1 D1

C4

Tarragona

751–800 m

C3

D1

Cantabria

D3

D2

Cáceres Cádiz

E1

C3

Burgos

Málaga

701–750 m

E1 D1

C4 B3

Lleida

651–700 m

D1

Barcelona

Huelva

601–650 m

551–600 m

501–550 m

451–500 m

E1

D2

Balears, Illes

Granada

D3

C3

D1

Badajoz

Girona

E1 D3

B3

B4

Ávila

Castellón/Castelló

401–450 m

C3 C3

B4

Araba/Àlava Asturias

351–400 m

301–350 m

251–300 m

201–250 m

C3

Alicante/Alacant Almería

151–200 m

101–150 m

51–100 m

provincia

≤ 50 m

altura sobre el nivel del mar (h)

C3

D3

E1 E1

731

732

Requisitos de las funciones higrotérmicas

VI Funciones

• paredes con aislamiento interior: Se supone que no hay exposición a lluvia torrencial. En este caso se requiere un aislamiento térmico y una resistencia a la difusión suficientes. La resistencia térmica del aislamiento interior debe ser R ≤ 0,5 m2K/W. Si la resistencia térmica de la capa de aislamiento es 0,5 < R ≤ 1,0 m2K/W, el espesor de capa de aire equivalente difusora de vapor sd,i de la misma debe ser ≥ 0,5 m, incluyendo el revestimiento del lado interior. • paredes en construcción de madera, ejecutados según la norma DIN 68800-2, en las que se debe prestar especial atención a la protección contra la lluvia torrencial. Los siguientes diseños se consideran inobjetables: •• paredes revestidas o aplacadas por ambos lados; revestimiento tipo muro cortina con barrera contra el vapor en el lado interior con sd,i ≥ 2,0 m; capa exterior permeable a la difusión con sd,e ≤ 0,3 m; •• paredes revestidas o aplacadas en el lado interior; capa retardante de vapor del lado interior con sd,i ≥ 2,0 m; sistema compuesto de aislamiento térmico exterior a base de material aislante de fibra mineral o placas aislantes de fibra de madera con sistema de revoque hidrófugo con sd,e ≤ 0,7 m; •• paredes revestidas o aplacadas por ambos lados; capa retardante de vapor del lado interior con sd,i ≥ 2,0 m; revestimiento exterior con sd,e ≤ 0,3 m en combinación con sistema compuesto de aislamiento térmico de material aislante de fibra mineral o placas aislantes de fibra de madera con sistema de revoque hidrófugo con sd,e ≤ 0,7 m; •• elementos revestidos o aplacados por ambas caras con un sistema compuesto de aislamiento térmico de poliestireno u hojas exteriores de obra de fábrica según la norma DIN 68800-2; •• componentes de madera maciza con revestimiento tipo muro cortina o sistema compuesto de aislamiento térmico exterior según la norma DIN 68800-2.

 DIN 4108-2, 5.3.2.4

• paredes de entramado de madera con capa de estanqueidad al aire en el lado interior según las especificaciones de la norma; • muros exteriores de sótano en contacto con el suelo: con impermeabilización, de obra de albañilería monohoja termoaislante o de fábrica/hormigón con aislamiento perimetral.

3 Protección higrotérmica

Requisitos de las funciones higrotérmicas

733

A protección contra la lluvia de revoques y recubrimientos coeficiente de absorción de agua

criterios de protección contra la lluvia

repelente al agua

espesor de capa de aire equivalente en cuanto a difusión del vapor de agua

producto

WW

sd

WW · sd

kg/(m2 · h 0,5)

m

kg/(m · h 0,5)

WW ≤ 0,5

≤ 2,0

≤ 0,2

B ejemplos para la asignación de métodos de construcción de pared a grupos de exposición grupo de exposición I

grupo de exposición II

escasa

exposición a lluvia impulsada mediana

grupo de exposición III intensa

revoque hidrófobo según tabla A revoque sin requisitos especiales de protección contra la lluvia impulsada sobre: sobre:

revoque hidrófobo según tabla A sobre:

• paredes exteriores de fábrica, paneles, hormigón, etc. • así como aislamientos de puentes térmicos exteriores revocados

• paredes exteriores de fábrica, paneles, hormigón, etc. • así como aislamientos de puentes térmicos exteriores revocados

• paredes exteriores de fábrica, paneles, hormigón, etc. • así como aislamientos de puentes térmicos exteriores revocados

2

ladrillo visto monocapa de 31 cm de espesor (con enlucido)

ladrillo visto monocapa de 37,5 cm de espesor (con enlucido)

fábrica de doble cáscara con capa de aire y aislamiento térmico o con aislamiento de núcleo (con enlucido )

3

muros exteriores con baldosas o losas aplicadas sobre mortero de capa gruesa o fina

muros exteriores con baldosas o losas aplicadas sobre mortero de capa gruesa o fina

muros exteriores con baldosas o losas aplicadas sobre mortero de capa gruesa o fina según DIN 18515-1 con mortero de asiento hidrófugo

4

muros exteriores con capa exterior de hormigón de textura densa paredes exteriores con revestimiento exterior ventilado a paredes con aislamiento exterior, por ejemplo, revoque de aislamiento térmico, sistema compuesto de aislamiento térmico

muros exteriores con capa exterior de hormigón de textura densa paredes exteriores con revestimiento exterior ventilado a paredes con aislamiento exterior, por ejemplo, revoque de aislamiento térmico, sistema compuesto de aislamiento térmico

muros exteriores con capa exterior de hormigón de textura densa paredes exteriores con revestimiento exterior ventilado a paredes con aislamiento exterior, por ejemplo, revoque de aislamiento térmico, sistema compuesto de aislamiento térmico

paredes exteriores en construcción de madera con protección contra la intemperie según DIN 68800-2

paredes exteriores en construcción de madera con protección contra la intemperie según DIN 68800-2

paredes exteriores en construcción de madera con protección contra la intemperie según DIN 68800-2

1

5 6

7

a

Las juntas abiertas entre los paneles del revestimiento no afectan a la protección contra la lluvia.

C ejemplos para la asignación de tipos de sellado de juntas agrupos de exposición tipo de junta

grupo de exposición I

grupo de exposición II

escasa

exposición a lluvia impulsada mediana

grupo de exposición III intensa

1

vertical

ejecución constructiva de junta a

ejecución constructiva de junta a

ejecución constructiva de junta a

2

vertical

juntas según DIN 18540 a

juntas según DIN 18540 a

juntas según DIN 18540 a

3

horizontal

juntas abiertas, en forma de umbral, altura del umbral h ≥ 60 mm (ver croquis abajo)

juntas abiertas, en forma de umbral, altura del umbral h ≥ 80 mm (ver croquis abajo)

juntas abiertas, en forma de umbral, altura del umbral h ≥ 100 mm (ver croquis abajo)

4

horizontal

juntas según DIN 18540 con medidas juntas según DIN 18540 con medidas constructivas adicionales, por ejemplo, constructivas adicionales, por ejemplo, con altura de umbral h ≥ 50 mm con altura de umbral h ≥ 50 mm

a

juntas según DIN 18540 con medidas constructivas adicionales, por ejemplo, con altura de umbral h ≥ 50 mm

Las juntas según DIN 18540 no deben utilizarse en edificios situados en una zona de hundimiento. En el caso de juntas de asentamiento, sólo se permite su uso si las deformaciones se tienen en cuenta en el dimensionamiento de la junta. ≥ 10 60 °

interior

h

exterior

h altura de umbral

59 Efecto de protección contra la lluvia de revoques (A), métodos de construcción de paredes exteriores (B) y sellados de junta (C) según la norma alemana DIN 4108-3.

734

Requisitos de las funciones higrotérmicas

VI Funciones

• soleras con aislamiento perimetral e impermeabilización: La proporción de las capas del lado interior con respecto a la resistencia térmica total de la solera no debe superar el 20%.

 DIN 4108-2, 5.3.3

• cubiertas: Se supone que los revestimientos de cubierta son impermeables a la lluvia, y que las impermeabilizaciones son impermeables. La norma establece los siguientes requisitos para capas de aire ventiladas con el fin de clasificar construcciones de cubierta como inobjetables en términos de humedad: •• la altura de la sección transversal de ventilación libre debe ser de al menos 2 cm y extenderse por toda la superficie; •• la sección transversal de ventilación libre debe ser de al menos el 2 ‰ de la superficie de la cubierta inclinada asociada, pero de al menos 200 cm2 en los aleros, o en el extremo del alero y de la cumbrera de una cubierta a una agua; •• en la cumbrera y la limatesa, se requieren secciones transversales de ventilación mínimas del 0,5 ‰ de la superficie de la cubierta inclinada asociada, pero al menos de 50 cm2 /m; Para pendientes de cubierta de 0,5 W/(mK). Se aplican otros requisitos: • para bordes y puentes térmicos lineales: En el punto más desfavorable, el factor de temperatura f RSi en la superficie interior 6 no debe ser inferior a 0,70, o la temperatura de la superficie no debe ser inferior a 12,6 ° C. Sin embargo, se excluyen las ventanas. En las interfaces entre la ventana y la estructura del edificio, el factor de temperatura fRSi debe ser ≥ 0,70. • para esquinas y puentes térmicos puntuales: En el punto más desfavorable, el factor de temperatura fRSi no debe ser inferior a 0,70.

3 Protección higrotérmica

Requisitos de las funciones higrotérmicas

739

pendientes de cubiertas planas uso

protección

transitables

solado fijo

1 – 5 1)

peatones

solado flotante

1–5

vehículos

capa de rodadura

1 – 5 1)

grava

1–5

no transitables ajardinadas 1)

pendiente en %

peatones

lámina autoprotegida

1 – 15

tierra vegetal

1–5

Para rampas no se aplica la limitación de pendiente máxima.

pendientes de cubiertas inclinadas pendiente mínima en %

tejado 1) 2) teja 3)

teja curva

32

teja mixta y plana monocanal

30

teja plana marsellesa o alicantina

40

teja plana con encaje

50 60

pizarra placas y perfiles

10

zinc fibrocemento

sintéticos

placas simétricas de onda grande

10

placas asimétricas de nervadura media

25

perfiles de ondulado grande

10

perfiles de ondulado pequeño

15

perfiles de grecado grande perfiles de grecado medio galvanizados

perfiles de ondulado pequeño

15

perfiles de nervado pequeño paneles perfiles de ondulado pequeño perfiles de nervado medio

2)

3)

8 10

perfiles de grecado o nervado medio

1)

5

perfiles nervados perfiles de grecado o nervado grande

aleaciones ligeras

10

placas asimétricas de nervadura grande

5 8 10 5 15 5

En caso de cubiertas con varios sistemas de protección superpuestos se establece como pendiente mínima la menor de las pendientes para cada uno de los sistemas de protección. Para los sistemas y piezas de formato especial las pendientes deben establecerse de acuerdo con las correspondientes especificaciones de aplicación. Estas pendientes son para faldones menores a 6,5 m, una situación de exposición normal y una situación climática des- favorable; para condiciones diferentes a éstas, se debe tomar el valor de la pendiente mínima establecida en norma UNE 127100:1999 (“Tejas de hormigón. Código de práctica para la concepción y el montaje de cubiertas con tejas de hormigón”) ó en norma UNE 136020:2004 (“Tejas cerámicas. Código de práctica para la concepción y el montaje de cubiertas con tejas cerámicas”).

61 Pendientes mínimas de cubiertas planas e inclinadas para asegurar su efecto de protección contra la humedad, según DB HS, 2.4.

740

6.3.4

Requisitos de las funciones higrotérmicas

Requisitos mínimos para la protección contra la humedad de los componentes del edificio en contacto con el terreno ☞ Aptdo. 1.1 Protección contra la humedad, pág. 678, así como Aptdo. 3.14 a 3.16, a partir de pág. 714

☞ Véase al respecto Vol. 3, Cap. XIII-2, Aptdo. 9. Construcciones de hormigón hidrófugo (hormigón de alta compacidad)

☞ Véase al respecto Vol. 3, Cap. XIII-2, Aptdo. 1. Generalidades

 DIN 18533-1, 5.1  DIN 18533-1, 5.5

VI Funciones

En la mayoría de los casos prácticos de componentes de la envolvente en contacto con el terreno, se aplica el requisito de estanqueidad total. Esto es necesario tanto por razones de integridad y durabilidad de la propia construcción, como por razones elementales de higiene y habitabilidad de interiores. Sólo en casos concretos, por ejemplo cuando se utilizan elementos de construcción de hormigón de alta compacidad que no están sellados adicionalmente, se acepta humedad residual en la superficie de la cara interior de elementos de construcción. Sin embargo, esta cantidad debe permanecer por debajo de un valor umbral en habitaciones ocupadas que permita que se elimine la humedad de forma fiable por evaporación en el aire de la habitación y posterior ventilación. En particular, debido a la importancia de la protección contra la humedad de componentes del edificio en contacto con el terreno que puede derivarse de ello, pero también porque éstos son de difícil acceso para el mantenimiento, la reparación o la revisión—especialmente en su parte exterior, que es crucial para la protección contra la humedad—debe prestarse especial atención a la durabilidad, la longevidad y la fiabilidad de las medidas de protección contra la humedad. Por regla general, los componentes de la envoltura en contacto con el terreno se sellan por el lado que da al agua (excepción: el hormigón de alta compacidad, véase más arriba). Hay que procurar que movimientos de la estructura no hagan que la impermeabilización pierda su efecto protector. Las grietas o los cambios en la abertura de grietas resultantes de movimientos deben, si es necesario, ser neutralizados con medidas adecuadas de puenteo de grietas. También hay que seleccionar soportes adecuados para la impermeabilización. El tipo y el grado de impacto del agua en el componente de la envoltura influyen de forma decisiva en el diseño de la protección contra la humedad. Se registran en la norma por clases de impacto del agua ( 62). Los requisitos de sequedad del aire ambiente se definen en la norma según las diferentes clases de uso del local: • UL-1—exigencia baja: por ejemplo, talleres o almacenes abiertos, garajes subterráneos; • UL-2—exigencia habitual: por ejemplo, estancias, salas para almacenar bienes sensibles a la humedad como sótanos y usos de almacenamiento en edificios residenciales y de oficinas convencionales; • UL-3—exigencia alta: por ejemplo, almacenes para guardar bienes culturales insustituibles, salas para ordenadores centrales.

 DIN 18533-1, 6.5

En el caso de componentes envolventes cubiertos de tierra (caso W3-E, véase  62), también debe garantizarse que el agua que actúa sobre la impermeabilización sea drenada

3 Protección higrotérmica

de forma permanente y efectiva, de manera que se excluya en gran medida la presión hidrostática. No debe superarse una altura de acumulación de 10 cm. Otra área de la protección constructiva contra la humedad es el sellado de componentes interiores en espacios interiores expuestos a la humedad. Se remite al apartado correspondiente del Volumen 3. La estanqueidad al aire se define en la norma como la: propiedad de un material de construcción, de un componente o de la envoltura de un edificio de no estar permeado por el aire o de estarlo sólo en pequeña medida.

De esto se desprende que la norma no exige una estanqueidad perfecta. Independientemente de los requisitos que la legislación de eficiencia energética aplicable imponga a la estanqueidad de un edificio, la norma exige los siguientes índices máximos de intercambio de aire n50 para edificios nuevos y para edificios existentes renovados:

Requisitos de las funciones higrotérmicas

741

☞ Se puede encontrar más información al respecto en Vol. 3, Cap. XIII-2 Envolventes en contacto con el terreno ☞ Vol. 3, Cap. XIV-2, Aptdo. 3.5 Protección contra la humedad en recintos expuestos  DIN 18534

Requisitos mínimos de estanqueidad al aire

6.3.5

 DIN 4108-7, 3.4

 DB HE, 3.1.3

• para edificios sin sistemas de ventilación y aire acondicionado, de 3,0 h –1; • para edificios con sistemas de ventilación y aire acondicionado, de 1,50 h –1; Para edificios con un volumen interior superior a 1.500 m3, también se utiliza la permeabilidad al aire q50 . No debe ser superior a 3,0 m3/(hm2).

clase

tipo de la acción

W1-E

humedad del suelo y agua sin presión

W1.1-E

humedad del suelo y agua sin presión en soleras y paredes en contacto con el suelo

W1.2-E

humedad del suelo y agua sin presión en soleras y paredes en contacto con el suelo con drenaje

W2-E

agua a presión

W2.1-E

impacto moderado de agua apresión a ≤ 3 m de profundidad de inmersión

W2.2-E

impacto moderado de agua apresión a > 3 m de profundidad de inmersión

W3-E

agua sin presión en forjados cubiertos de tierra

W4-E

salpicaduras de agua y humedad del suelo en la base de la pared, así como agua capilar dentro y debajo de las paredes

62 Clases de acción del agua para componentes exteriores del edificio en contacto con el suelo, según la norma alemana DIN 18533-1.

742

VI Funciones

Requisitos de las funciones higrotérmicas

coeficiente de permeabilidad del terreno Ks ≥ 10 –2 cm/s

presencia de agua

10 –5 cm/s < Ks < 10 –2 cm/s

Ks ≤ 10 –5 cm/s 4

alta

5

5

media

3

2

1

grado de impermeabil.

baja

2

1

1

condiciones de las soluciones de muro muro de gravedad imperm. interior

imperm. exterior

≤ 1 I2+D1+D5

I2+I3+D1+ D5

muro flexorresistente parcialmente estanco V1

imperm. interior C1+I2+D1+D5

imperm. exterior

muro pantalla parcialmente estanco

I2+I3+D1+D5

V1

imperm. interior

imperm. exterior

parcialmente estanco

C2+I2+D1+D5 C2+I2+D1+D5

≤ 2 C3+I1+D1+D3 3) I1+I3+D1+D3

D4+V1 C1+C3+I1+D1+D3 I1+I3+D1+D3

D4+V1 C1+C2+I1

C2+I1

D4+V1

≤ 3 C3+I1+D1+D3 3) I1+I3+D1+D3

D4+V1 C1+C3+I1+D1+D3 2) I1+I3+D1+D3

D4+V1 C1+C2+I1

C2+I1

D4+V1

D4+V1

D4+V1 C1+C2+I1

C2+I1

D4+V1

I1+I3+D1+D2+D3 D4+V1 C1+C2+I1

C2+I1

D4+V1

≤4

I1+I3+D1+D3

≤5

I1+I3+D1+D2+D3 D4+V1 1)

1) 2) 3)

I1+I3+D1+D3

Solución no aceptable para más de un sótano. Solución no aceptable para más de dos sótanos. Solución no aceptable para más de tres sótanos.

condiciones agrupadas en bloques homogéneos C constitución del muro C1 Cuando el muro se construya in situ debe utilizarse hormigón hidrófugo. C2 Cuando el muro se construya in situ debe utilizarse hormigón de consistencia fluida. C3 Cuando el muro sea de fábrica deben utilizarse bloques o ladrillos hidrofugados y mortero hidrófugo. I impermeabilización I1 La impermeabilización debe realizarse mediante la colocación en el muro de una lámina impermeabilizante, o la aplicación directa in situ de productos líquidos, tales como polímeros acrílicos, caucho acrílico, resinas sintéticas o poliéster. En los muros pantalla construidos con excavación la impermeabilización se consigue mediante la utilización de lodos bentoníticos. Si se impermeabiliza interiormente con lámina ésta debe ser adherida. Si se impermeabiliza exteriormente con lámina, cuando ésta sea adherida debe colocarse una capa antipunzonamiento en su cara exterior y cuando sea no adherida debe colocarse una capa antipunzonamiento en cada una de sus caras. En ambos casos, si se dispone una lámina drenante puede suprimirse la capa antipunzonamiento exterior. Si se impermeabiliza mediante aplicaciones líquidas debe colocarse una capa protectora en su cara exterior salvo que se coloque una lámina drenante en contacto directo con la impermeabilización. La capa protectora puede estar constituida por un geotextil o por mortero reforzado con una armadura. I2 La impermeabilización debe realizarse mediante la aplicación de una pintura impermeabilizante o según lo establecido en I1. En muros pantalla construidos con excavación, la impermeabilización se consigue mediante la utilización de lodos bentoníticos. I3 Cuando el muro sea de fábrica debe recubrirse por su cara interior con un revestimiento hidrófugo, tal como una capa de mortero hidrófugo sin revestir, una hoja de cartón-yeso sin yeso higroscópico u otro material no higroscópico. D drenaje y evacuación D1 Debe disponerse una capa drenante y una capa filtrante entre el muro y el terreno o, cuando existe una capa de impermeabilización, entre ésta y el terreno. La capa drenante puede estar constituida por una lámina drenante, grava, una fábrica de bloques de arcilla porosos u otro material que produzca el mismo efecto. Cuando la capa drenante sea una lámina, el remate superior de la lámina debe proteger- se de la entrada de agua procedente de las precipitaciones y de las escorrentías. D2 Debe disponerse en la proximidad del muro un pozo drenante cada 50 m como máximo. El pozo debe tener un diámetro interior igual o mayor que 0,7 m y debe disponer de una capa filtrante que impida el arrastre de finos y de dos bombas de achique para evacuar el agua a la red de saneamiento o a cualquier sistema de recogida para su reutilización posterior. D3 Debe colocarse en el arranque del muro un tubo drenante conectado a la red de sanea- miento o a cualquier sistema de recogida para su reutilización posterior y, cuando dicha conexión esté situada por encima de la red de drenaje, al menos una cámara de bombeo con dos bombas de achique. D4 Deben construirse canaletas de recogida de agua en la cámara del muro conectadas a la red de saneamiento o a cualquier sistema de recogida para su reutilización posterior y, cuando dicha conexión esté situada por encima de las canaletas, al menos una cámara de bombeo con dos bombas de achique. D5 Debe disponerse una red de evacuación del agua de lluvia en las partes de la cubierta y del terreno que puedan afectar al muro y debe conectarse aquélla a la red de saneamiento o a cualquier sistema de recogida para su reutilización posterior. V ventilación de la cámara V1 Deben disponerse aberturas de ventilación en el arranque y la coronación de la hoja interior y ventilarse el local al que se abren dichas aberturas con un caudal de, al menos, 0,7 l/s por cada m2 de superficie útil del mismo. Las aberturas de ventilación deben estar repartidas al 50% entre la parte inferior y la coronación de la hoja interior junto al techo, distribuidas regularmente y dispuestas al tresbolillo. La relación entre el área efectiva total de las aberturas, Ss, en cm2, y la superficie de la hoja interior, Ah, en m2, debe cumplir la siguiente condición: 30 >

Ss Ah

>10

La distancia entre aberturas de ventilación contiguas no debe ser mayor que 5 m.

3 Protección higrotérmica

Desde el punto de vista constructivo, deben observarse las siguientes medidas:

Requisitos de las funciones higrotérmicas

743

 DIN 4108-7, 5.–8.

• La capa de estanqueidad debe ser continua y sin fisuras en toda la envolvente del edificio, incluidas las conexiones; • en la medida de lo posible, deben evitarse retranqueos de plano en la capa de hermeticidad. Es favorable colocarla en el lado interior del plano del aislamiento. Esto evita que el aire del interior penetre en la construcción. Las penetraciones necesarias deben ser cuidadosamente selladas; • las capas de estanqueidad deben colocarse con la menor tensión posible; lo mismo ocurre con las conexiones. Sobre todo, hay que evitar tensión permanente en la capa. En la medida de lo posible, las conexiones se harán mecánicamente. • las juntas y uniones de la capa de estanqueidad deben reducirse al mínimo; • las juntas se hacen herméticas rellenándolas con materiales de sellado (cordones de sellado prefabricados, tiras, cintas, cintas adhesivas, selladores o perfiles especiales). Las espumas de montaje no son adecuadas para este fin debido a su incapacidad para adaptarse a movimientos de los flancos de la junta. En la norma se pueden encontrar varios ejemplos de ejecución constructiva de capas de estanqueidad, así como conexiones correspondientes. Para la determinación de la permeabilidad al aire de ventanas, ventanas francesas y puertas exteriores, la norma prevé una asignación general a clases según la norma EN 12207, que se basa en características de diseño, en el caso de que no se disponga de verificación ( 64). De acuerdo con la norma, la verificación debe realizarse para la habitación que resulte más exigente dentro del ámbito de aplicación. Para la determinación, en Alemania, por ejemplo, se definen regiones climáticas de verano A, B y C, en función de la interacción de la temperatura del aire y la radiación solar. Se puede prescindir de una verificación numérica si la proporción de la superficie de las ventanas en relación con la superficie del suelo es lo suficientemente baja. Los requisitos previos para ello se recogen en la lista de  67. Lo mismo ocurre con las proporciones de superficie de ventanas en relación con la del suelo del espacio crítico que queden por debajo del 35 % si las ventanas están equipadas con una protección solar suficientemente eficaz en la orientación este, sur y oeste. Para ello, son necesarios factores de reducción: a

 DIN 4108-7, 5.–8.  DIN 4108-4, 5.1.2

Requisitos mínimos de protección térmica estival

6.3.5

 DIN 4108-2, 8.

☞ a Para el concepto del factor de reducción, véase Vol. 3, Cap. XIII-7, Aptdo. 2.1.1 Protección solar 63 (Página izquierda) ejecución constructiva de muros de sótano expuestos a la humedad del terreno en función de las condiciones del mismo y de la ejecución de la impermeabilización, según DB HS, 2.1.2.

744

Requisitos de las funciones higrotérmicas

VI Funciones

• FC ≤ 0,30 para vidrio con g > 0,40; o bien: • FC ≤ 0,35 para vidrio con g ≤ 0,40 resultantes de la aplicación de una protección solar eficaz. Los invernaderos sin calefacción también se consideran adecuadamente en el procedimiento de cálculo. La norma prevé un procedimiento simplificado basado en la utilización de parámetros de entrada solar S. Estos se calculan para el espacio crítico según un procedimiento especificado y se comparan con los parámetros de entrada solar máximos permitidos. Como alternativa, se puede realizar un cálculo de simulación dinámica-térmica bajo condiciones de contorno de cálculo especificadas.

3 Protección higrotérmica

Requisitos de las funciones higrotérmicas

características constructivas

745

clase según EN12207

ventanas de madera (también ventanas dobles) con perfiles según DIN 68121-1, sin junta de sellado

2

todas las construcciones de ventana con juntas elásticas, resistentes al envejecimiento y fácilmente sustituibles, dispuestas en un solo plano en todo el perímetro

3

todas las construcciones de puertas exteriores con juntas elásticas, resistentes al envejecimiento y fácilmente sustituibles, dispuestas en un solo plano en todo el perímetro

2

64 Permeabilidad al aire de ventanas, ventanas francesas y puertas exteriores en función de las características constructivas, según la norma alemana DIN 4108-4.

valor límite de permeabilidad al aire de huecos de la envolvente térmica q100, lim [m3/hm2] zona climática de invierno α permeabilidad al aire de huecos (q100,lim) *

A

≤ 27 ≤ 27

B

C

D

E

≤ 27

≤9

≤9

≤9

* La permeabilidad indicada es la medida con una sobrepresión de 100 Pa, q100. Los valores de permeabilidad establecidos se corresponden con los que definen la clase 2 (≤ 27 m3/(hm2)) y clase 3 (≤ 9 m3/(hm2)) de la UNE-EN 12207. La permeabilidad del hueco se obtendrá teniendo en cuenta, en su caso, el cajón de persiana.

65 Permeabilidad al aire: valores máximos de la permeabilidad al aire (q100) de los huecos que pertenezcan a la envolvente térmica, según DB HE, 3.1.3.

valor límite de la relación del cambio de aire con una presión de 50 Pa compacidad V/A [m3/m2]

n50 [h–1]

V/A ≤ 2

6

V/A ≤ 2

3

Los valores límite de las compacidades intermedias (2 < V/A < 4) se obtienen por interpolación.

inclinación de las ventanas con respecto a la horizontal

66 Permeabilidad al aire: valores máximos de la relación del cambio de aire con una presión diferencial de 50 Pa (n50) en edificios nuevos de uso residencial privado con una superficie total superior a 120 m2, según DB HE, 3.1.3.

orientación de la ventana a

relación entre la superficie de las ventanas y la superficie del suelo b fWG %

1 2 3 a b

más de 60° hasta 90° de 0° hasta 60°

noroeste vía sur a noreste

10

todas las demás orientaciones norte

15

todas las orientaciones

7

Si hay varias orientaciones con ventanas en la habitación considerada, es decisivo el valor límite más pequeño de fWG. El coeficiente de superficie de ventana fWG resulta de la relación entre la superficie de las ventanas y la superficie del suelo de la habitación o grupo de habitaciones considerado. Si hay varias fachadas o, por ejemplo, miradores en la habitación o grupo de habitaciones consideradas, el fWG debe calcularse a partir de la suma de todas las superficies de las ventanas con respecto a la superficie del suelo.

67 Valores admisibles de la proporción de la superficie de ventana en relación con el suelo por debajo de los cuales no se requiere un certificado de aislamiento térmico de verano, de acuerdo con la norma alemana DIN 4108-2.

746



VI Funciones

Notas

1

2

3

4 5 6



Normas y directrices

A falta de un término establecido, proponemos el término trampa de humedad, ya que la peligrosidad de este mecanismo se basa en la obstrucción de la difusión del vapor de agua hacia fuera de la estructura. Aunque hasta ahora no se ha utilizado en el lenguaje especializado, proponemos la introducción del término control de vapor para una designación adecuada y concisa de esta función. Aunque la obra se centra en la construcción de edificios y no en la física de la construcción propiamente dicha (no se trata de un libro de texto de física de la construcción), parece sin embargo oportuno recordar los parámetros esenciales de la higrotérmica. Más que otra cosa, esto es una ayuda para comprender y aplicar mejor los requisitos normativos que se discutirán a continuación. No obstante, hay que subrayar que el balance sobre la base de todo el edificio, tal y como se lleva a cabo en la legislación de ahorro de energía, no puede tratarse con mayor detalle en este contexto. Schüle, Gösele (1985) Schall Wärme Feuchte, pág. 155, 157 Ibidem pág. 218 La norma EN ISO 10211 define el factor de temperatura en la superficie interior como la "diferencia entre la temperatura de la superficie interior y la temperatura del aire exterior dividida por la diferencia de temperatura entre el aire interior y el exterior, calculada con una resistencia de transferencia de calor Rsi en la superficie interior" (3.14).

CTE DB HE: 2022-06 Código Técnico de la Edificación—Documento Básico HE—Ahorro de energía CTE DA DB HE 1: 2022-06 Código Técnico de la Edificación— Documento de Apoyo al Documento Básico DB HE Ahorro de energía—Cálculo de parámetros característicos de la envolvente CTE DB HS: 2022-06 Código Técnico de la Edificación—Documento Básico HS—Salubridad UNE-EN 12154: 2000-04 Fachadas ligeras. Estanquidad al agua. Requisitos y clasificación UNE-EN 12155: 2000-11 Fachadas ligeras. Estanquidad al agua. Ensayo de laboratorio bajo presión estática UNE-EN 12207: 2017-03 Ventanas y puertas. Permeabilidad al aire. Clasificación UNE-EN 12208: 2000-06 Ventanas y puertas. Estanquidad al agua. Clasificación UNE-EN ISO 10077: Comportamiento térmico de ventanas, puertas y persianas. Cálculo de la transmitancia térmica Parte 1: 2020-01 Generalidades Parte 2: 2020-01 Método numérico para los marcos UNE-EN ISO 6946: 2021-01 Componentes y elementos para la edificación. Resistencia térmica y transmitancia térmica. Método

3 Protección higrotérmica

de cálculo UNE-EN ISO 7345: 2021-12 Comportamiento térmico de edificios y componentes de edificios. Magnitudes físicas y definiciones UNE-EN ISO 9346: 2009-07 Comportamiento higrotérmico de los edificios y de los materiales de construcción. Magnitudes físicas para la transferencia de masa. Vocabulario UNE-EN ISO 9972: 2019-07 Prestaciones térmicas de los edificios. Determinación de la permeabilidad al aire de los edificios. Método de presurización con ventilador UNE-EN ISO 10211: 2022-07 Puentes térmicos en edificación. Flujos de calor y temperaturas superficiales. Cálculos detallados UNE-EN ISO 10456: 2012-05 Materiales y productos para la edificación. Propiedades higrotérmicas. Valores tabulados de diseño y procedimientos para la determinación de los valores térmicos declarados y de diseño UNE-EN ISO 12631: 2017-12 Prestaciones térmicas de las fachadas ligeras. Cálculo de la transmitancia térmica UNE-EN ISO 13370: 2017-12 Prestaciones térmicas de edificios. Transmisión de calor por el terreno. Métodos de cálculo DIN 1946: Ventilation and air conditioning Part 6: 2019-12 Ventilation for residential buildings – General requirements, requirements for design, construction, commissioning and handover as well as maintenance DIN 4108: Thermal protection and energy economy in buildings Part 2: 2013-02 Minimum requirements to thermal insulation Part 3: 2018-10 Protection against moisture subject to climate conditions – Requirements, calculation methods and directions for planning and construction Part 4: 2020-11 Hygrothermal design values Part 7: 2011-01 Air tightness of buildings – Requirements, recommendations and examples for planning and performance Part 10: 2021-11 Application-related requirements for thermal insulation materials Part 11: 2018-11 Minimum requirements to the durability of bond strength with adhesive tapes and adhesive masses for the establishment of airtight layers Supplement 2: 2019-06 Thermal bridges – Examples for planning and performance DIN 18195: 2017-07 Waterproofing of buildings – Vocabulary Supplement 2: 2017-07 Information on methods for the determination of thickness of liquid-applied waterproofing materials and evaluation of the results DIN 18533: Waterproofing of elements in contact with soil Part 1: 2017-07 Requirements and principles for design and execution DIN 18534: Waterproofing for indoor applications Part 1: 2017-07 Requirements and principles for design and execution

747

VI-4 PROTECCIÓN ACÚSTICA

I

EL PROYECTO CONSTRUCTIVO

II ESTRUCTURA II-1 ORDEN Y SUBDIVISIÓN II-2 CONSTRUCCIÓN INDUSTRIALIZADA II-3 ORDENAMIENTO DIMENSIONAL

1. Acústica..................................................................... 750 2. Sonido....................................................................... 750 2.1 Fundamentos físicos......................................... 750 3. Protección acústica....................................................752 3.1 Funciones básicas de acústica constructiva de componentes envolventes............................752 3.2 Percepción auditiva subjetiva............................ 753 3.3 Protección acústica aéra................................... 754 3.3.1 Índice de reducción acústica................... 754 3.3.2 Términos de adaptación espectral C, Ctr........................................ 755 3.3.3 Comportamiento acústico aéreo de componentes..................................... 755 3.3.4 Variantes constructivas de com ponentes envolventes de doble hoja...... 765 3.4 Protección acústica de impacto........................ 768 3.4.1 Índice de reducción del ruido de impactos............................................. 768 3.4.2 Comportamiento acústico de impacto de forjados..................................771 3.4.3 Mejora del aislamiento acústico de impacto por medio de revestimientos de suelo.......................... 772 3.4.4 Mejora del aislamiento acústico de impacto con suelos flotantes............. 772 3.4.5 Mejora del aislamiento acústico de impacto con techos suspendidos........... 773 3.4.6 Ruido procedente de equipos de s ervicios del edificio................................. 776 3.5 Particularidades del aislamiento acústico de ventanas....................................................... 776 4. Requisitos de aislamiento acústico........................... 778 Notas ............................................................................. 789 Normas y directrices...................................................... 790

III SOSTENIBILIDAD III-1 CONTEXTO III-2 ECOLOGÍA III-3 ECONOMÍA III-4 FACTORES SOCIALES III-5 ANÁLISIS DEL CICLO DE VIDA III-6 RECICLAJE IV MATERIALES IV-1 MATERIA IV-2 MATERIALES TÉCNICOS IV-3 PIEDRA IV-4 HORMIGÓN IV-5 MADERA IV-6 ACERO IV-7 HORMIGÓN ARMADO IV-8 VIDRIO IV-9 MATERIALES SINTÉTICOS V V-1 V-2 V-3 V-4 V-5

PRODUCTOS DE CONSTRUCCIÓN PIEDRAS ARTIFICIALES PRODUCTOS DE MADERA PRODUCTOS DE ACERO PRODUCTOS DE VIDRIO PRODUCTOS SINTÉTICOS

VI FUNCIONES VI-1 ÁMBITO VI-2 CONDUCCIÓN DE FUERZAS VI-3 PROTECCIÓN HIGROTÉRMICA VI-4 PROTECCIÓN ACÚSTICA VI-5 PROTECCIÓN CONTRA INCENDIOS VI-6 DURABILIDAD ANEXO

750

Acústica—Sonido

VI Funciones

1. 1.

Acústica

En términos de acústica, los componentes de la envolvente pueden cumplir básicamente dos tareas diferentes: • funciones de acústica constructiva (protección acústica). Se asocian al encapsulamiento acústico de espacios cerrados frente al ruido exterior o a la separación o apantallamiento acústico de un espacio interior frente a un espacio adyacente. El receptor de sonido siempre se encuentra en un recinto diferente a la fuente del mismo. El espacio emisor y el receptor están separados entre sí por un componente superficial; • funciones de acústica espacial o de sala para garantizar la inteligibilidad de la palabra hablada o para influir convenientemente en el timbre de la música. En este contexto, sólo interesan las condiciones acústicas de un único espacio (de ahí el término acústica espacial). Por lo tanto, la fuente de sonido y el receptor están en el mismo recinto. La acústica constructiva y la espacial se engloban en el término genérico de acústica. La acústica también incluye otras disciplinas no relacionadas directamente con la construcción. Los términos acústica constructiva y protección acústica suelen utilizarse como sinónimos.

2. 2. 2.1 2.1

Sonido Fundamentos físicos

Una fuente sonora pone en oscilación un medio elástico circundante—para la construcción son relevantes tanto los sólidos como el aire—, de modo que surgen en cada caso compresiones y expansiones en el empaquetamiento molecular del medio ( 1) a lo largo de la dirección de propagación del sonido ( 2). Este proceso puede expresarse en términos de una función sinusoidal que tiene un período de tiempo característico o longitud de onda l y una desviación máxima o amplitud A ( 3). El número de oscilaciones por segundo se denomina frecuencia f [en s –1 ó Hz]. En nuestra percepción, la frecuencia determina el tono ( 4), mientras que la amplitud A determina el volumen del sonido ( 5). El sonido se crea en la fuente sonora principalmente por la vibración de un cuerpo sólido (instrumento musical, cuerdas vocales, aparato reproductor), es decir, en forma de: • sonido transmitido por un sólido (sonido de impacto), que hace vibrar el aire circundante y, como resultado, se manifiesta posteriormente como un: • sonido aéreo, que sigue propagándose. Si el sonido aéreo incide en un componente superficial, se observan tres fenómenos que son importantes desde el punto de vista constructivo:

4 Protección acústica

751

presión sonora p

Sonido

t

1 Moléculas de aire distribuidas uniformemente en reposo.

presión sonora p

2 Moléculas de aire bajo presión sonora. Se forman compresiones (máximos de presión) y diluciones (mínimos de presión) según una función senoidal.

A t

λ

3 Curva sinusoidal de propagación del sonido en forma de onda en un medio elástico como el aire. Amplitud A y longitud de onda l.

p

p

sonido tenue

tono alto

t

A t

A

t

4 Diferente tono con amplitud constante A y frecuencia cambiante f.

t tono bajo

sonido fuerte λ

5 Volumen diferente con amplitud cambiante A y frecuencia constante f.

752

Protección acústica

6 Reflexión del sonido sobre un componente de superficie.

VI Funciones

7 Absorción del sonido en un componente de superficie.

8 Transmisión del sonido a través de un componente de superficie.

• reflexión del sonido en la superficie que da al recinto, lo que refleja las ondas sonoras hacia el mismo ( 6); • absorción del sonido, por la que la energía sonora se absorbe en las capas de los componentes cercanas a la superficie y se convierte en calor ( 7); • transmisión del sonido o paso del mismo a través del componente de superficie ( 8). El sonido aéreo estimula la vibración del componente y, por tanto, induce en él un sonido de sólido. En la superficie del componente opuesta, el sonido se irradia de nuevo como sonido aéreo, pero—y esto es de gran importancia constructiva—con energía sonora reducida. Mientras que la reflexión y la absorción del sonido desempeñan un papel especialmente importante en lo que respecta a la acústica espacial, la transmisión del sonido es el proceso físico fundamental en lo que atañe a la acústica constructiva o la protección acústica. 3. 3. 3.1 3.1

Protección acústica Funciones básicas de acústica constructiva de componentes envolventes

Una de las principales funciones de muchos componentes envolventes es el apantallamiento de un interior contra fuentes de sonido molestas, es decir, en el sentido descrito anteriormente, la mayor reducción posible de energía sonora durante la transmisión del sonido (no del todo evitable) a través de un componente envolvente que encierra un espacio. Para ello, deben cumplirse las siguientes condiciones básicas: • la superficie envolvente debe ser continua, sin huecos ni otras aberturas que atraviesen el espesor del componente. A veces este requisito no es fácil de cumplir en términos constructivos, especialmente en el caso de estructuras prefabricadas con una elevada proporción de juntas o también en el caso de piezas móviles como una ventana. En este sentido, la protección acústica, al igual que otras funciones de protección de la envolvente del edificio, requiere un cuidado especial para garantizar la

4 Protección acústica

continuidad funcional del componente superficial o de las capas individuales del mismo que se ven afectadas;

Protección acústica

753

☞ Vol. 2, Cap. VII Generación de superficies

• para minimizar la transmisión del sonido a través del propio componente, éste debe reflejar la mayor cantidad de sonido posible y dificultar al máximo su vibración. La inercia contra la vibración destruye un máximo de energía sonora (en la gama de frecuencias molestas) cuando el sonido aéreo se convierte en sonido estructural, o más exactamente: convierte parte de ella en energía térmica. En principio, esto puede lograrse mediante dos mecanismos: •• por una gran masa superficial, es decir, distribuida uniformemente sobre la superficie; •• mediante la excitación combinada de la vibración de dos o más hojas conectadas en paralelo para formar un componente de varias hojas. En condiciones favorables, que deben preverse en el proyecto y aplicarse cuidadosamente en la ejecución, las vibraciones de las hojas se amortiguan mutuamente en combinación con el efecto de resorte del espacio intermedio, de modo que a su vez se reduce la energía sonora. • las denominadas vías sonoras secundarias a través de los componentes flanqueantes, a través de las cuales el sonido podría seguir encontrando un camino sin obstáculos hacia el recinto vecino a pesar de la presencia de componentes altamente aislantes, también deben diseñarse de manera que ofrezcan un aislamiento acústico comparable al del componente de la superficie que encierra el recinto. El objetivo de la acústica constructiva es reducir las molestias causadas por el sonido en la medida de lo posible, o de lo justificable técnica y económicamente. Un parámetro esencial es la presión acústica p del sonido que atraviesa el componente fonoaislante. Dado que las presiones sonoras relevantes para la construcción cubren un rango de hasta cinco potencias de diez, se utiliza en su lugar la medida logarítmica del nivel sonoro L [en dB]. El objetivo fundamental de la acústica constructiva se ve favorecido por el hecho de que el oído humano puede percibir una gama de frecuencias máxima entre 16 Hz y unos 20.000 Hz. Las frecuencias inferiores o superiores a estos umbrales (es decir, el infrasonido o el ultrasonido) no son perceptibles y, por consiguiente, son irrelevantes desde el punto de vista constructivo. De hecho, sólo las frecuencias 1 comprendidas entre unos 100 Hz y 3.150 Hz son significativas desde el punto de vista de la acústica constructiva porque tienen un efecto molesto. Lo esencial para la protección acústica no es tanto el nivel sonoro objetivamente medible del sonido que atraviesa el

☞ Ver el gráfico  9 en Cap. VI-1, Aptdo. 4.7 Acústica, pág. 522

Percepción auditiva subjetiva

3.2

754

VI Funciones

Protección acústica

componente aislante, sino la percepción auditiva subjetiva del receptor, que depende de factores específicos. Por ejemplo, niveles sonoros iguales de diferentes frecuencias los percibe nuestro oído como de diferente volumen. Nuestro oído es más sensible a las frecuencias altas que a las bajas. Para registrar el volumen percibido en función de la frecuencia se introdujo el nivel sonoro ponderado o nivel sonoro A [en dB(A)], que se determina sobre la base de una curva de ponderación A definida.2 Una estrategia fundamental de la acústica constructiva se basa en desplazar los posibles mínimos de los valores de aislamiento acústico hacia márgenes de frecuencia que no son críticos, especialmente los más bajos. 3.3 3.3

Protección acústica aéra Índice de reducción acústica

3.3.1

EN ISO 12354-1 60

R = 10 * lg (EE / ER)

B A

50

B‘ Rw

Índice de reducción acústica R (en dB)

40

La medida del aislamiento acústico aéreo puede aproximarse como la diferencia entre los niveles sonoros a ambos lados del componente aislante. Se define por la relación logarítmica entre la energía sonora incidente EE (desde la sala emisora) y la energía sonora radiada ER (hacia el recinto receptor) y se denomina índice de reducción acústica R.

U

El aislamiento acústico también depende de la superficie del componente, así como de la absorción acústica en el recinto receptor. Teniendo en cuenta estos parámetros, el índice de reducción acústica R se calcula por medición de la siguiente manera: R = LE – LR + 10 * lg (S/A)

30

20

10

0 100

200

frecuencia (en Hz)

400

800

1600

3200

500 Hz

9 Determinación del índice de reducción acústica ponderado Rw según la norma EN ISO 717-1 como valor de un solo número independiente de la frecuencia (fuente 5). A valores medidos B curva de referencia según la norma, que tiene en cuenta la mayor sensibilidad del oído humano a las frecuencias más altas (por lo que se requieren valores de atenuación más altos en las frecuencias más altas). B‘ desplazar la curva de referencia B hasta que la desviación media (U) sea de 2 dB U desviación a la baja de los valores medidos con respecto a la curva de referencia desplazada Rw índice ponderado de reducción acústica, se fija en 500 Hz

donde LE es el nivel medio de presión acústica en el recinto emisor, LR el nivel medio de presión acústica en el recinto receptor, S es el área del componente a ensayar y A es el área de absorción acústica equivalente del recinto receptor.3 El efecto adicional de conducción de sonido a través de vías secundarias se recoge en el índice de reducción acústica aparente R‘. Los índices de reducción acústica dependen en gran medida de la frecuencia y, por lo tanto, deben mostrarse en los diagramas en función de la misma. Debido a la dependencia del índice de reducción acústica de la frecuencia, no es posible determinar un valor medio aritmético que sea útil en la práctica de la construcción, ya que la sensibilidad selectiva de nuestro oído no se registra correctamente de esta manera. Para ello, se introduce el índice ponderado de reducción acústica Rw. Sobre la base de una curva de referencia definida, se utiliza un procedimiento normalizado 4 para determinar un valor medio a una frecuencia de 500 Hz que, como valor único, representa el aislamiento acústico aéreo de un componente con la mayor precisión posible desde el punto de vista auditivo ( 9). El mismo procedimiento se utiliza para determinar el índice ponderado de reducción acústica aparente R‘w,

4 Protección acústica

Protección acústica

755

teniendo en cuenta las vías sonoras secundarias habituales en la construcción ( 10). Valores elevados del índice de reducción acústica son una indicación de que un componente está bien aislado del ruido aéreo. Además de la cifra individual del índice de reducción acústica ponderada Rw, la norma define los llamados términos de adaptación espectral C. Se trata de valores en decibelios que deben añadirse al número único de Rw para incorporar las características de determinados espectros sonoros. Estos valores de corrección tienen en cuenta determinadas situaciones estándar de ruido y ajustan el índice ponderado de reducción acústica a la fuente de ruido externa predominante. Los valores C tienen en cuenta la sensación subjetiva del usuario.

Términos de adaptación espectral C, C tr  DIN EN ISO 717-1

recinto emisor

Los valores de corrección C100-5.000 o C tr 100–5.000 tienen en cuenta, además, un espectro de frecuencias ampliado de 100 a 5.000 Hz en lugar del margen acústico de 100 a 3.150 Hz, como es habitual (como corresponde a C, C tr).6 Como ya se ha mencionado, hay que hacer una distinción fundamental entre el comportamiento acústico aéreo de componentes del edificio:

Dd Fd Ff

10 Vías de transmisión del sonido aéreo entre recintos adyacentes: El sonido se transmite tanto por vía directa (Dd) como por derivaciones sonoras (Df, Fd, Ff). La letra f representa un componente flanqueante, la letra d un componente separador. Las mayúsculas indican el componente excitado en el recinto emisor, las minúsculas indican el componente radiante en el recinto receptor (según DIN 4109-2).

Comportamiento acústico aéreo de componentes

• de una hoja y: • de varias hojas. En la práctica de la construcción, en esta categoría casi sólo aparecen componentes de doble hoja. El mecanismo de aislamiento acústico correspondiente sigue dos principios físicos diferentes, que examinaremos a continuación. El factor decisivo para un aislamiento acústico eficaz, es decir, para índices de reducción acústica elevados, de un componente de construcción monohoja es una combinación de: • gran masa superficial. Esta debe distribuirse uniformemente sobre todo el componente, sin que se produzca un adelgazamiento local del espesor del mismo. Como simple regla general, que se diferenciará con más detalle a con-

recinto receptor

Df

• El valor C tiene en cuenta, entre otras cosas, el tráfico de autopista, el tráfico ferroviario, el ruido de aviones, el ruido de plantas industriales; • El valor C tr tiene en cuenta el tráfico urbano por carretera, el tráfico ferroviario de baja velocidad, aviones de hélice, aviones a reacción de largo recorrido, música de discoteca, plantas con ruido de baja y media frecuencia.

3.3.2

Componentes de una hoja

3.3.3

756

Protección acústica

VI Funciones

tinuación, cuanto mayor sea la masa de un componente de superficie, mayor será el índice de reducción acústica; • y poca rigidez a la flexión. Para simplificar, se puede suponer que una duplicación de la masa superficial conduce a una mejora del índice ponderado de reducción acústica de 7 a 8 dB.7 Sin embargo, no existe una proporcionalidad estricta entre la masa y el aislamiento acústico, ya que tiene una influencia importante el ángulo de incidencia del sonido.8 Esto se debe a una resonancia espacial que se produce cuando las ondas sonoras inciden con un determinado ángulo en la superficie del componente ( 11, 12), que posteriormente oscila con una determinada longitud de onda de flexión que depende de su masa y su rigidez. Si la longitud de onda acústica referida a la superficie del componente coincide con la longitud de onda de flexión del componente ( 13), se produce una importante amplificación de la vibración y el aislamiento acústico se reduce considerablemente. Esto se denomina efecto de coincidencia de ondas. La frecuencia más baja a la que aparece este efecto se denomina frecuencia de corte de coincidencia fc . La influencia de este fenómeno sobre la relación entre la masa y el aislamiento acústico se muestra en el diagrama de  14. Es claramente reconocible una meseta en el transcurso de la curva, que expresa el hecho de que en el rango entre aproximadamente 10 y 50 kg/m3 de masa superficial, un aumento de la misma no ofrece ninguna ventaja en términos de acústica constructiva. La proporcionalidad pura (expresada en la ley de masas de Berger) sólo se presenta en el caso de tableros flexibles (curva B). La madera y los materiales a base de madera presentan una combinación de rigidez y poca masa desfavorable para la acústica constructiva (curva C), lo que, en cambio, representa una ventaja

λ

λ

α

λB

11 Componente de superficie y moléculas de aire adyacentes en reposo.

12 Excitación del componente de superficie a las vibraciones flectoras por el sonido aéreo. Orientación perpendicular.

13 Excitación de la componente superficial a vibraciones flectoras por sonido aéreo que incide oblicuamente. En relación con la superficie del componente, la longitud de onda del sonido es la longitud de onda de traza lB = l / cos a.

4 Protección acústica

Protección acústica

757

índice ponderado de reducción acústica R’w (en dB)

60 dB

50 dB

A 40 dB

C

B

14 Relación entre la masa superficial m' y el índice ponderado de reducción acústica R‘w. 9

30 dB

A paredes y forjados monocapa de materiales como hormigón, piedra artificial, yeso o vidrio

20 dB

B chapa de acero de hasta 2 mm de espesor, chapa de plomo, láminas de caucho 10 dB

2

3

4 5 6 7 8 9 10

20

30

40 50

70

100

200

300

500

700

C Materiales de madera

masa superficial m’ (en kg/m ) 2

10.000

flexible C

5.000 4.000

B

gama de frecuencias acústicas relevantes

C

E

3.000

A

2.000

F

50

A 40

30

fg 20 100

200

500

1.000

2.000

5.000

frecuencia (en Hz) 15 Relación entre el índice de reducción acústica R y la frecuencia de paredes delgadas con una masa superficial de 55 kg/m2. 10 A hormigón B plancha de goma C placa igualmente pesada con rigidez a la flexión despreciable fg frecuencia de corte de la losa de hormigón

1.000

frecuencia de corte fg (en Hz)

índice de reducción sacústica R (en dB)

60

G

700 500 400

B

300

D

200

100 0,2 0,3 0,4 0,5 0,7

rígido a la flexión 1

2

3

4 5

7

10

15

20

30

espesor del tablero (en cm)

16 Frecuencia de corte de tableros de diferentes materiales en función del grosor del panel. 11 A vidrio E yeso

B hormigón F táblex

C contrachapado G hormigón celular

D ladrillo macizo

758

VI Funciones

Protección acústica

☞ Cap. IV-5, Aptdo. 7. Resumen, pág. 290

importante del material desde el punto de vista estructural. En consecuencia, los valores de aislamiento acústico son menos favorables con una masa superficial pequeña en comparación con otros materiales. Si se pone en relación el índice de reducción acústica con la frecuencia, hay un mínimo de aislamiento acústico claramente reconocible en la zona de la frecuencia de corte fc ( 15). La posición de este intervalo de frecuencias críticas depende de la relación entre la masa superficial y la rigidez a la flexión del componente. Cuanto más gruesa sea una placa, y por tanto más rígida, menor será la frecuencia de corte ( 16). A título orientativo, cabe señalar que: • losas pesadas de hormigón rígidas a la flexión tienen una frecuencia de corte fc de aproximadamente 100  Hz, donde el mínimo de atenuación no tiene un efecto especialmente molesto;

D

d d d

17 Reducción de la rigidez a la flexión de un panel de grosor D mediante su disolución en tres paneles individuales de grosor d conectados de forma holgada (por ejemplo, puntualmente) o mediante incisión en cuadrícula.

☞ Cap. IV-5 Madera, pág. 280 ☞ Ver el diagrama en  14, pág. 757

• placas delgadas y flexibles, como las de yeso, tienen la frecuencia de corte fc más o menos a 3.000 Hz, donde termina el intervalo de frecuencias relevantes para la acústica constructiva y, por tanto, no cabe esperar molestias notables. En cambio, son críticas las placas rígidas y ligeras, como losas de hormigón celular o ladrillos porosos. Por lo dicho anteriormente, queda claro que puede surgir un conflicto de objetivos entre los requisitos de protección contra el ruido y los requisitos fundamentales de la función parcial de transmisión de fuerzas. La combinación de gran masa y poca rigidez a la flexión es poco frecuente en materiales de construcción comunes. Con el aumento de la masa superficial, también aumenta la rigidez a la flexión de un componente superficial en construcciones convencionales, lo que parece favorable en términos del desarrollo histórico debido a la tradicional primacía de la función portante, pero es indeseable al menos en términos de acústica constructiva. La rigidez a la flexión es naturalmente muy conveniente desde el punto de vista de conducción de fuerzas. También desde la perspectiva de la mayor economía de material posible se desea una masa pequeña y una gran rigidez a la flexión. La madera, en particular, muestra al mismo tiempo virtudes estructurales y debilidades acústicas, como ya se comentó. También los requisitos de aislamiento térmico, que presupone una estructura porosa lo más ligera posible, pueden colisionar ocasionalmente con requisitos de aislamiento acústico, para los que la masa tiene en principio un efecto favorable. La rigidez a la flexión de placas gruesas puede reducirse dividiendo la placa en un paquete de placas más delgadas estratificadas ( 16). La rigidez, que depende principalmente del canto, es decir, del espesor E total de la placa, se

4 Protección acústica

reduce entonces al valor correspondiente a la suma de los n espesores parciales individuales e (es decir, por el factor n · e / E3 ). También acanalando una placa puede reducirse mucho su rigidez a la flexión sin disminuir notablemente la masa superficial. Gracias a esta medida, el mínimo de atenuación puede desplazarse a una zona de frecuencias altas menos crítica. Una amortiguación por material, por ejemplo rellenando las cavidades con material suelto como arena, también puede mejorar el aislamiento acústico porque la energía sonora se convierte en calor por la fricción mutua de las partículas. Construcciones ligeras de piso, como forjados de vigas de madera, que tienen un aislamiento acústico desfavorable, tanto del ruido aéreo como del ruido de impacto, como consecuencia de su poca masa superficial—hasta cierto punto una característica intrínseca y una gran ventaja estructural y económica de estas construcciones ligeras—pueden mejorarse notablemente en términos de acústica constructiva añadiendo masa en forma de hojas flexibles. En términos constructivos, se hace simplemente colocando bloques artificiales pesados (por ejemplo, bloques de hormigón, cf.  18) o con un relleno de arena. Tanto la arena como los bloques sueltos colocados a tope se comportan efectivamente de forma blanda a la flexión, añadiendo masa al componente global sin aumentar su rigidez a la flexión, lo que tendría un efecto desfavorable en términos acústicos. Sin embargo, desde el punto de vista estructural, esta masa no es más que lastre, es decir, masa muerta sin función, lo que conduce naturalmente a un sobredimensionamiento de la construcción portante. En el caso de pisos, resulta favorable que esta masa se pueda colocar libremente sobre una superficie horizontal. En componentes verticales o inclinados, este peso muerto tendría que anclarse, lo que implicaría una complicación adicional por las conexiones. La mejora del aislamiento acústico de impacto es notable (véase el diagrama en  43),12 al igual que la del aislamiento acústico aéreo. En términos de acústica constructiva, los componentes superficiales de doble hoja incluyen tanto los sistemas de doble hoja en el sentido discutido, en los que dos hojas que no van acopladas entre sí—o que lo están sólo ligeramente—se combinan para formar un componente, como los sistemas nervados con aplacado de hojas delgadas. Las cavidades resultantes suelen rellenarse parcial o totalmente con material aislante. Por razones de aislamiento térmico, pero también—como veremos—por razones de aislamiento acústico, en la práctica de la construcción los huecos se suelen rellenar completamente.a En determinadas condiciones, los elementos de doble hoja pueden alcanzar valores de aislamiento acústico aéreo muy superiores a los de una sola hoja. En particular, la desventaja de paredes de una sola hoja, que requieren grandes pesos

Protección acústica

☞ Aptdo. 3.4 Protección acústica de impacto, pág. 768

solado seco flotante lastrado de bloques de hormigón

construcción de forjado portante

18 Mejora del aislamiento acústico de un forjado ligero lastrándolo con piedras artificiales.

Componentes de doble hoja ☞ Vol. 2, Cap. VIII Composición de envolventes

☞ a Vol. 2, Cap. VIII, Aptdo. 3. Sistemas de doble hoja

759

VI Funciones

Protección acústica

m1

m2

gran distancia entre cáscaras pequeña distancia entre cáscaras

Índice de reducción acústica R

760

sistema de comparación de cáscara única de igual peso

100 Hz

fR

3.150 Hz

f‘R

fg

frecuencia

19 Aislamiento acústico de los sistemas de doble hoja con el mínimo de aislamiento en la respectiva frecuencia de resonancia fR y f‘R. El mínimo en fR está más allá del espectro de frecuencias relevante. La depresión en la parte superior derecha en la zona de fg corresponde a la frecuencia de corte de coincidencia de la hoja simple del sistema doble.13

☞ Vol. 2, Cap. VIII, Aptdo. 5. Sistemas nervados

por unidad de superficie para lograr un buen aislamiento acústico, se elude con sistemas de doble hoja. En este sentido, para componentes de doble hoja, el objetivo acústico constructivo es similar al estructural, al menos para los sistemas ligeros nervados. También desde el punto de vista estructural, la rigidez a la flexión de una sección sólida pesada se sustituye por la de un armazón ligero de doble hoja. A diferencia de lo que ocurre con componentes de una sola hoja, en los que la destrucción o conversión de la energía sonora se consigue mediante la inercia vibratoria de una gran masa, el efecto acústico constructivo de componentes de doble hoja se basa en la neutralización mutua de parte de la energía vibratoria de ambas hojas dentro de ciertos intervalos de frecuencia favorables. El componente actúa como un sistema combinado de masa-resorte compuesto por dos masas oscilantes m1 y m2 , así como por una capa intermedia elástica, que en la práctica de la construcción puede ser aire o un material aislante blando y elástico. Tal como ocurre con el sistema de vibración aire/hoja simple, existe una frecuencia propia o de resonancia fR para cada componente de doble hoja, en la que ambas hojas oscilan con la misma vibración. A esta frecuencia, la energía de vibración de todo el sistema aumenta significativamente y, en consecuencia, disminuyen los valores de aislamiento acústico. En este intervalo, el sistema de doble hoja se comporta menos favorablemente que una hoja simple de la misma masa que la suma de las dos masas simples ( 19). El objetivo es desplazar esta gama desfavorable de frecuencias de resonancia hacia el borde inferior inocuo del espectro de frecuencias relevante (por debajo de 100 Hz). Por otro lado, los valores de aislamiento acústico del sistema de doble hoja mejoran notablemente en frecuencias más altas. Este fenómeno es la base de la extraordinaria eficacia acústica de sistemas de doble hoja o nervados. Las frecuencias de resonancia de componentes de doble hoja con hojas delgadas flexibles y gruesas rígidas pueden extraerse de los diagramas de  20 y 21. Se desprende que las frecuencias críticas de resonancia pueden mantenerse bajas (a ser posible por debajo de 100 Hz) si: • las hojas son pesadas; • la distancia entre hojas es grande; • el material aislante de la cavidad es blando.16 La eficacia acústica de los componentes de doble hoja se pone de manifiesto en los valores del diagrama de  22. Sólo en el intervalo entre 40 y 100 kg/m2 de masa superficial se forma una meseta, es decir, un aumento de la masa en este intervalo no conduce a una mejora notable del aislamiento acústico. Aquí se hallan las frecuencias de corte de las hojas.18

4 Protección acústica

Protección acústica

m‘

300

frecuencia de resonancia fR (en Hz)

200 150

100

5

70

7,5 10

50

15 20

40 3 1 2 espesor d (en cm)

4

5

7

10

15

m‘

20 Frecuencia de resonancia fR de sistemas de doble hoja formados por placas delgadas flexibles de aproximadamente el mismo grosor y masa m‘. 14

20

m‘

300

200 150 50 100 75 100

70

150 200

50

450

40 3 1 2 espesor d (en cm)

4

5

7

10

300 15

d

m‘

masa m’ (en kg/m2)

gama de frecuencias relevantes para la acústica

400

frecuencia de resonancia fR (en Hz)

d

masa m’ (en kg/m2)

gama de frecuencias relevantes para la acústica

400

20

El material aislante de la cavidad cumple la importante función de amortiguar la cavidad. Crea una resistencia al flujo acústico, lo que conduce a una notable atenuación sonora y, por tanto, a una mejora de los valores de aislamiento acústico. Las espumas rígidas no son adecuadas para este fin, pero sí los materiales aislantes de fibra. Ya el revestimiento de la cavidad con delgadas mantas aislantes tiene un efecto positivo; sin embargo, es más eficaz el relleno completo de las cavidades, que en el caso de componentes envolventes exteriores también tiene en cuenta al mismo tiempo los altos requisitos de aislamiento térmico. De forma análoga a la vía de transmisión acústica 2 ( 23), la vía de transmisión directa a través del componente superficial, las vías 1 y 3, es decir, las vías de transmisión del sonido a través de puentes de conexión, como componentes flanqueantes (1) o costillas (3), deben diseñarse de forma que no se creen puntos débiles, es decir, que se presenten allí valores de aislamiento acústico similares a los

21 Frecuencia de resonancia fR de sistemas de doble hoja fabricados con placas gruesas rígidas a la flexión de aproximadamente el mismo grosor y masa m‘. 15

761

762

VI Funciones

Protección acústica

de la vía 2. A continuación, se analizan brevemente las dos vías sonoras 1 y 3: • trayectoria 1 empotrado de borde: El uso de hojas flexibles desempeña un papel especialmente importante en este caso,20 así como el uso de un aislamiento acústico adecuado en el punto de empotrado (como tiras de aislamiento). Además, también puede influir la amortiguación por el material de las cavidades; • trayectoria 3 costilla: La conexión entre las hojas representa un puente acústico que puede conducir a un deterioro notable del sistema global de doble hoja. Aquí es importante: •• el uso de hojas flexibles de forma análoga a las reflexiones de la trayectoria 1. Las capas relativamente pesadas y flexibles unidas a las hojas mejoran el aislamiento acústico del componente, al igual que la amortiguación por el material. Ambas cosas pueden lograrse, por ejemplo, añadiendo una hoja flexible. Por un lado, esto reduce la rigidez a la flexión (véanse las consideraciones en  17) y, por otro lado, se consigue un cierto efecto de amortiguación por el material gracias a la capa de aire intermedia; 21 •• el uso de perfiles de costilla lo más elásticos posible, creando una conexión tipo resorte entre las hojas. Los valores más altos de aislamiento acústico se consiguen obviamente cuando el perfil de la costilla va separado, una medida que elimina eficazmente el puente acústico a través de la misma.

23 Vías de transmisión sonora en componentes de doble hoja: sistemas de doble hoja (arriba) y sistemas de costillas (abajo).19 Vía 1: La restricción de borde debe distinguirse de los distintos recorridos de la línea longitudinal L a través de los componentes flanqueantes. 24 Trayectorias sonoras longitudinales en una unión en T de dos componentes de superficie en ejecución rígida (arriba) y articulada (abajo) (véase también  18). Las denominaciones según la norma DIN 52217 distinguen en cada caso entre transmisión directa (D, d) o de flanco (F, f) en la zona de emisión y recepción (mayúsculas o minúsculas en cada caso).

Ff Fd

L

1

Dd

2

L

Ff

1

Df

2

3

Dd

4 Protección acústica

100 dB

100

50 90 dB 20 80 dB

10

70 dB

763

distancia entre ccáscaras d (en mm)

Protección acústica

m‘

índice ponderado de reducción acústica R’w (en

60 dB

d curvas B

B

50 dB

m‘

A 40 dB

curva A

30 dB

20 dB

10 dB

2

3

4 5 6 7 8 9 10

20

30

40 50

70

100

200

300

500

700

22 Índice ponderado de reducción acústica R‘w de paredes de doble hoja de hojas aproximadamente iguales en función de la masa por unidad de superficie m' y de la distancia entre hojas d.17 Como curva de comparación (A) los valores de componentes monocapa (véase también  14).

masa por unidad de superficie de toda la pared m’ (en kg/m2)

Entre las distintas vías sonoras secundarias, la más notable es la transmisión longitudinal del sonido a través de componentes flanqueantes, que suelen estar en ángulo recto con el elemento considerado ( 10). Para el alcance de la transmisión sonora longitudinal a través de un componente flanqueante es decisivo el tipo de conexión, es decir, si es: • una conexión rígida con empotrado de bordes, o bien: • una conexión articulada entre ambos componentes superficiales colindantes en forma de T. Estos dos casos se analizan brevemente a continuación: • Se producen conexiones rígidas cuando acometen dos componentes sólidos. En este caso hay que tener en cuenta diferentes vías de transmisión acústica (Ff, Fd, Df

Transmisión longitudinal

764

VI Funciones

Protección acústica

F T

25 Conexiones de componentes articuladas con combinación de un componente sólido de flanqueo y un componente de separación hecho de hojas flexibles (arriba) y de dos componentes hechos de hojas flexibles (abajo).

F

26 Reducción de la conducción acústica longitudinal (Ff) en la unión en T de dos componentes hechos de hojas flexibles mediante el aumento de la masa de la hoja en el componente de flanqueo (F) (arriba, por ejemplo, duplicando) o mediante la separación del aplacado del componente de flanqueo (F).

T

tablero de yeso laminado

≤18 mm

hojas de revoque sobre malla de soporte

-

tablas ligeras de lana de madera, revocadas por una cara, sobre subestructura o independientes

-

paneles de fibrocemento

≤10 mm

lunas de vidrio

≤8 mm

chapa de acero

≤2 mm

tablero de aglomerado

≤16 mm

27 Paneles que se consideran flexibles en términos de acústica.23

 a DIN 4109-2, 4.2.2.2

dos hojas flexibles

dos hojas rígidas

una hoja rígida, una hoja flexible

como en  24), ya que los componentes conectados de forma rígida a la flexión se influyen acústicamente entre sí. Básicamente, en estas condiciones, se produce una mejora del aislamiento acústico debido al efecto de la amortiguación por enlace. Se basa en un aislamiento por ramificación en el nudo constructivo, debido al cual una parte de la energía vibratoria se refleja y no se transmite al recinto receptor.22 La amortiguación en el punto de unión se mide numéricamente mediante el índice de reducción de vibraciones del punto de unión Kij para la transmisión del componente i en el recinto emisor al componente j en el recinto receptor.a • Las uniones articuladas se dan en el caso de que exista al menos un componente multihoja con hojas flexibles, en el que las uniones han sido ejecutadas sin empotrado de borde como se ha descrito anteriormente. En este caso, los componentes superficiales colindantes ya no se influyen acústicamente entre sí; además de la transmisión directa (Dd), existe entonces una sola vía de transmisión a través del componente flanqueante (Ff) ( 24 abajo). También hay que distinguir dos casos: •• componente flanqueante sólido, componente separador hecho de hojas flexibles ( 25 arriba): Dado que el efecto de amortiguación por enlace, como se da en el caso de dos componentes sólidos, no se produce en este caso, debe ser lo suficientemente grande el aislamiento acústico del componente flanqueante. Esto significa que el elemento sólido flanqueante tiene que contrarrestar la transmisión longitudinal Ff con un aislamiento acústico adecuado que resulta de una masa suficiente; •• ambos componentes, el separador y el flanqueante, hechos de hojas flexibles ( 25 abajo): La transmisión del sonido (Ff) a través de la cavidad del componente flanqueante debe reducirse mediante amortiguación

4 Protección acústica

Protección acústica

765

adecuada de la cavidad y, si es necesario, mediante un divisor, que normalmente ya resulta de la necesaria costilla de conexión. Además, puede tener un efecto beneficioso un aumento de la masa de las hojas del componente flanqueante ( 26 arriba), por ejemplo duplicando la placa. Sin embargo, el método más eficaz consiste en separar el aplacado del componente flanqueante del separador en el punto de conexión, de modo que se interrumpa la continuidad del elemento conductor del sonido más crítico ( 26 abajo). Mientras que componentes de una sola hoja consiguen una protección acústica suficiente a través de su masa, en el caso de componentes envolventes de doble hoja, la atención se centra en el diseño del sistema vibratorio, el tipo de acoplamiento de las dos hojas y la amortiguación de la cavidad. También es importante cómo se combinan hojas pesadas rígidas a la flexión y ligeras blandas a la flexión (véase la tabla en  27) uniéndolas para formar un componente. A continuación, se examinarán con más detalle tres variantes con diferente comportamiento acústico constructivo:

Variantes constructivas de componentes envolventes de doble hoja

3.3.4

• Elementos formados por dos hojas flexibles: Se trata sobre todo de tabiques de entramado de montantes con aplacado en ambas caras, es decir, sistemas ligeros nervados, que tienen una gran importancia constructiva sobre todo como tabiques ligeros. Sólo se encuentran en raras ocasiones construcciones de piso de este tipo, por ejemplo, como forjados de panel de madera. En este

y

y x

28 Tabiques ligeros de entramado aplacados con yeso laminado, aplacado simple y doble.

x

29 Tabique ligero de entramado aplacado con yeso laminado, con perfil de montante metálico especial amortiguante.

766

Protección acústica

VI Funciones

TT

y

y x

x

30 Tabique ligero de entramado aplacado con yeso laminado, con 31 Tabique ligero de entramado aplacado con yeso laminado, con monmontantes separados. tantes separados y perfil de montante amortiguante. Los montantes sólo se conectan localmente entre sí a intervalos mayores por medio de tiras de tablero de yeso TT. Se pueden alcanzar altos valores de aislamiento acústico.

☞ Aptdo. 3.4 Protección acústica de impacto, pág. 768

32 Diagrama esquemático de una medianería de doble hoja con junta de separación continua. Relleno de material aislante blando.

caso, desempeña un papel decisivo en términos de acústica constructiva la protección contra el ruido de impacto, por lo que el elemento debe complementarse con otras capas funcionales, como suelos flotantes, ya sólo por este motivo. Este principio de construcción es especialmente evidente en tabiques ligeros de placas de yeso laminado con entramado de montantes hechos de perfiles C elásticos de chapa de acero ( 28). El doble aplacado y mayores distancias entre las hojas, es decir, perfiles de montante más anchos, mejoran el valor alcanzable de aislamiento acústico, al igual que perfiles de montantes especialmente blandos ( 29). Los valores de aislamiento más elevados se consiguen separando el entramado de montantes en dos hojas autoportantes ( 30) y combinándolas con perfiles de montante especiales ( 31); • Elementos formados por dos hojas rígidas: Los pisos de este tipo no pueden realizarse razonablemente, ya que la tarea dominante de un piso—el efecto portante—no puede asignarse a una sola hoja (la hoja portante resultaría demasiado delgada o la hoja soportada demasiado pesada), ni a todo el conjunto (las hojas serían demasiado pesadas, por otra parte, para cooperar estructuralmente). Por otro lado, los tabiques de este tipo son ciertamente factibles, pero su efecto de aislamiento acústico es limitado debido a la transmisión longitudinal relativamente grande a través de componentes flanqueantes, como

Protección acústica

90

20 mm

80

m‘

A 70

curva A B

60

50

40

100 200 300 500 700 1000 masa por unidad de superficie de toda la pared m’ (en kg/m2)

índice ponderado de reducción acústica R’w (en dB)

índice ponderado de reducción acústica R’w (en dB)

4 Protección acústica

767

60 m‘

50

A

40

B

30

33 Valor nominal del aislamiento acústico R‘w de medianerías de doble hoja con una separación de hojas de 20 mm. La curva B representa el valor de referencia de un aislamiento acústico incrementado según la norma DIN 4109.26 Los valores pueden mejorarse aumentando la distancia entre las hojas, o se pueden reducir las masas manteniendo el mismo aislamiento acústico.

50 70 100 200 300 400 500 masa por unidad de superficie m' de la cáscara 2 principal (en kg/m )

34 Valor de aislamiento acústico ponderado del edificio R‘w de una hoja de pared pesada con hoja de revestimiento ligero a una distancia de hojas de 50 mm. La curva B representa el valor de referencia de un muro de una sola hoja  27 (véanse también los diagramas en  14 y 22).

y x

forjados. Los resultados más favorables se obtienen cuando se utilizan dos hojas ligeras; 24 en estas condiciones, las hojas pesadas no se comportan más favorablemente que los componentes de una sola hoja de la misma masa superficial. Este tipo de construcción es especialmente idóneo para medianerías divisorias entre edificios, donde se requieren valores de aislamiento acústico especialmente altos. La junta de separación se realiza de forma continua en todos los pisos, partiendo de la zapata común, de forma que se minimizan los puentes acústicos ( 32). Los puentes acústicos locales, por ejemplo debidos a un desencofrado deficiente tras el hormigonado, también perjudican considerablemente el efecto de aislamiento

35 Trasdosado ligero de yeso laminado y subestructura de perfiles metálicos en C para mejorar el aislamiento acústico de una pared sólida.

✏ Esto puede apreciarse por la meseta del conjunto de curvas B en el diagrama de la  22, pág. 763, especialmente con distancias menores entre hojas: Una mayor masa de la hoja no conlleva una mejora notable de los valores de aislamiento acústico con estas masas relativamente bajas de unos 100 a 300 kg/m2.

50 mm

768

Protección acústica

VI Funciones

acústico de estos sistemas de doble hoja y deben evitarse cuidadosamente. También es importante 25 que las juntas sean lo suficientemente anchas, entre 30 y 50 mm, y que el material aislante sea lo más blando posible. Pueden extraerse valores aproximados del índice ponderado de reducción acústica constructiva R‘w de paredes divisorias de edificios en función de su masa del diagrama en  33 (véanse también los valores de los componentes envolventes de doble hoja en  22); • Elemento formado por una hoja rígida y otra flexible: La hoja más gruesa y rígida se transforma en un sistema de masa-resorte oscilante de doble hoja añadiendo una hoja flexible ligera y delgada, que se coloca delante, se suspende por debajo o se sitúa encima de la hoja gruesa, y que en condiciones adecuadas puede mejorar notablemente su aislamiento acústico. Para que la mejora sea eficaz, es decisiva la distancia (no demasiado pequeña) entre las hojas y la conexión entre ellas, que debe ser lo más blanda posible.28 Como se desprende del diagrama de  34, las paredes con hojas rígidas a la flexión relativamente ligeras pueden mejorarse acústicamente mediante una hoja de revestimiento, mientras que las versiones con hoja principal más pesada sólo pueden mejorarse poco. El principio de combinar una hoja principal muy rígida con una hoja secundaria subordinada, mucho más flexible, se presta naturalmente para el caso de pisos, ya que la función de carga puede ser asumida por la hoja pesada. La ligera representa una mejora acústica constructiva sin asumir tareas de carga primaria. Puede aparecer como un subsuelo, como en el caso de un suelo flotante, o como un falso techo ligero. Su efecto acústico constructivo mejora notablemente no sólo el aislamiento acústico aéreo, sino también el aislamiento acústico de impacto, es decir, el aislamiento acústico de pisadas, que se trata más adelante en el Apartado 3.4. Ambas medidas se analizan con más detalle a continuación en relación con el aislamiento acústico de impacto. 3.4 3.4

3.4.1

Protección acústica de impacto

Además de la transmisión del sonido aéreo, hay que tener en cuenta la conducción del sonido de impacto entre habitaciones adyacentes. En la edificación se trata principalmente del sonido por pisadas sobre pisos, aunque las fuentes de sonido también pueden ser de otro tipo, por ejemplo, grifería u otros equipos de servicios del edificio. Lo cierto es que los forjados son los componentes del edificio más importantes, porque son los más críticos, en lo que respecta a la transmisión del sonido a través de la estructura.

Índice de reducción del ruido de impactos

Para la determinación cuantitativa del índice de reducción del ruido de impacto de un componente, se definen los siguientes valores.

4 Protección acústica

Protección acústica

Nivel de presión de ruido de impactos normalizado medido in situ Ln de un elemento constructivo horizontal: se calcula teniendo en cuenta una superficie de absorción S del recinto receptor en relación con la superficie de absorción de referencia A especificada, siendo ésta de 10 m2:

769

Nivel de presión de ruido de impactos normalizado Ln  EN ISO 12354-2, 3.

Ln = Li + 10 * lg (S/A) donde Li es el nivel de presión de ruido de impactos medido en el recinto receptor. Es importante señalar que, a diferencia del sonido aéreo, que se mide utilizando la atenuación, el sonido de impacto se mide utilizando niveles sonoros. En consecuencia, se registra el sonido que penetra a través de un componente. Por esta razón:

☞ Véase, por ejemplo, el índice de reducción del ruido aéreo R = LS – LE + 10 * lg (S/A), que representa una diferencia de nivel, es decir, una reducción de nivel

• valores elevados del nivel de presión de ruido de impactos significan un mal aislamiento acústico; 60

36 Determinación del nivel de presión de ruido de impactos estándar ponderado Ln,w según la norma EN ISO 717-2 como valor de un solo número independiente de la frecuencia.

nivel de presión de ruido de impactos estándar L’n (en dB)

70

60

U

B

A

valores medidos

B

curva de referencia del nivel de presión de ruido de impactos estándar Ln según la norma EN ISO 717-1, que tiene en cuenta la mayor sensibilidad del sistema auditivo humano a las frecuencias más altas (por lo que se requieren valores de nivel más bajos en las frecuencias más altas).

B‘

curva de referencia B desplazada hasta que la desviación media a la baja (U) sea de 2 dB

U

desviación a la baja de los valores medidos con respecto a la curva de referencia desplazada

Ln,w

50

B‘ 40

A 30

Ln,w nivel de presión de ruido de impactos estándar ponderado, se fija en 500 Hz [fuente 29]

20 100

200

400

frecuencia (en Hz)

800

1.600

500 Hz

habitación emisora

habitación receptora

Df

Df

Dd

3.200

Df

habitación receptora

Df

Df

Df

habitación receptora

37 Vías de transmisión del sonido de impacto: Transmisión del sonido de impacto directo Dd a través del piso; transmisión de sonido de impacto lateral Df a través del piso y las paredes (según DIN 4109-2).

770

Protección acústica

VI Funciones

• valores bajos del nivel de presión de ruido de impactos significan un buen aislamiento acústico.

☞ Aptdo. 3.3.1 Índice de reducción acústica., pág. 754, y  9 ibid.

El nivel de presión de ruido de impactos normalizado depende de la frecuencia y tiene en cuenta en su magnitud respectiva la mayor sensibilidad del oído humano a frecuencias altas. Por las razones que acabamos de mencionar, el diagrama del nivel de presión de ruido de impactos normalizado según la norma EN ISO 717-2 ( 36) discurre aproximadamente en dirección opuesta a la curva nominal del índice de reducción acústica R según la norma EN ISO 717-1. 

Nivel de presión de ruido de impactos normalizado medido in situ L‘n

Si también se tienen en cuenta las trayectorias sonoras comunes en edificios ( 37), el resultado es el nivel de presión de ruido de impactos normalizado L‘n aplicable no sólo al piso sino al edificio en su conjunto.

Nivel de presión de ruido de impactos normalizado ponderado Ln.w

El nivel de presión de ruido de impactos estándar ponderado Ln.w se define como valor numérico único. La determinación de Ln.w o del L‘n.w relacionado con el edificio se realiza según un procedimiento similar al del índice ponderado de reducción acústica Rw, que se especifica en la norma EN ISO 717-2.30

☞ Aptdo. 3.3.1 Índice de reducción acústica., pág. 754

Nivel de presión de ruido de impactos normalizado ponderado equivalente Ln.w,eq

Para tener en cuenta la mejora que se produce posteriormente en el caso de forjados sin acabado con aplicación de un suelo aislante del ruido de impacto u otro revestimiento, se introduce el nivel de presión de ruido de impactos normalizado ponderado equivalente Ln.w,eq (valor de una cifra 31). Se calcula aplicando un suelo de referencia.

Reducción del nivel global de presión de ruido de impactos DLw

La magnitud de la mejora resultante de la aplicación de un suelo flotante sobre un forjado se refleja en el valor de la reducción del nivel global de presión de ruido de impactos D Lw (valor numérico único 32). D Lw = Lno – Ln donde Lno es el nivel de presión de ruido de impactos normalizado sin suelo flotante, Ln es el nivel de presión de ruido de impactos normalizado con suelo flotante. La mejora del aislamiento acústico de impacto mediante un techo suspendido en el lado receptor se capta además por el valor D Ld. A partir de la conjunción de los dos últimos valores que definimos, se puede determinar con medios sencillos un nivel de presión de ruido de impactos ponderado Ln.w del forjado completo, incluido el suelo flotante: Ln.w = Ln,eq,0,w – D Lw + K donde K es un valor de corrección para tener en cuenta la transmisión del sonido a través de componentes flan-

4 Protección acústica

Protección acústica

771

queantes. Si es necesario, en el caso de suelos multicapa, se puede determinar un valor calculado del paquete multicapa teniendo en cuenta la medida de mejora más favorable D Lw1 más un factor de corrección k. El valor calculado D Lw,R es entonces: D Lw,R = D Lw1 + k De forma análoga al aislamiento acústico a ruido aéreo, el aislamiento acústico a ruido de impacto de un forjado sólido de una sola hoja mejora aproximadamente de forma proporcional a su masa superficial, es decir, los valores del nivel sonoro de impacto ponderado disminuyen en consecuencia. Esta mejora puede asumirse aproximadamente como 10 dB por cada duplicación del grosor del forjado.33 Por consiguiente, cuanto más pesado sea un piso, más difícil será que las vibraciones locales lo hagan sonar, ya que éstas son las fuentes habituales del sonido transmitido por la estructura. Las losas de hormigón convencionales, cuya masa superficial es de unos 500 kg/m2 para vanos normales, alcanzan niveles de presión de ruido de impactos equivalentes de unos

Comportamiento acústico de impacto de forjados

3.4.2

☞ Véase la curva superior del diagrama en  38

suelo flotante forjado

Ln,w,eq

80

m‘

70

60

Ln,w 50 25 40

30 35

30

reducción del ruido de impacto ΔLw,R por el suelo flotante (en dB)

nivel de presión de ruido de impactos ponderado Ln,w o Ln,eq,0,w (en dB)

90

38 Dependencia del nivel acústico de impacto estándar equivalente Ln,eq,0,w de forjados sólidos de una sola hoja en función de su masa por unidad de superficie m‘. Ln,w representa el nivel sonoro de impacto de la combinación de techo bruto y soporte de techo y se calcula a partir de la suma del nivel de presión de ruido de impactos equivalente Ln,eq,0,w y la reducción del sonido de impacto D L (en cada caso en tres pasos de 25 a 35 dB). [fuente 36]

150 200 300 400 500 masa por unidad de superficie m’ del forjado (en kg/m2)

revestimiento de suelo

suelo blando

solado flotante capa de separación

solado adherido o sobre capa de separación

aislamiento acústico contra impactos

forjado

forjado

39 Forjado con solado adherido (o solado sobre capa de separación) y revestimiento de suelo blando. Con esta estructura se puede conseguir un aislamiento acústico de impacto suficiente.

z

z x

x

40 Forjado con suelo flotante.

772

VI Funciones

Protección acústica

70 dB. Para garantizar el aislamiento acústico de impacto requerido, estos forjados deben mejorarse acústicamente con medidas adicionales. Se trata esencialmente de añadir capas u hojas en la parte superior o inferior favorables desde el punto de vista de la acústica de impacto (porque son blandas o elásticas). Estas medidas se examinarán con más detalle a continuación. 3.4.3

Mejora del aislamiento acústico de impacto por medio de revestimientos de suelo

☞ Aptdo. 3.4.4 Mejora del aislamiento acústico de impacto con suelos flotantes, más adelante

3.4.4

Mejora del aislamiento acústico de impacto con suelos flotantes

rodapié tira aislante de borde revestimiento de suelo solado flotante capa de separación capa de aislamiento acústico contra impactos forjado

z x

41 Construcción sin puente acústico de la conexión de un suelo flotante a un tabique.

Revestimientos de suelo blandos, como moquetas, son capaces de amortiguar las vibraciones sonoras transmitidas por la estructura directamente en la fuente del sonido, es decir, en el lugar de la pisada. Por lo tanto, el propio forjado se ve menos excitado que en presencia de un revestimiento duro y rígido. Cuanto más suave sea el revestimiento del suelo, menor será la frecuencia de resonancia 35 y mayor será la mejora del aislamiento acústico de impacto. Las combinaciones de forjados de hormigón relativamente pesados (como se requiere, por ejemplo, para vanos grandes en edificios administrativos), que ya alcanzan por sí mismos niveles de presión de ruido de impactos equivalentes bajos (es decir, un buen aislamiento acústico de impacto, aunque no totalmente suficiente), con revestimientos de suelo blandos y elásticos que alcanzan medidas de reducción del ruido de impactos de más de 20 dB, proporcionan una protección general suficiente contra el ruido de impactos ( 39). Esto permite evitar suelos flotantes, que plantean graves problemas de acústica en edificios con tabiques desplazables, como son habituales en edificios administrativos. Los subsuelos sobre forjado en forma de suelos flotantes ( 40), junto con el forjado en bruto, representan un sistema oscilante de doble hoja según el principio de masa-resorte y, por consiguiente, en condiciones adecuadas, son muy adecuados para amortiguar eficazmente la energía sonora, es decir, para convertirla en energía térmica. El factor decisivo para la eficacia de un suelo flotante no es, en primer lugar, la masa del solado, que está sujeta a límites bastante estrechos, sino, en particular, el efecto de resorte de la capa de aislamiento acústico de impacto sobre la que descansa, que se registra en base a su rigidez dinámica s'. Además, el suelo flotante debe estar cuidadosamente separado de los componentes circundantes desde el punto de vista constructivo y, por tanto, también acústico. Los puentes acústicos, como los que pueden producirse al aplicar la lechada si ésta fluye en juntas abiertas entre placas aislantes, destruyen el aislamiento acústico de impacto de un suelo flotante. Las precauciones constructivas habituales se ilustran en  41. Los suelos flotantes continuos bajo tabiques ligeros provocan un aumento de la transmisión longitudinal del sonido entre habitaciones adyacentes y pueden reducir notablemente la eficiencia acústica, tanto en términos de sonido aéreo como de transmisión de sonido de impacto ( 42).

índice de reducción acústica longitudinal RL (en dB)

4 Protección acústica

Protección acústica

60

50

B

tabique de alto aislamiento acústico

A

suelo flotante forjado

40

773

42 Índice máximo de reducción del ruido aéreo R de un tabique altamente aislante debido a la conducción longitudinal a través de una placa de solado continua. En la zona de la frecuencia de adaptación de huella fg, existe un claro mínimo de aislamiento acústico en pleno ámbito de frecuencias críticas para la acústica. A índice de reducción sonora longitudinal RL del tabique

30

B curva de evaluación del índice de reducción acústica según la norma EN ISO 717-1 como referencia

fg

fg frecuencia de adaptación de huella 20 100

200

400

800

1.600

[fuente 34]

3.200

reducción del ruido de impacto ponderada ΔLw (en dB)

frecuencia (en Hz) 40 solado en seco lastrado

m‘

30

forjado portante

20

10

0 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 masa por unidad de superficie m’ del lastrado (en kg/m2)

Un corte en el suelo flotante bajo el tabique interrumpe la vía de transmisión del sonido, pero hace mucho más difícil desplazar libremente el tabique ligero. Una forma de aprovechar el efecto favorable de masas en la acústica en combinación con suelos flotantes es el lastrado de forjados ligeros de vigas, especialmente de forjados de vigas de madera. El diagrama en  43 muestra medidas de reducción del ruido de impactos D Lw según Gösele.37 Del mismo modo que los suelos flotantes convierten un forjado de una sola hoja en un sistema de masa-resorte de doble hoja, los techos suspendidos elásticamente tienen un efecto notable en la mejora de la acústica. Se da una mejora importante no sólo en el aislamiento acústico de impacto, sino también en el aislamiento acústico aéreo de todo el conjunto del piso. Para ello, es necesario utilizar el efecto de irradiación 38 que se produce cuando una hoja delgada se dispone en paralelo a una hoja relativamente rígida (como el forjado portante), que sólo vibra con ondas de flexión cortas y, por

43 Dependencia entre la masa por unidad de superficie del lastrado de un forjado de vigas de madera en conexión con un solado seco flotante y la reducción del ruido de impacto D Lw alcanzable. En comparación, los suelos de cemento flotantes consiguen, en el mejor de los casos, una reducción del ruido de impacto inferior a 20 dB con estos forjados ligeros.

☞ Aptdo. 3.4.2 Comportamiento acústico de impacto de forjados, S. 771

Mejora del aislamiento acústico de impacto con techos suspendidos

3.4.5

774

VI Funciones

Protección acústica

☞ Véase el ejemplo en  44 y 45

☞ Aptdo. 3.3.3 Comportamiento acústico aéreo de componentes > Transmisión longitudinal, pág. 763

tanto, reduce significativamente la transmisión del sonido. Los materiales para techos suspendidos, como placas de yeso laminado o paneles ligeros comparables para techos suspendidos, cumplen esta condición. Además, es necesario crear una conexión entre las hojas vibrantes que sea lo más flexible posible. Suspensiones puntuales a distancias mínimas especificadas proporcionan una fijación de este tipo en la que las hojas pueden vibrar independientemente unas de otras. Al igual que en el caso del aislamiento acústico aéreo, deben respetarse unas distancias mínimas entre las hojas que, sin embargo, suelen ser necesarias de todos modos en las construcciones suspendidas habituales. La amortiguación de la cavidad con material aislante de baja rigidez dinámica también mejora el comportamiento acústico constructivo del conjunto del piso. Según Gösele 39, los forjados pesados sin suelo flotante, pero con un techo suspendido elástico, pueden alcanzar valores de aislamiento acústico de impacto extraordinariamente favorables. Un revestimiento de suelo elástico ofrece una mejora adicional. Un factor crítico con estos techos suspendidos es la transmisión longitudinal del sonido a través de paredes contiguas ( 46), especialmente si son de construcción sólida.40 Esto limita, en su caso, la protección máxima contra el ruido de impacto que se puede conseguir con este tipo de construcción de forjado. Se comportan más favorablemente los tabiques ligeros, que—al igual que componentes ligeros flanqueantes que limitan la transmisión longitudinal del sonido aéreo—son más difíciles de inducir a vibrar por la construcción del forjado. En particular, los tabiques ligeros que sólo llegan hasta el techo suspendido permiten alcanzar altos valores de aislamiento acústico de impacto del conjunto del piso. Los techos suspendidos elásticamente son especialmente importantes para mejorar el aislamiento acústico, de otro

Ff forjado

forjado

colgante

colgante perfil de soporte, riel metálico

perfil base, riel metálico perfil de soporte, riel metálico z placa de cartón-yeso de doble capa

x

44 Techo suspendido de tableros de yeso laminado sobre una subestructura elástica de raíles metálicos. Los puntos de suspensión tienen distancias mínimas. Sección a lo largo del canto corto de los tableros.

perfil base, riel metálico z placa de cartón-yeso de doble capa

Dd

z

x

45 Techo suspendido como en  44. Sección a lo largo del canto largo de los tableros. El aplacado de doble capa tiene un efecto de flexión más suave que un solo tablero del mismo grosor.

x

46 Conducción sonora longitudinal en caso de excitación sonora estructural de un forjado sólido con techo suspendido a través de una pared sólida contigua (Ff).

4 Protección acústica

Protección acústica

100

775

encolado

A

90

A

nivel sonoro de impacto estándar Ln (en dB)

80

B abrazadera elástica

70

B 60

C

C capa intermedia elástica suspensión separada

50

D D

40 100

200

400

800

1.600

3.200

47 Disminución en función de la frecuencia del nivel sonoro de impacto normalizado Ln en forjados de vigas de madera debido al efecto de techos suspendidos de manera elástica. La influencia del tipo de fijación es claramente visible.41

frecuencia (en Hz)

48 Clasificación morfológica de techos suspendidos de forma elástica como hojas funcionales añadidas por la parte inferior según el principio de diseño introducido en el Volumen 2, Cap. VIII, Aptdo. 6, mostrado aquí con una posible conducción de instalaciones. z modo moderado o deficiente, de construcciones de forjado ligeras, yespecialmente de forjados de vigas de madera. La soluciónx constructiva de la suspensión es decisiva para la mejora. En el diagrama  47 se muestran varias variantes de fijación comunes junto con los niveles de ruido de impacto estándar Ln,w que se pueden alcanzar como resultado. Morfológicamente, los techos suspendidos resilientes son un buen ejemplo de una hoja funcional añadida ( 48), en este caso con una función de aislamiento acústico. Como elementos en gran medida monofuncionales con el fin de

☞ Vol. 2, Cap. VIII, Aptdo. 6. Elementos u hojas funcionales complementarios

776

VI Funciones

Protección acústica

☞ Vol. 3, Cap. XIII-3 Sistemas de hoja simple

3.4.6

Ruido procedente de equipos de servicios del edificio

aumentar el aislamiento acústico de impacto de pisos, este tipo de hojas adicionales se puede realizar sin complicación excesiva, ya que como resultado de la posición horizontal no se produce esfuerzo cortante por necesidad, como con componentes envolventes inclinados o verticales. Un efecto similar, pero con el objetivo o al menos el efecto secundario de mejorar el aislamiento acústico aéreo, se consigue, por ejemplo, con revestimientos de obra de fábrica en muros exteriores de doble hoja. Sin embargo, su función principal es la de proteger contra la intemperie. La complicación constructiva asociada es considerable. En la norma se definen los siguientes valores para el registro cuantitativo de molestias acústicas procedentes de instalaciones y otros equipos de servicios del edificio:

 DIN 4109-1

• nivel A de presión de ruido ponderado LAF: Este nivel de presión de ruido, ponderado con valoración de frecuencia A y valoración de tiempo F, es una medida de la fuerza de un sonido; • nivel de presión de ruido de grifería Lap: Nivel de presión de ruido ponderado A como valor característico del comportamiento acústico de un grifo;  Véase también EN ISO 10052

3.5 3.5

Particularidades del aislamiento acústico de ventanas

☞ Vol. 3, Cap. XIII-9 Huecos

• nivel máximo de presión de ruido con ponderación A L AF,max,n: cantidad característica para el efecto del ruido de instalaciones de fontanería y otros servicios del edificio en habitaciones ocupadas que deben protegerse, que se mide con valoración de frecuencia A y valoración de tiempo F y se relaciona con un área de absorción de referencia A0 = 10 m2. Para conseguir un aislamiento acústico continuo en toda la superficie envolvente, sin el cual cualquier medida de aislamiento acústico sería ineficaz, las ventanas deben alcanzar valores acústicos constructivos comparables a los de las zonas envolventes opacas que las circundan. Por tanto, el factor esencial para el aislamiento acústico de una ventana es, en primer lugar, la estanqueidad del propio elemento constructivo, es decir, en particular, la estanqueidad de la junta del marco (entre hoja batiente y marco fijo) y del acristalamiento entre el cerco de la hoja batiente y el vidrio). Las construcciones modernas de ventanas tienen suficiente estanqueidad para ello. Además, la propia superficie de la ventana, es decir, la superficie del vidrio, debe estar ejecutada con suficiente aislamiento acústico aéreo. Al igual que en el caso de acristalamientos de gran superficie, no existe la posibilidad de activar masas mayores para este objetivo en el caso de ventanas, ya que los espesores de los vidrios se derivan de requisitos estáticos de cubrir la luz del hueco de la ventana y son en su mayoría pequeños. Por consiguiente, la masa

Protección acústica

777

60

A

d dv

50 distancia entre lunas d (en mm)

Índice ponderado de reducción acústica Rw (en dB)

4 Protección acústica

40

30

80

B

60 40 24

49 Índice ponderado de reducción acústica Rw del doble acristalamiento en función del espesor total del vidrio dv y del espesor del espacio entre las lunas d. Como curva de referencia B se representan los valores de un solo vidrio. Sólo se registra la transmisión del sonido a través de la capa de aire.42

12

20 1 4 6 8 10 15 espesor total del vidrio dv (en mm)

20

25

30

70

13 mm 20 mm

60

9 mm

v3

v3 (Rw = 54 dB)

B 50

6 mm

Índice de reducción acústica R (en dB)

v2

12 mm 9 mm

40

v2 (Rw = 44 dB)

v1

4 mm

30

12 mm 6 mm v1 (Rw = 37 dB)

20

10 100

200

400

800

1.600

3.200

50 Índice de reducción acústica R de acristalamientos aislantes de doble hoja en función del tipo de luna y del ancho del espacio entre las lunas. Como curva de referencia B se representa el índice de reducción acústica estándar según la norma EN ISO 717-1. Los vidrios laminados tienen una capa intermedia especial de resina fundida.44

frecuencia (en Hz)

relativamente grande del vidrio por unidad de volumen (comparable a la del hormigón) no puede aprovecharse para el aislamiento acústico aumentando gruesos a discreción. Además, hay que tener en cuenta la elevada rigidez del material, que tiene un efecto desfavorable sobre la acústica. Como consecuencia de este hecho, el aislamiento acústico de ventanas y acristalamientos se basa esencialmente en el principio de masa-resorte de componentes de superficie de dos hojas. Esto, al mismo tiempo, cumple los requisitos de otra subfunción, el aislamiento térmico: ya sólo por razones térmicas, una ventana moderna debe estar equipada, como mínimo, con un acristalamiento aislante de doble luna. Al igual que ocurre con elementos de doble hoja compara-

☞ Cap. IV-8 Vidrio, pág. 338

☞ Cap. VI-3 Protección higrotérmica, pág. 678

778

VI Funciones

Requisitos de aislamiento acústico

☞ Véase la curva de referencia B en  49

☞ Aptdo. 3.3.3 Comportamiento acústico aéreo de componentes, pág. 755, y  17 en pág. 758

bles, un aumento de la masa de los cristales dentro de los límites factibles conduce inicialmente a una mejora del aislamiento acústico aéreo, como puede verse en el diagrama de  49. Las curvas también muestran la gran influencia de la distancia entre los vidrios, que desgraciadamente no se puede aprovechar al máximo en términos de acústica, ya que por razones del incremento de la convección, los espacios entre cristales de más de unos 20 mm son térmicamente ineficaces. Con las distancias habituales entre lunas de 12 mm, los grosores de vidrio pequeños (sin medidas adicionales adecuadas) pueden incluso provocar un deterioro del aislamiento acústico del vidrio aislante en comparación con el acristalamiento simple del mismo peso, lo que se debe a los efectos de resonancia del sistema de doble hoja. En resumidas cuentas, son técnicamente viables las siguientes medidas de aislamiento acústico aéreo para el vidrio aislante: • se produce una mejora en el aislamiento acústico aéreo al sustituir el vidrio por un vidrio laminado con una capa intermedia elástica hecha de una resina orgánica especial fundida de un grosor entre 1 y 2 mm 43 en lugar de la capa intermedia habitual hecha de PVB (butiral de polivinilo). Aunque la masa total de la luna sigue siendo la misma, ésta se lamina dividiéndola en diferentes hojas que se apoyan elásticamente entre sí, lo que reduce mucho la rigidez del elemento y mejora el comportamiento vibratorio en términos de acústica constructiva. Un efecto similar ya se ha mencionado; por ejemplo, se encuentra en aplacados dobles de yeso laminado; • Llenado del espacio entre los vidrios con un gas inerte, que es necesario ya por razones térmicas para garantizar unos coeficientes de transferencia de calor suficientes. Es adecuado el argón; el criptón alcanza valores algo mejores, también en términos térmicos; • Utilización de vidrios de diferente grosor en el mismo elemento de vidrio aislante. Estas medidas evitan que las frecuencias de corte fg de las dos hojas vibrantes coincidan y que, por tanto, se produzca un bajón en el efecto de aislamiento acústico en el ámbito de frecuencias afectado. Las frecuencias de corte de las lunas se separan una de otra, por así decirlo, variando los espesores.

4. 4.

Requisitos de aislamiento acústico  CTE DB HR  DIN 4109-1

A continuación, se ofrece información sobre el aislamiento acústico mínimo exigido por la normativa de construcción ( 52– 55). Esto cumple con los requisitos del Reglamento de Productos de la Construcción,44 que no especifica requerimientos de aislamiento acústico incrementado.45 Persiguen los siguientes objetivos de protección:

4 Protección acústica

Requisitos de aislamiento acústico

779

• protección de la salud; • confidencialidad con discurso normal; • protección contra molestias injustificadas. Los valores mínimos de aislamiento acústico sólo deben servir de orientación general, ya que no cubren el aislamiento acústico que se debe en virtud de la legislación civil, que es más elevado y debe ser coordinado y acordado entre el proyectista y el propietario del edificio. El conjunto de normas también está disponible como orientación para un aislamiento acústico incrementado ( 54). El caso especial de la protección contra el ruido de aviones suele estar regulado por una ley independiente.46

componentes a

a b

c

 DIN 4109-1, Introducción

 DIN 4109-5, VDI 4100

transmisión del sonido contemplada

parámetro característico para aislamiento acústico aislamiento acústico aéreo de impacto dB dB R‘w –

1

paredes

2

forjados

3

escaleras

a través de los componentes de separación y flanqueo y, si es necesario, a través de las vías laterales b

4

puertas c

sólo a través de la puerta

5

equipos de servicios del edificio, incluidas la fontanería

nivel máximo de presión sonora estándar LAF, max,n según DIN 4109-4

6

locales industriales en edificios conectados (para el horario nocturno, se aplica el nivel de la hora más ruidosa).

nivel de valoración Lr según DIN 45645-1 o legislación contra ruidos; además debe determinarse el nivel máximo de presión sonora estándar LAF, max,n.

R‘w

L‘n,w

–

L‘n,w

R‘w

–

En el estado listo para operar. Derivaciones sonoras, por ejemplo, a través de mamparas de cables, conductos de instalación y de cables en paredes sólidas y de instalación. Según la norma DIN 4109-2, debe tenerse en cuenta un factor de seguridad de 5 dB.

51 Parámetros característicos para los requisitos de aislamiento acústico a ruido aéreo y de impacto y para los niveles de presión acústica admisibles según la norma alemana DIN 4109-1.

780

Requisitos de aislamiento acústico

VI Funciones

componentes

requisitos R‘wmín. L‘n,w máx. dB

dB

A edificios de apartamentos, de oficinas y de uso mixto A I forjados 1

forjados bajo espacios de ático de uso general, por ejemplo, áticos de secado, trasteros y sus accesos

53

52

2

forjados divisorios de viviendas (también escaleras) 1)

54

50

3

forjados divisorios (también escaleras) entre salas de trabajo de terceros o unidades de uso comparables

54

53

4

forjados sobre sótanos, pasillos, cajas de escaleras bajo estancias 2)

52

50

5

forjados sobre pasos de carruajes, entradas de garajes colectivos y similares bajo estancias 2)

55

50

6

forjados bajo b/sobre salas de juego o zonas comunes similares 3)

55

46

7

forjados bajo terrazas y porches sobre estancias

–

50

8

forjados bajo galerías de acceso 2)

–

53

–

58

8.1 balcones 2)

–

50

54

53

–

50

–

53

13 tabiques divisorios de viviendas y paredes entre salas de trabajo ajenas 5)

53

–

14 paredes de cajas de escalera y paredes junto a pasillos 6)

53

–

15 paredes junto a pasos de carruajes, garajes colectivos, incluidas las entradas de vehículos

55

–

16 paredes de salas de juego o zonas comunes similares

55

–

17 paredes de hueco de ascensor adyacentes a estancias

57

–

18 puertas que dan de pasillos o escal. a pasillos cerrados y vestíbulos de viviendas y residencias o salas de trabajo 7)

27

–

19 puertas que dan de pasillos o escaleras directamente a estancias (excepto pasillos y vestíbulos) de viviendas 7)

37

–

9

forjados y escaleras en viviendas de dos plantas 2)

10 forjados bajo b baños y aseos sin/con desagüe en el suelo 2) 11 forjados bajo b pasillos 2) A II escaleras 12 tramos de escalera y rellanos A III paredes

A IV puertas

B entre viviendas unifamiliares, adosadas y pareadas B I forjados 1

forjados 8)

–

41

2

solera en el terreno o forjado encima del sótano 8)

–

46

–

46

B II escaleras 3

tramos de escalera y rellanos 8)

B III paredes 4

medianerías adyacentes a estancias situadas en la planta más baja (en contacto con el suelo o no) de un edificio

59

–

5

medianerías adyacentes a estancias bajo las que se encuentra al menos una planta (en contacto con el suelo o no) 62

–

C hoteles y establecimientos de alojamiento C I forjados f 1

forjados, incluidos forjados bajo pasillos 2)

54

50

2

forjados bajo/sobre piscinas, salas de juego o zonas comunes similares para protección contra dormitorios 9)

55

46

3

forjados bajo baños y aseos sin/con desagüe en el suelo 2)

54

53

–

58

47

–

32

–

C II escaleras f 4

tramos de escalera y rellanos 10)

C III paredes 5

paredes entre habitaciones de pernoctación, así como pasillos y habitaciones de pernoctación 11)

C IV puertas 6

puertas entre pasillos y habitaciones de pernoctación 7)

52 Requisitos mínimos para el aislamiento acústico a ruido aéreo y de impacto en edificios con zonas habitadas y de trabajo y en edificios no residenciales, según la norma alemana DIN 4109-1 (véanse la continuación y las notas en las próximas páginas).

4 Protección acústica

componentes

781

Requisitos de aislamiento acústico

requisitos R‘w mín. L‘n,w máx. dB

dB

D hospitales y sanatorios D I forjados f 1

forjados, incluidos los forjados bajo pasillos 2)

54

53

2

forjados bajo/sobre piscinas, zonas de juego o espacios comunes similares 9)

55

46

3

forjados bajo baños y aseos sin/con desagüe en el suelo 2)

54

53

–

58

habitaciones de pacientes

47

–

pasillos y habitaciones de pacientes

47

–

habitaciones de examen y consulta

47

–

pasillos y habitaciones de examen o consulta

47

–

habitaciones de pacientes y salas de trabajo y de enfermería

47

–

52

–

quirófanos y habitaciones de tratamiento

42

–

pasillos y quirófanos o habitaciones de tratamiento

42

–

salas de cuidados intensivos

37

–

pasillos y salas de cuidados intensivos

37

–

habitaciones de examen y consulta

37

–

pasillos y habitaciones de examen y consulta

37

–

10 puertas entre habitaciones con requisitos de mayor necesidad de silencio y confidencialidad especial (discreción) 7) 37

–

D II escaleras f 4

tramos de escalera y rellanos 10)

D III paredes 5

paredes entre:

6

paredes entre habitaciones con requisitos de mayor necesidad de silencio y confidencialidad especial (discreción)

7

paredes entre:

8

paredes entre:

D IV puertas 9

puertas entre: 7)

11 puertas entre: 7) pasillos y habitaciones de pacientes

32

–

quirófanos o habitaciones de tratamiento

32

–

pasillos y quirófanos o habitaciones de tratamiento

32

–

55

53

E escuelas e instituciones similares E I forjados 1

forjados entre aulas o salas similares/forjados bajo pasillos 2) 12)

2

forjados entre aulas o salas simil. y salas "ruidosas" (p. e., comedores, cafeterías, salas de música, centr. técnicos) 9) 55

46

3

forjados entre aulas o salas similares y, por ejemplo, pabellones deportivos, salas de taller

60

46

E II paredes 4

paredes entre aulas o salas similares y hacia pasillos 12)

47

–

5

paredes entre aulas o salas similares y cajs de escalera 12)

52

–

6

paredes entre aulas o salas simil. y salas "ruidosas" (p. e., comedores, cafeterías, salas de música, centr. técnicos) 9) 55

–

7

paredes entre aulas o salas similares y, por ejemplo, pabellones deportivos, salas de taller

60

–

E III puertas 8

puertas entre aulas o salas similares y pasillos 7)

32

–

9

puertas entre aulas o salas similares entre sí 7)

37

–

52 (Continuación) Requisitos mínimos para el aislamiento acústico a ruido aéreo y de impacto en edificios con zonas habitadas y de trabajo y en edificios no residenciales, según la norma alemana DIN 4109-1 (ver notas arriba a la derecha).

782

1)

2)

3) 4) 5) 6)

7) 8)

9) 10) 11)

12)

Requisitos de aislamiento acústico

VI Funciones

Forjados divisorios de viviendas son elementos de construcción que separan viviendas entre sí o de habitaciones de trabajo ajenas. En el caso de modificaciones de edificios finalizadas antes del 1 de julio de 2016 y en el caso de nueva construcción de edificios con construcciones de forjado de madera, ligeras o en seco de acuerdo con la norma DIN 4109-33, se aplica: L‘n,w máx. ≤ 53 dB. El requisito de aislamiento acústico de impacto se aplica a la transmisión del sonido de impacto a estancias ajenas en todas las direcciones de propagación del sonido. Debido a la mayor transmisión de bajas frecuencias, pueden ser necesarias medidas adicionales de aislamiento acústico. En cuanto a los requisitos de aislamiento acústico a ruido aéreo, véanse los requisitos contra el ruido exterior. Paredes divisorias de viviendas son elementos de construcción que separan viviendas entre sí o de salas de trabajo ajenas. Para paredes y puertas, el requisito es R‘w,pared = Rw,puerta + 15 dB. En este caso, Rw,puerta = Rw,puerta mín. de acuerdo con los requisitos a puertas según DIN 4109-1. No se tienen en cuenta los anchos de pared ≤ 30 cm. Para las puertas, se aplican los requisitos a Rw. Nota: Según DIN 4109-2, debe tenerse en cuenta un factor de seguridad de 5 dB. El requisito de aislamiento acústico de impacto sólo se aplica a la transmisión del ruido de impacto a estancias ajenas en dirección horizontal o diagonal. Debido al aumento del sonido de baja frecuencia, pueden ser necesarias medidas adicionales de aislamiento acústico de impacto. No hay requisitos para tramos de escalera y rellanos intermedios en edificios con ascensores. En el caso de las paredes divisorias entre habitaciones separadas para pernoctar con puertas, el aislamiento acústico resultante de la combinación pared-puerta debe ser R‘w,res ≥ 49 dB. Las habitaciones similares también incluyen habitaciones con una mayor necesidad de silencio, por ejemplo, dormitorios.

52 (Continuación) Requisitos mínimos para el aislamiento acústico a ruido aéreo y de impacto en edificios con zonas habitadas y de trabajo y en edificios no residenciales, según la norma DIN 4109-1—Notas sobre las dos páginas anteriores.

tipo de habitación

índice de reducción sonora ponderado

componentes

R‘w mín. en dB nivel de presión sonora LAF,max en dB

1.1 1.2 2.1 2.2 3.1 3.2

habitaciones con sistemas técnicos de servicio o componentes de sistemas "especialmente ruidosos"

salas de cocina en dependencias de cocina de establecimientos de alojamiento, hospitales, sanatorios, restaurantes, bares y similares (en funcionamiento hasta las 22:00 horas)

forjados, paredes

suelos

4.1

salas de restaurante (en funcionamiento hasta las 22:00)

forjados, paredes

salas de restaurante LAF,max ≤ 85 dB (también en funcionamiento después de las 22:00)

forjados, paredes

6.1

salas de bolera

forjados, paredes

b)

c)

d)

43 c)

57

62

–

–

–

43

55

–

–

43

57 d)

–

–

33

55

57 –

– 43

62

–

–

33

67

–

de la sala de bolos

–

33

de la pista

–

13

forjados, paredes

72

–

–

28

suelos suelos

6.2

a)

–

forjados, paredes

5.2

7.2

–

–

suelos

4.2

7.1

62

suelos

salas de cocina como las líneas 3.1/3.2, pero también en funcionamiento después de las 22:00 horas.

5.1

57

suelos

3.4

3.3

dB

81–85

suelos forjados, paredes

L‘n,wmáx.a) b)

75–80 forjados, paredes

locales de taller de empresas artesanales y comerciales, puntos de venta

nivel sonoro de impacto estándar ponderado

salas de restaurante 85 dB ≤ LAF,max ≤ 95 dB, por ejemplo, con sistemas electroacústicos

suelos

En cada caso en la dirección de propagación del sonido. Este valor no cubre el aislamiento acústico de impacto necesario para máquinas; puede ser necesario adoptar otras medidas para ello. Asimismo, dependiendo del tipo de actividad, puede ser necesario un L‘n,w inferior; esto debe comprobarse caso por caso. Debido a la mayor transmisión de bajas frecuencias, pueden ser necesarias medidas adicionales de aislamiento acústico. No es necesario si los equipos generadores de ruido están suficientemente aislados del ruido estructural; posibles requisitos según las listas de  52 no se verán afectados. En el caso de grandes instalaciones de cocina y de viviendas situadas por encima de ellas como habitaciones que requieren protección, se aplica R‘w ≥ 62 dB.

53 Requisitos mínimos para el aislamiento acústico a ruido aéreo y de impacto de los componentes del edificio entre habitaciones "especialmente ruidosas" y las que requieren protección, según la norma alemana DIN 4109-1.

4 Protección acústica

783

Requisitos de aislamiento acústico

componentes

requisitos R‘wmín. L‘n,w máx. dB

dB

A edificios de apartamentos, de oficinas y de uso mixto A I forjados 1

forjados bajo espacios de ático de uso general, por ejemplo, áticos de secado, trasteros y sus accesos

56

47

2

forjados divisorios de viviendas (también escaleras) 1)

57

45

3

forjados divisorios (también escaleras) entre salas de trabajo de terceros o unidades de uso comparables

4

–

–

forjados sobre sótanos, pasillos, cajas de escaleras bajo estancias 2)

55

45 a

5

forjados sobre pasos de carruajes, entradas de garajes colectivos y similares bajo estancias 2)

58

45

6

forjados bajo b/sobre salas de juego o zonas comunes similares 3)

58

41

7

forjados bajo terrazas y porches sobre estancias

–

45

8

forjados bajo galerías de acceso 2)

–

48

–

58 c

–

45

8.1 balcones 2) 9

forjados y escaleras en viviendas de dos plantas 2)

10 forjados bajo b baños y aseos sin/con desagüe en el suelo 2)

57

47

–

45

–

47

13 tabiques divisorios de viviendas y paredes entre salas de trabajo ajenas 5)

56

–

14 paredes de cajas de escalera y paredes junto a pasillos 6)

56

–

15 paredes junto a pasos de carruajes, garajes colectivos, incluidas las entradas de vehículos

58

–

16 paredes de salas de juego o zonas comunes similares

58

–

17 paredes de hueco de ascensor adyacentes a estancias

57 c

–

11 forjados bajo b pasillos 2) A II escaleras 12 tramos de escalera y rellanos A III paredes

A IV puertas 18 puertas que dan de pasillos o escal. a pasillos cerrados y vestíbulos de viviendas y residencias o salas de trabajo 7) 19 puertas que dan de pasillos o escaleras directamente a estancias (excepto pasillos y vestíbulos) de viviendas 7)

32

–

42 d

–

B entre viviendas unifamiliares, adosadas y pareadas B I forjados 1

forjados 8)

–

36

2

solera en el terreno o forjado encima del sótano 8)

–

41

–

41

B II escaleras 3

tramos de escalera y rellanos 8)

B III paredes 4

medianerías adyacentes a estancias situadas en la planta más baja (en contacto con el suelo o no) de un edificio

5

medianerías adyacentes a estancias bajo las que se encuentra al menos una planta (en contacto con el suelo o no) 67 e

62

– –

C hoteles y establecimientos de alojamiento C I forjados f 1

forjados, incluidos forjados bajo pasillos 2)

57

45

2

forjados bajo/sobre piscinas, salas de juego o zonas comunes similares para protección contra dormitorios 9)

58

41

3

forjados bajo baños y aseos sin/con desagüe en el suelo 2)

57

47

–

48

52

–

37

–

C II escaleras f 4

tramos de escalera y rellanos 10)

C III paredes 5

paredes entre habitaciones de pernoctación, así como pasillos y habitaciones de pernoctación 11)

C IV puertas 6

puertas entre pasillos y habitaciones de pernoctación 7)

54 Requisitos incrementados para el aislamiento acústico a ruido aéreo y de impacto en edificios con zonas habitadas y de trabajo y en edificios no residenciales, según la norma alemana DIN 4109-5 (véanse la continuación y las notas en las próximas páginas).

componentes

requisitos R‘w mín. L‘n,w máx. dB

dB

D hospitales y sanatorios D I forjados f 1

forjados, incluidos los forjados bajo pasillos 2)

57

46

2

forjados bajo/sobre piscinas, zonas de juego o espacios comunes similares 9)

58

46

3

forjados bajo baños y aseos sin/con desagüe en el suelo 2)

57

46

–

48

habitaciones de pacientes

52

–

pasillos y habitaciones de pacientes

52

–

habitaciones de examen y consulta

52

–

D II escaleras f 4

tramos de escalera y rellanos 10)

D III paredes 5

paredes entre:

pasillos y habitaciones de examen o consulta

52

–

habitaciones de pacientes y salas de trabajo y de enfermería

52

–

55

–

quirófanos y habitaciones de tratamiento

42 c

–

pasillos y quirófanos o habitaciones de tratamiento

42 c

–

salas de cuidados intensivos

42

–

pasillos y salas de cuidados intensivos

42

–

6

paredes entre habitaciones con requisitos de mayor necesidad de silencio y confidencialidad especial

7

paredes entre:

8

paredes entre:

D IV puertas 9

puertas entre: 7) habitaciones de examen y consulta

40

–

pasillos y habitaciones de examen y consulta

40

–

40

–

10 puertas entre habitaciones con requisitos de mayor necesidad de silencio y confidencialidad especial 11 puertas entre: 7)

1) a 10) a

b c d

e

f

pasillos y habitaciones de pacientes

37

–

quirófanos o habitaciones de tratamiento

37

–

pasillos y quirófanos o habitaciones de tratamiento

37

–

Véanse las notas en  52. No hay requisitos para el nivel de ruido de impacto que entra en el sótano desde una habitación adyacente, siempre que la habitación del sótano no sea una habitación que requiera protección. Los requisitos de aislamiento acústico de impacto para forjados, por ejemplo, sobre sótanos, se aplican para limitar la transmisión horizontal del ruido de impacto entre las habitaciones que requieren protección situadas sobre sótanos. De ello se desprende que, según la norma DIN 4109-1: 2018-01, no hay requisitos para la transmisión del ruido de impacto, por ejemplo, desde el sótano, que no necesita protección, a habitaciones adyacentes que sí la necesitan. También se aplica a la losa de solera bajo estas habitaciones. Corresponde a los valores de DIN 4109-1: 2018-01. El requisito es ≥ 40 dB siempre que se mejore el aislamiento acústico entre la caja de escalera y la estancia mediante medidas de aislamiento acústico equivalentes, como esclusas acústicas, vestíbulos abiertos en la zona de entrada. Si un sótano se construye como una cuba de hormigón impermeable con paredes exteriores continuas flanqueantes, se aplica que R‘w ≥ 64 dB. Los revestimientos de suelos blandos y elásticos pueden contarse como prueba de aislamiento acústico al impacto.

54 (Continuación) Requisitos incrementados para el aislamiento acústico a ruido aéreo y de impacto en edificios con zonas habitadas y de trabajo y en edificios no residenciales, según la norma alemana DIN 4109-5.

parámetros acústicos de los componentes de los elementos de separación verticales elementos de separación verticales tipo

m [kg/m2] tipo 1 una hoja o dos hojas de fábrica con trasdosado

trasdosado 3) (Tr) (en función de la tabiquería)

elemento base 1) 2) (Eb 14) – Ee 15))

67

33

120 150

RA [dBA]

tabiquería de fábrica o paneles prefabricados pesados 4) ΔRA [dBA]

16 8) 11)

38 7)

41

tabiquería de entramado autoportante ΔRA [dBA] 14 8) 11)

16

7)

8)

13 11)

180

45

13

9 11) / (12) 11)

200

46

11 11)

10 13) / (10) 11)

250

51

6 13)

4 13) / (8) 13)

300

52

/ 8 / (9)

3 13) / (8) 13)

300

7)

350

55

3 7)

13)

–

–

55

5 13) / 8 11)

0 13) / (6) 13)

0 13) / 2 13) / (6) 13)

0 13) / (6) 13)

400

57

tipo 2

130 5)

54 5)

–

–

dos hojas de fábrica con bandas elásticas perimétricas

170 5)

54 5)

–

–

(200) 6)

(61) 6)

–

–

44

12)

58 12)

(52) 9)

(64) 9)

(60) 10)

(68) 10)

tipo 3 entramado autoportante 1)

2)

3)

4)

5)

6)

7)

8)

9)

10)

11)

12)

13) 14) 15)

En el caso de elementos de separación verticales de dos hojas de fábrica, el valor de m corresponde al de la suma de las masas por unidad de superficie de las hojas y el valor de RA corresponde al del conjunto. Los elementos de separación verticales deben cumplir simultáneamente los valores de masa por unidad de superficie, m y de índice global de reducción acústica, ponderado A, RA. El valor de la mejora del índice global de reducción acústica, ponderado A, ΔRA, corresponde al de un trasdosado instalado sobre un elemento base de masa mayor o igual a la que figura en la tabla 3.2 del DB HR. La columna tabiquería de fábrica o paneles prefabricados pesados se aplica indistintamente a todos los tipos de tabiquería de fábrica o paneles prefabricados pesados incluidos en el apartado 3.1.2.3.1del DB HR. La masa por unidad de superficie de cada hoja que tenga bandas elásticas perimétricas no será mayor que 150 kg/m2 y en el caso de los elementos de tipo 2 que tengan bandas elásticas perimétricas únicamente en una de sus hojas, la hoja que apoya directamente sobre el forjado debe tener un índice global de reducción acústica, ponderado A, RA, de al menos 42 dBA. Esta solución es válida únicamente para tabiquería de entramado autoportante o de fábrica o paneles prefabricados pesados con bandas elásticas en la base, dispuestas tanto en la tabiquería del recinto de instalaciones, como en la del recinto protegido inmediatamente superior. Por otra parte, esta solución no es válida cuando acometan a medianerías o fachadas de una sola hoja ventiladas o que tengan en aislamiento por el exterior. La masa por unidad de superficie de cada hoja que tenga bandas elásticas perimétricas no será mayor que 150 kg/m2 y en el caso de los elementos de tipo 2 que tengan bandas elásticas perimétricas únicamente en una de sus hojas, la hoja que apoya directamente sobre el forjado debe tener un índice global de reducción acústica, ponderado A, RA, de al menos 45 dBA. Esta solución es válida si se disponen bandas elásticas en los encuentros del elemento de separación vertical con la tabiquería de fábrica que acomete al elemento, ya sea ésta con apoyo directo o con bandas elásticas. Estas soluciones no son válidas si acometen a una fachada o medianería de una hoja de fábrica o ventilada con la hoja interior de fábrica o de hormigón. Esta solución de tipo 3 es válida para recintos de instalaciones o de actividad si se cumplen las condiciones siguientes: - Se dispone en el recinto de instalaciones o recinto de actividad y en el recinto habitable o recinto protegido colindante horizontalmente un suelo flotante con una mejora del índice global de reducción acústica, ponderado A, ΔRA mayor o igual que 6 dBA; - Además, debe disponerse en el recinto de instalaciones o recinto de actividad un techo suspendido con una mejora del índice global de reducción acústica, ponderado A, ΔRA mayor o igual que: i. 6 dBA, si el recinto de instalaciones es interior o el elemento de separación vertical acomete a una fachada ligera, con hoja interior de entramado autoportante; ii.12dBA, si el elemento de separación vertical de tipo 3 acomete a una medianería o fachada pesada con hoja interior de entramado autoportante. Solución válida si el forjado que separa el recinto de instalaciones o recinto de actividad de un recinto protegido o habitable tiene una masa por unidad de superficie mayor que 400 kg/m2. Valores aplicables en combinación con un forjado de masa por unidad de superficie, m, de al menos 250 kg/m2 y un suelo flotante, tanto en el recinto emisor como en el recinto receptor, con una mejora del índice global de reducción acústica, ponderado A, ΔRA mayor o igual que 4 dBA; Valores aplicables en combinación con un forjado de masa por unidad de superficie, m, de al menos 200 kg/m2 y un suelo flotante y un techo suspendido, tanto en el recinto emisor como en el recinto receptor, con una mejora del índice global de reducción acústica, ponderado A, ΔRA mayor o igual que 10 dBA y 6 dBA respectivamente; Valores aplicables en combinación con un forjado de masa por unidad de superficie, m, de al menos 175 kg/m2. Eb = elemento constructivo base de fábrica o de paneles prefabricados pesados (una o dos hojas). Ee = elemento de entramado autoportante.

55 Condiciones acústicas mínimas de los componentes de elementos de separación verticales, según DB HR, 3.1.2.3.4.

parámetros acústicos de los componentes de los elementos de separación horizontales suelo flotante y techo suspendido (Sf) y (Ts) en función de la tabiquería forjado (F)

m [kg/m2]

RA [dBA]

tabiquería de fábrica o de paneles prefabricados pesados con apoyo directo en el forjado suelo techo flotante 2) 3) suspendido 5) ΔLw ΔRA RA [dB] [dBA] [dBA]

tabiquería de fábrica o de paneles prefabricados pesados con bandas elásticas o apoyada sobre el suelo flotante techo suelo suspendido 5) flotante 2) 3) ΔLw RA ΔRA [dB] [dBA] [dBA]

26

175

3

15

15

4

tabiquería de entramado autoportante suelo flotante 2) 3) ΔLw RA [dB] [dBA]

26

44

(31)

techo suspendido 5) ΔRA [dBA]

0

8

2

7

6

5

7

1

8

0

4

15

9

12

14

5

15

4

19

3

(4)

(15)

(9)

(10)

(14)

(5)

(15)

(4)

(17)

(1)

(18)

(0)

0

7

2

6

4

5

6

1

condiciones de la fachada 6)

2H

1H

2H

1H

25

200

2

15

8

5

15

2

24

45

(30)

(14)

(15)

(15)

(14)

(19)

(11)

(29)

7

0

2

15

9

5

15

2

(1)

(15)

(2)

(14)

(9)

(7)

(11)

(5)

(16)

(0)

0

4

2

3

4

0

0

15

2

8

2H

1H

2H

1H

24

225

0

15

2

8

5

5

15

1

5

5

17

0

9

2

14

1

23

47

(29)

(9)

(15)

(15)

(9)

(19)

(7)

(28)

15

0

(0)

(13)

(2)

(11)

(8)

(5)

(9)

(4)

(12)

(1)

(13)

(0)

2H

1H

2H

1H 55 Condiciones acústicas mínimas de los componentes de elementos de separación horizontales, según DB HR, 3.1.2.3.5 (ver continuación en las próximas dos páginas).

parámetros acústicos de los componentes de los elementos de separación horizontales (continuación) suelo flotante y techo suspendido (Sf) y (Ts) en función de la tabiquería forjado (F)

m [kg/m2]

RA [dBA]

tabiquería de fábrica o de paneles prefabricados pesados con apoyo directo en el forjado suelo techo flotante 2) 3) suspendido 5) ΔLw ΔRA RA [dB] [dBA] [dBA]

tabiquería de fábrica o de paneles prefabricados pesados con bandas elásticas o apoyada sobre el suelo flotante techo suelo suspendido 5) flotante 2) 3) ΔLw RA ΔRA [dB] [dBA] [dBA]

22

250

0

10

2

5

9

0

tabiquería de entramado autoportante suelo flotante 2) 3) ΔLw RA [dB] [dBA]

21

49

(27)

(6)

(15)

(9)

(10)

(26)

techo suspendido 5) ΔRA [dBA]

0

2

2

0

0

9

2

5

9

0

(0)

(11)

(2)

(9)

(6)

(5)

(9)

(2)

(11)

(0)

0

0

0

2

2

0

condiciones de la fachada 6)

2H

1H

2H

1H 18

300 4)

3

15

8

5

9

4

16

52 (21)

16

350

4)

0

12

1

8

2

5

8

1

12

0

15

0

4

2

1

4

0

(0)

(5)

(3)

(15)

(2)

(4)

(7)

(6)

(5)

(0)

(8)

(5)

(9)

(4)

0

0

16

(21)

14

54

(19)

(14)

(11)

(15)

(5)

(19)

(4)

(19)

(2)

15

400

4)

0

2

2

0

9

2

5

5

2

15

12

0

0

11

57 (17)

(0)

(6)

(4)

(1)

(6)

(0)

(10) 7)

(0) 7)

(16)

(10) 7)

(0) 7)

(7)

(15)

(9)

(11)

0

0

0

5

5

0

(0)

(3)

(2)

(2)

(3)

(0)

(8) 7)

(0) 7)

(5)

(7)

(7)

(5)

(8)

(4)

0

0

(0)

(0)

(5) 7)

(0) 7)

(0)

(9)

(1)

(7)

(4)

(3)

(6)

(1)

(8)

(0)

(12)

(1)

(9) 7)

(0) 7)

2H 1H

2H

1H

1H ó 2H

2H

1H

1H ó 2H

2H

1H

788

VI Funciones

Requisitos de aislamiento acústico

parámetros acústicos de los componentes de los elementos de separación horizontales (continuación) suelo flotante (Sf) y techo suspendido (Ts) en función de la tabiquería forjado (F)

m [kg/m2]

RA [dBA]

tabiquería de fábrica o de paneles prefabricados pesados con apoyo directo en el forjado suelo techo flotante 2) 3) suspendido 5) ΔLw ΔRA RA [dB] [dBA] [dBA] 12

450

0

0

0

4

5

0

tabiquería de fábrica o de paneles prefabricados pesados con bandas elásticas o apoyada sobre el suelo flotante techo suelo 2) 3) suspendido 5) flotante ΔLw RA ΔRA [dB] [dBA] [dBA] 10

58

0

(15)

12

500

1)

2)

3)

4)

5)

6)

7)

60

(17)

0

0

(4)

(7)

(5)

(5)

10

(15)

(3)

(3) (6)

suelo flotante 2) 3) ΔLw RA [dB] [dBA] 10

0

(0)

tabiquería de entramado autoportante

(15)

(0) 7)

0

(0)

7)

0

(0)

(0)

(3) 7)

(0) 7)

9

(14)

techo suspendido 5) ΔRA [dBA]

0

0

(0)

(0)

(4) 7)

(0) 7)

(0)

(4)

(3)

(2)

(4)

(0)

(7) 7)

(0) 7)

0

0

(0)

(0)

(1) 7)

(0) 7)

(0)

(1)

(1)

(0)

(3) 7)

(0) 7)

condiciones de la fachada 6)

1H ó 2H

2H

1H

1H ó 2H 2H

1H

Los forjados deben cumplir simultáneamente los valores de masa por unidad de superficie, m, y de índice global de reducción acústica ponderado A, RA. Los suelos flotantes deben cumplir simultáneamente los valores de reducción del nivel global de presión de ruido de impactos, ΔLw, y de mejora del índice global de reducción acústica, ponderado A, ΔRA. Los valores de mejora del aislamiento a ruido aéreo, ΔRA, y de reducción de ruido de impactos, ΔLw, corresponden a un único suelo flotante; la adición de mejoras sucesivas, una sobre otra, en un mismo lado no garantiza la obtención de los valores de aislamiento. En el caso de forjados con piezas de entrevigado de poliestireno expandido (EPS), el valor de Lw correspondiente debe incrementarse en 4dB. Los valores de mejora del aislamiento a ruido aéreo, ΔRA, corresponden a un único techo suspendido; la adición de mejoras sucesivas, una bajo otra, en un mismo lado no garantiza la obtención de los valores de aislamiento. Para limitar las transmisiones por flancos, en el caso de la tabiquería de entramado autoportante, en la tabla 3.3 del DB HR aparecen los símbolos: - 1H, para fachadas o medianerías de 1 hoja o fachadas ventiladas de fábrica o de hormigón, que deben cumplir; i. la masa por unidad de superficie, m, de la hoja de fábrica o de hormigón deber ser al menos 135 kg/m2; ii. el índice global de reducción acústica, ponderado A, RA, de la hoja de fábrica o de hormigón debe ser al menos 42 dBA. - 2H, para fachadas o medianerías de dos hojas, que deben cumplir: i. para las fachadas pesadas no ventiladas o ventiladas por el exterior de la hoja principal con la hoja interior de entramado autoportante o adherido: + la masa por unidad de superficie, m, de la hoja exterior deber ser al menos 145 kg/m2; + el índice global de reducción acústica, ponderado A, RA, de la hoja exterior debe ser al menos 45 dBA. ii. para las fachadas o medianerías pesadas ventiladas por el interior de la hoja principal o ligeras venti- ladas o no ventiladas, con la hoja interior de entramado autoportante: + la masa por unidad de superficie, m, de la hoja interior deber ser al menos 26 kg/m2; + el índice global de reducción acústica, ponderado A, RA, de la hoja interior debe ser al menos 43 dBA; Las soluciones para fachada de dos hojas también son aplicables en el caso de que los recintos sean interiores. Soluciones de elementos de separación horizontales específicas para el caso de garajes.

4 Protección acústica

1 2 3

4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41

Lutz et al (2002) Lehrbuch der Bauphysik, pág. 5 Ibidem pág. 10 Bläsi (2002) Bauphysik, pág. 206; Lutz et al (2002), pág. 12 El índice de reducción acústica resulta aproximadamente de la diferencia de los niveles sonoros medidos a ambos lados del componente de aislamiento acústico, si se corrige la influencia de la superficie del componente y del espacio receptor en el proceso. Esto es necesario porque el índice de reducción acústica es un parámetro del componente y es independiente del área del mismo y de la absorción acústica en el recinto receptor. EN ISO 7171-1, ver también Lutz et al (2002), pág. 14 Gösele, Schüle (1985) Schall, Wärme, Feuchte, pág. 36 Flachglas Markenkreis (ed) (2021) GlasHandbuch 2021, pág. 113 Lutz et al (2002) pág. 40 Gösele, Schüle (1985) pág. 40 Ibidem pág. 39 y Lutz et al (2002), pág. 39 Gösele, Schüle (1985), pág. 41 Ibidem pág. 42; Bläsi (2002) S. 200 Gösele, Schüle (1985), pág. 118 Ibidem pág. 45; Becker et al (1998) Trockenbau Atlas, pág. 97 Según Gösele, Schüle (1985), pág. 47 Según Gösele, Schüle (1985), pág. 47 Ibidem pág. 46 Según Gösele, Schüle (1985), pág. 47 Ibidem pág. 49 Según Gösele, Schüle (1985), pág. 45 Ibidem pág. 50 Ibidem pág. 52 Becker et al (1998) pág. 98; Gösele, Schüle (1985), pág. 54 De acuerdo con la norma retirada DIN 4109, Suplemento 2 Gösele, Schüle (1985) Ibidem Ibidem Ibidem Ibidem; Lutz et al (2002) Según Gösele, Schüle (1985), pág. 91 Sobre el concepto de la antigua 'medida de aislamiento acústico por impacto', véase la norma DIN 4109, cf. Lutz et al (2002), pág. 17 Según EN ISO 717-2 Según EN ISO 717-2 Según Gösele, Schüle (1985), pág. 97 Según Gösele, Schüle (1985), pág. 96 Ibidem pág. 98 Según Gösele, Schüle (1985), pág. 125 Ibidem pág. 118 Para más información sobre el efecto de irradiación, véase Gösele, Schüle (1985), pág. 47 Ibidem pág. 125 Ibidem pág. 98 Según Gösele, Schüle (1985), pág. 111

789

Notas

790

VI Funciones

42 43 44 45

46



Normas y directrices

Ibidem pág. 76 Glashandbuch (2003) Ibidem Reglamento de Productos de Construcción (CPD), Reglamento UE 305/2011 del Parlamento Europeo y del Consejo, de 9 de marzo de 2011, por el que se establecen condiciones armonizadas para la comercialización de productos de construcción y se deroga la Directiva 89/106/CEE del Consejo (Directiva de Productos de Construcción). En el anexo I de la CPD, "Requisitos básicos para obras de construcción", apartado 5, se dice: „El edificio deberá diseñarse y construirse de forma que el sonido percibido por los ocupantes o por las personas de las inmediaciones se mantenga a un nivel que no sea peligroso para la salud y que garantice unas condiciones satisfactorias de descanso, ocio y trabajo nocturnos.“ (citado en DIN 4109-1, pág. 4). En Alemania, por ejemplo: Ley de protección contra el ruido de aviones FluLärm G – Gesetz zum Schutz gegen Fluglärm; Segunda ordenanza sobre la aplicación de la ley FluLärm GDV 2 – Zweite Verordnung zur Durchführung des FluLärmG

CTE DB HR: 2029-12 Código Técnico de la Edificación—Documento Básico HR—Protección frente al ruido UNE-EN 12354: Acústica de la edificación. Estimación de las características acústicas de las edificaciones a partir de las características de sus elementos Parte 1: 2018-03 Aislamiento acústico a ruido aéreo entre recintos Parte 5: 2010-12 Niveles sonoros producidos por los equipamientos de las edificaciones Parte 6: 2004-11 Absorción sonora en espacio cerrados UNE-EN 12758: 2020-01 Vidrio para la construcción. Acristalamiento y aislamiento al ruido aéreo. Descripciones de producto, determinación de propiedades y reglas de extrapolación UNE-EN ISO 717: Acústica. Evaluación del aislamiento acústico en los edificios y de los elementos de construcción Parte 1: 2021-10 Aislamiento a ruido aéreo Parte 2: 2021-09 Aislamiento a ruido de impactos UNE-EN ISO 10052: 2022-05 Acústica. Mediciones in situ del aislamiento a ruido aéreo, ruido de impactos y ruido de equipos técnicos. Método de control UNE-EN ISO 10848: Acústica. Medición en laboratorio y sobre el terreno de la transmisión por flancos del ruido aéreo, del ruido de impactos y del ruido del equipo técnico de edificios entre recintos adyacentes Parte 1: 2018-12 Documento marco UNE-EN ISO 12354: Acústica de edificios. Estimación del rendimiento acústico de los edificios a partir del rendimiento de los elementos Parte 1: 2018-03 Aislamiento acústico a ruido aéreo entre recintos Parte 2: 2018-03 Aislamiento acústico a ruido de impactos entre

4 Protección acústica

recintos Parte 3: 2018-03 Aislamiento acústico a ruido aéreo frente al ruido exterior Parte 4: 2018-03 Transmisión del ruido interior al exterior DIN 1320: 2009-12 Acoustics – Terminology DIN 4109: Sound insulation in buildings Part 1: 2018-01 Minimum requirements Part 2: 2018-01 Verification of compliance with the requirements by calculation Part 4: 2016-07 Testing of acoustics in buildings Part 5: 2020-08 Increased requirements Part 31: 2016-07 Data for verification of sound insulation (component catalogue) – Framework document Part 32: 2016-07 Data for verification of sound insulation (component catalogue) – Solid construction Part 33: 2016 - 07 Data for verification of sound insulation (component catalogue) – Timber construction, lightweight construction and dry walling Part 34: 2016-07 Data for verification of sound insulation (component catalogue) – Additional layers fixed to solid structural elements Part 35: 2016-07 Data for verification of sound insulation (component catalogue) – Elements, windows, doors, curtain walling Part 36: 2016-07 Data for verification of sound insulation (component catalogue) – Technical equipment DIN 18041: 2016-03 Acoustic quality in rooms - Specifications and instructions for the room acoustic design VDI 4100: 2012-10 Sound insulation between rooms in buildings – Dwellings – Assessment and proposals for enhanced sound insulation between rooms

791

VI-5 PROTECCIÓN CONTRA INCENDIOS

1. Objetivos generales de la protección contra incendios........................................................ 794 2. Principios de protección preventiva constructiva contra incendios................................... 794 3. Legislación de edificación......................................... 795 4. Medidas de protección contra incendios relevantes para la construcción................................ 796 5. Reacción de los materiales al fuego desde la perspectiva de la legislación y la normativa de la construcción..................................................... 796 5.1 Clasificación según UNE 23727.........................797 5.1.1 Materiales no combustibles M 0..............797 5.1.2 Materiales combustibles pero no inflamables M 1...................................797 5.1.3 Materiales con grado de inflamabilidad bajo M 2.............................797 5.1.4 Materiales con grado de inflamabilidad medio M 3.........................797 5.1.5 Materiales con grado de inflamabilidad alto M 4............................. 798 5.1.6 Comportamiento ante el fuego de los materiales de estructuras primarias....... 798 5.2 Clasificación según EN 13501-1........................ 800 5.2.1 Formación de humo (s)........................... 801 5.2.2 Goteo/caída en llamas (d)........................ 801 6. Comportamiento ante el fuego de componentes.... 801 6.1 Resistencia al fuego según la norma EN 13501-2........................................................ 802 6.1.1 Clases de resistencia al fuego................ 805 6.1.2 Parámetros de rendimiento..................... 805 7. Relación entre la clase de material de construcción y la clase o capacidad de resistencia al fuego.......... 807 8. Medidas constructivas de protección contra incendios........................................................ 807 9. Factores que influyen en la resistencia al fuego....... 807 9.1 Medidas constructivas para aumentar la resistencia al fuego........................................ 809 10. Medidas constructivas de protección contra incendios en el detalle constructivo estándar...........810 10.1 Componentes de obra de fábrica.......................810 10.2 Componentes de hormigón armado..................813 10.2.1 Componentes con forma de viga............814 10.2.2 Forjados...................................................815 10.2.3 Forjados prefabricados............................816 10.2.4 Soportes..................................................819 10.2.5 Muros......................................................819 10.3 Componentes de madera...................................821 10.3.1 Componentes con forma de viga........... 823 10.3.2 Soportes................................................. 823 10.3.3 Paredes de paneles de madera............. 824 10.3.4 Forjados de madera............................... 826 10.3.5 Cubiertas................................................ 827 10.4 Componentes de acero..................................... 830 10.4.1 Factor de forma Am,p/V........................... 830 10.4.2 Principios de diseño constructivo.......... 832 10.4.3 Componentes con forma de viga........... 832 10.4.4 Soportes................................................. 833 10.5 Techos suspendidos.......................................... 834 10.6 Estructuras compuestas................................... 835 10.7 Acristalamientos................................................ 838 Notas ............................................................................. 840 Normas y directrices...................................................... 840

I

EL PROYECTO CONSTRUCTIVO

II ESTRUCTURA II-1 ORDEN Y SUBDIVISIÓN II-2 CONSTRUCCIÓN INDUSTRIALIZADA II-3 ORDENAMIENTO DIMENSIONAL III SOSTENIBILIDAD III-1 CONTEXTO III-2 ECOLOGÍA III-3 ECONOMÍA III-4 FACTORES SOCIALES III-5 ANÁLISIS DEL CICLO DE VIDA III-6 RECICLAJE IV MATERIALES IV-1 MATERIA IV-2 MATERIALES TÉCNICOS IV-3 PIEDRA IV-4 HORMIGÓN IV-5 MADERA IV-6 ACERO IV-7 HORMIGÓN ARMADO IV-8 VIDRIO IV-9 MATERIALES SINTÉTICOS V V-1 V-2 V-3 V-4 V-5

PRODUCTOS DE CONSTRUCCIÓN PIEDRAS ARTIFICIALES PRODUCTOS DE MADERA PRODUCTOS DE ACERO PRODUCTOS DE VIDRIO PRODUCTOS SINTÉTICOS

VI FUNCIONES VI-1 ÁMBITO VI-2 CONDUCCIÓN DE FUERZAS VI-3 PROTECCIÓN HIGROTÉRMICA VI-4 PROTECCIÓN ACÚSTICA VI-5 PROTECCIÓN CONTRA INCENDIOS VI-6 DURABILIDAD ANEXO

794

Objetivos generales—Protección preventiva constructiva

VI Funciones

1. 1.

Objetivos generales de la protección contra incendios

El objetivo de la protección contra incendios es prevenirlos y minimizar posibles daños, tanto a los bienes como ante todo a las personas.1 Por un lado, esto requiere medidas defensivas, como operaciones de extinción por parte de los bomberos si, a pesar de las precauciones, se ha producido un incendio, pero, por otro lado, también requiere medidas preventivas destinadas a evitar que el fuego se inicie o, al menos, a dificultarlo. Estas últimas son, en parte, integrantes del trabajo del proyectista y diseñador y, por tanto, son importantes en el contexto de nuestro análisis. Se hace una distinción entre: • La protección preventiva operativa contra incendios, es decir, las medidas organizativas de una empresa destinadas a evitar, en la medida de lo posible, que se produzcan incendios; • La protección preventiva contra incendios constructiva y de instalaciones, es decir, el diseño de la estructura y los servicios asociados del edificio de manera que se dificulte o impida que inicie o se propague el fuego; • protección defensiva contra incendios por parte de los bomberos una vez iniciado el incendio.

2. 2.

Principios de protección preventiva constructiva contra incendios

 CTE DB SI, Art. 11, 1.

La protección preventiva constructiva contra incendios incluye medidas de proyecto y medidas técnicas-constructivas, así como relativas al funcionamiento del edificio durante su vida o uso. Esto se desprende de la formulación de los objetivos de la protección contra incendios, que se expresan, por ejemplo, en las siguientes ordenanzas de construcción: El objetivo del requisito básico “Seguridad en caso de incendio” consiste en reducir a límites aceptables el riesgo de que los usuarios de un edificio sufran daños derivados de un incendio de origen accidental, como consecuencia de las características de su proyecto, construcción, uso y mantenimiento.

Por lo tanto, tomando en cuenta estos cuatro últimos factores, se desprende que son relevantes para la protección preventiva constructiva contra incendios los siguientes parámetros: • el diseño y la disposición de edificios, es decir, básicamente medidas de proyecto global que ignoraremos en gran medida dado en enfoque temático de esta obra. Éstas se centran principalmente en la evacuación de edificios en llamas y en la prevención de la propagación del fuego. • la erección, es decir, las medidas de ingeniería estructural, y aquí naturalmente los aspectos constructivos, que son el centro de nuestro análisis. Se trata principalmente

5 Protección contra incendios

Legislación de edificación

795

de garantizar la estabilidad de una estructura durante un incendio, en particular para posibilitar la evacuación segura de las personas. Estas medidas afectan en primer lugar a la estructura portante primaria, que arrastraría toda la edificación si perdiera su capacidad de carga. Otro objetivo constructivo importante es prevenir la propagación del fuego, lo que se consigue mediante componentes superficiales envolventes divisorios. También cuando se modifica un edificio, la atención se centra en medidas constructivas comparables, además de las medidas de proyecto; • la operación del edificio, tema que no se aborda en esta obra. Además, la protección preventiva constructiva contra incendios también representa una preparación para la protección defensiva y tiene que crear las condiciones necesarias para que los bomberos puedan llevar a cabo una labor eficaz de extinción y rescate. El objetivo operativo de la protección preventiva constructiva contra incendios es desarrollar un concepto de seguridad integral individualizado para un proyecto de construcción específico que limite el riesgo de daños en la medida en que sea razonable y económicamente viable. Las medidas de proyecto y construcción mencionadas están estrechamente interrelacionadas y pueden compensarse mutuamente si es necesario. Por ejemplo, unas vías de escape de un edificio en llamas especialmente eficaces pueden permitir que se rebajen los requerimientos constructivos de seguridad. Aunque los conceptos de seguridad se adaptan individualmente a los proyectos, existen, no obstante, normas básicas de construcción para la protección contra incendios que tienen carácter de ley. Éstas se recogen en las respectivas ordenanzas nacionales o municipales. Además, hay que tener en cuenta la correspondiente normativa técnica, que, en la medida en que es relevante para nuestro análisis, está contenida—aparte de una posible normativa nacional—en la Unión Europea ante todo en la norma EN 13501. Para la adaptación de las medidas constructivas de protección contra incendios a las circunstancias concretas de cada edificio, se definen, por ejemplo en España, diferentes clases de riesgo especial para determinados locales con circunstancias particulares que aumentan el riesgo de incendio por diversas razones (carga de fuego, evacuabilidad, dimensiones etc.). Esta clasificación relacionada con el tipo de local proporciona directrices para la especificación de las capacidades de resistencia al fuego exigibles en cada caso.

Legislación de edificación

 EN 13501

 CTE DB SI 1, 2.

 Véase una lista de locales con riesgo especial en la tabla 2.1, CTE DB SI 1, 2.

3.

796

Medidas de protección—Reacción de los materiales

VI Funciones

4. 4.

Medidas de protección contra incendios relevantes para la construcción

De las necesidades del concepto integral de seguridad de protección contra incendios se derivan los requisitos individuales para el diseño constructivo del edificio. El diseño de la estructura de un edificio se ve influenciado en particular por:

☞ Cap. IV-1, Aptdo. 14. Impacto del fuego, pág. 238

• Especificaciones sobre el comportamiento bajo la acción del fuego, principalmente la inflamabilidad de los materiales utilizados. Después de los aspectos fundamentales materiales y técnicos, que ya se abordaron, se profundizarán en el siguiente apartado los materiales más importantes en cuanto a su uso en estructuras portantes primarias y también en lo que respecta a su clasificación según la legislación de edificación; • Especificación del periodo de tiempo mínimo requerido durante el cual la estructura de un edificio debe mantener su estabilidad y, dado el caso, otras funciones esenciales para la seguridad bajo la influencia del fuego. A partir de estos requisitos, se pueden derivar las duraciones de resistencia al fuego de componentes individuales (no de materiales), que determinan decisivamente el diseño constructivo de los mismos. Ambos factores se analizarán con más detalle en las siguientes Secciones 5. y 6.

5. 5.

Reacción de los materiales al fuego desde la perspectiva de la legislación y la normativa de la construcción ✏ a En España, por ejemplo, son vigentes las prescripciones del „Documento Básico DB SI Seguridad en caso de incendio“ del Código Técnico de la Edificación (CTE) para edificios residenciales, comerciales y adminstrativos así como el „Reglamento de seguridad contra incendios en los establecimientos industriales“; entró en vigor también el más reciente „Reglamento de instalaciones de protección contra incendios (RIPCI)“ del año 2017. También está vigente la „Norma básica de la edificación – condiciones de protección contra incendios de los edificios“ (NBE-CPI/96). En cuanto a la normativa, es de aplicación la UNE 23727:1990.

La reacción al fuego de los materiales para la construcción está regulado en los códigos de construcción estatales,a así como en la norma europea EN 13501-1.b Un criterio esencial para la clasificación de los materiales de construcción es su combustibilidad o inflamabilidad, que se registra con diferentes grados de diferenciación en las normativas mencionadas ( 1). A este respecto, la norma EN 13501-1 introduce otros criterios de diferenciación en la designación, además de la combustibilidad o la inflamabilidad, que se refieren en particular al desarrollo de humo (abreviatura s) y al goteo o la caída en llamas (abreviatura d).

componentes

revestimientos de: • paredes o techos • aislamientos térmicos o acústicos • conductos a)

 EN 13501-1-1, -1-2 b

clase exigida conforme a la norma UNE 23727 M0 M1

clase que se debe acreditar según la norma UNE-EN 13501-1 a A 1 ó A 2-s1, d0 B-s3, d0

M2

C-s3, d0

M3

D-s3, d0

Se admite que toda clase, con índices iguales o más favorables que los índices correspondientes de otra clase, satisface las condiciones de ésta. Tanto el índice principal (A1, A2, B, C, D ó E) y (A1FL, A2 FL, B FL, C FL, D FL ó E FL), como el de producción de humo (s1, s2 ó s3) y el de caída de gotas/partículas inflamadas (d0, d1 ó d2) son más desfavorables en sentido creciente (E más desfavorable que A; s3 más desfavorable que s1; d2 más desfavorable que d0).

1 Equivalencia de las clases de materiales de construcción con respecto a su comportamiento ante el fuego como las definen la norma nacional española UNE 23727 y la norma europea UNE-EN 13501-1.5

5 Protección contra incendios

La norma UNE 23727 establece la siguiente clasificación de materiales con respecto a su reacción al fuego, clasificación que también se recoge en la NBECPI/96: 4

Reacción de los materiales al fuego

Clasificación según UNE 23727

797

5.1

☞ Cap. IV-1, Aptdo. 14. Impacto del fuego, pág. 238

• M 0—materiales no combustibles ante la acción térmica normalizada de ensayo; • M 1—materiales combustibles pero no inflamables, es decir que la combustión no continúa cuando se deja de aportar más calor; • M 2—materiales con grado de inflamabilidad bajo; • M 3—materiales con grado de inflamabilidad medio; • M 4—materiales con grado de inflamabilidad alto; Los materiales de construcción de la clase M 0 son los que no tienen componentes orgánicos, especialmente los minerales, como:

Materiales no combustibles M 0

5.1.1

Estos son principalmente materiales de construcción compuestos con contenido orgánico.

Materiales combustibles pero no inflamables M 1

5.1.2

Los materiales de construcción compuestos predominantemente por sustancias orgánicas (hidrocarburos) se consideran inflamables. La norma los clasifica en función de su grado de inflamabilidad. Algunos que son difíciles de inflamar y por tanto se clasifican en la categoría M 2 son, por ejemplo, materiales de construcción como tableros ligeros de lana de madera, tableros de partículas aglutinadas con cemento, plásticos PVC, lana de vidrio, fórmica, barnices ignífugos etc.)

Materiales con grado de inflamabilidad bajo M 2

5.1.3

Se trata por ejemplo de madera y derivados de la madera con un grosor d ≥ 2 mm;

Materiales con grado de inflamabilidad medio M 3

5.1.4

• arena • cemento • hormigón • ladrillo • piedra natural y los metálicos como: • acero • aluminio.

798

Reacción de los materiales al fuego

VI Funciones

5.1.5

Materiales con grado de inflamabilidad alto M 4

Estos son principalmente materiales con superficie expuesta a fuego muy grande, en relación con su volumen, como lana de madera, algodón o madera y tableros a base de madera con un espesor de d ≤ 2 mm.6

5.1.6

Comportamiento ante el fuego de los materiales de estructuras primarias

El comportamiento ante el fuego de los materiales esenciales para estructuras portantes primarias, que son los principales responsables de la estabilidad de la estructura y, en consecuencia, tienen especial importancia para la protección preventiva constructiva contra incendios, puede describirse como sigue.

Obra de fábrica

☞ Véase el concepto de clase de resistencia al fuego en Aptdo. 6.1.1, pág. 805

Hormigón/hormigón armado

✏ Conductividad térmica l = 2,1 W/(mK)

Madera

Como todos los materiales minerales, la obra de fábrica se considera un material de construcción M 0. La obra de bloques artificiales tiene características similares a las del hormigón en cuanto a la protección contra el fuego. Por regla general, el dimensionamiento estático ya ofrece duraciones de resistencia al fuego de al menos R 90. Como material de construcción mineral clásico, el hormigón es incombustible sin necesidad de prueba especial (M 0). El hormigón armado también se clasifica como M 0. Un componente de hormigón armado suficientemente dimensionado sólo desde el punto de vista estático ya ofrece una duración de resistencia al fuego de R 90 en la mayoría de los casos. El recubrimiento de hormigón es decisivo para la protección del verdadero punto débil de este material de construcción compuesto (es decir, la armadura). Debido a su conductividad térmica relativamente baja y, en particular, debido al efecto de enfriamiento favorable de su gran masa, se impide la rápida conducción del calor al acero. Debido a la gran capacidad de almacenamiento térmico del hormigón, sólo pueden producirse temperaturas altas tras una exposición prolongada al fuego. El hormigón también tiene un efecto protector y refrigerante sobre los perfiles de acero en construcciones compuestas, de modo que, en determinadas condiciones, se puede alcanzar un índice de resistencia al fuego de R 90 a pesar de existir superficies de acero expuestas. Por estas razones, el hormigón armado puede describirse como un material de construcción ideal en términos de protección contra incendios. La madera de construcción ordinaria está clasificada como material de inflamabilidad media M 3. En contra de la opinión generalizada de que la madera tiene un comportamiento ante el fuego muy adverso en comparación con materiales de construcción incombustibles debido a su inflamabilidad, es cierto que si la relación entre la superficie y el volumen del componente es favorable (como en el caso de una viga con sección transversal rectangular), la madera arde sólo lentamente. La capacidad de carga del componente está garantizada durante un período bastante largo por su núcleo

5 Protección contra incendios

intacto. La superficie carbonizada del componente actúa como un manto aislante que inhibe la combustión posterior. Como la conductividad térmica de la madera es escasa, no hay que temer una rápida transmisión del calor del fuego, ni un súbito e inesperado colapso de la construcción. Una protección efectiva contra el fuego del componente de madera puede lograrse añadiendo una profundidad de carbonización suficiente añadiendo un grosor adicional a la sección transversal real requerida por criterios estructurales. Se puede suponer un grado de combustión de aproximadamente 1 cm por cada 10 minutos por término medio, dependiendo del tipo de madera. Por lo tanto, puede lograrse una resistencia al fuego de 30 minutos (R 30) añadiendo un grosor a la sección transversal de 3 cm. Sin embargo, la combustibilidad de la madera supone una amenaza fundamental para los edificios, ya que aumenta la carga de fuego. Por ello, los edificios de madera están sujetos a ordenanzas de protección contra incendios especialmente estrictas.

Reacción de los materiales al fuego

✏ Conductividad térmica l = 1,5 W/(mK)

El acero es incombustible M 0 sin una prueba especial. Sin revestimiento, los componentes de acero no tienen ninguna duración de resistencia al fuego (R 0). Cuando se expone al fuego, el material alcanza una temperatura de 600 °  C después de unos 10 minutos, momento en el que se produce el pardeamiento y pierde la capacidad de carga.7 Con la ayuda de pinturas especiales, la duración de resistencia al fuego puede aumentar hasta R 120. Para mayor protección, es indispensable un revestimiento del componente de acero mediante placas protectora contra incendios. La elevada conductividad térmica del acero favorece la propagación del fuego y, por tanto, tiene un efecto desfavorable. Los ensambles de acero en combinación con materiales de construcción relativamente benignos ante el fuego, como la madera, suponen puntos especialmente vulnerables.

Acero

El vidrio también se considera incombustible (M 0). Sin embargo, su comportamiento ante el fuego es desfavorable porque se rompe muy rápidamente cuando se expone al calor (sobre todo cuando está expuesto a diferencias de temperatura) y porque su transparencia lo hace permeable a una fuerte radiación térmica. El vidrio normal no ofrece resistencia al fuego (R 0). No obstante, algunos productos de vidrio, como vidrios alambrados o alambrados espejados, pueden alcanzar un grado de resistencia al fuego de 30 minutos hasta un máximo de 60 minutos. A pesar de las fuertes deformaciones de la luna, que se funde bajo el efecto del fuego, permanece cerrada en su conjunto gracias a la malla metálica incorporada, proporcionando así una barrera eficaz contra gases de combustión, aunque no contra radiación térmica. Aplicaciones típicas son ventanas altas en pasillos, donde la radiación de calor por encima de las personas que huyen

Vidrio

✏ Conductividad térmica l = 60 W/(mK)

799

800

Reacción de los materiales al fuego

☞ Véase Cap. V-4, Aptdo. 4.2.2 Vidrio laminado de seguridad, pág. 475

5.2 5.2

VI Funciones

no representa un peligro. Los tipos especiales de vidrio, como el vidrio laminado de seguridad, son capaces de retener los gases de combustión y la radiación térmica y alcanzar clases de resistencia al fuego más altas (R 90). Cuando se exponen al calor, estos vidrios laminados se enturbian y bloquean en gran medida el paso de la radiación.

Plásticos

Los plásticos utilizados habitualmente en la construcción son materiales químicos orgánicos y se clasifican generalmente como materiales de construcción M 3 a M 4, si bien algunos de ellos también alcanzan la categoría de M 2. El fuerte desarrollo de gases de combustión parcialmente tóxicos tiene un efecto muy desfavorable, así como su tendencia a gotear en llamas, lo que resulta en un grave peligro para las personas en el caso de piezas de plástico en la zona del techo.

Clasificación según EN 13501-1

La norma se aplica a tres categorías distintas de productos de construcción:

 EN 13501-1, Tab. 1

• productos de construcción, a excepción de revestimientos de suelo y aislamiento de tuberías;

 EN 13501-1, Tab. 2

• revestimientos de suelo (abreviatura fl);

 EN 13501-1, Tab. 3

• aislamiento de tuberías (abreviatura L).

☞ Véase  1, pág. 796

Las clases A1, A2, B, C, D, E y F se clasifican en este orden de mayor a menor exigencia, donde A1 denota el nivel más bajo de inflamabilidad y F expresa la ausencia de prestaciones del producto de construcción a este respecto: • A 1—material no combustible; sin contribución en grado máximo al fuego; • A 2—material no combustible; sin contribución en grado menor al fuego; • B—material combustible; contribución muy limitada al fuego; • C—material combustible; contribución limitada al fuego; • D—material combustible; contribución media al fuego; • E—material combustible; contribución alta al fuego; • F—material sin clasificar; Los criterios de clasificación asociados se exponen detalladamente en la norma para los tres grupos de productos de construcción considerados (incluidos revestimientos de

5 Protección contra incendios

Comportamiento ante el fuego de componentes

suelo y aislamiento de tuberías).

 EN 13501-1, Tab. 1 a 3

Los productos de construcción clasificados en A2, B, C o D reciben una clasificación adicional s1, s2 o s3 con respecto a la emisión de humos, dándose los siguientes casos:

Formación de humo (s)

801

5.2.1

☞ Véase  5, pág. 804

• con s1, el producto de construcción alcanza una velocidad de formación de humo de ≤ 30 m2 /s2 y una cantidad total de humo liberada después de 600 s de ≤ 50 m2 (cantidad de humo relativamente baja); • con s2, el producto de construcción alcanza una velocidad de formación de humo de ≤ 180 m2 /s2 y una cantidad total de humo liberado después de 600 s de ≤ 200 m2 (cantidad de humo relativamente alta); • con s3, no se realizó ensayo o el producto de construcción no cumple los criterios s1 y s2. A los productos de construcción de las clases A2, B, C o D se les asigna una clasificación adicional de d0, d1 o d2 dependiendo de la aparición de gotas inflamadas y/o piezas caídas inflamadas como sigue:

Goteo/caída en llamas (d)

5.2.2

☞ Véase  5, pág. 804

• d0, si no se produce goteo o caída en llamas en 600 s durante el ensayo según la norma EN 13823; • d1, si durante el ensayo según la norma EN 13823 no se produce ningún goteo/caída continua en llamas durante más de 10 s en un plazo de 600 s; • d2, si no se ha comprobado rendimiento alguno o si el producto de construcción: •• no cumple los criterios de clasificación d0 y d1 según la norma EN 13823, o: •• se inflama el papel de filtro en la prueba según la norma EN ISO 11925-2. El comportamiento ante el fuego de componentes de un edificio, es decir, de elementos formados por determinados materiales y normalmente ensamblados—es decir, construidos—a partir de numerosas piezas individuales, se caracteriza, según la legislación de la construcción, por el término de la capacidad de resistencia al fuego según la norma EN 13501-1. Es un importante indicador para uno de los cometidos más centrales de la protección preventiva contra incendios, a saber garantizar un período de tiempo mínimo durante el cual la estructura de un edificio mantiene su estabilidad u otras capacidades cruciales durante un incendio de modo que las personas pueden evacuarlo sin sufrir daños.

Comportamiento ante el fuego de componentes

6.

802

Comportamiento ante el fuego de componentes

VI Funciones

clases de reacción al fuego de los elementos constructivos situación del elemento

revestimientos 1) de suelos 2)

de techos y paredes 2) 3) zonas ocupables 4) pasillos y escaleras protegidos aparcamientos y recintos de riesgo especial

5)

espacios ocultos no estancos, tales como patinillos, falsos techos y suelos elevados (excepto los existentes dentro de las viviendas) etc. o que siendo estancos, contengan instalaciones susceptibles de iniciar o de propagar un incendio. 1)

2)

3)

4)

5) 6)

C-s2,d0

Efl

B-s1,d0

Cfl-s1

B-s1,d0

Bfl-s1

B-s3,d0

Bfl-s2 6)

Siempre que superen el 5% de las superficies totales del conjunto de las paredes, del conjunto de los techos o del conjunto de los suelos del recinto considerado. Incluye las tuberías y conductos que transcurren por las zonas que se indican sin recubrimiento resistente al fuego. Cuando se trate de tuberías con aislamiento térmico lineal, la clase de reacción al fuego será la que se indica, pero incorporando el subíndice L. Incluye a aquellos materiales que constituyan una capa contenida en el interior del techo o pared y que no esté protegida por una capa que sea E 30 como mínimo. Incluye, tanto las de permanencia de personas, como las de circulación que no sean protegidas. Excluye el interior de viviendas. En uso Hospitalario se aplicarán las mismas condiciones que en pasillos y escaleras protegidos. Véase el capítulo 2 de esta Sección. Se refiere a la parte inferior de la cavidad. Por ejemplo, en la cámara de los falsos techos se refiere al material situado en la cara superior de la membrana. En espacios con clara configuración vertical (por ejemplo, patinillos) así como cuando el falso techo esté constituido por una celosía, retícula o entramado abierto, con una función acústica, decorativa, etc., esta condición no es aplicable.

2 Clases de reacción al fuego de elementos constructivos según CTE DB SI Seguridad en caso de incendio. Los términos en cursiva van tipificados en el Documento Básico.9 resistencia al fuego suficiente de los elementos estructurales uso del sector de incendio considerado 1)

plantas sobre rasante plantas de sótano

altura de evacuación del edificio ≤ 15 m

vivienda unifamiliar 2)

R 30

residencial vivienda, residencial público, docente, administrativo

R 120 R 120

comercial, pública concurrencia, hospitalario aparcamiento (edificio de uso exclusivo o situado sobre otro uso) aparcamiento (situado bajo un uso distinto) 1)

2)

3) 4)

3)

≤ 28 m

> 28 m

R 30

–

–

R 60

R 90

R 120

R 120

R 180

R 90 R 90 R 120 4)

La resistencia al fuego suficiente R de los elementos estructurales de un suelo que separa sectores de incendio es función del uso del sector inferior. Los elementos estructurales de suelos que no delimitan un sector de incendios, sino que están contenidos en él, deben tener al menos la resistencia al fuego suficiente R que se exija para el uso de dicho sector. En viviendas unifamiliares agrupadas o adosadas, los elementos que formen parte de la estructura común tendrán la resistencia al fuego exigible a edificios de uso residencial vivienda. R 180 si la altura de evacuación del edificio excede de 28 m. R 180 cuando se trate de aparcamientos robotizados.

3 Requisitos del DB SI Seguridad en caso de incendio sobre la resistencia al fuego de paredes, techos y puertas que delimitan sectores de incendio. Los términos en cursiva van tipificados en el Documento Básico.10

6.1 6.1

Resistencia al fuego según la norma EN 13501-2

La duración de resistencia al fuego es la duración mínima en minutos durante la cual un componente conserva su función portante o de cierre espacial (o ambas simultáneamente), o bien otras funciones específicas, cuando se ensaya de acuerdo con la norma. Durante el ensayo prescrito, deben cumplirse, entre otros, los siguientes requisitos durante el periodo de resistencia al fuego.

5 Protección contra incendios

Comportamiento ante el fuego de componentes

803

resistencia al fuego de las paredes, techos y puertas que delimitan sectores de incendio 1) 2) resistencia al fuego

elemento plantas bajo rasante

plantas sobre rasante en edificio con altura de evacuación h ≤ 15 m

15 < h ≤ 28 m

h > 28 m

EI 120

EI 120

EI 120

paredes y techos 3) que separan al sector considerado del resto del edificio, siendo su uso previsto: 4) sector de riesgo mínimo en edificio de cualquier uso residencial vivienda, residencial público, docente, administrativo

EI 120

EI 60

EI 90

EI 120

comercial, pública concurrencia, hospitalario

EI 120 5)

EI 90

EI 120

EI 180

aparcamiento 6)

EI 120 7)

EI 120

EI 120

EI 120

puertas de paso entre sectores de incendio 1)

2)

3)

4)

5) 6)

7)

(no se admite)

EI2 t-C5 siendo t la mitad del tiempo de resistencia al fuego requerido a la pared en la que se encuentre, o bien la cuarta parte cuando el paso se realice a través de un vestíbulo de independencia y de dos puertas.

Considerando la acción del fuego en el interior del sector, excepto en el caso de los sectores de riesgo mínimo, en los que únicamente es preciso considerarla desde el exterior del mismo. Un elemento delimitador de un sector de incendios puede precisar una resistencia al fuego diferente al considerar la acción del fuego por la cara opuesta, según cual sea la función del elemento por dicha cara: compartimentar una zona de riesgo especial, una escalera protegida, etc. Como alternativa puede adoptarse el tiempo equivalente de exposición al fuego, determinado conforme a lo establecido en el apartado 2 del Anejo SI B. Cuando el techo separe de una planta superior debe tener al menos la misma resistencia al fuego que se exige a las paredes, pero con la característica REI en lugar de EI, al tratarse de un elemento portante y compartimentador de incendios. En cambio, cuando sea una cubierta no destinada a actividad alguna, ni prevista para ser utilizada en la evacuación, no precisa tener una función de compartimentación de incendios, por lo que sólo debe aportar la resistencia al fuego R que le corresponda como elemento estructural, excepto en las franjas a las que hace referencia el capítulo 2 de la Sección SI 2, en las que dicha resistencia debe ser REI. La resistencia al fuego del suelo es función del uso al que esté destinada la zona existente en la planta inferior. Véase apartado 3 de la Sección SI 6 de este DB. EI 180 si la altura de evacuación del edificio es mayor que 28 m. Resistencia al fuego exigible a las paredes que separan al aparcamiento de zonas de otro uso. En relación con el forjado de separación, ver nota (3). EI 180 si es un aparcamiento robotizado.

Los elementos que envuelven un recinto deben impedir el paso del fuego, es decir, no debe inflamarse un fajo de algodón en el lado opuesto al fuego. El aumento de la temperatura no deberá superar los 180 K en ningún punto del lado opuesto al fuego, y no deberá superar los 140 K de media. Las paredes que encierran un recinto también deben superar una prueba de resistencia. Los componentes portantes no deben colapsar durante el período de prueba bajo su carga de servicio calculada, los componentes no portantes bajo su carga muerta. Los componentes portantes y no portantes se someten a una carga de temperatura de dos caras y no deben colapsar bajo su carga de servicio admisible calculada. Los elementos apoyados de forma isoestática y sometidos total o principalmente a flexión no deben superar una velocidad de deformación máxima admisible durante el ensayo. Los soportes que deban resistir un mínimo de 90 minutos han

4 Requisitos del DB SI Seguridad en caso de incendio sobre la resistencia al fuego de paredes, techos y puertas que delimitan sectores de incendio. Los términos en cursiva van tipificados en el Documento Básico.10

804

Comportamiento ante el fuego de componentes

VI Funciones

de soportar la exposición al agua de extinción inmediatamente después de la prueba de fuego. Las temperaturas en la cámara de incendios están normalizadas; el aumento de la temperatura debe corresponder a la llamada curva normalizada tiempo-temperatura u otras curvas recogidas en la normativa. Un componente puede ser clasificado en términos de su duración de resistencia al fuego sobre la base de: • un ensayo de incendio. Certificación mediante un certificado de ensayo de un instituto de pruebas reconocido por el estado que especifica las características y el contexto de instalación del componente; derivación de la abreviatura

criterio

R (Résistance)

capacidad de carga

E (Étanchéité)

cierre espacial aislamiento térmico (bajo la acción del fuego)

I (Isolation) W (Radiation) M (Mechanical) S (Smoke)

limitación de la penetración de radiación acción mecánica sobre paredes (carga de impacto) limitación de la permeabilidad al humo (estanqueidad, índice de fugas)

ámbito de aplicación

para la descripción de la resistencia al fuego

puertas de protección contra el humo (como requisito adicional también para cierres cortafuego), sistemas de ventilación incl. trampillas

C … (Closing)

propiedad de autocierre (con número de ciclos de carga, si procede)

puertas de protección contra el humo, cierres cortafuego (incluidos cierres para sistemas de transporte)

P

mantenimiento de la alimentación y/o de la transmisión de señales

Elektrische Kabelanlagen allgemein

l1, l2

diferentes criterios de aislamiento térmico

cierres cortafuego (incluidos cierres para sistemas de transporte)

f (full)

carga debida a una curva unitaria de temperatura "completa" (fuego completo)

suelos elevados

… 200, 300, … (°C) i→o i←o i ↔ o (in-out)

especificación de la carga de temperatura dirección de la duración de la resistencia al fuego clasificada

puertas de protección contra el humo paredes exteriores no portantes, pozos/conductos de instalación, sistemas de ventilación/trampillas

a→b dirección de la duración de la a←b resistencia al fuego clasificada a ↔ b (above-below)

techos suspendidos

ve, ho clasificado para la instalación (vertical, horizontal) vertical/horizontal

conductos de ventilación/trampillas

información adicional sobre la clasificación de la reacción al fuego de materiales de construcción según EN 13501-1

5 Abreviaturas de las características de rendimiento relacionadas con la protección contra incendios de materiales y componentes de construcción de acuerdo con EN 13501-1 y -2.

s (smoke)

formación de humo

requisito para la formación de humo

d (droplets)

goteo/caída en combustión

requisito de goteo/caída en combustión clase de comportamiento ante el fuego de revestimientos de suelo

… fl (floor)

5 Protección contra incendios

• comprobando las dimensiones de su sección transversal con lo indicado en las distintas tablas según el material dadas en el Documento Básico SI, para las distintas resistencias al fuego; • obteniendo su resistencia por los métodos simplificados dados en el mismo documento. La prueba de fuego da como resultado clases de resistencia al fuego que se definen por su duración en minutos obedeciendo a la siguiente gradación:

Comportamiento ante el fuego de componentes

805

 CET DB SI 1, Anejos C a F

 CET DB SI 1, Anejos C a F

Clases de resistencia al fuego

6.1.1

Parámetros de rendimiento

6.1.2

10, 15, 20, 30, 45, 60, 90, 120, 180, 240 o 360 Más allá del concepto de duración de resistencia al fuego, entendida como resistencia estructural en el sentido estricto, como por ejemplo la contempla exclusivamente alguna normativa nacional previa a la europea, utilizando la terminología F (F 30, F 60, F  90 etc.), la norma EN 13501-2 define otros parámetros de rendimiento que, junto con la duración real de la resistencia en minutos, definen una capacidad de resistencia al fuego del componente en un sentido más amplio. Estos son los siguientes ( 5):

✏ Por ejemplo la norma nacional alemana DIN 4102 ✏ Véase también el concepto de estabilidad al fuego (EF), parallamas (PF) y resistencia al fuego (RF) como los contempla la NBECPI/06 española.

• R resistencia: Capacidad del componente de soportar una carga de fuego en uno o más lados bajo acciones mecánicas especificadas durante un período de tiempo sin pérdida de estabilidad;

 EN 13501-2, 5.2.1

• E cierre espacial: Capacidad de un componente con función de separación espacial para soportar la carga de un incendio que ataca sólo un lado, de manera que se impida el paso del fuego al lado no incendiado como consecuencia del paso de llamas o gases de combustión.

 EN 13501-2, 5.2.2.1

• I aislamiento térmico: Capacidad de un componente de soportar una exposición al fuego de un solo lado sin que se produzca una transmisión de fuego como resultado de una transferencia significativa de calor desde el lado orientado hacia el fuego hacia el lado alejado del mismo.

 EN 13501-2, 5.2.3.1

• W radiación: La limitación de la radiación es la capacidad de un componente de resistir a la exposición al fuego en una sola cara de manera que se reduzca la probabilidad de transmisión del fuego como resultado de un calor radiado significativo, ya sea a través del componente o desde la superficie del componente opuesta al fuego a materiales adyacentes.

 EN 13501-2, 5.2.4

• M resistencia a daños mecánicos: Capacidad de un componente para soportar una carga de impacto, que representa el caso en que la pérdida de capacidad de carga de otro componente en caso de incendio provoca

806

Comportamiento ante el fuego de componentes

VI Funciones

 EN 13501-2, 5.2.5

una carga de impacto por colapso sobre el componente afectado.

 EN 13501-2, 5.2.6

• C propiedad de cierre automático: Capacidad de una puerta o ventana contra incendios abierta para cerrarse completamente. En este caso, el cierre deberá superar por completo la resistencia de cualquier pestillo sin intervención manual adicional, ya sea por energía almacenada o por corriente eléctrica respaldada por energía almacenada en caso de un corte de energía.

 EN 13501-2, 5.2.7

• S estanqueidad al humo: Capacidad de un componente de reducir o eliminar el paso de gas o humo de un lado a otro del componente.

 EN 13501-2, 5.2.8

• G resistencia al fuego de hollín: Para sistemas de escape de gases y productos de sistemas de escape de gases en función de la estanqueidad al humo y el aislamiento térmico.

 EN 13501-2, 5.2.9

• K función de protección contra incendios: Capacidad de un revestimiento de pared o techo para proteger el material que hay detrás de él de la ignición, la carbonización y otros daños durante un tiempo determinado. La designación de la capacidad de resistencia al fuego de un componente se efectúa con la siguiente combinación de parámetros de rendimiento y clases, según la abreviatura que se aplique (se omiten las no aplicables): R E I W

t t – M S C IncSlow sn ef r

donde t t tiempo en minutos; IncSlow si el comportamiento de incendio se ha determinado sobre la base de una curva de fuego latente; sn si las autoridades exigen un comporta- miento ante la exposición al fuego natural; ef si el rendimiento se determina según la curva de fuego exterior en lugar de la curva unitaria de temperatura; r si el rendimiento se determina según la carga de fuego constante en lugar de la curva unitaria de temperatura. Ejemplo: REI 90 componente de superficie cerrando el espacio (E) con aislamiento térmico (I), que conserva su capacidad de carga (R) durante un período de 90 minutos (90).

5 Protección contra incendios

Relación—Medidas constructivas

807

Hay que tener en cuenta que no existe ninguna correlación entre la clase de reacción al fuego (combustible/incombustible) y la duración o capacidad de resistencia al mismo. El primero es un parámetro estrictamente específico del material, el segundo es un parámetro específico del componente. La duración de resistencia al fuego no puede derivarse de la incombustibilidad de un determinado material, por ejemplo del acero (en el caso del acero sin revestimiento, a pesar de la incombustibilidad del material, es igual a R 0).

Relación entre la clase de material de construcción y la clase o capacidad de resistencia al fuego

7.

Una protección preventiva constructiva contra incendios eficaz requiere, desde el punto de vista técnico y constructivo, que:

Medidas constructivas de protección contra incendios

8.

La resistencia al fuego de un componente o una estructura está influida por los siguientes factores:

Factores que influyen en la resistencia al fuego

9.

• exposición al fuego en uno o más lados. Básicamente, la relación entre la superficie expuesta al fuego y la masa de un componente juega un papel fundamental en cuanto

 Según DIN 4102-4, Anejo A

• la estructura portante primaria se mantenga estable, al menos durante un periodo de tiempo determinado, y: • los componentes superficiales envolventes situados en lugares específicos cumplan la función que se les ha asignado como barreras contra el fuego. La consideración por separado de estos requisitos se refiere naturalmente a los sistemas de esqueleto; de lo contrario, ambas tareas las cumple el mismo componente superficial, como en el caso de los sistemas de construcción de pared. Si la estructura portante falla, esto también provocará el colapso de cualquier componente envolvente unido a ella. Por otro lado, si, por ejemplo, falla una pared de cerramiento con función de protección contra incendios, el fuego puede propagarse y poner en peligro otras partes de la estructura portante primaria. Por tanto, ambas medidas están estrechamente relacionadas y deben considerarse conjuntamente en este contexto. Se distingue entre: 11 • componentes portantes, que no son cerramientos, como pilares, vigas, que tienen forma de barra; • componentes portantes y, al mismo tiempo, cerramientos (pisos, muros de carga); • componentes no portantes y a la vez cerramientos, como paredes exteriores ligeras o tabiques; • componentes no portantes, que no son cerramientos, como balaustradas, mamparas, etc.

808

Factores que influyen en la resistencia al fuego

☞ Aptdo. 10.4.1 Factor de forma, Am,p/V, pág. 830

VI Funciones

a la resistencia que ofrece al fuego.12 Cuanto mayor sea la superficie desprotegida, mayor será el riesgo de fallo prematuro. Esta relación se expresa, por ejemplo, en el factor de forma, es decir, la relación entre el perímetro de la sección transversal de un componente y el área de la misma. Son especialmente peligrosos los materiales en forma de polvo o lana que tienen una superficie total extremadamente grande. Por ello, suelen clasificarse como altamente inflamables. También una viga expuesta al fuego por tres lados corre más riesgo que un componente de pared del mismo grosor expuesto por un solo lado; • material de construcción o compuesto de materiales de construcción utilizado. Las propiedades básicas bajo incendio de los principales materiales de construcción ya se han tratado en el Apartado 5. Los materiales que son bastante críticos en términos de protección contra el fuego (como el acero) pueden mejorar notablemente su comportamiento frente al fuego combinándolos con otros más favorables (como el hormigón) en un material compuesto (como el hormigón armado) o en una construcción compuesta; • dimensiones del componente (dimensiones de la sección transversal, esbeltez, distancias entre ejes, etc.). Los componentes delgados con dimensiones de sección transversal pequeñas tienden naturalmente a fallar más rápidamente que los de dimensiones más grandes. Esto se aplica tanto a materiales de construcción que fallan como resultado de la pérdida de resistencia (como el acero), porque el calor externo requiere más tiempo para inducir una temperatura crítica en el componente, como también a los que pierden su capacidad de carga como resultado de la combustión (como la madera); • diseño constructivo (conexiones, apoyos, fijaciones, juntas, elementos de ensamble, etc.). En principio, las conexiones deben ejecutarse de forma que tengan al menos la misma resistencia al fuego que el componente global, ya que de lo contrario éste fallaría prematuramente en el armazón estructural. Los elementos de conexión no deben actuar como puentes térmicos y pasar el calor a través de capas resistentes al fuego. Además, debe garantizarse que las juntas estén cerradas en términos de protección contra incendios. Si no fuera así, el fuego podría extenderse a través de ellas sin resistencia significativa;

✏ Aquí es donde se ponen de manifiesto las desventajas de los sistemas redundantes

• sistema estático (apoyo isoestático o hiperestático, transferencia de carga uniaxial o biaxial, empotramientos, etc.). Los sistemas hiperestáticos experimentan coacciones peligrosas en caso de fuertes dilataciones térmicas, como ocurre en caso de incendio, que son difíciles de prever en términos de planificación. En consecuencia, deben clasificarse como más críticos en cuanto a protección

5 Protección contra incendios

contra incendios que los isoestáticos, en los que estas deformaciones se pueden absorber por la correspondiente libertad de movimiento de los apoyos. • grado de aprovechamiento de las resistencias de los materiales de construcción utilizados como consecuencia de cargas externas. Es evidente que las estructuras portantes con escasas reservas de capacidad portante fallan antes bajo el efecto del fuego;

Factores que influyen en la resistencia al fuego

809

☞ Cap. VI-2, Aptdo. 1.2 Asignación de funciones de conducción de fuerzas a componentes, segundo subpunto „sistemas redundantes“ en pág. 531 así como Vol. 2, Cap. IX Estructuras portantes primarias

• uso de revestimientos (aplacados, revoques, techos suspendidos, trasdosados, etc.). El revestimiento ignífugo de componentes del edificio tiene un efecto de aislamiento térmico y ralentiza el transporte de calor y el aumento de la temperatura en el componente afectado. Este tipo de revestimiento protector representa una importante medida de protección constructiva contra el fuego. Estos factores deben tenerse en cuenta cuidadosamente a la hora de diseñar la estructura de un edificio y deben derivarse de ellos medidas de proyecto y diseño constructivo adecuadas. Estas últimas, en las que nos centramos en esta obra, se destacan a continuación. Las medidas estructurales o constructivas esenciales de protección contra incendios, que siempre tienen como objetivo garantizar una duración mínima de resistencia al fuego, son: 13

Medidas constructivas para aumentar la resistencia al fuego

• diseño favorable de la sección transversal de componentes. Las secciones transversales esbeltas tienen mayor riesgo de incendio, mientras que las compactas lo tienen menos; • dimensionamiento adecuado de componentes. Esto atañe en particular a componentes de madera, pero también a componentes pesados. Al sobredimensionar, se mantiene suficiente material disponible para absorber el fuego en la superficie, de modo que la sección transversal del núcleo intacto es suficiente para transferir las cargas; • selección del sistema estático adecuado. En general, debe comprobarse hasta qué punto pueden crearse reservas de capacidad portante transfiriendo la carga favorablemente. Una redistribución de la carga, en particular, tiene un efecto ventajoso en caso de incendio, lo que se consigue con sistemas al menos parcialmente redundantes. Sin embargo, estas consideraciones de seguridad contra incendios deben sopesarse cuidadosamente con los aspectos generales de transferencia de fuerzas; • revestimiento o recubrimiento de componentes del edificio con materiales adecuados de aislamiento térmico.

✏ Aquí es donde se ponen de manifiesto las ventajas de los sistemas redundantes

9.1

810

VI Funciones

Medidas constructivas

Pueden ser materiales tipo tablero, revestimientos protectores pulverizados o revestimientos que hacen espuma bajo el efecto del fuego. También reacciones químicas pueden hacer que una capa (como la capa intermedia del vidrio laminado) se espume, de modo que desarrolle un efecto de aislamiento térmico.14 Los revoques también pueden proteger eficazmente un componente contra el fuego debido a sus propiedades aislantes y a sus características de material mineral. Dado que los revestimientos (a diferencia de la mayoría de las pinturas) tienen una influencia decisiva en el aspecto de un componente, este tipo de protección constructiva contra el fuego es especialmente adecuado para componentes ocultos (por ejemplo, detrás de un techo suspendido); • enfriamiento de componentes en peligro por aspersión o llenado de agua, que disipa o almacena el calor en caso de incendio. Alternativamente, también es posible refrigerarlos mediante un efecto compuesto combinándolos con piezas sólidas como el hormigón. A menudo, el componente también se beneficia del incremento de rigidez que proporciona el material compuesto asociado; • relleno hermético de juntas expuestas y prevención de la propagación del fuego a través de cavidades. Deben seleccionarse materiales de relleno adecuadamente resistentes al fuego; • evitar los puentes térmicos. Las conexiones de revestimientos deben realizarse de forma que no produzcan un rápido transporte de calor a través de la capa termoaislante. Las uniones metálicas son críticas en este sentido y no deben ponerse en contacto con el componente. La unión entre el componente y el revestimiento debe establecerse más bien mediante un agarre tipo caja envolvente. 10. 10.

Medidas constructivas de protección contra incendios en el detalle constructivo estándar ☞ Aptdo. 6.1 Resistencia al fuego según la norma EN 13501-2, primera opción „ensayo de incendio“ en pág. 804 & Recogidos, por ejemplo, en España en la normativa CET DB SI 1, Anejos C a F

10.1 10.1

Componentes de obra de fábrica & EN 1996-1-2

Aunque el proyectista utilice a menudo productos de construcción ya fabricados cuya duración de resistencia al fuego ya ha sido acreditada por un certificado de prueba oficial correspondiente que el fabricante ha adquirido, también puede construir componentes que tengan una determinada duración de resistencia al fuego en el sentido de la ley de construcción siguiendo ciertos requisitos sin obtener un certificado de prueba. A continuación se enumeran los diseños más relevantes desde el punto de vista constructivo y se analizan sus aspectos básicos en cuanto a protección contra incendios. En nuestra práctica constructiva actual, los elementos de fábrica son casi exclusivamente muros y soportes hechos de diversos tipos de albañilería. La duración de la resistencia al fuego de un componente de fábrica se mide en función de su espesor y hechura. Las especificaciones al respecto

5 Protección contra incendios

no

propiedades del material

Medidas constructivas

espesor mínimo de la pared (mm) tF para la clasificación en la clase de resistencia al fuego REI (en minutos) tfi,d 30

1

811

60

90

120

180

ladrillo macizo y perforado verticalmente según EN 771-1 en combinación con DIN 20000-401 y DIN EN 1996-1-1/NA: 2012-05 Anexo M, o bien DIN 105-100 perforación: Mz, HLz A, HLz B, HLz T1 clase de densidad aparente ≥ 1,20 utilizando mortero de albañilería normal

1.1

factor de utilización α6,fi ≤ 0,15

115 (115)

115 (115)

115 (115)

115 (115)

175 (115)

1.2

factor de utilización α6,fi ≤ 0,42

115 (115)

115 (115)

140 (115)

175 (115)

240 (115)

1.3

factor de utilización α6,fi ≤ 0,70

115 (115)

115 (115)

175 (115)

240 (140)

240 (175)

2

ladrillo perforado verticalmente según EN 771-1 en combinación con DIN 20000-401 y DIN EN 1996-1-1/NA: 2012-05 Anexo M, o bien DIN 105-100 perforación: HLz A, HLz B, HLz T1 clase de densidad aparente ≥ 0,80 utilizando mortero de albañilería normal, mortero de albañilería ligero

2.1

factor de utilización α6,fi ≤ 0,15

(115)

(115)

(115)

(115)

(115)

2.2

factor de utilización α6,fi ≤ 0,42

(115)

(115)

(115)

(115)

(115)

2.3

factor de utilización α6,fi ≤ 0,70

(115)

(115)

(115)

(140)

(175)

3

ladrillo perforado verticalmente según EN 771-1 en combinación con DIN 20000-401 y DIN EN 1996-1-1/NA: 2012-05 Anexo M, o bien DIN 105-100

175

175

175

240 a

nvg

perforación: HLz A, HLz B, HLz T1 clase de densidad aparente ≥ 0,90 utilizando mortero de albañilería normal 3.1

factor de utilización α6,fi ≤ 0,70 a

4

clase de densidad aparente ≥ 1,0

ladrillo perforado verticalmente según EN 771-1 en combinación con DIN 20000-401 y DIN EN 1996-1-1/NA: 2012-05 Anexo M, o bien DIN 105-100 perforación: HLz W, HLz T2, HLz T3, y HLz T4 clase de densidad aparente ≥ 0,80 utilizando mortero de albañilería normal, mortero de albañilería ligero

4.1

factor de utilización α6,fi ≤ 0,15

(115)

(115)

(140)

(175)

(240)

4.2

factor de utilización α6,fi ≤ 0,42

(115)

(140)

(175)

(300)

(300)

4.3

factor de utilización α6,fi ≤ 0,70

(115)

(175)

(240)

(300)

(365)

Los valores entre paréntesis se aplican a paredes con enlucido en ambas caras según EN 1996-1-2, 4.2 (1). Cuando se utilizan ladrillos macizos

a

6 Espesor mínimo de muros de carga monohoja de obra de ladrillo (criterio REI) para su clasificación según las clases de resistencia al fuego de acuerdo con DIN EN 1996-1-2/NA, Anejo B.

812

no

Medidas constructivas

VI Funciones

espesor mínimo de la pared (mm) tF para la clasificación en la clase de resistencia al fuego EI (en minutos) tfi,d

propiedades del material

30

60

90

120

180

115 (70)

115 (70)

115 (100)

115 (115)

175 (115)

115 (70)

115 (70)

140 (115)

175 (140)

190 (175)

ladrillo macizo y perforado verticalmente según EN 771-1 en combinación con DIN 20000-401 y DIN EN 1996-1-1/NA: 2012-05 Anexo M, o bien DIN 105-100

1

perforación: Mz, HLz A, HLz B, HLz W, HLz T1, HLz T2, HLz T3 y HLz T4 utilizando mortero normal de albañilería y mortero ligero de albañilería ladrillo perforado horizontalmente según EN 771-1 en combinación con DIN 20000-401 y DIN EN 1996-1-1/NA: 2012-05 Anexo M, o bien DIN 105-100

2

utilizando mortero normal de albañilería y mortero ligero de albañilería

Los valores entre paréntesis se aplican a paredes con enlucido en ambas caras según EN 1996-1-2, 4.2 (1) 7 8 Espesores mínimos de muros no portantes, cerrando espacios, de fábrica de ladrillo (criterio EI) para su clasificación en las clases de resistencia al fuego, según la norma EN 1996-1-2.

n

o

espesor mínimo de la pared (mm) tF para la clasificación en la clase de resistencia al fuego REI-M y EI-M (en minutos) tfi,d

propiedades del material

30, 60, 90 diseño monocapa

1

diseño bicapa

ladrillo macizo y perforado verticalmente según EN 771-1 en combinación con DIN 20000-401 y DIN EN 1996-1-1/NA: 2012-05 Anexo M, o bien DIN 105-100 perforación: Mz, HLz A, HLz B, HLz T1 utilizando mortero de albañilería normal factor de utilización α6,fi ≤ 0,70 de la clase de densidad aparente:

1.1

≥ 1,4

240

2 x 175

1.2

≥ 1,2 ≥ 0,9

2 x 200 (2 x 150)

1.3 1.4

≥ 0,8

300 a (175) 300 a (175) 365 b (240) b

(2 x 150) c 2 x 240 (2 x 175)

(240)

(2 x 175)

2

ladrillo perforado verticalmente según EN 771-1 en combinación con DIN 20000-401 y DIN EN 1996-1-1/NA: 2012-05 Anexo M, o bien DIN 105-100 perforación: HLz W, HLz T2, HLz T3 y HLz T4 utilizando mortero de albañilería normal factor de utilización α6,fi ≤ 0,70 de la clase de densidad aparente:

2.1

≥ 0,8

Los valores entre paréntesis se aplican a paredes con enlucido en ambas caras según EN 1996-1-2, 4.2 (1) a b c

240 mm con factor de utilización α6,fi ≤ 0,42. También cuando se utiliza mortero de albañilería ligero con α6,fi ≤ 0,42. Con forjado de la planta superior apoyado con al menos REI 90 como afianzado superior constructivo.

8 Espesores mínimos de muros cortafuegos portantes y no portantes de fábrica de ladrillo (criterios REI-M y EI-M) para su clasificación en las clases de resistencia al fuego, según EN 1996-1-2.

5 Protección contra incendios

813

Medidas constructivas

resistencia al fuego de muros y tabiques de fábrica de ladrillo cerámico o sílico-calcáreo tipo de revestimiento

40 ≤ e < 80 80 ≤ e < 110 sin revestir enfoscado guarnecido

espesor e de la fábrica en mm con ladrillo macizo o con bloques de perforado arcilla aligerada e ≥ 110 110 ≤ e < 200 e ≥ 200 140 ≤ e < 240 e ≥ 240

con ladrillo hueco

por la cara expuesta

1)

1)

1)

REI-120

REI-240

1)

1)

1)

EI-60

EI-90

EI-180

REI-240

EI-180

EI-240

por las dos caras

EI-30

EI-90

EI-120

REI-180

REI-240

REI-180

REI-240

por la cara expuesta

EI-60

EI-120

EI-180

EI-240

REI-240

EI-240

EI-240

por las dos caras

EI-240 EI-90

EI-180

EI-240

EI-240

REI-240

RE-240

REI-240

REI-180 1)

No es usual.

resistencia al fuego de muros y tabiques de fábrica de bloques de hormigón tipo de cámara

tipo de árido

tipo de revestimiento

simple silíceo

calizo

sin revestir

sin revestir

doble

arcilla expandida

resistencia al fuego

100

EI-15

150

REI-60

200

REI-120

100

EI-60

150

REI-90

200

REI-180

120

EI-120

200

REI-180

guarnecido por las dos caras

90

EI-180

guarnecido por la cara expuesta (enfoscado por la cara exterior)

120

EI-180

200

REI-240

sin revestir

150

EI-180

guarnecido por las dos caras

150

RE-240/REI-80

sin revestir volcánico

espesor nominal en mm

9 Espesores mínimos de muros de fábrica de ladrillo cerámico, de piezas sílico-calcáreas o de bloque de hormigón que alcanzan una determinada resistencia al fuego, en función del tipo de ejecución, según DB SI, Anejo F.

figuran en la norma ( 6–9). Al igual que en el caso de componentes de hormigón armado, el dimensionamiento de los componentes de fábrica según aspectos estáticos por sí solos suele ser ya suficiente para su clasificación como componente resistente al fuego en condiciones normales de funcionamiento. Los revoques aplicados según las condiciones especificadas tienen un efecto aislante y, en consecuencia, un efecto favorable sobre la protección contra el fuego de un componente de obra de fábrica. En particular, debe garantizarse una adecuada adherencia a la base del revoque mediante medidas adecuadas. Las perforaciones no deberán ir orientadas en la dirección de ataque del fuego, es decir, transversales a la superficie exterior del componente.

☞ Por ejemplo, en Alemania en la norma DIN 4102-4, 4.4; en España, el CTE DB SI, Anejo F. ☞ Aptdo. 10.2 Componentes de hormigón armado, pág. 813

Los componentes de hormigón desempeñan un papel fundamental en la construcción actual, entre otras cosas por sus excelentes propiedades de protección contra el fuego. Los espesores de componente que se derivan de las necesidades estructurales, especialmente en el caso de forjados destinados a actuar como barreras contra el fuego, como pisos parallamas, suelen tener ya característica

Componentes de hormigón armado & CTE DB SI, Anejo C & EN 1992-1-2

10.2

814

VI Funciones

Medidas constructivas

☞ Por ejemplo, en Alemania en la norma DIN 4102-4, 5.1

resistente al fuego. El factor decisivo para la resistencia al fuego de un componente de hormigón armado es el recubrimiento con hormigón de las barras o mallas de armadura. Proporciona la protección y el efecto refrigerante necesarios para retrasar el calentamiento de las armaduras de acero hasta la medida requerida. Las dos dimensiones características se derivan de la norma: • la distancia axial a de la armadura, medida entre el eje longitudinal de la barra de armadura y la superficie del hormigón expuesta al fuego. También se distingue entre: •• al distancia axial lateral para las caras laterales ( 11, 12); •• as distancia axial superior para los lados superiores ( 12); • el recubrimiento de hormigón c de la armadura, medido entre la superficie exterior de la barra más cercana al borde y la superficie del componente ( 10 y 13).

10.2.1

Componentes con forma de viga & 1992-1-2, 5.6

Los elementos estructurales en forma de viga fabricados con hormigón normal de acuerdo con la norma EN 1992 se tratan de forma diferente según estén apoyados de forma:

u

c

• isoestática o:

u

c

• hiperestática. También deben distinguirse en cuanto a si están:

u

c

u

c

• expuestos a las llamas por un máximo de tres lados, • expuestos a las llamas por un máximo de cuatro lados.

13 Separación axial y recubrimiento de hormigón de la armadura de un muro, en cada caso referidos a la armadura longitudinal y transversal.

c

c 10 Recubrimiento de hormigón de una armadura como protección contra los efectos del fuego.

a

c

a

c

al

c

11 Distancias centrales a, al y recubrimiento de hormigón c de la armadura de una viga.

c

as

a

c

al

c

12 Distancias centrales a, al y as y recubrimiento de hormigón c de la armadura de una losa nervada.

5 Protección contra incendios

Se definen anchuras mínimas y espesores mínimos del alma de la sección transversal que deben respetarse. También deben respetarse distancias axiales mínimas u y un número mínimo de barras de armadura. La norma especifica anchuras mínimas de vigas y las correspondientes distancias medias entre los centros de las barras de armadura para vigas de hormigón armado expuestas por tres caras apoyadas de forma isoestática. Las perforaciones en vigas o almas de secciones transversales en forma de I pueden despreciarse siempre que el cordón traccionado restante tenga una altura y una sección transversal mínimas definidas. Los apoyos de vigas con entalladura deben diseñarse con un área de sección transversal mínima en función de la anchura b especificada de la viga. Vigas de hormigón armado con apoyo hiperestático se diseñarán de forma análoga a vigas con apoyo isoestático, pero con valores de sección transversal mayores y distancias entre ejes reducidas, ya que se tendrá en cuenta su sensibilidad a fuerzas de coacción en caso de incendio. Las vigas expuestas por cuatro lados deben cumplir otros requisitos además de los de vigas expuestas por tres, que regulan en particular las dimensiones mínimas de la sección transversal o de partes de ella (como alas en el caso de secciones en I). Los forjados de hormigón normal según la norma EN 1992 de una clase de resistencia al fuego especificada deben tener espesores mínimos. Además, deben respetarse distancias axiales mínimas de las barras de armadura, que también se especifican en la norma. Los valores indicados se aplican a forjados de hormigón armado expuestos al fuego por abajo o por arriba ( 13). Las especificaciones también se aplican a cubiertas de ejecución comparable. Capas adicionales aplicadas en la parte superior, como solados, o revoques o revestimientos aislantes aplicados en la parte inferior, pueden tenerse en cuenta en términos de protección contra incendios en determinadas condiciones. Un apoyo puntual de losas de forjado planas tiene un efecto desfavorable en términos de protección contra incendios debido a las fuertes concentraciones de esfuerzos cortantes. En consecuencia, sus espesores mínimos deben aumentar en comparación con losas con apoyos lineales. En este caso, estos espesores mínimos no pueden ser reducidos computando construcciones de solado. Se permiten penetraciones para cables eléctricos individuales, siempre que la sección transversal del agujero restante se rellene con mortero u hormigón. En cambio, haces de cables deben estar provistos de mamparos homologados. La norma también establece especificaciones correspondientes para el dimensionamiento y la armadura de losas nervadas. En  14 a 17 se presentan, a modo de ejemplo, algunas tablas de cálculo de la norma EN 1992-1-2 para forjados de

Medidas constructivas

815

& EN 1992-1-2, 5.6.2, Tab. 5.5

& EN 1992-1-2, 5.6.2, Tab. 5.6.1 (7) & DIN 4102-4, 5.2.2 (3), 5.2.3 (3), (4)

& EN 1992-1-2, 5.6.2, Tab. 5.6

& EN 1992-1-2, 5.6.4

Forjados

& EN 1992-1-2, 5.7, tablas en  14–17

& EN 1992-1-2, 5.7.1, DIN 4102-4, 5.1.4 & EN 1992-1-2, 5.7.4, véase  15

& DIN 4102-4, 5.4.1 (4)

& EN 1992-1-2, 5.7.5; DIN 4102-4, 5.6

10.2.2

816

Medidas constructivas

VI Funciones

hormigón armado y pretensado con diferentes duraciones de resistencia al fuego. En la misma norma se hallan otras especificaciones de diseño y construcción para otros tipos de componentes tratados en este capítulo. 10.2.3

Forjados prefabricados ☞ Aptdo. 10.2.2 Forjados, pág. 815 & DIN 4102-4, 5.4.3, Tab. 5.4; 5.5

En principio, losas prefabricadas deben cumplir los mismos requisitos que losas sólidas vertidas en obra en lo que respecta a espesores mínimos y separación axial mínima de armaduras. Formas especiales, como losas alveolares de hormigón armado y de hormigón pretensado, también se tratan en la norma en cuanto a sus espesores mínimos. Además, los forjados prefabricados plantean el problema de la formación de juntas. Para que se les asigne una clase de resistencia al fuego determinada, las juntas deben: • rellenarse con una lechada adecuada de mortero u hormigón (material de construcción de clase A incombustible) análoga a lo que especifica  18. Los chaflanes en el borde inferior de los elementos de forjado, como son habituales dimensiones mínimas (mm) clase de resistencia al fuego

distancia entre centros

espesor de losa

uniaxial

hs (mm)

biaxial ly/lx ≤ 1,5

1,5 < ly/lx ≤ 1,2

1

2

3

4

5

REI 30

60

10*

10*

10*

REI 60

80

20

10*

15*

REI 90

100

30

15*

20

REI 120

120

40

20

25

REI 180

150

55

30

40

REI 240

175

65

40

50

lxy lyson las luces de una losa de descarga biaxial (ambas direcciones perpendiculares entre sí), donde ly es la luz más grande. En el caso de losas de hormigón pretensado, debe respetarse el aumento de la distancia entre ejes según la norma DIN EN 1992-1-2, 5.2 (5).

14 Dimensiones mínimas y distancias axiales para losas de hormigón armado y hormigón pretensado isoestáticas, unidireccionales y bidireccionales, de acuerdo con EN 1992-1-2, tabla 5.8.

La distancia central a de las columnas 4 y 5 se aplica a losas de descarga biaxial apoyadas en los cuatro bordes. Si no es así, las losas se tratarán como losas de descarga uniaxial. * Normalmente, el recubrimiento de hormigón requerido según la norma EN 1992-1-1 es suficiente. dimensiones mínimas (mm) clase de resistencia al fuego

15 Dimensiones mínimas y distancias axiales para losas planas de hormigón armado y hormigón pretensado según la norma EN 1992-1-2, tabla 5.9.

espesor de losa hs

distancia axial a

1

2

3

REI 30

150

10*

REI 60

180

15*

REI 90

200

25

REI 120

200

35

REI 180

200

45

REI 240

200

50

* Normalmente, el recubrimiento de hormigón requerido según la norma EN 1992-1-1 es suficiente.

5 Protección contra incendios

Medidas constructivas

dimensiones mínimas (mm) clase de resistencia al fuego

posibles combinaciones entre la anchura de las costillas bmin y la distancia entre ejes a

1

2

REI 30

bmin = 80

hs = 80

a = 15*

a = 10*

REI 60

REI 90

REI 120

REI 180

REI 240

3

espesor de losa hs y distancia entre ejes a en la dirección de descarga

4

5

bmin = 100

120

≥ 200

hs = 80

a = 35

25

15*

a = 10*

bmin = 120

160

≥ 250

hs = 100

a = 45

40

30

a = 15*

bmin = 160

190

≥ 300

hs = 120

a = 60

55

40

a = 20

bmin = 220

260

≥ 410

hs = 150

a = 75

70

60

a = 30

bmin = 280

350

≥ 500

hs = 175

75

70

a = 40

a = 90

asd = a + 10 En el caso de losas nervadas de hormigón pretensado, la distancia entre ejes a debe aumentarse según la norma EN 1992-1-2, 5.2 (4). asd denota la distancia entre el eje de la barra de armadura y la superficie lateral del nervio expuesto al fuego. * Normalmente, el recubrimiento de hormigón requerido según la norma EN 1992-1-1 es suficiente.

16 Dimensiones mínimas y distancias entre ejes para losas nervadas de hormigón armado y hormigón pretensado, bidireccionales e isoestáticas, de acuerdo con EN  1992- 1-2, tabla 5.10.

dimensiones mínimas (mm) clase de resistencia al fuego

posibles combinaciones entre la anchura de las costillas bmin y la distancia entre ejes a

3

4

espesor de losa hs y distancia entre ejes a en la dirección de descarga

1

2

REI 30

bmin = 80

REI 60

bmin = 100

120

≥ 200

hs = 80

a = 25

15*

10*

a = 10*

bmin = 120

160

≥ 250

hs = 100

a = 35

25

15*

a = 15*

bmin = 160

190

≥ 300

hs = 120

a = 45

40

30

REI 180

bmin = 310

600

a = 60

50

a = 30

REI 240

bmin = 450

700

hs = 175

a = 70

60

a = 40

a = 10*

REI 90

REI 120

5 hs = 80 a = 10*

a = 20 hs = 150

asd = a + 10 En el caso de losas nervadas de hormigón pretensado, la distancia entre ejes a debe aumentarse según la norma EN 1992-1-2, 5.2 (4). asd denota la distancia entre el eje de la barra de armadura y la superficie lateral del nervio expuesto al fuego. * Normalmente, el recubrimiento de hormigón requerido según la norma EN 1992-1-1 es suficiente.

17 Dimensiones mínimas y distancias entre ejes para losas nervadas de hormigón armado y hormigón pretensado bidireccionales, con al menos un borde empotrado según la norma EN 1992-1-2, tabla 5.11.

817

818

VI Funciones

Medidas constructivas

≥ d/2

≥ d/2 d

d ≤4

≤2

≥ d/2

18 Ejecución de juntas de forjados prefabricados con efecto de protección contra incendios de acuerdo con DIN 4102-4. Las juntas deben sellarse con material incombustible (mortero, hormigón). Los resquicios y chaflanes abiertos no deben superar una anchura máxima, ya que de lo contrario no se puede contar con una compartimentación del fuego.

≤4≤2

≥ d/2 d

d ≤4

≤2

≥ d/2

≤4≤2 d

≤2 ≥ 60

19 Ejecución alternativa de juntas de forjados prefabricados con efecto de protección contra incendios según DIN 4102-4 con junta abierta y solado continuo en la parte superior. Se puede alcanzar una clase específica de resistencia al fuego si se respetan los espesores mínimos de los componentes especificados (punto de rotura predeterminada indicado en la solera).

≥ 60 ≤ 1,5 dE

dE d

d

≤3

≤3

≥5

20 Ejecución de juntas de forjados nervados prefabricados con efecto de protección contra incendios según DIN 4102-4.

☞ Vol. 2, Cap. X-4 Construcción de hormigón prefabricado y X-5 Construcción de hormigón in situ & DIN 4102-4, 5.4.5 (1)

& DIN 4102-4, 5.4.5 (2), (3)

≤2

d

≤2 b‘ b

b‘ b

en la construcción de hormigón, tienen un efecto desfavorable en caso de incendio, ya que reducen efectivamente la profundidad de la junta y debilitan el efecto global de apantallamiento del componente. Por ello, sus dimensiones están limitadas a 4 cm. Para chaflanes más grandes, el grosor del forjado se calcula restando la dimensión del chaflán; • o, alternativamente, ir cerradas por medio de solados que atraviesan la junta ( 19). Las juntas de empalme de las losas de forjado pueden permanecer abiertas, siempre que no se supere la anchura de junta de 3 cm. Una vez más, limitando la anchura de la junta se pretende impedir que el fuego se propague libremente por el hueco de la misma.

5 Protección contra incendios

Las juntas en la zona de los nervios de forjados nervados prefabricados también deben sellarse herméticamente con una lechada de la misma manera que las juntas de empalme de losas. En  20 se muestran de forma esquemática ejemplos de ejecución según la norma. La anchura de las juntas de elementos debe limitarse a 2 cm. Si se sobrepasa esta anchura de junta, las semihojas de las costillas se tratan como costillas individuales a efectos de protección contra el fuego debido a la carga de fuego más crítica resultante y deben dimensionarse más anchas en consecuencia. También se encuentran en la norma especificaciones para el diseño estructural, el dimensionamiento y la armadura de forjados de vigueta y bovedilla. Lo mismo ocurre con forjados de hormigón ligero.

Medidas constructivas

& DIN 4102-4, 5.4.5 (5), (6)

& DIN 4102-4, 5.7 & DIN 4102-4, 5.13, 5.15

De forma análoga a los componentes de hormigón armado ya comentados, también deben cumplirse anchuras mínimas especificadas y distancias axiales mínimas de armaduras para soportes de una determinada clase de resistencia al fuego ( 21). La norma sólo distingue entre dos casos, es decir, soportes expuestos por un solo lado (como es el caso, por ejemplo, de ir incorporados en una pared con altura de piso completo) o soportes expuestos por varios lados. En el caso de secciones rectangulares, es siempre decisivo el lado más corto. Un recubrimiento de hormigón también puede ser sustituido parcialmente en su efecto de protección contra el fuego por revoques armados aplicados.

Soportes

Los muros de cerramiento espacial, al igual que los forjados, son capaces de cumplir la función protectora adicional esencial de un barrera contra el fuego (EI), además de la resistencia al fuego propiamente dicha (R). Siguiendo la clasificación general de las medidas constructivas de protección contra incendios del Apartado 8., los muros pueden subdividirse, según la norma, en las siguientes categorías en cuanto a la protección contra incendios:

Muros

• muros no portantes o que no forman parte de la estructura primaria. No reciben carga superpuesta de otros componentes, sino que sólo tienen que soportar su propio peso. Tampoco son responsables de la rigidización contra el pandeo de componentes adyacentes;

10.2.4

& EN 1992-1-2, 5.3; DIN 4102-4, 5.10

10.2.5

& EN 1992-1-2, 5.4; DIN 4102-4, 5.11 & DIN 4102-4, 5.11.1 (1)

u

c

u

c

• muros de carga o paredes que forman parte de la estructura primaria. Los muros arriostrantes también se incluyen en esta categoría. Además, los muros de carga y los no portantes también se distinguen, en cuanto a su posible función divisoria, en: • muros de carga que no son de cerramiento y que están expuestos en dos o más lados. Aunque obviamente no tienen una función de barrera por su propia naturaleza,

819

u

c

21 Distancias entre ejes y recubrimiento de hormigón de la armadura de un pilar.

820

VI Funciones

Medidas constructivas

siguen siendo los principales responsables de la estabilidad de la estructura como parte de la estructura portante primaria y pueden tener una duración de resistencia al fuego especificada; • muros de cerramiento, portantes o no portantes. Su principal tarea es evitar la propagación del fuego a través de su efecto mamparo. Como resultado, sólo van expuestos al fuego en un lado. Si el muro forma parte de la estructura primaria, la protección contra incendios debe garantizar también la estabilidad de la estructura global; • aunque no se indican explícitamente en la norma, también deben mencionarse, en aras de la exhaustividad, los muros no portantes que no cierran espacios, aunque por razones obvias suelen ser irrelevantes desde el punto de vista de la protección contra incendios.

& DIN 4102-4, 5.11.2

De nuevo, para una clase específica de resistencia al fuego, deben cumplirse los correspondientes espesores mínimos del muro, así como distancias axiales mínimas de la armadura. Cualquier inserto en el muro que debilita la sección transversal localmente debe cumplir con los requisitos mínimos especificados. Cables eléctricos individuales también pueden atravesar paredes, al igual que forjados, si los huecos que quedan libres se sellan con mortero. Si hay que disponer juntas, por ejemplo entre elementos prefabricados, deben rellenarse con hormigón o mortero ( 22). Los chaflanes de los cantos de los componentes no deben exceder una dimensión mínima; de lo contrario los espesores de pared material

β0 a

βnb

mm/min

mm/min

madera laminada encolada con una densidad bruta característica de ≥ 290 kg/m3

0,65

0,7

madera maciza con una densidad bruta característica de ≥ 290 kg/m3

0,65

0,8

≤3 A madera de coníferas y haya

d ≤3

B madera dura

~ d/3 d

~ d/3

madera maciza o madera laminada con una densidad bruta característica de ≥ 290 kg/m3

0,65

0,7

~ d/3

madera maciza o madera laminada con una densidad bruta característica de ≥ 450 kg/m3

0,50

0,55

0,65

0,7

revestimiento de madera

0,9 c

–

madera contrachapada

1,0 c

–

tableros de madera distintos del contrachapado

0,9 c

–

C madera de chapa laminada

y

con una densidad aparente característica de ≥ 480 kg/m3

x

D tableros

22 Ejecución de juntas de elementos de pared prefabricados de hormigón armado con efecto de protección contra incendios según DIN 4102-4. a

23 Valores de diseño de los índices de combustión b0 y bn para madera estructural no protegida, madera de chapa laminada, revestimientos de madera y los materiales a base de madera según EN 1995-1-2.

b

c

β0 es el valor de diseño del índice de combustión unidimensional para la exposición al fuego estándar. βn es el valor de diseño de la tasa de quemado ideal, incluyendo los efectos de filetes de esquina y grietas. Los valores se aplican a una densidad aparente característica de 450 kg/m3 y a un espesor de material de 20 mm; para otros espesores de material y densidades aparentes, véase DIN EN 1995-1-2, 3.4.2 (9).

5 Protección contra incendios

Medidas constructivas

computables deben reducirse por la dimensión del chaflán. También se pueden encontrar en la norma especificaciones para el dimensionamiento y la armadura de muros de hormigón ligero. Los componentes de madera en forma de barra que se exponen al fuego por uno o más lados pueden protegerse por medio de aplacados de protección contra el fuego adecuados ( 25). La norma prevé dos categorías de revestimientos de protección contra incendios K1 y K 2 , que ofrecen una determinada duración (10, 30 o 60 minutos) de protección para el material que se encuentra directamente detrás de ellos:

821

& DIN 4102-4, 5.14, 5.16

Componentes de madera

10.3

& CTE DB SI, Anejo E & EN 1995-1-2; DIN 4102-4, 8.

& EN 13501-2, 7.6.1

• revestimiento de protección contra incendios K1: Existen las siguientes posibilidades de ejecución: •• tablero aglomerado (densidad bruta [680 ± 50] kg/ m3, grosor [19 ± 2] mm; •• material con baja densidad bruta (≤ 300 kg/m3), grosor ≥ 50 mm; •• otra placa de soporte especial. • revestimiento de protección contra incendios K 2: Existen las siguientes posibilidades: •• tablero aglomerado (densidad bruta [680 ± 50] kg/ m3, grosor [19 ± 2] mm; •• otra placa de soporte especial. En función del tipo de revestimiento de protección contra incendios y de la duración de resistencia al fuego, se distinguen las siguientes clases: • K1: 10 minutos (denominación K110)

h d1 b

z x

b

d1

z x

24 Vigas expuestas al fuego por tres lados de madera maciza (izquierda) y de madera laminada (derecha). Se requieren anchuras y alturas mínimas para alcanzar un determinado grado de resistencia al fuego.

d2

d2

25 Vigas de madera revestidas en una o dos capas con placas de protección contra incendios de yeso laminado (GM-F) o tableros de material de madera.

822

Medidas constructivas

VI Funciones

• K 2: 10, 30 y 60 minutos (denominación pág. e. K 230).

& Según la directriz alemana M-HFHHolzR 2004; véase el comentario marginal en la Aptdo. 10.3.3, en pág. 826

& CTE DB SI, Anejo E, E.4 & EN 1995-1-2,6.; DIN 4102-4, 8.2 ☞ Vol. 3, Cap. XII-5 Aplicar, insertar a presión

☞ Vol. 3, Cap. XIV-2, Aptdo. 5.1.5 Forjado de madera maciza

El revestimiento de protección contra incendios debe ser de materiales de construcción incombustibles en todas sus caras y en toda su extensión, y debe estar ejecutado con contrapeado de juntas, galces escalonados o juntas machihembradas. Además de aplicando un revestimiento en forma de panel, también se puede conseguir que sean resistentes al fuego componentes de madera en forma de barra utilizando el efecto de ralentización del consumo por fuego en su superficie ( 24). En consecuencia, el medio constructivo más importante es la profundidad de carbonización prevista que se añade en el perímetro de la sección transversal, por lo cual ésta se dimensiona considerando sólo una sección reducida, la sección eficaz, que conserva su capacidad portante durante el período de resistencia al fuego especificado a pesar de la carbonización de sus capas expuestas. Esto equivale a un sobredimensionamiento de la sección con respecto a las necesidades puramente estáticas, sacrificando el espesor añadido a que sea consumido en caso de incendio. El espesor o la profundidad carbonizada se determina en función de la duración de la exposición al fuego y de la velocidad de carbonización característica del material utilizado. Los filetes de arista se incluyen como un factor de debilitamiento en cuanto a la velocidad de carbonización ( 23). Pueden ser necesarias otras medidas constructivas de protección contra incendios en las conexiones, especialmente en lo que respecta a la protección de los medios de conexión de acero expuestos. Los componentes bidimensionales de madera son componentes de madera maciza fabricados a partir de barras individuales encoladas entre sí (sistemas de madera laminada en cruz o de pila de tablas), para los que se aplican requisitos comparables a los de componentes con forma de barra expuesta, es decir, el requisito de un grosor carbonizado suficiente, o bien son sistemas nervados compuestos por barras individuales y aplacados. Ejemplos de ello son paredes de paneles de madera, forjados de vigas de madera, etc. En los sistemas nervados, la protección contra incendios necesaria depende de una combinación de características: • dimensiones suficientes de la costilla portante. En algunos casos, ésta puede estar total o parcialmente expuesta, como vigas en forjados de vigas de madera ( 24), o completamente protegida por un aplacado continuo en ambos lados, como en paredes de paneles de madera; • efecto de protección contra el fuego del material de aplacado ( 25); • incombustibilidad y resistencia al calor del material aislante de relleno, así como protección contra su colapso

5 Protección contra incendios

Medidas constructivas

823

dentro de la cavidad del elemento, si es necesario; • estanqueidad de las juntas, tanto de los tableros de aplacado como de los paneles o mantas de aislamiento en el interior del componente. La norma considera vigas exentas sometidas a esfuerzos flectores con una sección transversal rectangular de madera maciza o laminada encolada, expuestas al fuego por tres o cuatro lados ( 24). Siempre que un entrevigado apoyado sobre la viga tenga suficiente protección contra el fuego, la viga portante se considera expuesta por tres lados. Si está completamente expuesta en todo su perímetro o si la construcción de entrevigado que soporta no cumple los requisitos mínimos, se considera que está sometida al fuego por cuatro lados. Tras deducir la profundidad carbonizada prevista, se aplica una sección transversal residual, si es necesario menos un espesor adicional de una capa exterior afectada lo que resulta en una sección eficaz, que se dimensiona estáticamente según la norma. Del mismo modo, debe garantizarse una resistencia al vuelco suficiente de las vigas, así como una anchura y profundidad mínimas de los apoyos. Como se comentó, se pueden conseguir altos valores de resistencia al fuego revistiendo las vigas de madera ( 25). La norma considera como material de revestimiento placas de yeso o, alternativamente, tableros de madera o tablas machihembradas. Al igual que las vigas, los soportes ( 26) también deben distinguirse en función de si están: • expuestos por los cuatro lados, es decir, exentos en todo su perímetro; • expuestos por tres lados, es decir, un lado está en contacto con un componente superficial de al menos la misma duración de resistencia al fuego, o bien: • expuestos por dos lados, es decir, colindan con un muro por dos lados y, por tanto, se integran en él. El aprovechamiento de la sección transversal es decisivo para los soportes, que están sometidos a esfuerzos estáticos de compresión. Se determina por el cociente de la tensión de compresión existente sc y la tensión de pandeo máxima admisible sp. Los soportes sometidos a grandes esfuerzos estructurales corren naturalmente más riesgo en caso de incendio que los sometidos a esfuerzos moderados. Además, se incluye en el cálculo de la sección transversal del soporte la longitud de pandeo lp. En la norma se ofrece información sobre secciones transversales de madera maciza y de madera laminada, respectivamente. Debido a las propiedades ignífugas más

Componentes con forma de viga

10.3.1

& EN 1995-1-2, 4.2 & EN 1995-1-1 ☞ Cap. VI-2, Aptdo. 9.4 Elemento compuesto por costillas uniaxiales,  198 y 199 en pág. 651, así como  210 y 211 en pág. 654 ☞ Aptdo. 10.3 Componentes de madera, pág. 821 & EN 1995-1-2, 3.4.3 y 7.2; DIN 4102-4, 8.1.3

Soportes

10.3.2

824

VI Funciones

Medidas constructivas

& EN 1995-1-1

10.3.3

Paredes de paneles de madera & EN 1995-1-2, 10.5

favorables de la madera laminada, estas secciones transversales laminadas pueden hacerse generalmente más delgadas que las secciones transversales de madera maciza. Las paredes de paneles de madera están formadas por un armazón rígido de perfiles de madera y, por lo general, por un aplacado de tablero en ambas caras ( 27). Según la norma, se pueden utilizar los siguientes tableros ( 28–31): • tablero contrachapado • tablero de aglomerado • tablero de fibra de madera • placa de yeso laminado DH y GM-F • panel de fibrocemento • tablero ligero de lana de madera • tablero de virutas orientadas OSB • tablero de aglomerado aglutinado con cemento • panel de madera maciza (excepto paneles de 1 capa) • madera de chapa laminada • o tablas machihembradas de conífera. Como regla general, estas tablas deben estar siempre bien unidas para que no queden juntas abiertas.

& EN 1995-1-2, 7.1.2

& EN 1995-1-2, 7.1.1

Las costillas deben ser de madera de conífera aserrada o vigas laminadas (clase de resistencia > C 24), madera de frondosa aserrada (clase de resistencia > D 30), madera laminada (clase de resistencia > GL 24c) o madera microlaminada. La distancia entre las costillas no debe ser superior a 625 mm. Los empalmes de los tableros deben descansar en al menos dos bordes opuestos sobre un nervio, ya sea un travesaño o una costilla, que debe instalarse para este propósito si es necesario. Es preciso formar una superficie cerrada continua con juntas de tablero bien apretadas, que no deben ser más anchas que 1 mm. Un aplacado multicapa debe realizarse con un contrapeado de al menos 600 mm. También deben respetarse distancias máximas de elementos de conexión. Los tableros de madera deben tener una densidad bruta mínima de 350 kg/m3 cuando se aplican en una sola capa. El espesor mínimo del aplacado de la pared se determina según la norma en función de la distancia entre costillas. Si una pared también va a tener una función de cierre espacial, es necesario un relleno de material aislante para

5 Protección contra incendios

Medidas constructivas

26 Columnas expuestas al fuego por cuatro lados, descubiertas y cubiertas con placas de protección contra el fuego de yeso (GRP) o tableros de material de madera.

d d y

y

27 Estructura básica de una pared de panel de madera.

x

x

D

d2

d3 d2

d1

d1

D

d2 d3

d2 b1

b1

z

x

exterior

exterior d2 D

d2

d1

D

d4 b1 z

interior b1 z

x

d1 d4 d3

interior

x

la resistencia al fuego. Esta necesidad suele surgir de todos modos por razones de aislamiento térmico o acústico, por lo que este requisito no representa un gasto adicional significativo. La capa aislante debe estar compuesta por fibra mineral, ser incombustible, tener un punto de fusión ≥ 1.000 ° C y no arder sin llama. Debe garantizarse que cada uno de los paneles o mantas estén asegurados contra el descuelgue y que las juntas a tope estén bien apretadas o las juntas estén ejecutadas en forma de solapamientos. Los espesores míni-

28 Pared de panel de madera con aplacado idéntico en ambos lados hecho de paneles de protección contra el fuego de yeso (GRP) o tableros de material de madera. Las dimensiones designadas, como las de las siguientes ilustraciones, vienen especificadas en la norma DIN 4102-4. 29 Pared de panel de madera con el mismo doble aplacado en ambas caras hecho de tableros a base de madera (en el interior) y paneles de protección contra el fuego de yeso (GRP) (en el exterior).

z x

825

30 Pared de panel de madera con aplacado en ambos lados hecho, respectivamente, de tableros de material de madera o placas de protección contra incendios de yeso (GRP) (en el interior) y tableros de material de madera o placas de fibrocemento (en el exterior). 31 Pared de panel de madera con doble aplacado interno de tablero de material de madera (en el interior) y paneles de protección contra el fuego de yeso (GRP) (en el exterior), así como aplacado externo de tablero de material de madera o paneles de fibrocemento.

& EN 1995-1-2, 7.1.3; DIN 4102-4, 10.5.5

826

VI Funciones

Medidas constructivas

& DIN 4102-4, Tab. 10.5 a 10.9

& EN 1995-1-2, Anejo E

☞ Aptdo. 3. Legislación de edificación,  1 en pág. 796 & M-HFHHolzR 2004, Modelo de directriz sobre requisitos de protección contra el fuego para componentes de construcción altamente ignífugos en la construcción de madera

☞ Aptdo. 10.3 Componentes de madera, pág. 821

10.3.4

Forjados de madera

mos de las capas de aislamiento se encuentran en la norma. Del mismo modo, deben hacerse estancas las uniones de las paredes con los elementos constructivos adyacentes, por ejemplo, utilizando capas intermedias de material aislante de fibra mineral. Otros requisitos adicionales para materiales de aislamiento térmico se derivan de la demanda de cierre espacial y aislamiento térmico (EI). Cabe mencionar aquí los edificios de paneles de madera de varias plantas que se han construido con frecuencia en los últimos años en diversos países y que, en algunos casos, sólo pudieron ejecutarse por cambios correspondientes de la legislación contra incendios. Para permitir este tipo de construcción, se introdujo en Alemania en 2004 una directriz especial. Las medidas prescritas por esta directriz tienen por objeto evitar que los componentes de madera combustibles portantes y arriostrantes se incendien, que el fuego y el humo se introduzcan en los componentes (huecos) y que entren en las habitaciones adyacentes a través de juntas de componentes de cerramiento. Una medida esencial es la ejecución del revestimiento de protección contra el fuego de componentes del edificio altamente ignífugos (es decir REI 60) en calidad K 260, que tiene por objeto evitar que se desarrollen temperaturas excesivas en el interior del componente y, por lo tanto, que los componentes portantes y arriostrantes (en este caso las costillas) queden expuestos a temperaturas excesivas. Esto representa una mayor exigencia para el aplacado, lo que se debe a la combustibilidad del material portante y arriostrante, es decir la madera, en este caso. Hay que distinguir las siguientes construcciones de forjado en cada caso:

& DIN 4102-4, 10.7

☞ Vol. 2, Cap. VIII, Aptdo. 5.3 Sistemas nervados con construcción envolvente integrada

☞ Aptdo. 10.3.3 Paredes de paneles de madera, pág. 824 & DIN 4102-4, Tab. 10.11. a 10.13

• forjados en construcción de panel de madera, es decir, los que consisten en un sistema de costillas con aplacado continuo en la parte superior e inferior, en los que los elementos constructivos efectivos en términos físicos están por lo tanto integrados con el armazón portante ( 31). Los principales elementos portantes, las costillas, están en este caso protegidos dentro de un paquete cerrado o de tipo sándwich. Los requisitos constructivos y de material para este tipo de forjado son comparables a los de paredes de paneles de madera. Las dimensiones requeridas de las costillas y de las diferentes capas se pueden encontrar en la norma; Los forjados de paneles de madera, que deben ser ignífugos, reciben un tratamiento similar al de paredes en la directriz alemana M-HFHHolzR (véase más arriba). Se aplican disposiciones análogas. • forjados de vigas de madera con separación de la estructura portante (es decir, vigas en este caso) y construcción superficial según el principio que se muestra en otra parte

5 Protección contra incendios

( 34–37). En consecuencia, las vigas portantes están expuestas al fuego por tres lados, al menos en parte de su canto, y deben estar dimensionadas según las especificaciones mencionadas anteriormente. Los forjados de vigas de madera con revestimiento continuo por debajo, como un techo suspendido ( 33), se tratan esencialmente como forjados de paneles de madera (véase más arriba). La construcción superficial que se apoya sobre las vigas, el entrevigado, suele consistir en una adición de capas apiladas, cada una de las cuales se apoya sobre una capa portante, por ejemplo, un entablado u otro tipo de aplacado. Dependiendo de la parte de la sección transversal de la viga expuesta en la parte inferior, se determinan en la norma las dimensiones requeridas de las vigas de madera y los espesores del material de tablero. Deben proporcionar protección contra la exposición al fuego desde arriba suelos flotantes, a menos que el entrevigado tenga un grosor y una densidad aparente suficientes y las cargas vivas sean ≤ 1,0 kN/ m2, y en determinadas condiciones con una duración de la resistencia al fuego de 30 minutos. Suelen ser necesarios de todos modos por razones de insonorización, por lo que no se suele requerir una medida constructiva adicional a efectos de protección contra incendios. Los materiales de aislamiento acústico de impacto deben estar hechos de fibras minerales, ser al menos normalmente inflamables y tener una densidad aparente ≥ 30 kg/m3; alternativamente, también se pueden fabricar de perlita expandida con una densidad aparente de ≥ 130 kg/m3. Al igual que otros elementos constructivos envolventes, las superficies expuestas al fuego deben ser continuas, las juntas entre los tableros de revestimiento o entre éstos y las vigas de madera deben ser estancas. Los forjados de vigas de madera con vigas expuestas por tres lados y sin suelos flotantes deben ejecutarse con un diseño de junta especial ( 34), para garantizar que no se produzcan filtraciones en los empalmes de la construcción de entrevigado. Un solado continuo con aislamiento acústico de impacto ya garantiza la estanqueidad necesaria. Las construcciones de cubierta deben ser tratadas de la misma manera que construcciones de forjado para conseguir una determinada duración de resistencia al fuego. También aquí hay que distinguir entre cubiertas con revestimiento inferior continuo ( 38–41) y aquellas en las que las vigas están total o parcialmente expuestas en la parte inferior ( 42, 43). Por lo demás, todas las superficies deben ser continuas y sin juntas; las juntas deben ser herméticas. Pueden ser necesarias para la protección contra el fuego capas de aislamiento de lana mineral o de plásticos espumados, pero sus espesores deben respetarse normalmente ya por razones de aislamiento térmico. A diferencia de las construcciones de forjado, las de cu-

Medidas constructivas

827

☞ Vol. 2, Cap. VIII, Aptdo. 5.4 Sistemas nervados con separación de la construcción envolvente y las costillas ☞ Aptdo. 10.3.1 Componentes en forma de viga, pág. 823

& DIN 4102-4, Tab. 10.14. a 10.16

& DIN 4102-4, 10.7.5

Cubiertas & DIN 4102-4, 10.9; Tab. 10.19 a 10.27

10.3.5

828

VI Funciones

Medidas constructivas

z x

sección transversal

32 Ejemplos de disposición escalonada de juntas en forjados con solera flotante para garantizar la estanqueidad en caso de incendio.

33 Forjado en construcción de panel de madera con falso techo de yeso según DIN 18169 (capa de aislamiento no necesaria para la protección contra incendios).

l1

b

b

sección longitudinal l2

x

34 Forjado de vigas de madera R 30 con aplacado superior de dos capas de aglomerado con capa intermedia de fieltro o cartón, según DIN 4102-4 (en esta norma, esta resistencia al fuego se designa como F 30 B, siendo el añadido B indicación de que se trata de material combustible. Esta puntualización se aplica a todos los demás ejemplos según la norma mostrados en esta página) 35 Forjado de vigas de madera R 30 o R 60 sin solera flotante o suelo flotante, según DIN 4102-4. Ejecución de juntas para tablas o tablones (A y B) o para tableros de material de madera (C a E).

b

z

d3 ≥ 60

d1 d2

d2 d1

h - d2

b

A z

B

C

D

E

z x

x

d4 d3 d2

d3 d2

36 Forjado de vigas de madera R 30 o R 60 con solera flotante o suelo flotante, según DIN 4102-4. Por razones de aislamiento acústico, se instala una capa intermedia I.

D

d1

≥ 60 d1

I

37 Forjado de vigas de madera R 30 o R 60 con solera flotante o suelo flotante, según DIN 4102-4. Vigas parcialmente expuestas. La capa de aislamiento no es necesaria para la protección contra incendios.

b

z

z

x

x

b

5 Protección contra incendios

Medidas constructivas

b

b d3

d3

D

D

d1

d1 (d2)

(d2) b

b

l z

z

38 Cubierta R 30 o R 60 con aplacado o entablado superior y tejado situado encima, según DIN 4102-4. Aplacado inferior simple o doble. 39 Cubierta R 30 sin aplacado ni entablado superior, según DIN 4102-4. Aplacado inferior simple o doble.

x

x

829

b

b d3

d3

D

D

d2

d2

l

z

l

z

41 Cubierta R 30 como en  40, pero con aislamiento en el nivel de los listones de soporte, según DIN 4102-4.

x

x

40 Cubierta R 30 sin aplacado ni entablado superior, según DIN 4102-4. Aplacado inferior fijado a listones de soporte orientados transversalmente.

d1 d2 d1

h – d2

b

42 Cubierta R 30  o R 60 con aplacado o entablado superior y cobertura de juntas con tablero de material de madera (capa d2), según DIN 4102-4. Ejecución de juntas con entablado (A) y con tablero de material de madera (B y C).

h

b A

B

C

z

l

x

43 Cubierta R 30 con aislamiento de plásticos espumados según DIN 18164-1; construcción según DIN 4102-4.

830

Medidas constructivas

VI Funciones

tensión σ en N/mm2

250 20° C 200° C

200

400° C

150

500° C

100

600° C

50

44 Diagrama s-e del acero estructural en función de la temperatura.17

☞ Vol. 3, Cap. XIII-5 Sistemas nervados ☞ Cap. VI-3 Protección higrotérmica, pág. 678 & DIN 4102-4, 11.4

10.4

Componentes de acero & CTE DB SI, Anejo D & EN 1993-1-2; DIN 4102-4, 10.10

45 (Página derecha) Determinación del factor de forma Am para componentes de acero no protegidos (izquierda) y del factor de forma Ap para componentes de acero protegidos por materiales de protección contra incendios (derecha) en función de las características de la sección transversal según EN 1993-1-2, Tab. 4.2 y 4.3.

10.4.1

Factor de forma Am,p/V

& CTE DB SI 1, Anejo D, D.2.1

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

deformación ε en %

bierta se cubren en la parte superior con un conjunto específico de capas de cubierta, generalmente depositado sobre un aplacado portante. La cavidad entre el aislamiento y el revestimiento exterior de cubierta puede estar ventilada por razones de protección contra incendios. Si la cubierta debe ser resistente a chispas y calor radiante, deben respetarse las especificaciones de la norma. El acero pierde la capacidad de reaccionar elásticamente a la carga por encima de su límite elástico y comienza a deformarse plásticamente. El límite elástico del acero disminuye drásticamente al aumentar la temperatura ( 44), de manera que bajo una carga determinada el material pierde su resistencia por encima de una temperatura crítica Tcrit. Por lo tanto, debe garantizarse que esta temperatura crítica no se alcance dentro del período de resistencia al fuego especificado. Los componentes de acero sin protección pierden su resistencia en condiciones normales de incendio mucho antes de los 30 minutos, por lo que se requiere un revestimiento o medidas comparables para lograr una mayor duración de resistencia al fuego. La elevada velocidad de penetración del calor en el acero, consecuencia de la muy alta conductividad térmica del material,15 conduce a una rápida propagación del calor del incendio. Es tanto mayor cuanto mayor es la superficie de ataque, es decir, la superficie de componente expuesta. En consecuencia, las secciones transversales más esbeltas corren más riesgo que las compactas con gran masa. Sin embargo, la esbeltez de las secciones transversales es una característica típica de la construcción de acero y debe tenerse en cuenta en consecuencia en el diseño de la protección contra incendios. Esto se hace sobre la base del factor de forma. En el caso de componentes de acero no protegidos, se define un factor de forma Am /V [en m –1] mediante el cual se relaciona la superficie exterior expuesta del perfil por unidad de longitud (Am en m2 /m) con el volumen calentado (V en m3/m) por unidad de longitud. Además, se define un factor de forma Ap /V para componentes de acero que

5 Protección contra incendios

sección transversal abierta con exposición al fuego en todos los lados Am V

=

tubo con exposición al fuego en todos los lados

perímetro

V

=

variante

descripción

831

factor de forma Ap/V

Am/V = 1/t

área de sección

t

sección transversal abierta con exposición al fuego por tres lados Am

Medidas constructivas

revestimiento siguiendo el perfil, de espesor constante

perímetro del acero área de la sección de acero

revestimiento tipo caja 1) de espesor constante

2(b + h) área de la sección de acero

sección hueca (o caja soldada) con exposición al fuego en todos los lados

superficie expuesta al fuego

h

si t 20 %); no es de esperar acumulación de agua en la madera, incluso limitada espacialmente

madera o producto de madera no bajo techo, con exposición a la intemperie, pero sin contacto constante con el suelo o el agua; no es de esperar la acumulación de agua en la madera, incluso limitada espacialmente, debido al rápido secado posterior

sí

sí

no

no

sí

3.2

humedad frecuente (> 20 %); cabe esperar una acumulación de agua en la madera, también limitada espacialmente

madera o producto de madera no bajo techo, con exposición a la intemperie, pero sin contacto constante con el suelo o el agua; es de esperar la acumulación de agua en la madera, incluso limitada espacialmente e

sí

sí

no

no

sí

4

humedad predominante a permanente (> 20 %)

madera o producto de madera en contacto con el suelo o el agua dulce y, por lo tanto, expuesta principalmente a la humedad de forma permanente durante uso moderado o intenso f

sí

sí

sí

no

sí

5

humedad constante (> 20 %)

madera o producto de madera, expuesto constantemente al agua de mar

sí

sí

sí

sí

sí

a

b c

d

e

f

861

Los términos "ocasional", "frecuente", "predominante" y "constante" indican un aumento de la exposición, sin que sea posible dar cifras exactas debido a las diferentes variables que influyen. El valor del 20 % incluye un margen de seguridad (véase la norma DIN 68800, 4.2.2, nota 1). Basidiomicetos destructores de la madera (véase DIN 68800, 4.2.2, nota 2), así como hongos decolorantes de la madera (véase DIN 68800, 4.2.3). El factor decisivo para la asignación de componentes de madera a una clase de servicio es el respectivo contenido de humedad de la madera. Componentes en los que se esperan depósitos de suciedad, tierra, hojas, etc. a lo largo de varios meses, así como componentes sometidos a una carga especial, por ejemplo, debido a salpicaduras de agua, deben clasificarse en GK 4. Exposición "moderada" o "fuerte" se refiere al potencial de riesgo de infestación por hongos (condiciones de humedad, propiedades del suelo), así como a la intensidad de la carga por lixiviación.

42 Clases de servicio – Descripción de las condiciones generales de uso, así como de los posibles riesgos/cargas y del contenido de humedad de la madera instalada, de acuerdo con la norma alemana DIN 68800-1.

La capacidad de los diferentes tipos de madera para resistir la infestación por parásitos varía mucho. Algunos tipos de madera tienen una durabilidad natural que les permite cumplir funciones estructurales de forma permanente sin necesidad de medidas de preservación. Ésta se basa esencialmente en la presencia de sustancias especiales

Durabilidad natural de la madera & EN 350

4.2

862

VI Funciones

Protección de la madera

contenidas. La norma distingue entre diferentes clases de durabilidad a este respecto (CD) ( 43). Se subdividen según el peligro potencial al que está sometida la madera en cada caso (hongos, escarabajos, infestación por termitas, infestación por organismos marinos). clase de durabilidad (CD)

descripción

1. hongos destructores de la madera muy duradero

CD 1 CD 2

duradero

CD 3

medianamente duradero

CD 4

poco duradero

CD 5

no duradero

2. escarabajos destructores de la madera CD D

duradero

CD S

no duradero

3. termitas CD D

duradero

CD M

medianamente duradero

CD S

no duradero

4. organismos marinos 43 Clases de durabilidad de la madera y los productos de madera frente a la infestación por diversos parásitos, según EN 350.

& EN 350, Tab. B.1 a B.3

& EN 350, Tab. C.1

4.3 4.3

Objetivos generales de las medidas preventivas de protección de la madera & DIN 68800-1 a -4

CD D

duradero

CD M

medianamente duradero

CD S

no duradero

La norma proporciona información detallada sobre la durabilidad natural de diferentes tipos de madera. En  44 se encuentra un resumen general de la durabilidad natural de diferentes surtidos de madera, en los que se agrupan las distintas especies de madera utilizadas habitualmente en la construcción con fines comerciales. De forma más o menos inversamente proporcional a la durabilidad natural cambia la impregnabilidad de las diferentes especies de madera con respecto a conservantes ( 44). La norma distingue un total de cuatro categorías de 1 a 4 (de fácil a muy difícil de impregnar) o la adición v si una especie muestra una variabilidad excepcional. La lista en  45 muestra las especies de madera que pueden utilizarse para aplicaciones portantes sin medidas adicionales de conservación, únicamente gracias a su durabilidad natural. El objetivo de todas las medidas de preservación de la madera es: • evitar la acumulación de humedad; • el retardo de la absorción de la humedad o la aireación para la liberación de la misma;

6 Durabilidad

Protección de la madera

surtido

nombre científico de las especies agrupadas

abeto Douglas/alerce

a

Pseudotsuga menziesii (Mirb.) Franco Larix occidentalis Nutt

durabilidad del duramen

procedencia

hongos

carco- anoma bium grande

863

impregnabilidad

termitas

dura- albura men

Canadá y EEUU

3

D

D

S

4

3

European Whitewood a Picea sp.pl. Abies sp.pl.

Europa

4

S

S

S

3–4

3

picea/abeto

Picea sp.pl. Abies sp.pl.

Europa Central

4

S

S

S

3–4

3

Hemfir

Tsuga sp.pl. Abies sp.pl.

Canadá y EEUU

4

S

S

S

3

2

pino/alerce

Pinus sylvestris Larix sp.pl.

Europa Central

3–4

D

D

S

4

2v

Spruce/Pine/Fir (S.P.F.)

Picea sp.pl. Pinus sp.pl. Abies sp.pl.

Canadá

4

S

S

S

3–4

3v

Western Whitewood

Picea sp.pl. Pinus sp.pl. Abies sp.pl. Tsuga sp.pl.

EEUU

4

S

S

S

3–4

3v

En Escandinavia, este término se refiere exclusivamente al abeto.

44 Clasificación de las clases comerciales de madera según su durabilidad natural y su impregnabilidad con conservantes de madera, de acuerdo con EN 350 (para abreviaturas, ver  43).

tipo de madera nombre comercial

nombre científico

clase de servicio albura

duramen de color 0, 1, 2, 3.1 a

coníferas abeto Douglas

Pseudotsuga menziesii

0

picea

Picea abies

0

0

pino

Pinus sylvestris

0

0, 1, 2 a

alerce

Larix decidua c

0

0, 1, 2, 3.1 a

Southern Pine

Pinus elliottii c

0

0, 1

abeto

Abies alba

0

0

Western Hemlock

Tsuga heterophylla

0

0

Yellow Cedar

Chamaecyparis nootkatensis

0

0, 1, 2, 3.1

maderas duras

a

b c d

Afzelia

Afzelia bipindensis b

0, 1

0, 1, 2, 3.1, 3.2, 4

Azobé/Bongossi

Lophira alata

0, 1

0, 1, 2, 3.1, 3.2, 5

haya

Fagus sylvatica

0

0

roble b

Quercus robur, quercus petraea

0

0, 1, 2, 3.1, 3.2

Ipe

Handroanthus c

0, 1

0, 1, 2, 3.1, 3.2, 4

teca

Tectona grandis

0, 1

0, 1, 2, 3.1, 3.2, 4 d

El duramen de color del abeto Douglas y del alerce puede utilizarse en CS 2 y CS 3.1 sin medidas adicionales de conservación de la madera, independientemente de que sólo esté clasificado en la clase de durabilidad 3–4, ya que el uso de estas dos especies de madera en CS 2 y CS 3.1 ha demostrado su eficacia en la práctica desde la última edición de la norma DIN 68800-3:1990-04. El duramen de color del pino se puede utilizar en CS 2 por la misma razón. La durabilidad del duramen del roble muestra una amplia gama. Son posibles varias especies botánicas. Sólo se mencionan las especies más comunes. La teca de plantación no es adecuada para CS 4.

45 Clases de servicio en las que las especies de madera que han demostrado su eficacia para componentes portantes pueden utilizarse sin medidas adicionales de conservación de la madera, según la norma alemana DIN 68800-1.

864

VI Funciones

Protección de la madera

• la reducción de cambios de volumen debidos a la tumescencia y la contracción; • medidas de protección contra la infestación por hongos e insectos que provocan la putrefacción y la destrucción de la madera ( 46–48); y el aumento global de la durabilidad de la madera estructural como la suma de las medidas individuales de protección de la madera. 4.4 4.4

Tipos de medidas preventivas de protección & DIN 68800-1, 6.

La preservación de la madera en la construcción de edificios está regulada principalmente por la norma DIN 68800. Se distingue entre: • uso de la madera y de elementos de ensamble conforme a sus propiedades; • preservación organizativa de la madera; • preservación constructiva de la madera; • preservación química de la madera; • preservación biológica de la madera; • preservación de la madera por modificación térmica o química. Estas medidas individuales se examinarán con más detalle a continuación.

4.4.1

Uso de la madera y de elementos de fijación conforme a sus propiedades

Esto incluye la selección de especies de madera y materiales auxiliares adecuados, teniendo en cuenta sus propiedades materiales. Algunos ejemplos:

& DIN 68364, EN 350 ☞ Aptdo. 4.2 Durabilidad natural de la madera, pág. 861

• utilizar especies de madera con propiedades mecánicas favorables y mayor resistencia, por ejemplo, el duramen de la mayoría de las maderas tropicales. Esto puede hacer innecesaria cualquier otra medida protectora;

46 Pudrición de la madera debido a la podre- 47 Crecimiento típico de foliolos en grietas 48 Escarabajo de cuernos largos. por sequedad. dumbre seca.

6 Durabilidad

Protección de la madera

865

• considerar el contenido de humedad de la madera y del entorno posterior y su disposición a absorber la humedad ( 49); • evitar superficies horizontales de madera testera que peligran por la humedad; son especialmente sensibles a la humedad porque las fibras de la madera quedan abiertas y se produce una entrada de agua por capilaridad, por lo que el agua es atraída activamente al interior de la madera;

☞ Cap. IV-1, Aptdo. 10. Superficies limítrofes, pág. 222

• proteger la madera testera, por ejemplo, inclinándola o cubriéndola ( 55); • introducir ranuras de alivio para reducir tensiones de contracción y tumescencia; • planificar la forma de los componentes teniendo en cuenta la anisotropía o la trayectoria de los anillos anuales. Algunas de estas medidas estrechamente relacionadas con las propiedades del material coinciden con lo que se denomina preservación constructiva de la madera. Ésta última se discute a continuación. La coordinación de las fases de tratamiento y transformación de la madera, evitando la acumulación de humedad durante el transporte, el almacenamiento y la instalación ( 49) son medidas de la fase de construcción importantes para producir estructuras de madera duraderas. Algunos ejemplos:

☞ Aptdo. 4.4.3 Preservación constructiva de la madera, pág. 866

Preservación organizativa de la madera

4.4.2

& DIN 68800-2

• medidas de almacenamiento adecuadas: separar la madera del suelo y cubrirla contra la humedad y la radiación ultravioleta; • recubrir entablados de madera expuestos con lonas impermeables tras realizar los trabajos de carpintería;

49 Vigas montadas en estado húmedo con agrietamiento extremo.

866

VI Funciones

Protección de la madera

• evitar la condensación dentro de envases herméticos a la difusión fabricados con películas de plástico; • protección contra la humedad contenida en el hormigón, la obra de fábrica, el mortero o el yeso mediante capas de barrera o una adecuada coordinación de fechas. 4.4.3

Preservación constructiva de la madera

50 Almacén de quesos en construcción tradicional de madera.

51 Ejecución tradicional de bases de columna: Elevación en un almacén (izquierda); columna de madera sobre base de piedra, Japón (derecha).

 a DIN 68800-1, -2

52 Diseño moderno de una base de columna con 15 cm de espacio libre para salvar las salpicaduras de agua.

En principio, la preservación constructiva de la madera persigue el objetivo de proteger la misma en su estado instalado contra cambios adversos en el contenido de humedad, especialmente la humedad duradera, por los efectos de la humedad del suelo, la precipitación o de componentes adyacentes del edificio. Esto también incluye la protección contra la deshidratación perjudicial. Un requisito básico importante para la eficacia de la preservación constructiva de la madera es el mantenimiento de un contenido máximo de humedad de instalación. No debe ser superior al 20 % en las clases de servicio CS 0, CS 1, CS 2 y CS 3.1.a El agua de lluvia debe mantenerse alejada de componentes de madera con medidas adecuadas de protección contra la intemperie o debe drenarse lo más rápidamente posible para que no se produzca en la madera una acumulación de humedad perjudicial. Los componentes de cerramiento de madera expuestos a la intemperie también pueden protegerse de un aumento inaceptable del contenido de humedad mediante una ventilación posterior eficaz. También tiene un efecto favorable en revestimientos o cubiertas compuestos de piezas de pequeño formato la difusividad de las numerosas juntas abiertas o solapadas, que permiten la salida de la humedad que haya podido penetrar ( 56, 58). La preservación constructiva de la madera es extraordinariamente variada ( 50–58). Durante siglos se han aplicado con éxito medidas muy efectivas. Se trata de una abundancia de medidas individuales, en parte muy bien conocidas, que se han complementado con modernas medidas de protección e higiene.6 En el caso de un edificio de madera en Suiza ( 50), se afirma:

53 Puente histórico de madera en Lucerna (Kapellbrücke) con una cubierta inclinada para proteger la estructura del puente de la intemperie.

6 Durabilidad

Protección de la madera

867

54 Edificio tradicional japonés de madera con un amplio tejado en voladizo: importante medida constructiva para la protección de la sensible estructura de madera.

57 Fachada de madera parcialmente agrisada de un edificio de viviendas debido a la intemperie y a la radiación ultravioleta. Es fácil ver cómo incluso pequeñas protuberancias tienen un gran efecto protector.

55 Recubrimiento/protección de superficies testeras.

56 Tejas de madera agrisadas en un tejado con cubierta de madera tradicional. La radiación ultravioleta descompone la lignina de la madera y, a largo plazo, provoca el agrisamiento, el agrietamiento, la penetración de la humedad y la destrucción.

58 Cavidad para la ventilación trasera con subestructura y pantalla de intemperie hecha de tejas de madera. Los revestimientos de madera deben estar siempre retroventilados si existe el riesgo de que el agua penetre a través de los mismos.

868

Protección de la madera

VI Funciones

...Para proteger el edificio de la humedad del suelo, se levanta del mismo y se apoya sólo en postes individuales; el tejado está cubierto de tejas de madera; y éstas están aseguradas por grandes piedras para que no sean levantados por las tormentas... 7

60 Podredumbra en la zona de conexión superior de la unión a media madera debido a la acumulación de agua en la junta.

También son dignos de mención los voladizos del tejado, que sobresalen ampliamente en las dos direcciones principales, y el corte inclinado de las testas de las vigas o de los tablones, destinado a garantizar un rápido drenaje o goteo del agua de lluvia. Algunas medidas ejemplares de preservación constructiva de la madera: • protección contra precipitaciones y salpicaduras de agua mediante aleros en voladizo ( 53, 54); se considera que la protección es suficiente si existe un ángulo de al menos 60 º con respecto a la horizontal, entre el borde delantero del tejado y el borde inferior de la madera de la fachada; • drenaje rápido del agua por medio de superficies inclinadas, goterones, caños de agua, etc. ( 55); • protección contra la conducción de la humedad desde charcos, el suelo o materiales de construcción adyacentes mediante capas selladoras (antes: hiladas de piedra, láminas de plomo/actualmente: membranas impermeabilizantes);

61 (Arriba) Cobertura de la testa de una viga con una cápsula metálica a pesar de la ubicación protegida bajo un saliente del tejado. La testa de la zapata (extremo izquierdo) está pintada con una pintura protectora blanca (Santuario Meiji, Tokio).

59 Resistencias a la difusión del vapor de agua de componentes de envoltura de madera que son inobjetables en términos de humedad y para los que, como resultado, no se requiere una verificación numérica de acuerdo con la norma DIN 4108-3; según DIN 68800-2.

• protección contra la condensación dentro del componente ejecutando una construcción no susceptible de condensación: Secuencia adecuada de capas, si es necesario barrera contra el vapor del lado interior con suficiente resistencia a la difusión de vapor de agua (valores altos de sd); capacidad de difusión suficiente (valores sd bajos) de las capas exteriores ( 59); valor sd al exterior

valor sd en el interior

≤ 0,1 m

≥ 1,0 m

≤ 0,3 m

≥ 2,0 m

0,3 m a ≤ sd ≤ 4,0 m a

6 x sd exterior a

Se permiten capas de aislamiento adicionales en el lado interior hasta un 20 % de la resistencia térmica total. a

Sólo para la prefabricación en fábrica según las directrices de construcción de paneles de madera.

• protección de la superficie de la madera contra la radiación ultravioleta ( 56, 57); • ventilación posterior de revestimientos ( 58); • provisión de mosquiteras ( 80, pos. 17);

6 Durabilidad

Protección de la madera

• funcionamiento correcto del edificio: ventilación y calefacción de espacios interiores. En  65 a 79 se muestran diversas construcciones de paredes exteriores y cubiertas que, según la norma, cumplen los requisitos para ser clasificadas en la clase de servicio CS 0, es decir, no hay objeción desde el punto de vista de la preservación de la madera. Además, en  80 a 83, se muestran detalles de base de paredes exteriores, es decir, los lugares que más peligran de la envolvente del edificio, que también pueden asignarse a la clase de servicio CS 0. Si no es posible esta asignación, deben tomarse medidas especiales. Para proteger la madera contra la acción destructiva de hongos, se puede hacer lo siguiente:

 DIN 68800-2, 7. a 9., Anejo A

 DIN 68800-2, 6.

• protección con suficientes voladizos de cubierta ( 64); • limitación del agrietamiento utilizando secciones transversales menores e introducción de ranuras de alivio en la madera maciza; 62 (Izquierda) Protección de las testas de las vigas expuestas y de las testas de las zapatas con pintura blanca pastosa; protección de las bases de columna apeándolas sobre losas de piedra planas (Santuario Meiji, Tokio). 63 (Abajo izquierda) Protección de la construcción de madera mediante un alto zócalo de piedra. 64 (Abajo) Protección de los puntales de madera inclinados mediante vierteaguas de chapa, a pesar de estar protegidos bajo un saliente de la cubierta (pista de hielo de Waldau, Stuttgart).

869

870

VI Funciones

Protección de la madera

interior

1

2

3

2

7 interior 8

1

2

3

5

y

9 10

11

12

4

6

x

6

y

exterior

65 Pared exterior en construcción nervada de madera en la que se cumplen las condiciones de la clase de servicio CS 0; según DIN 68800-2.

x

66 Pared exterior en construcción de madera maciza en la que se cumplen las condiciones de la clase de servicio CS 0; según DIN 68800-2. 14

9 10

1 2

z

exterior

11

3

4

x

67 Cubierta, no ventilada en el compartimento entre pares, en la que se cumplen las condiciones de la clase de servicio CS 0; según DIN 68800-2.

12 15

3

4 8

13

13

1 2 1 2 1 2

z

4 z

z

x

68 Cubierta, de poca pendiente, no ventilada, en la que se cumplen las condiciones de la clase de servicio CS 0; según DIN 68800-2.

3

3

x

x

69 Cubierta, inclinada, con aislamiento por encima de pares, en la que se cumplen las condiciones de la clase de servicio CS 0; según DIN 68800-2.

70 Cubierta plana en la que se cumplen las condiciones de la clase de servicio CS 0; según DIN 68800-2.

interior

15

13

15

13 3

1 2

10 15

17

1 28

3

4 19 20

21

9

22

18

1 2 1 2

z

z x

3

3

4 16

71 Cubierta plana, con revestimiento en el lado interior, en la que se cumplen las condiciones de la clase de servicio CS 0; según DIN 68800-2.

x

72 Cubierta, ventilada, en la que se cumplen las condiciones de la clase de servicio CS 0; según DIN 68800-2.

y x

23 exterior

73 Pared exterior, ventilada o con ventilación posterior, con capa de instalación, en la que se cumplen las condiciones de la clase de servicio CS 0; según DIN 68800-2.

6 Durabilidad

interior

1 28

21

y

3

24

1

3

27

26

24

y

exterior

74 Pared exterior, no ventilada, en la que se cumplen las condiciones de la clase de servicio CS 0; según DIN 68800-2.

x

26

75 Pared exterior en construcción de madera maciza, no ventilada, en la que se cumplen las condiciones de la clase de servicio CS 0; según DIN 68800-2.

28

3

4

5

y

29 exterior

x

76 Pared exterior en construcción de panel de madera, con sistema compuesto de aislamiento térmico, en la que se cumplen las condiciones de la clase de servicio CS 0; de acuerdo con DIN 68800-2.

interior

1

3

27

30 9 31 10 11

12

4

32 x

25

exterior

interior

y

interior

1

25

3

7 interior

4

x

1 28

871

Protección de la madera

29

y

exterior

77 Pared exterior en construcción de panel de madera, con sistema compuesto de aislamiento térmico de placas aislantes de fibra de madera, en el que se cumplen las condiciones de la clase de servicio CS 0; según DIN 68800-2. 1 revestimiento o aplacado en el lado interior 2 capa retardadora del vapor, si se requiere según la norma DIN 68800-2 3 producto de madera seco 4 material aislante de fibra mineral según EN 13162, placas aislantes de fibra de madera según EN 13171 o material aislante cuya idoneidad para esta aplicación haya sido probada por un certificado de las autoridades de construcción 5 revestimiento o aplacado exterior 6 protección contra la intemperie permanentemente eficaz según DIN 68800-2 7 material aislante de fibra mineral según EN 13162, placas de espuma rígida según EN 13163, placas aislantes de fibra de madera según EN 13171 o material aislante cuya idoneidad para esta aplicación haya sido probada por un certificado de las autoridades de construcción 8 cobertura o aplacado exterior 9 lata en pendiente o vertical 10 cavidad ventilada 11 latas portantes (clase de servicio CS 0) 12 tejado 13 impermeabilización de cubierta

x

1

z

exterior

78 Pared exterior en construcción de madera maciza, con sistema compuesto de aislamiento térmico, en la que se cumplen las condiciones de la clase de servicio CS 0; según DIN 68800-2. 14 lámina bajo tejado (lámina difusiva al vapor) 15 capa de aislamiento térmico 16 revestimiento, sin o con latas o aplacado 17 aplacado o entablado de materiales de madera 18 cobertura o impermeabilización de la cubierta, si es necesario capa de aislamiento térmico adicional 19 capa de instalación con o sin capa de aislamiento 20 revestimiento de una o varias capas en el lado interior 21 revestimiento o aplacado exterior con sd ≤ 0,3 m o tablero aislante de fibra de madera según EN 13171 22 cavidad ventilada o con ventilación posterior con un grosor de ≥ 2 cm 23 protección permanente contra la intemperie, revestimiento sobre listones verticales (los listones pueden asignarse a CS 0) 24 capa de drenaje de agua con sd ≤ 0,3 m 25 cavidad no ventilada 26 protección permanente contra la intemperie mediante componentes de fachada de pequeño formato (por ejemplo, entablado, tejas, pizarras) sobre rastreles (los rastre-

28 3

4

x

79 Cubierta, inclinada, en la que se cumplen las condiciones de la clase de servicio CS 0; según DIN 68800-2. les pueden asignarse a CS 0). 27 aplacado exterior, en la medida en que sea necesario por razones estáticas 28 capa retardadora de vapor con sd ≥  2,0 m en conjunto con la capa 1 29 sistema compuesto de aislamiento térmico exterior con placas de espuma dura, placas de fibra mineral o placas aislantes de fibra de madera; prueba de uso exigida por las autoridades de la construcción 30 entablado, ancho de tabla ≤ 160 mm 31 subestructura difusiva consistente en: • cobertura superior con sd ≤ 0,3 m; o bien: • entablado seco, con anchura máxima de 160 mm, cubierto con una membrana difusiva con sd ≤ 0,3 m; o bien: • tablero aislante de fibra de madera según EN 13171 de cualquier grosor para el área de aplicación DADdm según DIN 4108-10 diseñado como tablero difusivo bajo tejado tipo IL según EN 14964 32 sistema compuesto de aislamiento térmico exterior con placas aislantes de fibra de madera; prueba de uso exigida por las autoridades de la construcción

872

VI Funciones

Protección de la madera

2

1 5 6

9

15

z

13

7

1

2 5

x

16

14

18

3 11

13

9 17

6 11

7 20 8 10

8 4 10 19

8 4 10 12

3

5

21

14

6

1

13 3

14 11

4 19

12

12 ≥ 30 cm

z

z x

z x

80 Detalle de la base de una pared exterior con durmiente fuera de la zona de salpicaduras de agua, con sistema compuesto de aislamiento térmico, en la que se cumplen las condiciones de la clase de servicio CS 0; según DIN 68800-2. 2

1 5

21

6 7 20 8

23 3

14 11

10 4 22 12

z x

83 Detalle de la base de una pared exterior con durmiente en la zona de salpicaduras de agua, con pavimento firme y pendiente en la zona exterior adyacente, en la que se cumplen las condiciones de la clase de servicio CS 0; según DIN 68800-2.

x

81 Detalle de la base de una pared exterior con durmiente fuera de la zona de salpicaduras de agua, con fachada tipo cortina ventilada o ventilada por detrás, en la que se cumplen las condiciones de la clase de servicio CS 0; según DIN 68800-2.

82 Detalle de la base de la pared exterior con durmiente en la zona de salpicaduras de agua, con encachado de grava en la parte exterior, en la que se cumplen las condiciones de la clase de servicio CS 0; según DIN 68800-2.

1 Construcción de pared, variable (construcción de panel de madera, construcción nervada de madera, construcción de madera maciza, etc.); aplacado externo opcional según el sistema compuesto de aislamiento térmico externo utilizado 2 sistema compuesto de aislamiento térmico exterior con certificado de aptitud para la construcción 3 impermeabilización según DIN 18195-4 4 aislamiento perimetral con revoque de zócalo 5 capa de asiento de mortero 6 durmiente de madera (clase de servicio CS 0) 7 riel de base 8 sellado de juntas, por ejemplo, cinta de sellado 9 canto inferior del durmiente, en su estado final, a un mínimo de 15 cm por encima del nivel del terreno 10 nivel del terreno (NT) 11 losa de solera

12 cimiento 13 sellado hermético pared-hormigón (solera/ sótano) 14 borde superior del piso terminado (BSPT) 15 fachada tipo cortina ventilada o ventilada por detrás 16 fachada 17 mosquitero 18 espacio aéreo 19 encachado de grava 20 canto inferior del durmiente, en su estado final a un mínimo de 5 cm por encima del nivel del terreno 21 borde superior de la impermeabilización, en el estado final, como mínimo 15 cm por encima del nivel del terreno 22 pavimento (terraza o balcón) (= capa portadora de agua), pendiente mínima del 2 % 23 capa retardadora del vapor, 20 cm más alta que la impermeabilización exterior según DIN 18195-4 (valor sd en el interior cuatro veces mayor que en el exterior)

• uso de madera laminada encolada y madera maciza secada en horno; • uso de superficies cepilladas; • evitar el remanso de agua en conexiones ( 60); • cobertura de la madera testera ( 61, 62); • drenaje inmediato del agua pluvial; • cobertura de la parte superior de componentes no verticales ( 64). La protección contra daños causados por insectos se consigue con cada una de las siguientes medidas por sí misma:

6 Durabilidad

Protección de la madera

873

• utilización de componentes de madera sólo en habitaciones con un clima de vivienda normal; • utilización de madera laminada encolada, madera secada en horno o materiales a base de madera con un contenido de humedad u ≤ 20 % en estado de servicio; • mantener la accesibilidad de la madera para su inspección; etiquetado con referencia a la necesidad de controles periódicos; • utilización de duramen de color con un contenido de albura ≤ 10%. Otra posibilidad es revestir los componentes del edificio expuestos a la humedad con los llamados maderos de sacrificio, que pueden sustituirse fácilmente después de sufrir daños. La preservación química de la madera se basa en la aplicación de conservantes químicos para la protección preventiva contra los ataques de hongos e insectos. Su objetivo es evitar que los hongos e insectos penetren en la madera y la utilicen como alimento o base de crecimiento, destruyéndola. Se trata siempre de compuestos biocidas. Los conservantes químicos de la madera se componen de una o varias sustancias activas biocidas y de un denominado agente de transporte (que contiene agua o disolventes). Pueclase de servicio (CS)

0

a

b

c d

Preservación química de la madera

4.4.4

 DIN 68800-3

requisitos para el conservante de madera con autorización según la Ordenanza de Biocidas

requisitos para el conservante de madera con prueba de uso por parte de las autoridades de la construcción (abreviatura)

no se necesita conservante para la madera

1

escarabajo casero de cuernos largos y escarabajo roedor común d

prevención de insectos (Iv)

2 ab

escarabajo casero de cuernos largos y escarabajo roedor común d hongo de podredumbre parda

prevención de insectos (Iv) perjudicial para hongos (P)

3.1 b 3.2 b

escarabajo casero de cuernos largos y escarabajo roedor común d hongo de podredumbre parda y blanca

prevención de insectos (Iv) perjudicial para hongos (P) resistente a la intemperie (W)

4

escarabajo casero de cuernos largos y escarabajo roedor común d hongo de podredumbre parda, blanca y de moho c

prevención de insectos(Iv) perjudicial para hongos (P) resistente a la intemperie (W) resistente a la putrefacción de moho (E)

5

escarabajo casero de cuernos largos y escarabajo roedor común d hongo de podredumbre parda, blanca y de moho c broma

como para CS 4; eficacia adicional contra parásitos de madera en agua de mar

En el caso de componentes de madera para los que no hay riesgo de infestación por insectos, se puede prescindir de un efecto de prevención de insectos. Cuando exista riesgo de hongos de mancha azul en la madera instalada en las clases de servicio 2 y 3, puede ser apropiado un efecto antimanchas azules; se requiere un acuerdo especial para ello. Se requieren resultados positivos de pruebas de campo según la norma EN 252. Una eficacia contra todos los escarabajos que destruyen la madera cubre los requisitos de eficacia contra el escarabajo casero de cuernos largos y el escarabajo roedor común.

84 Selección de conservantes de la madera en función de la clase de servicio; según la norma alemana DIN 68800-3.

874

Protección de la madera



Conservantes de la madera

VI Funciones

den incluirse otros aditivos (pigmentos de color, protección contra la corrosión, etc.). Siempre se señala que, antes de utilizar conservantes químicos para la madera, hay que agotar la amplia gama de medidas de preservación constructiva. El problema de la preservación química de la madera radica en la dificultad de limitar el efecto de los biocidas a los llamados organismos objetivo, es decir, los parásitos que atacan la madera. Efectos secundarios no deseados también pueden afectar a otros organismos, como animales o seres humanos. La experiencia de los últimos 30 años ha llevado a una mayor concienciación y precaución en la manipulación de conservantes químicos de la madera. Hoy en día, la aplicación está precisamente especificada y limitada, y el método de aplicación se adapta con precisión a la necesidad (tipo y gravedad de la infestación) y al grupo de usuarios (bricolaje, empresa especializada). Se distingue entre: • conservantes de la madera solubles en agua o a base de agua: agentes principalmente inorgánicos, pero también orgánicos, que se introducen en la madera con la ayuda del agua. Se utilizan en madera fresca, semiseca y seca y representan una medida sencilla y rentable de protección química. Se distingue entre: •• sales no fijadoras (en este caso, compuestos de boro y flúor): éstas siguen siendo solubles en agua, por lo que la madera no debe humedecerse ni en la fase de fabricación ni después de la aplicación constructiva; •• sales fijadoras: son aptas para la humidificación directa posterior, por lo que también pueden utilizarse para componentes exteriores; A todas las sales se les puede añadir un colorante para que el tratamiento de protección sea reconocible exteriormente;



• conservante de madera en base aceitosa: término engañoso para conservantes de la madera en su mayoría orgánicos, disueltos en un disolvente orgánico. Se utilizan con madera seca y semiseca. Los conservantes aceitosos de la madera también pueden utilizarse como pintura.

Aplicación de conservantes de la madera

Se pueden distinguir los siguientes métodos de aplicación de conservantes de la madera:



• impregnación a presión; • impregnación por inmersión;

6 Durabilidad

Protección de la madera

• tratamiento superficial. La cantidad y la profundidad de aplicación del conservante de la madera al componente varía según el método utilizado y el tipo de madera. La albura es más absorbente que el duramen, el abeto y el abeto Douglas son difíciles de impregnar, la madera húmeda no puede ser tratada con conservantes aceitosos. Métodos: impregnación a presión en caldera, impregnación al vacío: El conservante se introduce en el componente de madera por gradiente de presión. El duramen se impregna en su zona periférica; la albura también puede impregnarse a fondo, dependiendo del método utilizado. Proceso complejo, pero especialmente adecuado para especies de madera difíciles de tratar (por ejemplo, madera de abeto). Deben impregnarse con este proceso los elementos de madera que estén en contacto permanente con el suelo o el agua. La impregnación a presión en caldera sólo puede ser realizada por empresas de impregnación especialmente equipadas.

Impregnación a presión en caldera

Métodos: impregnación por inmersión, impregnación por inmersión en proceso de larga duración: La madera aserrada se coloca en fardos en remojo con la solución conservante durante varias horas o incluso días. Se puede conseguir una profundidad de penetración de varios milímetros hasta varios centímetros.

Impregnación por inmersión

Métodos: inmersión corta, pulverización o pintura: El conservante de la madera sólo penetra unos milímetros como máximo en el componente de madera. Una medida sencilla en la que se trata con conservante para madera sólo la superficie.

Tratamiento superficial

Pintar las superficies de madera es otra forma de tratamiento superficial. Hay que distinguir según la finalidad de la medida:

Pintura en superficies de madera

• una capa de pintura cubriente—por ejemplo, con un barniz sintético—también tiene una finalidad de diseño y protege la madera del agrisamiento y de la intemperie directa, lo que por supuesto también protege la madera contra la infestación de parásitos, aunque no se hayan aplicado agentes protectores directos contra los mismos; • las pinturas también pueden desempeñar una función de protección combinada contra la intemperie y la infestación de parásitos. Para ello se utilizan imprimaciones y barnices conservantes de la madera.

 EN 927





875

876

Protección de la madera

VI Funciones

4.4.5

Preservación biológica de la madera

Se basa en el uso de enemigos naturales o de sustancias atrayentes. Se adoptan medidas de protección o se utilizan preparados que se supone que no afectan al bienestar de las personas. Estas medidas suelen ser sólo parcialmente efectivas, o son inadecuadas para la verdadera prevención permanente de la infestación de la madera en componentes en peligro. Ejemplos: encerar las superficies de madera con cera de abeja, untar con vinagre de madera.

4.4.6

Preservación de la madera por modificación térmica o química

Se trata de procedimientos de protección desarrollados recientemente para los que aún no existen experiencias a largo plazo. Pueden producir un efecto protector equivalente a la presencia de la clase de servicio CS 0, es decir hacer innecesaria cualquier otra medida protectora. Se distingue entre:

 DIN 68800-1, Anejo A

☞ Cap. V-2, Aptdo. 6. Madera modificada térmicamente (TMT), pág. 424  DIN CEN/TS 15679

• modificación térmica de la madera (TMT Thermally Modified Timber). Se somete a la madera a temperaturas más altas que 160 ° C, sustrayendo al mismo tiempo el oxígeno atmosférico y modificando de esta manera la composición química del material. Esto hace la madera más resistente a la descomposición y a la vez reduce el nivel de humedad de equilibrio. No obstante, este tratamiento también reduce notablemente su resistencia estructural, sobre todo la dinámica, tanto más cuanto mayor es la temperatura de tratamiento. • modificación química de la madera (CMT Chemically Modified Timber). Se somete a la madera a un tratamiento con sustancias como anhídrido acético en un tratamiento de acetilación, modificando en el proceso la microestructura de la madera por reacción química. Esto aumenta su resistencia a la descomposición. No existen aún a la fecha prescripciones normativas.

6 Durabilidad

1

2 3 4 5 6 7

Innenministerium des Landes Baden-Württemberg (ed) (1990) Eisen rostet – Informationen für Bauherren, Architekten und Ingenieure; Nürnberger U (1995) Korrosion Cita de: Innenministerium BW (ed) (1990) Eisen rostet, pág. 35 Ibidem pág. 48 Innenministerium des Landes Baden-Württemberg (ed) (1990); Nürnberger U (1995) Korrosion Herzog, Th, Natterer J, Volz M (1991) Holzbau Atlas Zwei, pág. 58–61 Ibidem pág. 58–61; también Frick et al (1992) Baukonstruktionslehre Teil 1, pág. 566 Cita y  50 procedentes de: Warth (1900) Die Konstruktion in Holz, pág. 68 y tabla 9

UNE-EN 46: Protectores de la madera. Determinación de la eficacia preventiva contra las larvas recién eclosionadas de Hylotrupes bajulus (Linnaeus) Parte 1: 2016-11 Aplicación mediante tratamiento superficial (método de laboratorio) Parte 2: 2016-11 Efectos ovicidas (método de laboratorio) UNE-EN 47: 2016-11 Protectores de la madera. Determinación del umbral de eficacia contra las larvas de Hylotrupes bajulus (Linnaeus). (Método de laboratorio) UNE-EN 48: 2007-01 Productos protectores de la madera. Determinación de la eficacia curativa contra las larvas de Anobium Punctatum (de Geer) (Método de laboratorio). UNE-EN 73: 2021-09 Durabilidad de la madera y de los productos derivados de la madera. Envejecimiento acelerado de las maderas tratadas antes de los ensayos biológicos. Procedimiento de envejecimiento por evaporación UNE-EN 84: 2021-09 Durabilidad de la madera y de los productos derivados de la madera. Envejecimiento acelerado de las maderas tratadas antes de los ensayos biológicos. Procedimiento de deslavado UNE-EN 113: Durabilidad de la madera y de los productos derivados de la madera. Método de ensayo frente a los hongos basidiomicetos destructores de la madera Parte 1: 2021-05 Determinación de la eficacia bioicida de los protectores de la madera Parte 2: 2021-05 Determinación de la durabilidad inherente o mejorada UNE-EN 117: 2012-12 Protectores de la madera. Determinación del umbral de eficacia contra las especies de reticulitermes (termitas europeas) (método de laboratorio) UNE-EN 118: 2014-01 Protectores de la madera. Determinación de la eficacia preventiva contra las especies de reticulitermes (termitas europeas) (método de laboratorio) UNE-EN 152: 2012-01 Protectores de la madera. Determinación de la eficacia preventiva de un tratamiento de protección contra los hongos de azulado de la madera puesta en obra UNE-EN 206: 2022-02 Hormigón. Especificaciones, prestaciones,

877

Notas

Normas y directrices

878

VI Funciones

producción y conformidad UNE-EN 212: 2003-09 Productos protectores de la madera. Guía general para el muestreo y la preparación de los productos protectores de la madera y de la madera tratada para su análisis UNE-EN 252: 2015-04 Ensayo de campo para determinar la eficacia protectora relativa de un protector de madera en contacto con el suelo UNE-EN 330: 2015-05 Protectores de la madera. Determinación de la eficacia preventiva de un protector aplicado bajo un revestimiento y no en contacto con el suelo. Ensayo de campo: método del bastidor en L UNE-EN 335: 2013-06 Durabilidad de la madera y de los productos derivados de la madera. Clases de uso: definiciones, aplicación a la madera maciza y a los productos derivados de la madera UNE-EN 350: 2016-11 Durabilidad de la madera y de los productos derivados de la madera. Ensayos y clasificación de la resistencia a los agentes biológicos de la madera y de los productos derivados de la madera UNE-EN 460: 1995-05 Durabilidad de la madera y de los materiales derivados de la madera. Durabilidad natural de la madera maciza. Guía de especificaciones de durabilidad natural de la madera para su utilización según las clases de riesgo UNE-EN 927: Pinturas y barnices. Materiales de recubrimiento y sistemas de recubrimiento para madera exterior Parte 1: 2013-12 Clasificación y selección Parte 2: 2015-05 Especificación de comportamiento Parte 3: 2020-05 Ensayo de envejecimiento natural UNE-EN 1001: Durabilidad de la madera y de los materiales derivados de la madera. Terminología Parte 1: 2005-12 Lista de términos equivalentes Parte 2: 2007-02 Vocabulario UNE-EN 1504: Productos y sistemas para la protección y reparación de estructuras de hormigón. Definiciones, requisitos, control de calidad y evaluación de la conformidad Parte 1: 2005-12 Definiciones Parte 2: 2005-10 Sistemas de protección superficial para el hormigón Parte 3: 2006-12 Reparación estructural y no estructural Parte 4: 2005-10 Adhesión estructural Parte 5: 2014-07 Productos y sistemas para inyección del hormigón Parte 6: 2007-11 Anclaje de armaduras de acero Parte 7: 2007-11 Protección contra la corrosión de armaduras Parte 8: 2020-04 Control de calidad y evaluación y verificación de la constancia de prestaciones (EVCP) Parte 9: 2011-01 Principios generales para el uso de productos y sistemas Parte 10: 2019-10 Aplicación "in situ" de los productos y sistemas y control de calidad de los trabajos UNE-EN 13986: 2015-09 Tableros derivados de la madera para utilización en la construcción. Características, evaluación de la conformidad y marcado

6 Durabilidad

UNE-EN ISO 12944: Pinturas y barnices. Protección de estructuras de acero frente a la corrosión mediante sistemas de pintura protectores Parte 1: 2018-11 Introducción general Parte 2: 2018-11 Clasificación de ambientes Parte 3: 2018-11 Consideraciones sobre el diseño Parte 4: 2018-11 Tipos y preparación de superficies Parte 5: 2020-06 Sistemas de pintura protectores Parte 6: 2018-11 Ensayos de comportamiento en laboratorio Parte 7: 2018-11 Ejecución y supervisión de trabajos de pintado Parte 8: 2018-11 Desarrollo de especificaciones para trabajos nuevos y mantenimiento Parte 9: 2018-11 Sistemas de pintura protectores y métodos de ensayo de comportamiento en laboratorio para estructuras de ultramar y estructuras afines DIN 1045: Concrete, reinforced and prestressed concrete structures Part 2: 2008-08 Concrete – specification, properties, production and conformity – application rules for DIN EN 206-1 Part 3: 2022-07 Execution of structures DIN 68364: 2003-05 Properties of wood species – Density, modulus of elasticity and strength DIN 68800: Wood preservation Part 1: 2019-06 General Part 2: 2022-02 Preventive constructional measures in buildings Part 3: 2020-03 Preventive protection of wood with wood preservatives Part 4: 2020-12 Curative treatment of wood destroying fungi and insects and refurbishment DIN CEN/TS 15679: 2008-03 (White Draft) Thermal Modified Timber – Definitions and characteristics

879

ANEXO

I

EL PROYECTO CONSTRUCTIVO

II ESTRUCTURA II-1 ORDEN Y SUBDIVISIÓN II-2 CONSTRUCCIÓN INDUSTRIALIZADA II-3 ORDENAMIENTO DIMENSIONAL III SOSTENIBILIDAD III-1 CONTEXTO III-2 ECOLOGÍA III-3 ECONOMÍA III-4 FACTORES SOCIALES III-5 ANÁLISIS DEL CICLO DE VIDA III-6 RECICLAJE IV MATERIALES IV-1 MATERIA IV-2 MATERIALES TÉCNICOS IV-3 PIEDRA IV-4 HORMIGÓN IV-5 MADERA IV-6 ACERO IV-7 HORMIGÓN ARMADO IV-8 VIDRIO IV-9 MATERIALES SINTÉTICOS V V-1 V-2 V-3 V-4 V-5

Índice.............................................................................. 882 Bibliografía...................................................................... 904 Origen de ilustraciones...................................................913 Agradecimientos.............................................................918

PRODUCTOS DE CONSTRUCCIÓN PIEDRAS ARTIFICIALES PRODUCTOS DE MADERA PRODUCTOS DE ACERO PRODUCTOS DE VIDRIO PRODUCTOS SINTÉTICOS

VI FUNCIONES VI-1 ÁMBITO VI-2 CONDUCCIÓN DE FUERZAS VI-3 PROTECCIÓN HIGROTÉRMICA VI-4 PROTECCIÓN ACÚSTICA VI-5 PROTECCIÓN CONTRA INCENDIOS VI-6 DURABILIDAD ANEXO

© Springer-Verlag GmbH Germany, part of Springer Nature 2023 J. L. Moro, El proyecto constructivo en arquitectura – del principio al detalle, https://doi.org/10.1007/978-3-662-66558-9

882

ÍNDICE

A abastecimiento y evacuación 33. Véase también  suministro y eliminación abertura de grieta 740 abeto 410, 421, 422, 429, 875 abeto de Douglas 410, 429, 875 abombado 667. Véase también  abombamiento abombamiento 669. Véase también  abombado abreviatura 796, 800, 806 absorción 254, 275, 375, 462, 463, 480 absorción acústica 143, 754, 789 absorción capilar 281 absorción capilar de agua 724. Véase también  succión capilar absorción de agua 724, 735, 860 absorción de humedad 862 abstracción 8, 19 acabado 238, 331 accesibilidad 142, 850, 873 accesorio 296, 835 accidente 128 acción 246 acción capilar 301 acción de diafragma 633, 655. Véase también  efecto de diafragma acción mecánica 805 aceite de silicona 362 acero 15, 35, 38–40, 43, 44, 45, 193, 204, 214, 218, 226, 227, 229, 231–240, 290, 380, 382, 383, 397, 404, 426, 434–456 acero al cromo-níquel 855 acero al cromo-níquel-molibdeno 855 acero aleado 171, 296, 298, 299, 304, 436, 457 acero básico 299, 437 acero de ala ancha 440 acero de alta resistencia 290 acero de alto rendimiento 434 acero de armadura 380, 448, 449 acero de armadura en barra 448 acero de calidad 299, 437 acero de grano fino 436, 437 acero de pretensado 451 acero dúctil 299 acero dulce 229, 231, 233, 299, 300, 448 acero en barra 440 acero estructural 156, 160, 231, 237, 299, 300, 301, 305, 306, 309, 311–313 acero estructural con resistencia mejorada a la corrosión atmosférica 237, 436, 437, 438, 854 acero estructural dulce 436 acero estructural no aleado 436, 437 acero fino 299 acero fundido 35, 297, 301, 302, 304, 307, 435, 444–447 acero galvanizado 426 acero inoxidable 237, 397, 436, 438, 448, 450, 451, 453, 455, 456, 855 acero laminado 227, 299, 310 acero no aleado 296, 298, 299, 304,

Anexo

436–438, 451, 453, 454, 457 acero preestirado 298 acero quebradizo 297 acero seccionado 39, 440 ácido 205, 213, 237 acondicionamiento 134, 135 acondicionamiento acústico de locales 509 acristalamiento 838, 839 acristalamiento aislante 465, 471, 690, 777 acristalamiento aislante de doble luna 777 acristalamiento al vacío 346, 467 acristalamiento de doble hoja 346 acristalamiento resistente al fuego 838 acristalamiento simple 778 actitud irónica 246 acumulación de humedad 862, 865, 866 acústica 522, 750, 753, 790 acústica constructiva 509, 522, 523, 750, 752–754, 756, 758, 759, 766, 768, 778. Véase también  protección acústica acústica de impacto 759, 766, 768, 772 acústica de sala 143, 523, 750. Véase también  acústica espacial acústica espacial 750, 752. Véase también  acústica de sala adaptabilidad 28 adaptación 135 adherencia 256, 318, 631. Véase también  adhesión adhesión 200, 261, 262, 285, 286. Véase también  adherencia adhesivado 37, 38 adhesivo 361, 405, 414, 416 adhesivo de dos componentes 361 aditivo 173, 174, 176, 215, 216, 258, 270, 284, 323–325, 338, 339, 341, 352 aditivo ignífugo 352 aditivo puzolánico 323 adsorción 210, 213, 223, 225, 228, 229 aerogel 346, 480, 481 afianzado 635, 646, 673 agente atmosférico 192, 244 agente de transporte 873 agente nucleante 352 agente químico 237 aglomerante 201, 208, 209, 211, 214, 215, 217, 259 aglomerante hidráulico 201, 209, 214, 215, 259 aglomerante mineral 388, 390 aglomerante no hidráulico 209 aglomerante orgánico 388, 390, 398 aglutinante 204, 208, 209, 211, 214, 215, 217, 381, 389, 418, 421, 423. Véase también aglomerante agregado 211, 216, 217. Véase también  árido agregado mineral 381, 390 agricultura 48 agrietamiento 227, 234, 856, 858, 865, 867, 869. Véase también  formación de grietas agua 33, 34, 111, 112, 192, 193, 198–201, 209–217, 223–225, 228, 229, 236–238 agua bajo presión 517, 714 agua caliente 511 agua de amasado 169, 213, 215–217, 270–272, 274

agua de condensación 685, 723, 852 agua de escorrentía 518 agua de extinción 804 agua de lluvia 679, 680, 682, 698, 866, 868. Véase también  agua pluvial; Véase también  agua de precipitación agua de precipitación 860. Véase también  agua de lluvia; Véase también  agua pluvial agua estancada 275 agua fría 511 agua pluvial 517, 518, 521, 851, 872. Véase también  agua de lluvia; Véase también  agua de precipitación agua residual 112, 168, 511 agua subterránea 369, 515–517 ahorro de energía 725, 746 aire 192, 194, 210, 213, 215, 216, 229, 501, 508, 510, 520, 521, 549, 550, 668 aireación 848, 862 aire ambiente 508, 549 aire exterior 521 aislamiento 19, 33, 34 aislamiento acústico 142, 143, 417, 422, 423, 522, 753–756, 758–762, 764, 766–779, 780–784, 789, 790, 825 aislamiento acústico aéreo 754, 759, 768, 773, 774, 776 aislamiento acústico de impacto 759, 768, 771–774 aislamiento acústico de pisadas 768 aislamiento acústico de ventanas 776, 777 aislamiento de poliestireno 159 aislamiento de poliestireno XPS 159 aislamiento interior 732 aislamiento no hidrófilo 716 aislamiento perimetral 491, 715, 727, 732, 734 aislamiento por ramificación 764 aislamiento térmico 19, 34, 206, 209, 684–686, 688, 689, 692, 694, 696–706, 708–713, 715–717, 720, 725–727, 729, 730, 732, 734, 743, 745 aislamiento térmico transparente 479–481 ala 440, 441, 815, 838 alabeo 227, 414 alambre 303–305, 450–453 alambre de armadura 448, 449 alambrón 299 álamo 421, 422 albañilería 63, 366, 368–371, 381, 383–386, 399, 400, 810 albardilla 275.Véase también  coronación de muro albura 281, 288, 873, 875 aleación 170, 171, 237, 296–298, 305 alerce 410 alero 712, 734 alero en voladizo 868 alféizar 325 alma 310, 417, 425, 452, 815, 814, 426 almacenamiento 865 almacenamiento de calor 194, 240, 320. Véase también almacenamiento térmico almacenamiento térmico 798. Véase también almacenamiento de calor alto horno 270, 296, 382, 434, 435

883

altura 62, 533, 544, 564, 578, 582, 586–588, 590, 592, 594, 596, 598, 599, 604, 605, 610, 661 altura del edificio 518, 533 aluminio 207, 210, 211, 229, 301, 303 ambiente alcalino 327. Véase también  entorno alcalino; Véase también  medio alcalino ambiente húmedo 716, 727 amida 350 aminoácido 360 amortiguación 759, 762, 764, 765, 774 amortiguación de cavidad 764, 765, 774 amortiguación por enlace 764 amortiguación por material 759 amplitud 750, 751 análisis del ciclo de vida 108, 116, 117, 121, 150, 160 análisis estructural 531, 558, 674 ancho 62. Véase también anchura anchura 534, 586–588, 590, 592, 594, 596, 598, 599, 604, 605, 610, 648. Véase también ancho anchura de junta 818, 819 anclaje 318, 396 andamio 62 ángulo de incidencia 756 anhidrita 214 anillo 673 anillo anual 280–283, 288, 865 anión 198, 199 anisotropía 203, 208, 217, 218, 232, 234, 246, 865 ánodo 847–849, 855 ánodo de sacrificio 855 antiestático 352 antigüedad clásica 52 antigüedad romana 259 apagado 213 apantallamiento 818 aparejo 39, 74, 75, 77, 78, 260–266, 366, 616, 627, 630, 634, 635, 638, 674 aparejo a soga 75 aparejo a sogas y tizones 75 aparejo a tizón 75 aparejo belga 75 aparejo central 75 aparejo descentrado 75 apariencia 244, 248 apariencia estética 248, 524 apariencia visual 13 apilamiento 254 aplacado 616, 617, 648, 650, 652, 653, 664, 665 aplicación de carga 534, 541 apoyo 254, 255, 266, 516, 531, 538–542, 544, 548, 551, 558, 560–562, 564, 566, 568, 570–572, 574–579, 582, 586–590, 592, 594–600, 602, 604–606, 608, 610, 614, 615, 620, 623, 626, 628–631, 633, 634, 636, 637, 639, 641–643, 650, 651, 653, 654, 656–662, 665, 668, 669, 671–674. Véase también  soporte apoyo articulado 570, 572, 576–579, 582, 594, 596, 598, 599, 605, 614, 623, 636 apoyo biarticulado 614 apoyo bivalente 562, 566, 570, 572, 576, 578, 582, 594, 596

apoyo deslizante 562, 566, 570, 572, 594, 596 apoyo hiperestático 570, 572, 576, 578, 808, 814, 815 apoyo isoestático 562, 566, 582, 808, 814, 815 apoyo lineal 344, 540, 541, 560, 561, 586–588, 590, 592, 594–600, 602, 604, 605, 620, 623, 626, 634, 637, 651, 657, 660, 661, 815 apoyo monovalente 538, 562, 566, 570, 572, 594, 596 apoyo perimetral 650, 657 apoyo puntual 539, 610, 623, 660, 661, 665, 671. Véase también soporte puntual apoyo trivalente 538, 568, 574, 575, 586, 587, 592 apresto 325 aprovechamiento 30, 809, 823 aprovechamiento térmico 132. Véase también  reciclaje térmico aptitud para el material 245, 247 aramida 354, 360. Véase también  poliamida aromática árbol 161, 220 arcilla 35, 207, 209–212, 215, 228, 229 arco 12, 576, 636 arena 210, 228, 229 arena de cuarzo 165, 168, 341 arenisca 207 argamasa 254, 256, 257. Véase también  mortero argón 465, 466 árido 168, 169, 170, 209, 210–213, 233, 241, 258, 267, 270, 271, 323, 324, 329, 330. Véase también  agregado árido reciclado 169, 170 arista 822. Véase también  canto arma 296 armadura 40, 193, 214, 234, 235, 240, 270–273, 316–321, 325–330, 332, 798, 814, 815, 819–821, 833, 838 armadura activa 448, 451 armadura de acero 856 armadura de malla 620 armadura de retracción 317, 319, 326 armadura de tracción 443 armadura pasiva 448 armadura textil 326, 704 armazón 198, 220, 289, 302, 309 armazón de barras 302, 309 armazón ligero 760 arquitecto 17, 21, 52, 247 arquitectura 14, 246–248 arquitectura contemporánea 246 arquitectura gótica 247 arquitectura high-tech 55 arquitectura industrializada 55 arquitectura moderna 52, 54, 55 arrabio 170, 434–436 arriostramiento 12, 309, 516, 627, 644–646, 648, 650, 655, 661 arriostramiento diagonal 644–646, 648, 650, 655 arruga 670 artesanía 49, 256 artesano 49, 50

articulación 562, 566, 570, 572, 578, 582, 594, 596, 614 ascenso capilar 716 asentamiento 263, 541 aserradero 404, 411 asignación de funciones 686. Véase también  asignación funcional asignación funcional 688. Véase también  asignación de funciones astilla 413, 421, 422 ataque alcalino 325 ataque químico 492, 496 atenuación 754, 758, 759, 761, 769 atenuación sonora 761 atmósfera 112, 223, 237 átomo 194, 195–201, 203–205, 207, 208, 219, 221–224, 230–232 átomo de hidrógeno 200, 204 atornillado 301, 834 atracción 194, 200, 221–224, 244 atracción electrostática 200, 223 autoclave 377, 379, 399, 475 automatización 48, 56, 59 automatización de la producción 48 autonivelación 331

B baja corriente 511 balcón 735, 738 banda 83–88, 207, 208, 373, 440, 442, 455, 577, 620, 623 banda laminada en caliente 440 banda laminada en frío 440 baño de inmersión 853, 854 baño galvánico de zinc 854 barlovento 518 barra 35, 246, 285, 289, 532, 544–546, 551, 552, 558, 559, 562, 564, 566, 568, 570, 572, 574–578, 582, 616, 617, 626–631, 634, 636, 639, 640–642, 644–655, 657, 658, 660, 661, 664, 665 barra bajo compresión 545, 574, 575 barra bajo tracción 545, 575 barra de acristalamiento 838, 839 barra de armadura 317, 318, 814, 815 barra diagonal 646–648 barra testera 641, 642, 648, 650, 654 barra transversal 644, 646, 652, 653, 657, 661 barrera contra el agua 710, 715 barrera contra el fuego 807, 813, 819 barrera contra el vapor 684, 686–689, 691, 698–701, 708–716, 730, 732, 734, 852, 715 barrera contra el viento 684, 687, 708 barrera contra la lluvia 700, 702, 704, 708, 710, 712 barrera de vapor 512 basalto 259 base 205, 237 base de datos 61, 113 basura 164 benceno 200, 357 bicarbonato de sodio 339. Véase también  sosa bienestar 102, 103 BIM 60, 61

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biotecnología 48 bloque 36, 75, 366–368, 377, 379–383, 387, 388 bloque de construcción 30, 201–203, 205, 226–228, 230, 236, 254, 256, 616, 617, 630, 632, 636–638, 673, 674 bloque de hormigón 366, 379–382 bloque de hormigón celular 379, 380, 399 bloque de piedra 254, 257 bloque de vidrio 388, 478, 479, 484 bloqueo por dislocación 231, 307 bóveda 254, 270, 551, 629–631, 634, 635, 638, 639, 674 bóveda plana 630 bovedilla 376, 834, 837 bricolaje 874 brillo 200, 230, 297 bronce 296 butilo 464, 465 butiral de polivinilo 475, 778

C cable 300, 304, 310, 446, 451–453, 456, 457, 510, 548, 549, 655, 667, 668 cable abierto en espiral 453 cable cross lay 451 cable de hilo redondo 453 cable eléctrico 510, 815, 819, 820, 835 cable espiral completamente cerrado 453 cable guardín 453 cable Lang lay 451 cabrio 420 CAD 60, 61 CAD/CAM 60, 61, 322 cadena 205, 207, 208, 218–222 cadena molecular 204, 205, 350, 351, 357, 360, 361. Véase también  macromolécula; Véase también  molécula gigante cal 209, 211, 213–217 cal aérea 211, 213, 215–217 cal apagada 213 calcinación 209, 224, 377 cálculo 14, 60, 61 cálculo higrotérmico 730 calefacción 116, 510, 684, 685, 725, 744 calefacción por suelo radiante 144 calentamiento global 102, 103 calidad 34, 49, 51, 59, 63 calidad del aire 143, 145 calidad de vida 142 calidad ecológica 103 calidad económica 103 calidad procesual 103 calidad sociocultural 103 calidad técnica 103, 104 caliza 207, 211–213, 216, 217 calor 33, 34 calor de fraguado 217, 272. Véase también  calor de hidratación calor de hidratación 271. Véase también  calor de fraguado calor radiante 830 cal viva 211, 213 cámara 679, 683, 684, 694, 696, 697, 704–706, 709, 710, 712, 719 cámara de aire 705, 709, 710, 712 cámara de aire ventilada 705, 709, 710,

Anexo

712 cámara de descompresión 684 cambio climático 145 cambio de forma 548, 670–672 cambio de temperatura 226, 272, 287 cambio de volumen 864 cambium 280, 282 campana 296 Canon de la Proporción 68 cantera 254 cantería 50, 256 cantero 254 canto 260, 534, 544, 645, 650, 652, 653, 664–667, 820, 827, 832, 834, 837, 838. Véase también  arista cantonera 834 capa 34, 207, 211, 223, 230, 239, 240, 503, 512, 517, 521, 522, 550, 637–639, 665–667. Véase también  estrato capa aislante 685, 825, 833, 839. Véase también  capa de aislamiento capa celular 280 capacidad aislante 346 capacidad de aislamiento 694, 698, 706, 708, 719, 726, 727 capacidad de almacenamiento de calor 240, 320. Véase también  capacidad de almacenamiento térmico capacidad de almacenamiento térmico 726. Véase también  capacidad de almacenamiento de calor capacidad de carga 12, 38, 128, 234, 235, 237, 247, 368, 406, 407, 417, 425, 426, 534, 547–549, 618, 638, 652, 795, 798, 799, 805, 806, 808, 809 capacidad de carga residual 345, 475 capacidad de difusión 681, 685, 686, 692, 702, 734, 868 capacidad de difusión de vapor 512, 681, 685, 686, 692, 702. Véase también  difusividad de vapor capacidad de reacción 195 capacidad de resistencia al fuego 795, 801, 805–807 capacidad de servicio 192, 193, 195, 235, 506, 673, 846 capacidad específica de almacenamiento de calor 194 capa compensadora de presión de vapor 698 capa de agarre 391 capa de aire 680, 682–684, 686, 687, 691, 692, 696, 697, 704, 707–711, 713, 719, 723–725, 730, 732, 734, 735 capa de aire estacionaria 720, 722 capa de aire no ventilada 725 capa de aire ventilada 682, 692, 704, 725, 734 capa de aislamiento 396, 684, 686, 688, 689, 696, 698, 700, 702, 704, 706, 708–710, 712, 714, 715, 726, 730, 732, 734, 826, 827. Véase también  capa de aislamiento térmico; Véase también  capa aislante capa de aislamiento térmico 396, 684, 686, 688, 689, 696, 698, 700, 702, 704, 706, 708, 710, 712, 715, 716, 734. Véase también  capa de aislamiento

capa de barrera 521 capa de contención 682 capa de electrones 195, 197 capa de grava 698, 699, 700, 701 capa de metal noble 466–468 capa de mortero 256–258, 261 capa exterior 868 capa funcional 684, 685, 687, 688, 690, 718, 766 capa hermética 684 capa impermeabilizante 716 capa intermedia 344 capa intermedia elástica 760, 778 capa niveladora 698 capa pasiva 320, 438, 852, 854–856 capa protectora 698 capa retardante de vapor 689, 708, 730, 732, 734 capa selladora 868 capa separadora 716 capa unimolecular 194 capilaridad 223, 716, 865 capital 56 captación de energía solar 341, 505 característica dúctil 353 característica hidrófuga 681 característica viscoelástica 272. Véase también  carácter viscoelástico carácter viscoelástico 272. Véase también  característica viscoelástica carbón 56 carbonatación 213, 215, 237, 856–858 carbonato de calcio 211, 213, 856 carbonato de zinc 852, 853 carbonización 806, 822 carbono 111, 112, 161, 203–205, 211, 213, 215, 218, 224, 231, 239 carbón vegetal 434 carga 12, 15, 16, 194–196, 198–200, 210, 218, 220, 223, 226–228, 230–235, 237–239, 500, 503, 504, 506, 513–517, 519, 530–542, 544, 546–552, 554, 556, 558, 560–580, 582, 584, 586–600, 602, 604–606, 608, 610, 612, 614–616, 618–620, 623, 626, 629, 630, 631, 633–644, 646, 648, 650–655, 657, 660, 661, 664–666, 668–674 carga admisible 311 carga cambiante 549, 648, 669 carga crítica de pandeo 614, 615, 631, 642, 643, 654, 655 carga de área 534, 587, 590, 592, 594, 596, 598, 599, 604, 605, 610 carga de fuego 238, 239, 795, 799, 805, 806, 819 carga de impacto 513, 514, 805, 806 carga de nieve 513–515, 533 carga de viento 513, 514, 517, 519, 533, 665 carga distribuida 266, 671, 672 carga dominante 533, 534 carga eléctrica 195, 198, 223. Véase también  polaridad carga estática 534 carga externa 513, 532–534, 536, 537, 542, 558, 562, 566, 568, 570, 572, 574–576, 578, 582, 586–588, 590, 592, 594, 596, 598, 599, 604, 605, 610, 616, 641,

885

665, 671, 673, 674 carga horizontal 12, 256, 262 carga lineal 534, 537, 542, 562–573, 576–580, 582, 584, 586, 588, 589, 630, 631, 642, 670 carga máxima 534 carga móvil 534 carga muerta 255, 261, 262, 266, 311, 332, 513–516, 530, 533, 560, 561, 587, 634, 635, 639, 665. Véase también  peso muerto; Véase también  peso propio carga simple 534, 536, 574, 575, 653, 654 carga sísmica 516 carga sobreimpuesta 262, 266. Véase también  carga superpuesta carga superpuesta 255, 261, 631, 634, 636. Véase también  carga sobreimpuesta carga uniformemente distribuida 549 carga vertical 261, 262, 264 carga viva 514, 515, 516, 533 carpintería 407, 418 carpintero 50 carretera 170 Casa Farnsworth 461 cáscara 34 cascarón 494, 551 casetón de acero 444 catástrofe 128 catión 198, 199, 338 cátodo 847, 849, 858 caucho 350, 351, 361 caucho butílico 361. Véase también  poliisobutileno caucho de silicona 362, 494, 496 caucho de silicona de vulcanización en caliente 362 caucho de silicona vulcanizante en frío 494 caucho elástico de silicona de vulcanización en frío 362 cavidad 210, 212, 216, 236, 271, 274, 281, 285, 286, 375, 417, 759, 761, 762, 810, 833, 848, 849 celosía 230, 309, 310, 376, 419, 420, 425, 426 célula 203, 207, 230, 285, 286 célula elemental 203, 207, 230 celulosa 179, 204, 205, 217, 219, 220, 281, 284, 286 cementita 231 cemento 165, 168–170, 176–178, 201, 209, 215–217, 228 cemento Portland 165, 168, 169, 259, 270, 275, 324 ceniza volante 323, 324 cepilladora 414 cepilladora de gruesos 414 cercha 414, 420, 425, 426, 430 cercha de placas clavo 426 cerco aplacado 616, 617, 665 cerramiento 142, 206, 683, 688, 714, 727 cerramiento exterior 678, 702 cibernética 48 ciclo de renovación 121, 127, 846 ciclo de vida 108–114, 116, 117, 248, 249, 505, 524 cierre espacial 802, 805, 824, 826 cierre por fricción 262, 263, 265, 631

cimentación 238, 310 cimiento 74, 236, 263, 272, 333, 513 cinemática 646 cinta autoadhesiva de sellado 494 circulación 146 cizalladura 286, 542, 627. Véase también  cizallamiento cizallamiento 230, 233–235, 546, 629, 632, 637, 638, 645, 646, 649, 656, 667. Véase también  cizalladura claraboya 491, 494 clase de durabilidad 862 clase de exposición 169 clase de impacto del agua 740 clase de resistencia 372, 384, 386, 408, 409 clase de resistencia al fuego 145, 800, 805, 807, 811 clase de riesgo especial 795 clase de selección 406, 409 clase de servicio 860, 866, 869–873 clase de tolerancia dimensional 410 clase de uso del local 740 clasificación 4, 21, 42 clavo 38, 425, 426 cliente 41, 61 clima 121 clima interior higiénico 725, 726 clínker 211, 212, 260 clínker cerámico 375 clínker cerámico macizo 375 clinker de cemento 165, 168, 170, 176–178 clínker macizo 375 clínker perforado verticalmente 375 cloro 297 clorofila 205 clorofluorocarbono 112 cloruro 856, 858 cloruro de polivinilo 340, 350, 356 Club de Roma 102 CNC 60, 304, 310 coacción 236, 319, 344, 479, 516, 531, 538, 539, 808, 815 cobertura 320 cobre 194, 296 cocción 35, 209, 210, 214, 366, 368, 375 cocción por gas regenerativa 435 coche 846 codo 578, 579, 582, 583 codo de pórtico 40 codo rígido 578, 579, 582, 583 coeficiente de absorción de agua 724, 735 coeficiente de conductividad térmica 297, 718, 721 coeficiente de resistencia a la difusión 723 coeficiente de transferencia superficial de calor 720 coeficiente de transferencia superficial de calor por convección 720, 721 coeficiente de transferencia superficial de calor por radiación 720 coeficiente de transmisión térmica 463, 466, 484, 721, 722. Véase también  coeficiente de transmitancia térmica coeficiente de transmitancia térmica 721, 722. Véase también  coeficiente de transmisión térmica cofradía 49

cohesión 195, 196, 217, 219, 221–223, 226, 228–230, 237 cojín 550, 616 cojinete 448, 492 cojinete deslizante 492 cola de resina sintética 414 colapso 799, 806, 807, 822 coloración 281, 368 colorante 352 columna 28, 420, 533, 578, 834, 836, 839. Véase también  soporte combustibilidad 280, 796, 799, 826. Véase también  inflamabilidad combustible 238, 239 combustible secundario 165 combustión 209, 212, 214, 215, 238, 797, 799, 800, 805, 808, 820, 838 compactación 321, 328, 329, 331, 332 compatibilidad ecológica 248, 524 competencia 17 complejidad 15, 18 complejidad constructiva 42 complejidad funcional 42, 64 complicación 246 complicación constructiva 627, 648, 655, 664 componente 6, 8, 12, 13, 17–19, 26, 28–30, 33, 34–38, 40–43, 503, 504, 506, 512–516, 521–523, 530–535, 537, 538, 541, 542, 544, 546–552, 554, 558, 560, 562, 564, 566, 568, 570, 572, 574–577, 614–616, 618, 620, 630, 631, 634–636, 638, 639, 642, 648, 667, 668 componente bidimensional 289, 532, 548, 822. Véase también  componente superficial; Véase también  elemento bidimensional componente compuesto 578 componente curvado 550. Véase también  componente curvo componente curvo 532, 548, 550, 576, 577, 638, 639. Véase también  componente curvado componente de acero 227, 301, 305, 308, 310, 311, 799, 830, 832 componente de carga 533 componente de doble hoja 755, 759, 760, 762, 765, 768. Véase también  elemento de doble hoja componente de fábrica 810, 813 componente de fuerza 514, 516, 532, 533, 537, 538, 542, 544, 635, 670, 671 componente de hormigón 228, 317, 319, 320, 326, 329, 331 componente de madera 809, 821–823, 826, 832, 866, 873 componente de madera maciza 822 componente de una hoja 755, 759, 760, 765, 767. Véase también  componente monohoja componente de varias hojas 753, 755. Véase también  componente multihoja componente elemental 552, 558, 620 componente envolvente 509, 513–515, 519, 521–523, 532, 534, 548, 554, 639, 641, 648, 667, 668, 673, 752, 765, 768, 776, 795, 807. Véase también  elemento envolvente

886

componente envolvente cubierto de tierra 740 componente envolvente en contacto con la tierra 519, 521 componente envolvente exterior 509, 513, 522 componente envolvente horizontal en contacto con la tierra 515 componente envolvente horizontal situado sobre nivel 515 componente envolvente inclinado situado sobre nivel 514 componente envolvente interior 509, 513, 522 componente envolvente sobre nivel 519, 521 componente envolvente vertical en contacto con la tierra 515 componente envolvente vertical situado sobre nivel 514 componente estratificado 721 componente exterior 509 componente flanqueante 522, 753, 755, 761–766, 770 componente galvanizado 854 componente inaccesible 855 componente interior 509 componente laminar 332 componente lineal 548 componente monohoja 755. Véase también  componente de una hoja componente multihoja 764. Véase también  componente de varias hojas componente no portante 803, 807 componente orgánico 797 componente plano 321, 420, 532, 538, 548, 550, 551, 586, 616. Véase también  elemento plano componente portante 803, 807, 826 componente prefabricado 40 componente rectilíneo 550 componente separador 755, 764 componente sólido 763, 764 componente superficial 28, 504, 532, 538, 586, 616. Véase también  componente bidimensional componente transparente 685, 722 comportamiento acústico aéreo 755, 774, 778 comportamiento acústico constructivo 765, 774 comportamiento ante el fuego 796, 798, 799, 801 comportamiento benévolo 272 comportamiento de carga 541, 544, 604, 616, 618, 661. Véase también  comportamiento portante comportamiento deformacional 226, 246, 258, 263, 264, 271, 272, 285, 287, 318, 319, 329, 418; Véase también  propiedad deformacional comportamiento dúctil 311 comportamiento elástico 226 comportamiento frágil 342 comportamiento higroscópico 272 comportamiento mecánico 192, 219, 220, 234, 271 comportamiento portante 541, 665. Véase

Anexo

también  comportamiento de carga comportamiento quebradizo 272 comportamiento térmico 144, 220 composición 6, 27, 30, 31, 32 compost 179 compresión 35, 39, 230–234, 317, 514, 516, 542, 544–557, 560, 574, 575, 577, 579, 583, 586–588, 614, 618–620, 626–628, 630–638, 641–644, 646–648, 652–655, 665–667 compresión transversal 286, 291, 626–628, 631–637, 644, 646 comprobación 852 compuesto 195, 198, 200, 201, 204, 207, 214, 215, 217–220, 222, 229, 232–234, 245, 256, 316, 318–321, 325, 326, 332, 333, 798, 808, 810 compuesto biocida 873 compuesto de polisulfuro 464 compuesto metálico 132 compuesto químico 195, 350 concentración de carga 249, 289, 321, 642 concentración de tensión 36, 37, 309, 343, 344. Véase también  pico de tensión concepción 6, 8, 9 concepto de seguridad 523, 795 concepto de solución 8. Véase también  principio de solución concepto estético 16 condensación 197, 685, 688, 692, 706, 708, 715, 716, 725, 726, 729, 730, 734, 738, 852, 866, 868 condición acústica 501, 506 condición atmosférica 263, 854 condición climática 501, 512, 680, 688 condición de equilibrio 539, 542 condiciones culturales 14 condiciones meteorológicas 14 condición general de uso 860, 861 condición meteorológica 850 condición térmica 504 conducción 465, 477 conducción de calor 721, 726 conducción de fuerzas 13, 17, 18, 35, 317, 504, 506, 512, 513, 530, 531, 550, 558, 618, 641, 650, 666, 668. Véase también  transmisión de esfuerzos; Véase también  transmisión de fuerzas conducción térmica 465 conductividad eléctrica 200, 297 conductividad térmica 685, 696, 718, 720, 721, 738 conector 838 conector de plástico 696, 697 conexión 29, 37–40, 44, 50, 63, 503, 808, 810, 822, 835 conexión articulada 646, 647, 763 conexión de montaje 308 conexión rígida 763 conexión rígida a la flexión 655 configuración de gas noble 197, 198, 199 configuración espacial 26 conflicto 17 conflicto de objetivos 758 conformación 42, 64 conformación en frío 303–305, 440–442, 448, 455 confort 103, 846

confort térmico 142, 501, 504, 506, 526, 725 confort visual 143 congelación 236 conífera 406–409, 414, 420, 428, 429 conminución 217 consenso 16 conservación 847, 862–864, 866, 869, 873, 874 conservación constructiva de la madera 282, 290. Véase también preservación constructiva de la madera. Véase también  protección constructiva de la madera conservante 862, 863, 873–875 conservante de la madera 873–875 conservante químico 424, 873, 874 construcción 4, 5, 8–10, 12–16, 18–21, 192–195, 197–207, 209–211, 213–215, 218, 226–230, 232, 236–238 construcción artesanal 50, 51, 63 construcción compuesta 280, 441, 798, 832, 834 construcción de acero 830 construcción de blocao 688 construcción de cubierta 827 construcción de edificios 194, 248, 296, 299, 300, 302, 304, 308–311, 500, 502–504, 522, 524 construcción de forjado 826, 827 construcción de madera 692, 732 construcción de montaje 52 construcción de montante-travesaño 530 construcción de muro 366 construcción de panel de madera 826, 828 construcción de pared 289 construcción en acero 435 construcción en madera 247, 280, 411 construcción en madera de ingeniería 280 construcción estratificada 503 construcción húmeda 15 construcción industrializada 33 construcción ligera 300, 304, 759 construcción ligera de piso 759 construcción monolítica 62, 63 construcción neumática 225 construcción nueva 129 construcción porticada 309 construcción sólida 533 construcción sostenible 103 construcción tensada 52, 55 consumo 103, 108–111 consumo de energía 296, 725 consumo de energía primaria no renovable 111 consumo de energía primaria renovable 111 consumo de material 425, 502, 639, 658 consumo de recursos 108–110 consumo total de energía primaria no renovable 160 contacto 39, 103, 121, 626, 631, 632, 636, 638, 673, 674 contacto atmosférico 849 contacto físico 121 contaminación ambiental 284 contaminante 108, 111, 112, 164, 185, 186 contaminante atmosférico 111, 112

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contenido de carbono 434, 436, 438, 451 contenido de humedad 860, 861, 865, 866, 873 contenido de humedad de equilibrio higroscópico 287, 424 contenido de oxígeno 848, 849 contexto 11, 12, 19, 26, 32, 34, 35, 38 continuidad 570, 572, 620, 621, 638, 653, 654, 657 continuidad de capas 718 continuidad de las funciones 718 continuidad funcional 753 contracción 89, 227, 258, 263, 264, 574–576, 578, 586, 587, 641 contrachapado 418–420, 425. Véase también  madera contrachapada contrafuerza 538, 542, 548, 634, 671. Véase también  fuerza de reacción; Véase también  reacción contrapeado 822, 824 contrapeado de juntas 822 contratación de obras 41 contraventana 726 control de vapor 690, 694–707, 709–713, 715, 716, 719, 740, 746 control digital 29, 60 control periódico 873 convección 346, 465, 466, 480 convección de vapor de agua 724 convertidor Bessemer 434 coordinación 17, 29, 41 coordinación dimensional 72, 73, 88 coordinación espacial 68, 86 copolímero 357 coque 434 coquera 274, 329, 331 cordón 317, 425, 426, 442, 443, 451, 453, 652, 653 cornisa 26, 738 coronación de muro 260. Véase también  albardilla correa 420, 421 corriente de aire 678, 683 corriente de alimentación 511 corrosión 28, 36, 38, 193, 214, 215, 217, 235–237, 240, 846–859, 874, 878, 879 corrosión atmosférica 436–438, 454–456 corrosión del hormigón armado 855. Véase también  carbonatación corrosión electrolítica 297. Véase también  corrosión electroquímica corrosión electroquímica 297. Véase también  corrosión electrolítica corrosión en cavidades 848, 849 corrosión en grietas 849 corrosión en la gota de agua 848 corrosión en picaduras 849, 850 corrosión por contacto 237, 848, 849 corte radial 282, 288 corte tangencial 282 corte transversal 281, 282 corteza 194, 195, 198, 206, 282, 406, 408, 414 corteza atómica 194, 195, 198 coste 12, 209, 244, 246, 247, 258. Véase también  costo coste de construcción 120, 135 coste de desmantelamiento 135

coste de fabricación 725 coste de funcionamiento 685, 725 coste del ciclo de vida 120, 121, 134 coste de producción 60 coste de uso 136 coste energético 135 coste laboral 57, 59 costilla 15, 387, 417, 506, 616, 617, 627, 639–665 costo 29. Véase también  coste crecimiento 202, 203, 205, 207, 216–218, 220, 280, 284, 287, 288 crecimiento cristalino 202, 205, 217, 339, 350 crecimiento económico 102 criptón 465, 466 crisis del petróleo 102 crisol 296, 435 cristal 201–207, 210, 215–217, 219, 221, 227–229, 271 cristalinidad 360 cristalito 203, 207, 217, 219, 231, 233 cristalización 202, 208, 210, 214, 228, 232 cristal real 203. Véase también  estructura real cromado 852 cromo 296–298, 305 cuadrícula 630 cuarterón 414 cuarto húmedo 860 cuarzo 198, 202, 207, 208, 210 cubierta 680–682, 690, 692, 698, 700, 710, 712, 715, 722, 727, 729, 734, 827, 830, 834, 835, 837 cubierta a dos aguas 502 cubierta de paja 682 cubierta inclinada 641, 692, 734 cubierta inclinada no ventilada 692, 710, 711 cubierta inclinada ventilada 692, 712, 713 cubierta invertida 727, 729 cubierta no ventilada 734 cubierta plana 502 cubierta plana no ventilada 690, 698, 699 cubrimiento 502 cuerda 549, 577, 669, 670 cuerpo pseudosólido 272 cumbrera 712, 734 cuña 630 cúpula 549, 551, 655 cúpula de aire 549 curva Ashby 49. Véase también  curva S curva de momentos 564, 566, 570, 572, 579, 582, 610 curva de pérdida de valor 128 curva de ponderación 754 curva de referencia 562, 604 curva de tensión-deformación 264, 265 curva normalizada tiempo-temperatura 804 curva S 49. Véase también  curva Ashby curvatura 226, 264, 549, 550, 598, 599, 631, 639, 668, 673 curvatura anticlástica 550, 668 curvatura cóncava 599 curvatura convexa 599 curvatura doble 549, 673 curvatura simple 549 curvatura sinclástica 668

curva viscoelástica 273

CH chaflán 816, 818, 820, 821. Véase también  filete chapa 43, 44, 404, 405, 411, 413, 417, 418, 420–422, 426, 440–444, 450, 451, 454, 455 chapa de madera 404, 405, 420 chapa fina 440, 444 chapa gruesa 440 chapa intermedia 440 chapa laminada en caliente 440, 455 chapa laminada en frío 440 chapa muy fina 440 chapa trapezoidal 39, 302, 310, 441–444 chatarra 160 chispa 830 chorro de arena 472, 858, 859

D daño 232, 236, 238, 239, 321 daño mecánico 852 debilitamiento 286, 307, 308 declaración medioambiental de producto 113, 116, 150, 151 decoloración 377 deconstrucción 116 defecto 850, 854 deflexión 590, 592, 594, 596, 615, 642, 655, 671 deformación 63, 200, 218, 220, 225–233, 235, 244, 249, 263, 264, 272, 286–290, 319, 506, 516, 541, 547–549, 551, 552, 554, 556, 558, 562, 566, 568, 570, 572, 574–576, 578, 582, 586–588, 590, 592, 594, 596, 598, 599, 604, 605, 610, 614, 615, 620–623, 625, 626, 629, 632, 641, 645, 647–650, 653, 655–657, 659–663, 668, 669, 672, 673 deformación dependiente de la carga 264, 273, 288, 298, 305, 306, 319 deformación elástica 226, 227, 319, 548 deformación en caliente 298 deformación en frío 298 deformación higroscópica 287, 306, 343 deformación independiente de la carga 263, 272, 285, 287, 319 deformación irreversible 860 deformación permanente 227, 286. Véase también  deformación plástica deformación plástica 210, 223, 227, 231–233, 272, 286, 288, 289, 291, 309, 311, 548. Véase también  deformación permanente deformación sin elongación 549, 668 deformación viscosa 273. Véase también  deformación plástica degradación 121, 130, 352, 525 demolición 114, 116 dendrita 217 densidad 194, 200, 214–216, 220, 221, 231, 246, 267, 276, 281, 286 densidad aparente 194, 246, 386, 718 densidad bruta 821, 824 densidad de armadura 321

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depósito 132 depresión 850 derivación sonora 522 deriva de nieve 518 derivado compuesto 418 derivado de capas 418 derivado de fibra 418 derivado de la madera 227, 289. Véase también  derivado de madera; Véase también  material a base de madera derivado de madera 406, 412, 413, 416–418, 797. Véase también  material a base de madera; Véase también  material derivado de la madera derivado de viruta 418 desaireación 328, 331 desarrollo cultural 48 desarrollo histórico 254, 258, 259. Véase también  evolución histórica desarrollo sostenible 102 desarrollo técnico 254 descarga electrostática 143 desciclaje 132, 133 descomposición 121, 161, 195, 206, 221, 222, 235–238, 240, 846, 847, 859, 860, 876 descomposición biológica 237 desconchado 236, 239 descuelgue 825 desecante 464 desencofrado 767 desgaste 109 desgaste mecánico 121, 525 deshidratación 866 desintegración 195 deslizamiento 109, 203, 210, 218, 226–234, 538, 627–634, 636, 652, 654, 667. Véase también  desplazamiento deslumbramiento 143, 509 desmantelamiento 120, 131, 132, 135, 232 desmoldeo 352 desmontabilidad 29 desmontaje 183–185, 187 desplazamiento 142, 538, 578, 582, 621, 631, 646, 650, 651. Véase también  deslizamiento desprendimiento 235, 297 destrucción 217, 236–238 desviación dimensional 41, 72, 88, 89, 91, 370, 377, 410 desviación límite 89–91 desviación real 89 detalle 5, 6, 11, 13, 18–20 detalle constructivo 6, 27, 28, 810 deterioro 127, 858 Deutsche Gesellschaft für Nachhaltiges Bauen. Véase DGNB DGNB 103, 104 diafragma 289, 309, 516, 542, 554, 560, 561, 586–588, 618–620, 633, 634, 637, 638, 646, 654, 655, 661, 665, 666, 672, 673 diagénesis 207 diagrama 5, 9–11, 533, 544, 547, 551, 556, 558, 564 diagrama de fuerza-deformación 319 diagrama de Glaser 730. Véase también  método de balance de períodos;

Anexo

Véase también  método de Glaser diagrama tensión-deformación 226, 264, 273, 343 diamante 198, 204 diferenciación 32–35, 40 diferenciación funcional 34, 35 diferencia de presión 549, 550, 668 diferencia de temperatura 725 difusión 194, 213, 214, 222 difusión de vapor 214, 512, 520, 521, 678, 681, 685–687, 692, 700, 702, 706, 710, 712, 719, 723, 724 difusión de vapor hacia el exterior 521 difusividad 508, 512, 521, 680, 682, 687, 692, 696, 697–707, 709–713, 715–718, 866 difusividad de vapor 512. Véase también  capacidad de difusión de vapor digital 60 digitalización 51, 56 dilatación 89, 226 dilatación térmica 262, 267, 306, 343, 541, 808 dimensión 12, 13, 26–28, 30, 31, 35, 40, 194, 199, 205, 206, 219, 220, 229, 247, 260, 266, 289, 795, 805, 808, 814, 815, 818, 820–822, 825–827, 837, 838 dimensionamiento 532, 534, 548, 551, 665, 798, 809, 813, 815, 819, 821 dimensión axial 30, 31 dimensión de acabado 71 dimensión estándar 71, 73 dimensión estructural 71 dimensión individual 71 dimensión máxima 12, 40, 61, 62, 89 dimensión mínima 89, 820 dimensión nominal 72, 88, 89 dimensión orientativa 71 dimensión preferida 80 dimensión real 89 dintel 325, 578, 579, 582, 583 dióxido de carbono 111, 112, 211, 213–215, 224, 284, 856 dióxido de silicio 207, 208, 239 dipolo 198, 199, 200, 225 dirección 514, 515, 532–538, 540, 542, 551, 552, 554, 556, 586, 587, 598, 599, 604, 605, 610, 616, 618–621, 623, 624, 626, 627, 629–634, 638, 642–644, 646, 648–651, 654, 655, 658, 663, 664, 668–671, 673 dirección de obra 41 dirección espacial 556. Véase también  orientación espacial dirección principal 532, 551, 554, 598, 599, 604, 605, 610, 619–621, 624, 630, 638, 642, 654, 655, 664 discapacidad 142 diseñador 12, 16, 502, 794. Véase también  proyectista diseñar 6, 8 diseño 5, 6, 8, 10, 11, 13, 14, 16, 18, 20, 501, 504, 507, 510, 524, 531, 532, 534, 547, 548, 551, 614, 616, 619, 626, 630, 639, 641, 646, 664–667. Véase también  proyecto diseño conceptual 510. Véase también  proyecto conceptual

diseño constructivo 5, 6, 11, 510, 796, 808, 809, 832, 847. Véase también  proyecto constructivo; Véase también  proyecto de ejecución diseño estructural 510, 547, 558, 616 dislocación 203, 204, 225, 227, 230–232 disolución 235 disponibilidad 244 dispositivo vibratorio 274 distancia axial 814–816, 819, 820. Véase también  distancia entre ejes; Véase también  separación axial distancia entre ejes 808, 815, 817. Véase también  separación axial distancia entre hojas 760, 763 distancia mínima 774 distribución comercial 51 distribución lineal 562, 564, 568, 571, 574, 579, 583 distribución parabólica 562, 564, 566, 568, 570, 572 distribución transversal 618, 650, 651, 654, 655 división del trabajo 40, 49, 56. Véase también  división de tareas división de tareas 33, 317, 531. Véase también  división del trabajo; Véase también  especialización doble aplacado 766 doble curvatura 304 dovela 630 drenaje 238, 852, 860, 868, 871, 872 drenaje de galce 696 drenaje rápido 860, 868 ductilidad 246, 298, 307, 309 durabilidad 16, 103, 121, 128, 192, 204–207, 210, 214, 215, 222, 224, 235, 246, 248, 275, 320, 678, 680, 706, 708, 740, 846, 850, 852, 854, 855, 858, 861–864, 877, 878 durabilidad natural 861, 862, 863, 878 durabilidad natural de la madera 861, 864, 878 duración de resistencia al fuego 796, 798, 799, 804, 805, 810, 816, 820, 823, 827, 830, 832, 833 duramen 281, 288, 864, 873, 875 dureza 199, 214, 215, 219, 221, 222, 259, 298, 300, 311 durómero 221, 222, 351. Véase también  termoestable

E ebullición 200 ecología 102 economía 16, 102, 103 economía de material 758 ecosistema 524 edad 353 edificación 4, 6 edificio 4–7, 11–19, 26–40, 42–44, 192–194, 206, 232, 238, 240, 247, 248 edificio administrativo 16, 19, 772 edificio de altura 735 edificio de gran altura 518, 661 edificio histórico 164, 846, 860 edificio residencial 740

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efecto acústico constructivo 760, 768 efecto aislante 685, 700, 716, 813 efecto atmosférico 235 efecto de advertencia 286 efecto de bóveda 629 efecto de coincidencia de ondas 756 efecto de continuidad 638, 653 efecto de diafragma 619, 633, 638, 646. Véase también  acción de diafragma efecto de irradiación 773, 789 efecto de muesca 309 efecto de pórtico 648, 655, 661 efecto de resorte 753, 772 efecto físico 209 efecto invernadero 111, 112 efecto mamparo 820 efecto nocivo 111, 112 efecto protector 798, 832 efecto refrigerante 798, 814 efecto secundario 874 efecto sinérgico 38 efecto visual 144 eficiencia 51, 55 eflorescencia 377 Egipto 404 eje baricéntrico 83, 548 ejecución 5, 6, 8, 9, 13, 16, 19 ejecución constructiva 503, 504, 558 ejecución material 503 elaboración 246, 247 elasticidad 128, 206, 215, 219, 222, 226, 227, 230, 702 elastómero 220, 222, 223, 351, 361 electricidad 56 electrodeposición 852. Véase también  galvanoplastia electrodo mixto 847 electrolito 237, 847–850, 852 electrón 194–200, 230, 233 electrón de valencia 194, 197–199 electronegatividad 197–199, 204 electrón libre 297 elemento 194, 195, 197, 198, 204, 230, 232 elemento básico 29 elemento bidimensional 532. Véase también  componente bidimensional elemento compuesto multicapa 616, 666, 667. Véase también  elemento sándwich elemento constructivo 64 elemento de aireación 848 elemento de conexión 808, 824, 832 elemento de construcción de madera 417 elemento de construcción plano 411 elemento de doble hoja 759, 777. Véase también  componente de doble hoja elemento de ensamble 848, 850, 864 elemento de ensamble metálico 848 elemento de fijación 289, 343 elemento envolvente 618, 827. Véase también  componente envolvente elemento estructural 533, 559, 641 elemento galvánico 848 elemento nervado 31, 641, 642, 645–647, 649–652, 654, 656, 657, 659–661, 664 elemento plano 416, 532, 550, 586–588, 592, 594, 596, 598, 599, 605, 610, 616, 630. Véase también  componente

plano elemento prefabricado 820 elemento químico 194, 195, 201 elemento sándwich 444, 493, 616, 618, 667. Véase también  panel sándwich; Véase también  elemento compuesto multicapa elemento sólido 616, 618, 619, 652, 666 elemento superficial 254 elevación 62, 63 eliminación 108, 112, 114, 116, 248 eliminación de residuos 509 elongación 548, 549, 575, 576, 578, 586, 587, 648, 669, 670 embutición 304 embutición profunda 304 emisión 108–110, 113, 133, 143, 144 emisión contaminante 108 emisión de humos 801 emisividad 466, 478 empalme de dientes triangulares 414. Véase también  unión de dientes triangulares emparrillado de vigas 641, 654 empotrado 310, 568, 586–590, 592, 610, 614, 631, 636, 637, 643, 651, 657, 659, 762–764. Véase también  empotramiento empotrado de borde 762, 764 empotramiento 808. Véase también  empotrado empresa 39, 42 empuje 228, 576–578, 582, 588, 629, 630, 636 encachado 236, 716, 717 encaje 50 encapsulación 501 encofrado 39, 263, 270, 274, 275 encolado 39, 411, 414, 415, 427, 429 endurecimiento 209, 213, 214, 216, 226, 228, 270, 272 endurecimiento por deformación 303 energía 103, 108–111, 116, 135, 160, 164, 165, 168, 170, 173, 176, 178, 182, 183 energía calorífica 213, 284 energía eléctrica 511 energía no renovable 510 energía reticular 199 energía sonora 752–754, 760, 772 energías renovables 56 energía térmica 753, 772 enfoscado 383, 388, 392, 394. Véase también  revoque enfriamiento 798, 810 enjarje 263, 631, 634 enlace 566, 570, 572, 576, 578, 582 enlace atómico 194, 197–199, 206, 238. Véase también  enlace covalente; Véase también  enlace homeopolar; Véase también  unión atómica enlace covalente 194, 195, 197, 203, 204. Véase también  enlace atómico; Véase también  enlace homeopolar; Véase también  unión atómica enlace de hidrógeno 197, 200, 217, 219, 228, 229, 284 enlace de valencia principal 197 enlace de valencia secundario 197, 200

enlace homeopolar 197. Véase también  enlace atómico; Véase también  enlace covalente enlace iónico 197–201, 228–230 enlace metálico 197, 200, 201 enlace molecular 197, 221 enlace químico 194, 195, 197, 222, 233, 236. Véase también  unión química enlace s 197, 199 enlace Van-der-Waals 200. Véase también  fuerza Van-der-Waals enlucido 390–392, 394, 399, 400 ensamblaje 42, 412. Véase también  ensamble ensamblar 5 ensamble 4, 6, 9, 13. Véase también  ensamblaje ensayo 797, 801–804, 810, 840, 841 entablado 31, 865 entalladura 37, 815 entorno 4, 16 entorno alcalino 215, 320, 855, 856. Véase también  ambiente alcalino; Véase también  medio alcalino entorno natural 4, 56 entrada 108, 109 entramado 5, 198, 229, 289, 530, 641, 644, 646, 648 entramado de madera 63, 732 entramado espacial 198, 229 entrelazamiento 221, 231, 232 entrevigado 823, 827, 834, 835, 837 envejecimiento 121, 127–130 envejecimiento en caliente 474 envoltorio 26, 346. Véase también  envoltura; Véase también  envolvente envoltura 29, 33, 34, 44, 45, 341, 503, 504, 506, 508, 509, 512, 513, 517–519, 526, 533, 534, 549–551, 679, 680, 683, 684, 686–690, 698, 714, 718, 721, 722, 725, 726, 735, 740, 741. Véase también  envoltorio; Véase también  envolvente envolvente 33–35, 502, 506, 511, 513–521, 523, 525, 532–534, 548, 549, 554, 639, 648, 668, 678, 680, 685, 689, 698, 718, 722, 726, 727. Véase también  envoltura envolvente exterior 525 equilibrio 193, 226, 228, 504, 508, 521, 538, 539, 542, 544, 552, 554, 556, 668, 671 equilibrio higroscópico 504, 508, 521, 690 equipamiento técnico 33 equipo de producción automatizado 60 equipo de servicio 768, 776 equipo técnico 116, 185, 186, 503, 509. Véase también  ingeniería de servicios equivalente 111 equivalente funcional 160 erección 4, 52, 794 erosión 206, 207, 209, 210, 275 error 63 esbeltez 300, 305, 308, 310, 808, 830 escala 12, 220 escala microscópica 202 escalón de cedencia 307 escarabajo 862 esclerénquima 219, 220

890

escoria 168, 170, 171, 270, 296 escuadría 288, 406, 410, 414, 416. Véase también  madera aserrada; Véase también  madera escuadrada esferulita 217 esfuerzo 27, 33, 35–37, 39, 206, 225, 232, 234, 514, 531, 534, 538, 541, 542, 544, 546–558, 562, 564, 568, 571, 574, 575, 577–579, 582, 583, 586–588, 590, 592, 594, 597–599, 604, 605, 610, 614, 616, 618–621, 623, 626–628, 630, 631, 633–638, 642, 644, 646–650, 652, 654–657, 661, 665–674 esfuerzo axial 286, 544, 547, 548, 550. Véase también  esfuerzo normal esfuerzo cortante 230, 231, 235, 261–263, 265, 266, 353, 383, 542, 546–548, 551–558, 562, 564, 568, 571, 574, 575, 577–579, 582, 583, 586–588, 590, 592, 594, 597–599, 604, 605, 610, 619–621, 626–628, 631, 633, 634, 636–638, 642, 644–652, 655–657, 661, 665–667 esfuerzo de compresión 35, 39, 232, 261, 270, 272, 317, 321, 332, 353, 548 esfuerzo de flexión 35. Véase también  esfuerzo flector esfuerzo de membrana 669 esfuerzo de sección 542, 551. Véase también  esfuerzo interno esfuerzo de tracción 232, 234, 256, 261, 266, 272, 316, 318, 321, 326, 328, 332, 342, 353, 548, 549, 620, 638, 667–669 esfuerzo flector 266, 286, 317, 546, 548, 549, 551, 558, 620, 623, 627, 630, 634, 635, 646, 655, 657, 661, 666. Véase también  esfuerzo de flexión esfuerzo interno 542, 547, 551, 554, 556, 558. Véase también  esfuerzo de sección; Véase también  fuerza interna esfuerzo mecánico 542. Véase también  esfuerzo de sección; Véase también  esfuerzo interno esfuerzo normal 547, 558. Véase también  esfuerzo axial esfuerzo torsor 661 esmalte 472, 491 espaciador 346, 833. Véase también  separador espacio de coordinación 81, 84, 88 espacio emisor 750 espacio interior 12, 28, 750, 851, 869 espacio natural 111 espacio protegido 508 espacio receptor 750 especialista 17 especialización 17, 49. Véase también  división de tareas especie de madera 862, 863, 864, 875. Véase también  tipo de madera espesor 798, 810, 822–824, 832 espesor de capa de aire equivalente difusora de vapor 723, 732, 734, 735 espesor mínimo 815, 816, 818, 820, 825 espiga 38, 416 espigado 627 espuma de partículas de poliestireno expandido 357, 489 espuma de vidrio 340, 341

Anexo

espuma no hidrófila 700, 706, 715, 716 espuma rígida 78, 761 espuma rígida de poliestireno 489, 491, 686 espuma rígida de poliestireno extruido 357, 489, 491 espuma rígida de poliuretano 444 esquina 207, 261, 265, 266, 598, 599, 604, 605, 610, 620, 623, 624, 630, 657, 659, 660, 661, 665, 666, 668, 674 estabilidad 195, 233, 234, 506, 511, 513, 523, 530, 549, 668, 795, 796, 798, 801, 805, 820 estabilidad dimensional 287, 300, 306, 414, 424 estabilizador 352 estación de ferrocarril 52 estado amorfo 239 estado de agregación 192, 195, 197 estado plástico 339 estado sólido 196, 324, 339 Estados Unidos 405 estandarización 49, 55 estanqueidad 63, 214 estanqueidad al agua 680, 716 estanqueidad al aire 683, 687, 708, 710, 724, 725, 729, 730, 732, 741 estanqueidad al humo 806 estanqueidad al vapor 716 estanqueidad total 740 éster 350, 358 estirado 298, 302, 304, 305. Véase también  estiramiento estiramiento 218. Véase también  estirado estireno 350, 357 estratificación 35, 260, 391, 392, 420, 678, 682, 684, 690, 700 estratificación constructiva 504 estrato 512, 710. Véase también  capa estribo 317, 321, 838 estructura 4, 5, 12, 13, 15, 16, 18, 19, 192, 193, 195, 198–211, 213–224, 226–240, 500, 502–517, 519–521, 523–526, 530–533, 538, 541, 547–551, 556, 558, 616, 618, 619, 630, 631, 636–639, 641, 646, 648, 650, 654, 665, 667, 668, 673, 674 estructura amorfa 201, 202, 239, 338 estructura celular 340 estructura cinemática 538 estructuración 36, 42 estructura compuesta 38, 301, 311, 835 estructura cristalina 200, 203, 217, 359 estructura cuasi-cristalina 284 estructura de acero 38, 43, 852, 879 estructura de barras 289 estructura de doble hoja 346 estructura de ensamblaje 684 estructura de esqueleto 266, 289 estructura de gravitación 556 estructura de hormigón 846, 858, 878 estructura estratificada 259 estructura granular 208 estructura hiperestática 538, 541. Véase también  sistema hiperestático estructura isoestática 538, 541. Véase también  sistema isoestático estructura macroscópica 206, 234, 280

estructura megalítica 254 estructura microscópica 281, 282 estructura modular 50, 84 estructura molecular 200, 201, 206, 218–220, 223, 226, 239, 289 estructura monolítica 38, 63, 275, 332, 531 estructura parcial 42, 45 estructura porosa 758 estructura portante 12, 15, 19, 238, 240, 500, 503, 506, 523, 530, 547, 550, 630, 636, 795, 807, 820, 826, 834 estructura portante primaria 19, 206, 232, 245, 249, 250, 267, 289, 290, 506, 532, 795, 796, 819, 820. Véase también  estructura primaria estructura porticada 654 estructura prefabricada 752 estructura primaria 226, 238, 249, 284, 300, 306, 506, 511, 514–516, 530–532. Véase también  estructura portante primaria estructura química 192, 201 estructura real 203. Véase también  cristal real estructura reticular 202, 203, 217, 229, 230, 233 estructura secundaria 506, 511, 530, 531 estructura submicroscópica 282 estructura terciaria 506, 511, 530, 531 etapa de desarrollo 48 eteno 205, 354, 357 etileno 205, 350, 354, 356 etiquetado 873 Euler 615, 642 Europa 55 evacuabilidad 795 evacuación 523, 794, 795 evaluación 11, 103–105 evaluación de impacto 108–111, 113, 115 evolución histórica 52, 249. Véase también  desarrollo histórico exageración 27, 28 exigencia 34, 40 exigencia de confort 846 expansión 203, 226, 236, 239 experimentación 16, 20 explosión 145 exposición 128 exposición a la intemperie 502, 525 exposición al cloruro 856 exposición al fuego 805–807, 822, 827, 834, 835 expresividad 14 extinción 794, 795, 804 extracción 108, 109, 114 extrusión 175, 177, 303

F fábrica 4, 14, 15, 18, 19 fabricación 4, 6, 9, 13, 15, 20, 21 fabricación industrial 32, 51, 59, 60 fabricante 40–42 fachada 26, 27, 29, 42, 43, 290, 304 fachada de montante y travesaño 738 facilidad de mantenimiento 109, 131 factor de forma 550, 614, 808, 830, 832, 833

891

factor de reducción 743 factor de seguridad 534 factor de temperatura 738, 746 factor hidraúlico 215, 216 factor meteorológico 501 fallo 130, 131, 232, 235, 238, 240, 530, 531, 541, 547, 614, 631, 633, 634, 642, 654 fallo estructural 238 falso techo 768. Véase también  techo suspendido fase de construcción 114, 524 fase de eliminación 116 fase de producción 114 fase de uso 113, 114, 116 fase intermetálica 231 feldespato 210, 211 ferralla 317 ferrocarril 296 fiabilidad 740 fibra 207, 220, 245, 250, 281, 282, 285, 286, 291, 388, 405, 411, 413, 417, 418, 422, 428 fibra de acero 323, 326, 327 fibra de aramida 250 fibra de armadura 449, 450 fibra de madera 732 fibra de vidrio 324–326, 328, 340 fibra extrema 547 fibra mineral 444, 732 fibra neutra 546, 547 fibra sintética 245, 328 fibrilla 283, 284 filamento 220, 221 filamento micelar 284 filete 822. Véase también  chaflán filosofía 27 filtración 681, 690, 694, 698, 726, 827 física constructiva 851 Véase también  física de la construcción física de la construcción 678, 690, 718, 746 Véase también  física constructiva fisura 634 fisuración 272 flecha 544, 562, 566, 570, 572, 576, 577, 596, 598, 599, 604, 605, 610, 629 fleje 440, 655 flexibilidad 29, 360 flexión 234, 544–551, 553, 555–557, 562, 564, 566, 568, 570, 572, 577–579, 582, 588, 590, 592, 594, 596, 598, 599, 604, 605, 610, 614, 615, 618–620, 623, 626, 627, 629, 634–637, 639, 641, 642, 644–646, 648–661, 664–669 flexión biaxial 598, 599, 604, 605, 610, 620, 653 flexocompresión 286, 544, 545, 548, 635, 652, 666, 667 flexotracción 255, 261, 264, 266, 280, 286, 544, 545, 548, 619, 629, 635–638, 666, 667 fluencia 227, 228 fluidez 330, 331 flujo de calor 685, 720 flujo de material 109 flúor 492 forja 296, 302, 303 forjado 12, 28, 30, 31, 35, 39, 506, 509,

514–516, 522, 523, 530, 533, 544, 546, 619, 626, 634, 813, 815, 816, 818–820, 822, 826–828, 834, 835, 837 forjado alveolado 417 forjado compuesto 443 forjado de hormigón 772 forjado de hormigón ligero 819 forjado de losa 12 forjado de madera 826 forjado de panel de madera 765 forjado de vigas 12 forjado de vigas de madera 12, 759, 773, 775 forjado de vigueta y bovedilla 819 forjado nervado 417 forjado prefabricado 326 forma 4, 5, 9, 13, 16–20, 26–28, 30, 31, 36–40, 44, 502–505, 508, 510, 511, 513–515, 521, 525, 532, 537, 538, 541, 542, 544, 546, 548–552, 556, 558, 559, 562, 564, 566, 568, 570, 572, 574–578, 582, 586, 590, 592, 594, 596, 598, 599, 604, 605, 610, 614, 616, 621, 623, 626, 627, 630–632, 636, 639, 641, 642, 644–647, 651, 652, 654, 655, 656, 657, 661, 664–672 forma arquitectónica 26, 27 formación de grietas 273. Véase también  agrietamiento formato estándar 72, 73 forma unidimensional 285 fórmula química 356, 357, 359, 360 fósforo 296 fotosíntesis 161, 205 fractura 195, 216, 229, 231, 233, 234, 236 fragilidad 199, 238, 246, 318, 340, 341, 343 fraguado 211, 214–217, 259, 260, 271, 272, 274 frecuencia 750, 751, 753–760, 769, 770, 772, 773, 775, 776, 778, 784 frecuencia de corte 760, 778 frecuencia de corte de coincidencia 756, 760 frecuencia de resonancia 760 frecuencia propia 760 freno de vapor 686, 687, 709 fresado 36, 300, 310 fricción 228, 627, 628, 631–636 frío 33, 34, 44 frondosa 406, 407, 429, 430 fuego 145, 195, 196, 206, 226, 238, 239, 509, 523, 524, 526, 794–811, 813–816, 818–823, 825–828, 830, 832–835, 838–841 fuego volador 524 fuente de energía 56 fuente de energía primaria 165 fuente de ruido 504, 512 fuente de sonido 750, 752, 768. Véase también  fuente sonora fuente sonora 750. Véase también  fuente de sonido fuerza 194–200, 202, 218, 219, 221–239, 244, 245, 502, 504, 506, 511–513, 516, 530–532, 534, 538, 541, 542, 544, 546–552, 554, 558, 564, 575, 577–579, 583, 586–590, 592, 594, 596, 598,

599, 604, 605, 610, 616, 618, 626, 627, 629–631, 632, 634–639, 641, 642, 646, 648, 655, 666–671, 673, 674 fuerza adhesiva 634 fuerza axial 285 fuerza capilar 228 fuerza de arriostramiento 516 fuerza de atracción 200, 221 fuerza de coacción 516, 815 fuerza de cohesión 547 fuerza de compresión 542, 549, 574, 626, 630, 633, 636, 644, 646 fuerza de Coulomb 198 fuerza de enlace 195, 202, 222, 224, 227 fuerza de pretensado 549, 550 fuerza de reacción 318, 541. Véase también  contrafuerza fuerza de tracción 256, 257, 261, 262, 272, 286, 316, 317, 325, 353, 542, 549, 627, 634, 648, 656 fuerza de unión 37, 196, 197, 225, 226, 233, 236, 237, 239. Véase también  fuerza de enlace fuerza externa 538, 544, 646, 674 fuerza horizontal 254, 261 fuerza interna 542, 546, 548, 551, 554, 564, 673, 674. Véase también  esfuerzo de sección; Véase también  esfuerzo interno fuerza normal 542, 575, 577–579, 583, 586–588, 590, 592, 594, 596, 598, 599, 604, 605, 610 fuerza reticular 200, 230 fuerza Van-der-Waals 221. Véase también  enlace Van-der-Waals función 6, 8, 13, 15, 17–19, 26–29, 31–38, 41, 195, 220, 221, 225, 226, 234, 236, 500, 502–504, 506–508, 511–513, 524, 526 función aislante 34 funcionalidad 63, 121, 248, 846 funcionamiento 16, 116, 524, 794, 813, 846, 869 función constructiva básica 32, 500–503, 532 función constructiva individual 32, 33, 503, 508, 512. Véase también  subfunción constructiva; Véase también  función constructiva parcial función constructiva parcial 503, 506, 508. Véase también  función constructiva individual; Véase también  subfunción constructiva función constructiva principal 502–504, 506, 510, 524 función de protección 678, 687, 688 función estructural 533, 861 función higrotérmica 504, 678, 725, 727 función portante 802 función principal 28, 29, 32, 33, 41 fundición 229, 434, 435, 444–447, 452 fundición dúctil 447 fundición maleable 446, 447 fusión 196, 197, 200, 202, 203, 221, 226, 238, 239

892

G galvanizado 852–854 galvanizado en caliente 442, 852 galvanizado en frío 854 galvanoplastia 852. Véase también  electrodeposición ganancia solar 478 gas 193, 196–200, 209, 214, 224, 225, 230, 233, 238, 239, 550, 616 gas de combustión 524, 799, 800, 805, 838 gas de electrones 199, 200, 230, 233. Véase también  nube de electrones gas expansivo 357 gas inerte 346, 466, 694, 778 gas noble 197–199, 465, 466, 469 generalista 17 geometría 5, 9, 12, 30, 208, 228, 231, 534, 558, 562, 648 gestión 130, 131 giro 538. Véase también  rotación glaciar 229 globulita 217 glucosa 219, 220 gota inflamada 801. Véase también  goteo en llamas goteo 796, 801, 868 goteo en llamas 796, 800, 801. Véase también  gota inflamada goterón 868 gradación aritmética 71 gradación geométrica 71 gradiente de presión de vapor 512, 521, 681, 730 gradiente de temperatura 396, 519, 726 grafito laminar 446 granito 210, 236, 259 granulado 223, 228, 550 grapado 834 gravedad 228, 261, 265, 502 gremio 49 grieta 203, 214, 234, 398, 406, 408, 416 grifería 768, 776 grosor 534, 544, 652, 653 grupo de barras 641, 644, 646, 647, 650–655, 664 grupo de exposición 735 grupo de materiales 244 grupo de mortero 391 grupo funcional 29, 32, 41 guarnecido 214

H hacha 404 hardware 61 haz 451, 453 helada 236 herramienta 284 hidratación 201, 210, 213–217, 223, 227, 228, 230, 232, 270–272, 274 hidrocarburo 204, 218, 404, 797 hidrógeno 197, 200, 201, 204, 205, 219, 222, 229 hidróxido de calcio 855, 856 hielo 201, 228–230, 241 hierro 52, 54, 368, 404, 434–436, 444,

Anexo

446, 447 hierro forjado 296, 434 hierro fundido 304, 435, 444, 446, 447 hierro fundido con grafito laminar 446 hierro fundido con grafito nodular 446, 447 hierro meteórico 434 hilada 74, 75, 77, 256, 257, 260–262, 265, 631, 632 historia de la arquitectura 246, 247 hoja 34, 44, 517, 618, 619, 638, 665–667, 687, 708, 732 hoja autoportante 766 hoja delgada 759, 760 hoja flexible 759, 762, 764, 765, 768 hoja funcional añadida 775 hoja ligera 767 hoja pesada 765, 767 hoja rígida 766, 768 hoja sólida 618, 619, 684 hongo 238, 284, 859, 862, 864, 869, 873, 877 hormigón 12, 13, 15, 16, 35, 38–40, 45, 193, 207, 209, 212, 215–217, 226–229, 232–237, 239, 240, 270, 275, 290 hormigonado 274, 327–329, 331, 767 hormigón armado 38, 40, 239, 798, 808, 813–817, 819, 820, 834, 835, 837 hormigón armado con fibra de acero 324, 326, 450 hormigón armado con fibra de vidrio 324, 325, 326 hormigón armado con textiles 324, 326. Véase también  hormigón textil hormigón autocompactante 322, 328–331 hormigón carbonatado 856 hormigón celular 379, 380, 387, 399 hormigón de alta compacidad 740. Véase también  hormigón impermeable hormigón de alta resistencia 290 hormigón de alto rendimiento 322–324 hormigón de fibra 322, 324, 327 hormigón en obra 38. Véase también  hormigón in situ hormigón fresco 272, 274, 318, 321, 323, 328, 330 hormigón impermeable 682. Véase también  hormigón de alta compacidad hormigón in situ 38. Véase también  hormigón en obra hormigón modificado con fibra de vidrio 324–326 hormigón modificado con fibra sintética 324, 328 hormigón no armado 273 hormigón normal 270, 276, 286, 814, 815, 834, 835, 837 hormigón RC 169. Véase también  hormigón reciclado hormigón reciclado 169. Véase también  hormigón RC hormigón romano 270. Véase también  opus caementitium hormigón textil 326. Véase también  hormigón armado con textiles hormigón visto 39, 275 horno bajo 296, 434 horno básico de oxígeno 170 horno de arco eléctrico 170

horno de pudelación 434 hueco 26, 33, 376, 381–383, 387, 440, 441, 448, 455, 456, 460, 464, 478 hueco de celosía 832 humectación 223, 274 humedad 28, 213, 214, 227, 228, 238 humedad ambiental 306, 418 humedad constante 284, 290 humedad de instalación 866 humedad del aire 144, 263 humedad de la madera 860, 861, 865 humedad del suelo 866, 868 humedad de saturación 723 humedad duradera 860. Véase también  humedad permanente humedad permanente 508, 726, 860. Véase también  humedad duradera humedad relativa 143, 272, 685, 723 humedad relativa del aire 508 humo de sílice 270, 323, 324

I ignición 806 iluminación 28, 34, 501, 509–511 imitación 247. Véase también  mímesis impacto 108–111, 113, 115 impacto medioambiental 28, 108–111, 161, 291, 524 impacto social 142 impermeabilidad 128, 244, 680, 702 impermeabilización 237, 681, 698–701, 712,–717, 727, 732, 734, 735, 740 impregnabilidad 862, 863 impregnación 859, 874, 875 impregnación a presión en caldera 875 imprimación 391, 496 impuesto 135 impulso eléctrico 500 incendio 226, 238, 239, 512, 523, 794–796, 801–806, 808–810, 814, 815, 821, 822, 826, 828, 830, 832, 840 incentivo económico 134, 135 inclusión de aire 274 incombustibilidad 807, 822 incombustible 239 indeterminación estática 531 indicador de impacto 111, 115 índice de reducción acústica 754–758, 770, 773, 777, 784, 789 índice de reducción acústica aparente 754 índice de reducción del ruido de impactos 768 índice de reducción de vibraciones 764 índice ponderado de reducción acústica 754, 756 índice ponderado de reducción acústica aparente 754 individualización 51, 55, 301, 310 industria de la construcción 48, 57 industrialización 19, 42, 62 industria química 350 inercia cinética 339 inercia térmica 333 infestación 859, 861, 862, 864, 874–876 infestación por hongos 859, 864 infestación por insectos 859, 864 inflamabilidad 238, 796–798, 800. Véase

893

también  combustibilidad influencia ambiental 246, 275, 300, 320 influencia atmosférica 500 influencia meteorológica 726, 847 información 6, 9, 17 infrasonido 753 ingeniería 32, 36, 48, 52, 54, 61 ingeniería de servicios 509. Véase también  equipo técnico ingeniería estructural 794 ingeniería genética 48 ingeniero 17, 21, 52 inglete 83 injerto 220, 357 inmersión 853, 854, 874, 875 insecto 408, 859, 864, 872, 873 inserto 317, 318, 320, 321 insolación 681 insonorización 827. Véase también  aislamiento acústico inspección 114, 860, 873 instalación 108, 114, 775, 776, 860, 865, 866, 870, 871 instalación técnica 135, 136, 142 intemperie 35, 205, 210, 234, 236, 237 interacción 500, 512 interconexión digital 48, 56 interfaz 35, 61, 64, 196, 224, 542, 652, 738 Internet 61 intersticio 229, 297 intervalo de mantenimiento 850 intervalo elástico 306, 307 inventario del ciclo de vida 108–113, 133 inventiva 20 invernadero 744 investigación 61 invierno 519, 520, 678, 685, 730 ion 195, 198, 199, 205, 207, 208, 230, 233, 235, 237 ironía 246, 247 isotropía 246 iteración 5, 11

J jerarquía 18, 42, 64, 506, 511, 653 jerarquía estructural 513 jerarquía funcional 32 junta 18, 582, 626–638, 846, 851, 866, 872 junta abierta 866 junta a tope 626–628, 716, 825. Véase también  unión a tope junta constructiva 683 junta continua 631–637 junta de dientes triangulares 413, 425. Véase también  junta dentada; Véase también  unión de dientes triangulares junta de hormigonado 39 junta de montaje 63 junta de mortero 256, 258, 261 junta dentada 413, 633, 634. Véase también  junta de dientes triangulares; Véase también  unión de dientes triangulares junta de separación 766, 767 junta discontinua 631, 634 juntas cruzadas 630 junta seca 256

junta solapada 866

L labra 255, 259. Véase también  labrado labrado 256. Véase también  labra ladrillo 35, 49, 50, 209, 210, 227, 229, 232, 234, 260–263, 366–378, 381–383, 385, 387, 388, 392 ladrillo cerámico 260 ladrillo cocido 260 ladrillo de albañilería 152 ladrillo de cara vista 74 ladrillo de cara vista macizo 375 ladrillo ligero perforado horizontalmente 78, 375 ladrillo ligero perforado verticalmente 77, 78, 374, 387, 512, 702 ladrillo macizo 372, 374 ladrillo perforado verticalmente 374 ladrillo poroso 374 ladrillo ranurado 374 ladrillo visto 388 lámina 411–417, 420, 427 laminación 227, 318, 338. Véase también  laminado laminación en caliente 438–440, 447, 448. Véase también  laminado en caliente laminación por colada 439 lámina deslizante 230 lámina difusiva bajo tejado 710 laminado 38, 39, 214, 218, 227. Véase también  laminación laminado en caliente 218, 227, 436–438, 446, 449, 451, 455. Véase también  laminación en caliente laminado en frío 439, 449 lámina ralentizante de vapor 708 lana de vidrio 340 lana mineral 158, 340 lastrado 773 lastre 759 lata 408, 410 látex 350 lechada 816, 819 legislación 718, 725, 741, 746 legislación contra incendios 826 legislación de edificación 795, 824, 826 lengüeta 849 levantamiento 261 ley de Hooke 226 ley de masas de Berger 756 lienzo 26 lignina 205, 217, 219, 235, 237, 281, 284, 290 limatesa 734 límite de elasticidad 306 límite de fluencia 306 límite de fractura 306, 307 límite del sistema 109, 110, 114, 116, 133 límite de proporcionalidad 306 límite de rendimiento 306 límite de rotura 306, 307 límite dimensional 12, 289 límite elástico 830 limpieza 114 línea antifunicular 548. Véase también  línea de empujes

línea de empujes 576, 577, 629. Véase también  línea antifunicular línea de flexión 562, 564, 566, 568, 570, 572, 578, 579, 582, 596, 599 línea funicular 548, 577 líquido 192, 194–196, 200, 207, 222–226 listón 407, 418, 421 llaga 73–75, 77, 261–263, 265, 266, 631 llama 238, 239, 794–796, 800, 801, 805, 814 lluvia 238, 501, 508, 511, 517. Véase también  precipitación lluvia impulsada 680, 735 lluvia torrencial 682, 698, 700, 704, 708, 710, 712, 726, 732 longevidad 740 longitud 35, 62, 534, 562, 564, 566, 568, 570, 572, 574, 575, 579, 583, 614, 615, 623, 626, 638, 642–644, 650, 652 longitud de desgarro 311 longitud de onda 462, 750, 751, 756 longitud de pandeo 614, 615, 642–644 losa 261, 262, 815–819, 834 losa alveolar 816 losa de cimentación 515 losa de hormigón 12, 758, 771 losa estructural 716 losa nervada 815, 817 losa prefabricada 816 losa sólida 652, 816 lubricante 352 lucernario 471, 477 lumen 281, 285, 286 luna 62, 288, 338, 344–346, 460, 462, 463, 466, 473, 475 lupa 296, 434 luz 128, 551, 564, 568, 570, 572, 576–579, 582, 590, 592, 594, 596, 604, 605, 610, 665, 667, 668 luz artificial 143, 509, 510 luz cenital 722 luz diurna 143, 471 luz solar 213, 237

M macrofisura 232, 233 macromolécula 173, 204, 205, 206, 219–222, 356, 360. Véase también  cadena molecular; Véase también  molécula gigante macroporo 271–273 madera 12, 15, 193, 204–207, 218–221, 224, 227, 228, 233, 234, 236–240 madera aserrada 406, 407, 409–413, 418, 424, 428, 429. Véase también  escuadría; Véase también  madera escuadrada madera contrachapada 404, 418. Véase también  contrachapado madera de coníferas 154, 286, 406, 420, 429 madera de construcción 227, 238, 286, 405, 406, 410, 798 madera de frondosas 406, 407 madera de rollizo 406, 414 madera de sacrificio 873 madera de tablas apiladas 414

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madera de testa 281, 290. Véase también  madera testera madera de tiras de chapa 421 madera de varillas en cruz 420 madera escuadrada 407, 408, 410. Véase también  escuadría; Véase también  madera aserrada madera estructural 405, 408–411, 413, 428–430 madera estructural maciza 153 madera laminada 155, 406, 413–417, 420–422, 427, 428, 430 madera laminada compuesta 413 madera laminada cruzada 413, 415–417, 427. Véase también  madera laminada en cruz madera laminada encolada 414, 428, 823, 872, 873 madera laminada en cruz 416, 417, 427, 822. Véase también  madera laminada cruzada madera lunar 288 madera maciza 405, 406, 408, 410, 411, 413, 414, 416–418, 421, 424, 425, 429, 430, 821–824, 869–872, 878 madera maciza encolada 414, 430 madera maciza estructural 410, 411, 430 madera microlaminada 418, 420, 430 madera modificada térmicamente 424. Véase también  termomadera madera secada en horno 872, 873 madera tardía 220, 281, 288 madera temprana 220, 281, 288 madera testera 281, 282, 865, 872. Véase también  madera de testa madera tropical 291, 424, 864 madero 405, 407, 414 magma 206, 207 malla de armadura 814 malla electrosoldada 319, 321, 448–450 malla metálica 448, 461, 476, 799, 834 mamparo 815, 820 mampostería 254–256 mampostería concertada 256. Véase también  obra ciclópea mampuesto 256 manganeso 296, 298, 434 manierismo 247 mano de obra 209 mantenimiento 29, 109, 114 mantenimiento regular 855 manto celular 280, 281 máquina 52 máquina de vapor 48, 52 máquina motriz 48 maquinaria 59 marga 215, 368 mármol 259 marquesina 735 martensita 298 masa de almacenamiento térmico 145, 685. Véase también  masa térmica masa oscilante 760 masa superficial 753 masa térmica 726, 727. Véase también masa de almacenamiento térmico  masa térmica interior 726 materia 192, 195–198, 201, 203, 206, 207,

Anexo

215, 219, 228, 240 materia isotrópica 203 material 4–6, 8, 9, 12–15, 18, 192, 195, 196, 198, 199, 201–211, 213–218, 220–239, 244–250, 502, 503, 506, 510, 524, 541, 544, 546–548, 556, 614, 616, 618, 620, 621, 623, 626, 627, 639, 642, 648, 651, 657, 658, 664, 666–670, 673, 674 material a base de madera 412, 414, 756, 860, 873. Véase también  derivado de madera; Véase también  material derivado de la madera material aislante 340, 346, 704, 706, 715, 732, 759–761, 766, 768, 774, 822, 824, 826, 839 material aislante de fibra 761 material aislante hidrófilo 706 material aislante translúcido 346 material amorfo 201–203, 226, 227, 234 material anisotrópico 627 material antiguo 249, 250 material auxiliar 864 material básico 205, 244, 333, 379, 461 material cerámico 210, 227, 239 material combustible 797, 800, 828 material compuesto 245, 316, 318–321, 325, 326, 332, 333, 808, 810 material continuo 556 material cristalino 203, 227–229, 239 material de construcción 206, 238, 245, 265, 280, 284, 286, 300, 796–800, 807–809, 816, 822, 840, 846, 859, 868 material de construcción compuesto 797 material de partida 379, 390 material de relleno 810 material derivado de la madera 181, 227, 411, 412, 413, 418, 420, 860, 878. Véase también  derivado de madera; Véase también  material a base de madera material derivado de madera maciza 413 material dúctil 231, 233, 249, 305, 332 material estándar 310 material ferroso 231 material fibroso 316 material frágil 232, 233, 249, 266. Véase también  material quebradizo material incombustible 238 material inorgánico 132 material metálico 218, 233, 238, 296, 297, 300, 847, 850 material mineral 35, 199, 207, 209, 224, 226, 228, 229, 232–234, 237, 239, 249, 265, 271–273, 275, 332, 618, 798, 810 material moderno 249 material moldeable 618 material no combustible 797, 800 material orgánico 218, 237, 285, 290, 291 material pétreo 254, 258, 259, 263, 264, 266, 267, 366 material pétreo artificial 366. Véase también  piedra artificial material plástico 254, 351, 722 material primario 316 material principal 244, 245, 404 material quebradizo 249, 266, 270, 275, 318, 332. Véase también  material

frágil material reciclado 133. Véase también  material secundario material regenerativo 284 material secundario 114, 133, 164, 165, 172. Véase también  material reciclado material tenaz 280, 286, 290, 305, 308, 311, 318, 332 material transparente 340 materia prima 42, 102, 108, 109, 114, 164, 165, 168, 169, 173, 176, 185, 186, 192, 214, 215, 248, 330, 341 materia prima primaria 164, 165, 168, 169 materia prima secundaria 164, 165, 168–170, 173, 176, 185 matriz 199, 200, 210, 211, 215, 216, 219, 233, 271 mecánica cuántica 197 mecánica del suelo 556 mecanismo de fallo 631 mecanizado 39, 49, 57, 300, 475, 492 medianería 767 medida constructiva 504, 517, 795, 819, 822, 850 medida defensiva 794 medida de preservación 860, 861 medida preventiva 794 medida protectora 864, 876 medio alcalino 320, 849. Véase también  ambiente alcalino; Véase también  entorno alcalino medio ambiente 102, 103, 108, 110, 112, 113, 248, 502 medio de conexión 822 medio líquido 550 mejora 116, 131, 133 membrana 542, 547–550, 616, 618, 639, 666, 668–673 membrana anticlástica 673 membrana bituminosa 237 membrana de impermeabilización 489 membrana doble 550 membrana doble neumática 550 membrana impermeabilizante 700, 714, 716, 868 membrana pretensada mecánicamente 618. Véase también  membrana rigidizada mecánicamente membrana pretensada neumáticamente 616 membrana rígida en superficie 550 membrana rigidizada mecánicamente 669. Véase también  membrana pretensada mecánicamente membrana simple 549, 668 Mendelsohn, Erich 247 metal 132, 195, 200, 201, 203, 217, 226, 228–231, 233, 234, 237 metal alcalino 338, 339, 492 metal alcalinotérreo 338, 339 metal base 237, 848, 852, 854 metal expandido 833, 834 metal noble 237, 466–468, 848, 850, 852 metalurgia 217, 230 metalurgia secundaria 296. Véase también  tratamiento posterior metamorfosis 259 método constructivo 14, 16. Véase tam-

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bién  método de construcción método de aplicación 874 método de balance de períodos 730. Véase también  diagrama de Glaser; Véase también  método de Glaser método de construcción 13–20, 36, 38, 41, 247, 846. Véase también  método constructivo método de construcción de pared 735 método de evaluación 103 método de Glaser 730. Véase también  diagrama de Glaser; Véase también  método de balance de períodos método de producción 14, 40 metodología 6, 9 método sustractivo 36 mica 210 micela 219 microarmadura 325 microclima artificial 508 microestructura 258, 259 microfisura 217, 231, 233 microorganismo 237, 238 microporo 271–273, 493 miembro de borde 641, 643, 647, 651, 652 Mies van der Rohe, Ludwig 247, 461 mímesis 246, 247. Véase también  imitación mineral 199, 201, 206, 207, 209–212, 226, 228–230, 233, 234, 239 mineral de hierro 434 mínimo de atenuación 758, 759 mobiliario 121 modelado 60, 61 modelo 3D 61 modificación 4, 5. Véase también  transformación modificación química de la madera 876 modificación térmica de la madera 876 modularidad 49 modularización 29 módulo 30, 31 módulo básico 68, 70, 71, 73, 78, 80, 81 módulo de deslizamiento 226 módulo de elasticidad 226, 264, 614. Véase también  módulo de Young; Véase también  módulo E; Véase también  módulo elástico módulo de Young 226. Véase también  módulo de elasticidad; Véase también  módulo E; Véase también  módulo elástico módulo E 206, 226. Véase también  módulo de elasticidad; Véase también  módulo de Young; Véase también  módulo elástico módulo elástico 226. Véase también  módulo de elasticidad; Véase también  módulo de Young; Véase también  módulo E Modulor 69, 98 módulo secante 264, 273 moho 143 moldeado 36 molde negativo 304 moldeo por inyección 488, 489, 491 molécula 195–201, 205, 207, 208, 211, 214, 218–226, 229

molécula gigante 198, 205, 207, 220, 222. Véase también  cadena molecular; Véase también  macromolécula molestia 142 molibdeno 296, 305 momento 532, 542, 546–548, 552, 554, 562, 564, 566, 568, 570–572, 574, 575, 577–579, 582, 583, 586–590, 592, 594, 596, 598, 599, 604, 605, 610, 620, 623, 636, 654, 655, 657, 659, 666, 673, 674 momento compensatorio 623, 661 momento de apoyo 564, 566, 570, 572, 574, 579, 596 momento de área 546, 614, 652, 653. Véase también  segundo momento de área momento de referencia 564, 566, 570, 572, 574, 579, 582, 596 momento de vano 562, 564, 566, 568, 570, 572, 574, 579, 582 momento flector 542, 544, 547, 548, 552, 554, 562, 564, 566, 568, 570, 572, 574, 575, 577–579, 582, 586–588, 590, 592, 594, 596, 598, 599, 604, 605, 610, 633, 654, 657, 658, 666 momento máximo 562, 564, 566, 568, 570, 571, 574, 594, 596–599 momento negativo 564, 566, 568, 571, 574, 579, 582, 596 momento positivo 564, 568, 570, 571, 574, 579, 596 momento torsor 542 Monier, Joseph 316 monocristal 198, 202, 203, 217, 218, 229, 234 monofuncional 40 monómero 164, 173, 178, 205, 219, 220, 350, 358, 359, 360 monotonía 55 montaje 4, 9, 15, 20, 21, 29, 30, 44, 52, 53, 56, 57, 59, 60, 62, 63 moqueta 176, 772. Véase también  revestimiento textil mortero 213, 215, 216, 255–259, 261, 263, 264, 266. Véase también  argamasa mortero aéreo 209, 258, 259 mortero de capa fina 374, 375, 378, 380, 387 mortero de capa media 375, 387, 388 mortero de cara vista 388 mortero de cemento 386, 388 mortero de cemento y cal 386 mortero de enlucido 390, 391 mortero de fábrica 385, 391 mortero de obra 385, 386, 391 mortero de revoque 388, 390, 391, 394, 396 mortero de revoque termoaislante 390 mortero hidráulico 259 mortero ligero 374, 375, 386, 387, 702, 703. Véase también  mortero termoaislante mortero monocapa de revoque 390 mortero normal 386, 387 mortero termoaislante 386. Véase también  mortero ligero mosquitera 868 movimiento de tierra 133

multimódulo 78, 80 múltiple redundancia 531 muro 34, 35, 39, 254–256, 258–261, 263–267, 270, 515, 530, 533, 631, 634–636, 807, 810, 811, 819–821 muro arriostrante 819 muro cortina 376, 460, 461, 722, 732, 735 muro de carga 460, 807, 811, 819 muro de hormigón 730 muro de hormigón ligero 821 muro de obra de fábrica 730 muro diafragma 15, 309, 516, 631 muro exterior 683, 686, 692, 702–707, 714, 715, 732 muro no portante 819, 820 música 27, 45

N nave 852 nave industrial 52 negligencia 127 nervado 640–642, 645–647, 649–652, 654, 656, 657, 659–661, 664 nervadura 642, 652, 664. Véase también  nervio nervio 616, 639, 641, 644, 658, 662. Véase también  nervadura níquel 296–298 nivel del suelo 517, 519, 521 nivel de presión de ruido de impactos 769–772 nivel de presión de ruido de impactos estándar ponderado 770 nivel de presión de ruido de impactos normalizado 769, 770 nivel de presión de ruido de impactos normalizado medido in situ 769, 770 nivel de presión de ruido de impactos normalizado ponderado 770 nivel de presión de ruido de impactos normalizado ponderado equivalente 770 nivel de presión de ruido de impactos ponderado 770 nivel jerárquico 18, 27, 29, 30, 32, 33, 38, 500, 501, 503, 506, 524 nivel sonoro 753, 754, 769, 770–772, 775, 789 nivel sonoro A 754. Véase también  nivel sonoro ponderado nivel sonoro ponderado 754. Véase también  nivel sonoro A nivel tecnológico 63 nobleza 237 nomadismo 48 norma 13, 15, 18, 19, 516, 534 normalización 71 normas básica de categorías de productos 114 normativa 795, 796, 804, 805, 810, 842 normativa técnica 795 nube de carga 199 nube de electrones 199, 200. Véase también  gas de electrones núcleo 197, 198, 207, 213, 309 núcleo atómico 197, 198 nudo 40, 83, 87 nudo articulado 654, 655

896

nudo constructivo 764 nudo rígido 655 nudo rígido a la flexión 655 nudos 654–657, 664 número de Avogadro 194 números estándar de construcción 71, 72 nutriente 112, 281 nylon 360

O objetivo 17 objeto técnico 6 obra 4–6, 9, 10, 14, 15, 18–21 obra ciclópea 256. Véase también  mampostería concertada obra de fábrica 14, 15, 19, 213, 798, 810, 813 obra de fábrica de hoja simple 688 obra de fábrica protegida 369 obra de fábrica sin protección 369 obra en seco 259 obsolescencia 127, 129 octavo de metro 72 oficio 36, 40, 41, 48, 49, 51, 61 onda acústica 756. Véase también  onda sonora onda sonora 752, 756. Véase también  onda acústica operación 795 opus caementitium 263, 270. Véase también  hormigón romano orbital 194, 197 ordenamiento 26, 27, 29–31 ordenamiento aditivo 31 ordenamiento dimensional 68. Véase también  orden dimensional ordenamiento modular 29, 68, 78 ordenanza 794, 795, 799 orden cristalino 199 orden de largo alcance 198, 200, 202, 203, 229. Véase también  orden remoto orden dimensional 39, 266. Véase también  ordenamiento dimensional orden geométrico 30, 50 orden modular 29 orden remoto 201. Véase también  orden de largo alcance orejeta 310 organismo 204, 207, 238 organismo marino 862 organismo nocivo 860 organización 28, 29, 31, 40, 49, 52, 56, 62, 63 organización empresarial 52 organización espacial 28 organización funcional 28 orientación 29, 31, 142, 546, 551, 552, 554, 556, 685, 725, 743 orientación espacial 552. Véase también  dirección espacial origen de coordenadas 264 oxidación 238 óxido 199, 207, 210, 211, 213, 215, 224, 237 óxido de calcio 210, 211, 213, 215 óxido de cromo 852, 855 óxido de hierro 215, 300, 855

Anexo

óxido de zinc 852 óxido metálico 339 oxígeno 206, 207, 224, 237 oxígeno atmosférico 237, 352, 860, 876

P Pabellón de Barcelona 247 Palacio de Cristal 52, 53, 460 pandeo 266, 546, 614, 615, 631, 633, 641–646, 648, 653–655, 666, 667, 669 panderete 260, 261, 267 panel 376, 380, 381, 397, 398, 416–422, 440–442, 444, 445, 530, 622, 640, 652, 664, 665 panel de madera 822, 824, 826, 827 panel de madera prefabricado 708 panel sándwich 441, 442, 444, 493, 530, 667, 690, 694, 695. Véase también  elemento sándwich pantalla de intemperie 442, 444, 680, 684, 687, 692, 705, 709 par 552, 666, 667, 710, 712, 734 parábola 562, 564, 566, 568, 570, 572, 574, 576, 578, 579, 582, 590, 592, 594, 596, 598, 599, 604, 605, 610 parábola cuadrática 564, 566, 572, 579, 582, 596 paralelepípedo 256 paramento 460 parámetro de entrada solar 744 parámetro higrotérmico 718, 727 pararrayos 511 parásito 281, 284, 288, 290, 860–862, 874, 875 par de fuerzas 532, 552 pared 26, 34, 35, 63 pared celular 220, 282 pared de entramado de madera 732 pared de panel de madera 822, 824, 826 pared de una hoja 759 pared exterior 34, 533, 661 pared exterior ligera 692, 708, 709 pared exterior ligera de madera 684 parque edilicio 846 parte individual 6, 29, 31, 35, 37, 40, 500, 503, 524 participación de las partes interesadas 146 partícula de madera 418 partícula elemental 194, 228 pasillo 146 pasivación 854 paso iterativo 9 pasta de cemento 216, 228, 271–275, 716 patología 521, 698, 846 patrón 29, 30, 40 patrón de carga 62, 534, 542, 552, 558, 620 patrón de rotura 342, 551 pavés de vidrio 479, 484 Paxton, Joseph 52 pendiente 517, 850, 870–872 pendiente de cubierta 734 percepción 103 percepción acústica 142 percepción auditiva subjetiva 753, 754 percepción estética 142 percepción visual 142

pérdida de calor 687, 726 pérdida de energía 685 perfil 438–443, 448, 454–456, 830, 833–835, 838, 839, 851 perfilado 512, 517 perfil de acero 798, 832, 833, 835 perfil de acero extruido 448 perfil de sellado 489, 492 perfil en I 440, 833, 836 perfil HEA 441 perfil HEB 441 perfil HEM 441 perfil hueco 441, 455, 456 perfil IPE 441 perfil laminado 296, 303 perforación 374, 375, 813, 815, 832 periodo de consideración 127 perlita 78, 390, 395, 396 perlita expandida 827 perlón 222, 360 permeabilidad 396, 684, 690, 692, 724, 741, 743, 747 permeabilidad al aire 724, 741, 743, 747 perno 38 Perrot, Bernard 338 persiana 726, 746 perturbación 202 peso 12, 13, 15 peso muerto 286. Véase también  carga muerta; Véase también  peso propio peso propio 300, 618, 652. Véase también  peso muerto; Véase también  carga muerta petróleo 56 pH 111 picea 410, 422 pico de tensión 37, 232, 255, 266, 272 picos de tensión. Véase también  concentración de tensión piedra 209, 211–217, 229, 233, 238 piedra artificial 209, 267, 270, 275, 366. Véase también  material pétreo artificial piedra caliza 168 piedra natural 121, 207, 209, 247, 248, 259, 260, 267. Véase también  roca natural piedra pómez 259 pieza de albañilería 366 pieza de unión 296 pieza individual 42, 44, 530 pieza sílico-calcárea 377, 378 pigmento 874 pilar 28, 317, 421, 578, 579, 582, 583 Pilkington, Alastair 338, 461 pilote 238 pilote de cimentación 860 pino 291, 410, 421 pino amarillo del sur 421 pintura 224, 237, 290, 799, 810, 833, 852, 854, 868, 869, 874, 875, 878, 879 pintura de zinc en polvo 854 pisada 502, 522, 772 piso 261 piso parallamas 813 pizarra 208, 259 placa 210, 214, 289, 375, 380, 381, 397, 416, 420, 426, 550, 560, 561, 586, 590–600, 602, 604–606, 608, 610,

897

612, 618, 620–626, 637–642, 644–646, 650–653, 657, 659, 665, 666, 674 placa clavo 426, 430 placa delgada 758, 761 placa dentada 426 placa de yeso 758, 823, 835, 837 placa de yeso laminado 766, 774, 835, 837, 838 placa flexible 758 placa gruesa 758, 761 placa ligera 758 placa rígida 758 placa sobre apoyo lineal 620, 657 plancha multicámara 494 planeidad 89 planificación 4–9, 11–13, 16, 17 planificación digital 29, 56, 60 planificar 6, 8, 17 plano de coordenadas 538, 552 plano de coordinación 81, 83 plano de corte 281 plano de deslizamiento 228–231. Véase también  plano de traslación plano de dislocación 298, 306, 307 plano de escisión 202 plano de sección 542, 552, 554, 556, 598, 599, 605, 670, 671 plano de traslación 230. Véase también  plano de deslizamiento planta de incineración 165, 177, 181 planta estacionaria 52, 57 plasticidad 206 plástico 200, 201, 203–206, 216–222, 225–228, 232, 234, 236–240, 245, 340, 350, 351–354, 361–363, 797, 800, 827, 829 plástico reforzado con fibra 178, 353 plástico reforzado con fibra de vidrio 494 plastificante 222, 356 plastómero 221, 222, 350, 351, 354–356, 358. Véase también termoplástico plegado 304 plexiglás 358. Véase también  polimetilmetacrilato; Véase también  vidrio acrílico poder calorífico 165, 173, 176, 177, 181 podredumbre 36. Véase también  putrefacción polar 195, 198, 199, 222 polaridad 195, 197–199, 221, 223, 233, 235. Véase también  carga eléctrica poliadición 222, 350, 351, 360 poliamida 222, 250, 328, 353, 354, 360, 361 poliamida aromática 353, 360, 492. Véase también  aramida polibutadieno 357 policarbonato 340, 361 policondensación 350, 351, 360, 361 polidimetilsiloxano 362 poliéster 361 poliestireno 350, 357 poliestireno expandido 175, 357 polietileno 205, 222, 350, 354 poliisobutileno 361. Véase también  caucho butílico polimerización 205, 220, 221 polímero 165, 173, 178, 205, 219, 220–223, 281, 351, 352, 359–362

polimetilmetacrilato 340, 358. Véase también  plexiglás; Véase también  vidrio acrílico polipropileno 328, 350, 355 polisiloxano 361 politetrafluoroetileno 359 poliuretano 351, 360, 361 poliuretano lineal 361 poliuretano reticulado 361 poro 213, 236, 323, 329, 331 porosidad 209, 215, 375, 378, 379 pórtico 12, 578, 580, 582, 584, 648, 655, 661 pórtico biarticulado 578, 580 pórtico triarticulado 582, 584 posición 513, 517, 532–534, 539–541, 566, 570, 572, 579, 620, 648, 651, 666, 667 posición central 83 posición de montaje 62, 344 posición espacial 532 posición periférica 83 posmodernismo 55 poste 84 potencial 848, 855, 862 potencial de acidificación 111 potencial de agotamiento del ozono estratosférico 112 potencial de agotamiento de recursos abióticos 111 potencial de calentamiento global 112, 160, 161, 284 potencial de creación de ozono troposférico 112 potencial de eutrofización 112 potencial de reciclaje 133, 175, 177 potencial eléctrico 848 práctica de la construcción 860 precarga 549, 550, 668, 670, 671. Véase también  pretensado precipitación 34, 174, 502, 517, 518, 868. Véase también  lluvia precisión 51, 60, 199, 258, 264, 300, 303 precisión dimensional 370 preestirado 298. Véase también  preestiramiento preestiramiento 305, 307. Véase también  preestirado prefabricación 49, 50, 52, 59, 61–63 prefabricado de hormigón 13 prehistoria 254 prensa de encolado 414 prensado 207, 302, 411, 414, 417, 418, 421–423 prensa hidráulica 426 preservación biológica de la madera 860, 876 preservación constructiva de la madera 860, 864–866, 874 preservación de la madera 862, 864 preservación de la madera por modificación térmica o química 876 preservación organizativa de la madera 860 preservación química de la madera 859, 860, 873 presión 193, 195, 196, 206, 207, 214, 224, 225, 549, 550, 616, 668 presión acústica 753, 779 presión de aire 724, 725

presión de gas 193 presión del viento 684, 708, 709, 712, 732, 735 presión de saturación 521, 714 presión de tierra 514, 515, 517 presión de vapor 512, 520, 521, 681, 698–700, 706, 714, 716, 729, 730 presión de viento 518 presión dinámica 684, 735 presión hidráulica 514 presión hidrostática 515–517, 714, 726, 741 presión negativa 549, 550 pretensado 549, 550, 668, 670, 673. Véase también  precarga pretensado biaxial 670 pretensado mecánico 550, 670, 673 pretensado neumático 549, 550, 668 principio 8, 9, 11, 13, 18–20 principio compuesto 38 principio constructivo 13, 17–19, 36, 531, 616, 630, 650, 665. Véase también  principio de construcción principio cuasi-integral 36–39, 89 principio de actuación 8 principio de construcción 13, 18–20, 36, 38. Véase también  principio constructivo principio de construcción cuasi-integral 307, 308 principio de construcción diferencial 307, 308 principio de construcción integral 304, 307, 321 principio de doble T 667 principio de masa-resorte 772, 777 principio de sellado 718 principio de solución 8, 9, 11, 17, 18, 718. Véase también  concepto de solución principio diferencial 37, 38 principio estructural 554, 558, 616, 618, 626 principio Gore Tex 710 principio integral 36–40, 89, 531 principio sándwich 700 privacidad 509 probabilidad de fractura 342 problema 8, 9, 12, 15 procesamiento 215, 216, 244 proceso de abstracción 8, 19 proceso de acero eléctrico 435 proceso de corrosión 848, 849 proceso de fabricación 13, 260, 299, 302 proceso de flotación 338 proceso de laminación 438–440, 447 proceso de proyecto 12, 13, 20 proceso de reducción directa 435 proceso de soplado de oxígeno 435 proceso directo 296 proceso higroscópico 271 proceso indirecto 296 proceso iterativo 9 proceso químico 209, 259, 263, 271 proceso Sendzimir 853 proceso Siemens-Martin 434 producción 4, 5, 14, 15, 19, 21 producción artesanal 49, 57, 58 producción automatizada 29 producción de vidrio 461, 472, 474, 476

898

producción en cadena 55. Véase también  producción en serie producción en masa 56 producción en serie 51, 57, 60. Véase también  producción en cadena producción industrial 19, 29, 40, 51, 52, 54–57, 62, 63 productividad 52, 57, 59, 60 producto cerámico 210 producto de acero 434 producto de construcción 35, 42, 50, 55, 60, 63, 64, 113, 117, 800, 801, 810, 841 producto de construcción prefabricado 366 producto de hierro 434 producto de madera 404–406, 410–412, 414 producto de perfil 439, 440 producto de plástico 488 producto de sección hueca 439 producto de vidrio 339 producto individualizado 57 producto industrial 51, 60 producto industrial semiacabado 301, 310, 417, 435. Véase también  producto semiacabado producto laminado 302, 303 producto plano 439, 440, 454–456 producto químico 192, 210, 211 producto semiacabado 39, 42, 299, 310, 439, 442, 445, 448, 455. Véase también  producto industrial semiacabado producto siderúrgico 160 producto técnico 108, 846 profesional 9, 19 profundidad carbonizada 822, 823. Véase también  profundidad de carbonización; Véase también  profundidad de carbonizado profundidad de carbonización 822. Véase también  profundidad carbonizada; Véase también  profundidad de carbonizado profundidad de carbonizado 417. Véase también  profundidad carbonizada; Véase también  profundidad de carbonización propagación del fuego 523, 524, 794, 795, 799, 810, 820 propelente 352 propiedad acústica 142 propiedad aislante 353, 685, 715 propiedad de cierre automático 806 propiedad deformacional 412; Véase también  comportamiento deformacional propiedad elástica 272 propiedad electromagnética 143 propiedad física 195, 200, 211, 244 propiedad hidráulica 323 propiedad material 248, 267, 864 propiedad mecánica 210, 214–217, 220, 249, 250, 258, 261, 271, 285, 353, 354, 368, 404, 411, 418, 420, 428 propiedad química 244 propiedad técnica 219 propiedad viscosa 272 proporcionalidad 756 protección 235, 238 protección acústica 509, 512, 522, 750,

Anexo

752–754, 759, 765, 766, 768. Véase también  protección contra el ruido; Véase también  acústica constructiva protección acústica aéra 754 protección acústica de impacto 759, 766, 768 protección anticorrosiva 854. Véase también  protección contra la corrosión protección catódica 855 protección constructiva contra el fuego 809, 810 protección constructiva contra la corrosión 300 protección constructiva de la madera 238. Véase también  conservación constructiva de la madera; Véase también  preservación constructiva de la madera protección contra el deslumbramiento 509 protección contra el fuego 798, 808, 813, 819–823, 825–827, 832, 835, 838, 839. Véase también  protección contra incendios protección contra el ruido 504, 758, 766, 774, 779. Véase también  protección acústica protección contra el viento 518, 683–687, 694–710, 712 protección contra incendios 145, 238, 320, 325, 380, 509, 523, 794–796, 798, 799, 801, 804, 806–810, 815, 818–822, 825, 827, 828, 830, 833–837, 839. Véase también  protección contra el fuego protección contra la corrosión 320, 321, 850–853, 855, 858, 859, 874 protección contra la humedad 508, 516, 517, 525, 526, 678, 681–684, 689–692, 694–710, 712, 714–717, 727, 735, 740 protección contra la intemperie 500, 866, 871 protección contra la lluvia 685, 686, 696, 732, 733, 735 protección contra la lluvia impulsada 735 protección contra la penetración de vapor 511, 690 protección defensiva contra incendios 794 protección de la madera 280, 859 protección del medio ambiente 108 protección higrotérmica 504, 511, 678 protección multifásica contra la humedad 690, 692 protección preventiva constructiva contra incendios 794, 795, 807 protección preventiva contra incendios 504, 794, 801 protección preventiva operativa contra incendios 794 protección solar 509, 685, 727, 743, 744 protección térmica 368, 504, 508, 511, 519, 678, 681, 684, 685, 695, 697–701, 703, 705, 707, 709, 715, 717, 719, 725–727 protección térmica estival 725, 726 protección térmica invernal 726 protección térmica temporal 726 protón 198 prototipo 57 proveedor 61 proyectación 5, 8, 9

proyectar 6, 8 proyectista 9, 13, 16–20, 502, 508, 525, 794, 810. Véase también  diseñador proyecto 5–13, 16, 18–20 proyecto arquitectónico 31 proyecto conceptual 6, 16, 246, 504. Véase también  diseño conceptual proyecto constructivo 5–8, 10, 12, 16–18, 26, 32, 38, 40, 41, 245, 246, 291, 503, 504, 689, 718, 809. Véase también  diseño constructivo proyecto de ejecución 5, 6, 8, 9, 19. Véase también  diseño constructivo; Véase también  proyecto constructivo proyecto general 8, 12, 16, 504. Véase también  proyecto global proyecto global 6, 8, 794. Véase también  proyecto general puente 12, 852, 855, 856 puente acústico 762, 767, 772 puente colgante 310 puente de Akashi Kaikyo 310 puente de Coalbrookdale 247 puenteo de grieta 740 puente térmico 353, 386, 396, 685, 689, 704, 706, 709, 716, 726, 735, 738, 808, 833, 835, 839, 735 puente térmico lineal 738 puente térmico puntual 738 puerta 42 puntal 404, 406 punto de apoyo 538, 541 punto de detención 202 punto de fusión 202, 203, 221, 226, 239, 825 punto de inflexión 562, 564, 566, 570, 572, 579, 596, 599, 605 punto de intersección 566, 570, 572, 579 punto de momento cero 562, 564, 566, 570–572, 574, 579, 596, 599, 605, 610 punto de rocío 686, 688, 723, 724 punto de solidificación 202 putrefacción 28, 38, 281, 284, 864. Véase también  podredumbre PVC 177

R racionalización 29 radiación 462, 463, 465, 466, 468, 471, 478, 480, 481 radiación solar 145, 205, 206, 509, 525 radiación térmica 192, 466, 481, 799, 800, 838 radiación ultravioleta 112, 206, 234, 237, 290, 859, 865, 867, 868 radio medular 408 radón 143 rama 288 ranura 381, 415, 417, 425, 426 ranura de alivio 865, 869 rastrel 345 rayos ultravioleta 145 reacción 538, 541, 542, 564, 568, 571, 574, 578, 582, 650, 651, 670. Véase también  contrafuerza reacción al fuego 284, 796, 797, 802, 807, 840, 841

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reacción en cadena 205 reacción endotérmica 213, 216 reacción exotérmica 209, 213, 217 reacción química 209, 211, 213, 222, 223, 271, 810 reacondicionamiento 164 reactividad 195 receptor 750, 754, 764, 769, 770, 784, 789 reciclabilidad 29, 248 reciclaje 36, 37, 108, 112, 114, 116, 131–133, 135, 233 reciclaje de acero 160, 170 reciclaje de elastómeros 176 reciclaje de hormigón 165, 172 reciclaje de ladrillos 171 reciclaje de madera 178 reciclaje de materiales 131, 164, 165, 171–173, 178, 179, 185, 186 reciclaje de materias primas 165, 173 reciclaje de plásticos 173 reciclaje de productos 164, 183 reciclaje de termoplásticos 174 reciclaje de vidrio 172 reciclaje térmico 161. Véase también  aprovechamiento térmico recinto 501, 750, 752–755, 764, 769, 784, 789 recinto emisor 754, 755, 764 recinto habitable 725 recinto receptor 754, 764, 769, 784, 789 recocido 298 recristalización 208, 232 recubrimiento 237, 301, 311 recubrimiento base 852 recubrimiento de hormigón 798, 814, 819 recubrimiento disuelto 852 recubrimiento líquido 852 recubrimiento metálico 852 recubrimiento mínimo 318, 325 recubrimiento noble 852 recuperación 114, 116, 132, 133, 135 recuperación de energía 135 recurso 9, 102, 103, 108–111, 113 red atómica 198, 199 red cristalina 198, 202, 203, 214, 216, 217, 230–234, 238 red de cables 548, 667, 668 red eléctrica 505 red espacial 198–204, 206, 207, 223, 225–231 redirección 37 redirección de fuerzas 502 redistribución 232, 272 redistribución de cargas 809 reducción del nivel global de presión de ruido de impactos 770 redundancia 531, 674 reelaboración 88. Véase también  repaso reemplazo 114 referencia al canto 81, 83 referencia al eje 83 refinado 296 reflectancia de luz 462 reflectancia radiante 462 reflexión 462, 463, 471 reflexión del sonido 523. Véase también  reverberación del sonido refracción 471

refrigeración 510, 684, 685, 725 región cristalina 219, 284, 359. Véase también  zona cristalina región semicristalina 354, 360 rehabilitación 164 rehidratación 272 relación agua-aglomerante 323, 324 relación agua-cemento 216, 271, 323, 324 relación de Poisson 225 relación resistencia-peso 291, 352, 404 relación V/A 725 relleno de arena 759 relleno hermético 810 remache 308 Renard 70, 71 rendimiento 15, 63, 512 renovación 121, 127, 129, 131, 135, 852 reparación 29, 57, 114, 128, 130, 131, 133, 134 reparto transversal de fuerzas 418 repaso 59. Véase también  reelaboración repetición 29 repulsión 235, 244 requisito básico 16 requisito mínimo 681, 725, 727, 730, 735, 740, 741, 743 rescate 795 reserva 541, 547, 674 reserva de capacidad portante 809 reserva de carga 346 reserva de desgaste 130, 131 reserva portante 541 residuo 108–111, 113, 114, 116, 132, 133, 164, 165, 168, 169, 171–175, 177–182 resina 221, 285 resina de melamina 351 resina de poliéster insaturada 340, 361 resina de silicona 362 resina epoxi 351, 858, 859 resina fenólica 351, 425 resina orgánica 778 resina orgánica fundida 778 resina sintética 388, 395, 398, 418, 421, 702 resistencia 35, 194, 205, 210, 213, 217, 219–222, 224–226, 229–231, 233, 234, 236, 238, 239, 241, 259, 267, 547, 548, 614, 618, 623, 626, 627, 629, 631, 633, 634, 635, 637, 638, 646, 650, 652, 653, 657, 667 resistencia a compresión 230, 234, 260, 264, 266, 267, 286, 317, 318, 323, 332, 342, 347 resistencia a daños mecánicos 805 resistencia adhesiva al cizallamiento 388 resistencia a la corrosión 352 resistencia a la difusión 194, 679, 686, 687, 692, 698, 700, 702, 704, 706, 708, 710, 712, 714, 723, 724, 730, 732, 734 resistencia a la difusión de vapor 686, 687, 692, 700, 702, 706, 710, 712, 719, 868 resistencia a la transferencia superficial de calor 721 resistencia a la transmisión térmica 722, 727 resistencia al flujo acústico 761 resistencia al fuego 795, 796, 798–811, 814–816, 818–823, 825, 827, 828, 830,

832, 833, 835, 838–841 resistencia al fuego de hollín 806 resistencia al pandeo 425 resistencia al vuelco 823 resistencia a tracción 230, 233, 257, 264, 285, 286, 318, 325, 340, 347 resistencia por fricción 634 resistencia térmica 721, 722, 727–730, 732, 734 resonancia 756, 760, 761, 772, 778 resonancia espacial 756 resorte 753, 760, 762, 768, 772, 773, 777 responsabilidad 17 responsabilidad civil 40 retardador de vapor 688, 692 retardo 862 retardo de vapor 687, 692, 704 retícula 202, 203, 230, 231 reticulación 173, 219, 221 retracción 227, 234 reutilización 37, 114, 116 revenido 298, 305, 313 reverberación del sonido 523. Véase también  reflexión del sonido revestimiento 43, 75, 260, 263, 311 revestimiento contra el fuego 832. Véase también  revestimiento contra incendios revestimiento contra incendios 832. Véase también  revestimiento contra el fuego revestimiento de cubierta 734 revestimiento de suelo 121, 127, 138, 175, 771, 772, 774, 800 revestimiento exterior 692, 704, 706, 708, 730, 732 revestimiento ignífugo 809 revestimiento multicapa 834 revestimiento textil 121, 176. Véase también  moqueta revisión 131 revisión a fondo 131 revolución científico-industrial 48 revolución industrial 48, 52, 366, 435 revoque 214, 369, 383, 388–398, 681, 688, 702–704, 730, 732, 733, 735, 813, 833, 834, 836 revoque de acabado 388, 392 revoque de fondo 392 revoque de resina sintética 388, 395, 702 revoque mineral 388, 681, 702 revoque multicapa 390, 394 revoque orgánico 702, 704 revoque termoaislante 390, 394 riesgo 524, 525, 794, 795, 808, 809, 823, 830 riesgo de incendio 795, 809 rigidez 206, 226, 227, 542, 546, 548, 549, 577, 614, 619, 623, 627, 629–632, 636, 637, 639, 642–646, 648, 650, 652–654, 664 rigidez a la flexión 548, 577, 614, 642, 645, 646, 648, 650, 652, 653, 664, 756–760, 762 rigidez dinámica 772, 774 rigidizador 442 rigidizador diagonal 661 riostra 644, 645, 647 ripio 255

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ritmo 26 roblón 39, 308 robo 146 roca 206–211, 214, 217, 218, 234, 236 roca de solidificación 259. Véase también  roca ígnea; Véase también  roca magmática roca estratificada 259. Véase también  roca sedimentaria roca ígnea 206, 209, 210, 259. Véase también  roca de solidificación; Véase también  roca magmática roca magmática 206, 207 roca metamórfica 206, 208, 259 roca natural 206, 209. Véase también  piedra natural roca sedimentaria 208, 233, 234, 259. Véase también  roca estratificada rodillo de mortero 387 rotación 538, 578, 582, 588, 598, 599, 604, 605, 623, 630, 658. Véase también  giro rotura 232, 233, 235, 547, 614 rotura de separación 233. Véase también  rotura frágil rotura frágil 233, 286. Véase también  rotura de separación rotura por deformación 233 rotura por deslizamiento 234 rotura por fatiga 233 rozamiento interno 228 rugosidad 517, 627 ruido 142–144, 145 ruido aéreo 142, 143, 755, 759, 769, 771, 773, 779–784, 790, 791 ruido de impacto 142, 143, 759, 766, 768, 770–775 ruido exterior 750, 791

S sal 199, 205 sal de deshielo 856 salida 108, 109 salpicadura 851, 866, 868, 872 salud 103 sardinel 260 saturación 49 savia 220 secado 209, 210, 213, 227, 234, 368, 392, 406, 414 sección 29, 39 sección compuesta 425 sección eficaz 822, 823 sección en I 310, 815 sección transversal 35, 37, 60, 221, 233, 235, 280, 281, 286, 289, 374, 396, 406, 409–411, 414, 416, 417, 421, 424, 427, 430, 439, 441, 450, 455, 514, 542, 544, 546, 547, 564, 568, 586, 614, 618, 619, 636, 641–643, 646, 653, 654, 657, 674, 732, 734, 735, 798, 799, 805, 808, 809, 814, 815, 820, 822–824, 827, 828, 830, 832 sección transversal de ventilación 734 sector de la construcción 40, 42 sedentarismo 48 segmentación 29, 40

Anexo

segmento 29 segregación 329, 330 Segunda Guerra Mundial 55 segundo momento de área 614. Véase también  momento de área seguridad 103 seguridad personal 146 selección 11 selección con ayuda de equipos 406 selección visual 406 sellado 33, 34, 63, 206, 678–680, 684, 694, 696, 698, 700, 709, 714, 716, 718, 719, 736, 741, 743 sellado en dos etapas 718 sellado en una etapa 678, 696, 718 sellado en varias etapas 678, 716. Véase también  sellado multifásico sellado monofásico 678–680, 684 sellado multifásico 678, 682. Véase también  sellado en varias etapas sellado perimetral 463–465 sellador 362 sellador de silicona 464 sellador primario 464, 465 sellador secundario 464, 465 semiconductor 466 semihoja 819 separación 33, 40, 41 separación axial 816. Véase también  distancia axial separación de oficios 41 separación de subsistemas 33, 186 separación frágil 231, 233, 234 separación térmica 444, 477 separador 318, 464. Véase también  espaciador sequedad 678, 680, 740 serie 29, 51, 57, 58, 60 serie de números preferentes 71. Véase también  serie Renard serie galvánica 848 serie Renard 70, 71. Véase también  serie de números preferentes serigrafía 468, 472 servicio 113, 128, 129, 134, 142, 146 servicio de mantenimiento 130 sierra 404 silicato 210, 211, 215, 216, 229, 233, 234 silicato de calcio 216, 338 silicato de sodio 338 silicato inorgánico 362 silicio 203, 207, 208, 215, 218, 239 silicona 361, 362, 464, 479, 839. Véase también  polisiloxano; Véase también  siloxano silicona en frío de dos componentes 496 silicona en frío monocomponente 496 sillar 256 sillería 256, 258 siloxano 361, 362. Véase también  polisiloxano; Véase también  silicona simbolismo 14 simplicidad 27 simplicidad constructiva 680, 690 simulación 60, 730, 744 simulación digital 730 sinterización 375, 492 sistema 3D 60

sistema adaptivo 481 sistema biaxial 661. Véase también  sistema bidireccional sistema bidireccional 661. Véase también  sistema biaxial sistema compuesto de aislamiento térmico 383, 388, 396, 397, 692, 702, 703, 730, 732 sistema compuesto de aislamiento térmico exterior 396 sistema de certificación 103 sistema de certificación DGNB 103 sistema de construcción de pared 807 sistema de coordenadas 532, 533, 535, 551 sistema de coordinación 78 sistema de costillas 639, 641, 645, 646, 650, 651, 653–655, 661, 663–665. Véase también  sistema nervado sistema de doble hoja 759–762, 767, 768 sistema de esqueleto 807 sistema de masa-resorte 760, 768, 773 sistema de ordenamiento 29, 30 sistema de presión negativa 549 sistema de referencia 568, 590, 592, 596, 598 sistema de revoque 394 sistema dimensional 39, 68, 72, 74, 77 sistema dimensional octamétrico 39, 72, 74, 77, 370, 382 sistema direccional 630, 653, 655, 657. Véase también  sistema uniaxial sistema dúplex 854 sistema estáticamente determinado 531. Véase también sistema isoestático sistema estáticamente indeterminado 531. Véase también sistema hiperestático sistema estático 12, 30, 531, 533, 542, 576, 578, 808, 809. Véase también  sistema estructural sistema estructural 12, 538, 541, 542, 558, 562, 566, 568, 570, 572, 577, 582, 631, 668, 669. Véase también  sistema estático; Véase también  sistema portante sistema estructural espacial 538 sistema estructural plano 538 sistema flexible 548. Véase también sistema móvil sistema global 503, 549, 643 sistema hiperestático 531, 808 sistema isoestático 531, 542, 809. Véase también  estructura isoestática sistema ligero nervado 760, 765 sistema masa-muelle 468 sistema modular 42, 260 sistema móvil 548, 549, 668, 669. Véase también sistema flexible sistema nervado 345, 618, 639, 655, 657, 760, 822. Véase también  sistema de costillas sistema parcial 42. Véase también  subsistema sistema periódico 197 sistema portante 542. Véase también  sistema estático; Véase también  sistema estructural sistema porticado 661

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sistema redundante 531, 809 sistema resonante 667 sistema secundario 33 sistema terciario 33 sistema uniaxial 655, 661. Véase también  sistema direccional; Véase también  sistema unidireccional sistema unidireccional 661, 664. Véase también  sistema direccional; Véase también  sistema uniaxial sistema vibratorio 765 sobrecarga 262, 514–516, 560, 620, 635, 657 sobrecompresión 262, 264, 634, 636, 638 sobredimensionamiento 30, 291, 759, 822 sobrepresión 549, 550, 668 sociocultura 102 software 60, 61 soga 75, 76 solado 28, 716, 717 solapamiento 74, 83, 627, 630, 638, 825 solapo 74, 75, 262, 265 soldadura 39, 227 solera 716, 717, 731, 734 solera de sótano 716, 717 solidificación 197, 202, 203, 206, 207, 209, 216, 217, 233 sólido 192, 195, 196, 200–202, 205, 206, 209–211, 214, 217, 222–226, 228, 229, 240 solución 8, 9, 11, 17–20 solución constructiva 8, 9, 12, 18, 19 solución de principio 18, 19 solución sólida intersticial 297 sombreado 480 sonido 13, 34, 509, 522, 523, 750–756, 761, 763, 764, 765, 768–774, 776, 785, 790 sonido aéreo 522 sonido de impacto 522. Véase también  sonido estructural sonido estructural 522. Véase también  sonido de impacto sonido por pisadas 768 soporte 33, 219, 220, 237, 245, 266, 310, 506, 510, 530, 538, 549, 562, 564, 566, 570, 572, 614, 616, 618, 665, 668, 671, 673, 735, 738, 740, 803, 810, 819, 833, 839. Véase también  apoyo soporte de cargas 245 soporte informático 61 soporte lineal 266 soporte puntual 673. Véase también  apoyo puntual sorción 144 sosa 338, 339, 341. Véase también  bicarbonato de sodio sostenibilidad 16, 28, 29, 32, 248, 249, 503, 504–506, 524, 526 sostenibilidad social 142 sótano 515, 521, 714–717, 732, 740 sotavento 518 Staudinger, Herrmann 350 subcubierta 712 subdivisión 5, 21, 31–35, 42 subestructura 42, 45, 345, 376, 396, 525, 532, 664, 833, 834 subfunción 34, 35, 244, 245, 503, 504,

506–508, 510–513, 526, 530, 532, 639, 666, 678, 688, 694, 696, 698, 700, 702, 704, 708, 710, 712, 714, 716, 718, 719. Véase también  subfunción constructiva subfunción constructiva 28, 32, 104, 244, 503, 504, 506–508, 510–513, 524, 526, 530, 532, 639. Véase también  función constructiva individual; Véase también  función constructiva parcial; Véase también  subfunción subfunción higrotérmica 504, 718, 719 subfunción termohígrica 504. Siehe subfunción higrotérmica subgrupo 42 sublimación 196, 197 subpresión 668 subsistema 32, 33, 34, 41, 42, 44, 45, 81, 84, 503, 504, 506, 509, 510, 524 subsistema de suministro y eliminación 503, 509, 510 subsistema funcional básico 503, 509, 510 subsistema primario 503, 506, 510 subsistema secundario 503, 506, 510 subsistema terciario 503 subsuelo 515, 516, 519, 521, 525 subvención 134, 135 succión 514, 515, 518, 519 succión capilar 724, 735. Véase también  absorción capilar de agua succión de viento 518 suelo 28, 111, 112, 228 suelo flotante 766, 768, 770–774, 827 suelo industrial 28, 525 sumidero de carbono 161 suministro y eliminación 33, 45, 506, 509, 510. Véase también  abastecimiento y evacuación superficie 200, 201, 210, 212, 217, 222– 225, 228–230, 233, 234, 236–239 superficie acristalada 725, 726 superficie cepillada 872 superficie curva 551 superficie de absorción 769 superficie de absorción de referencia 769 superficie de contacto 255, 256 superficie envolvente 513–515, 517–519, 525, 548, 549, 668, 680, 710, 718, 839 superficie envolvente en contacto con la tierra 517 superficie envolvente horizontal 518, 680 superficie envolvente inclinada 517 superficie envolvente vertical 517, 680. Véase también  superficie vertical superficie horizontal 502 superficie inclinada 502 superficie radiante 684 superficie vertical 502. Véase también  superficie envolvente vertical sustancia 192, 194, 195, 201, 203–206, 215, 218, 222, 223, 229, 236, 239 sustancia atrayente 860, 876 sustancia biocida 874 sustancia catalizadora 350. Véase también  sustancia iniciadora sustancia contaminante 848 sustancia iniciadora 350. Véase también  sustancia catalizadora

sustancia orgánica 132, 797 sustancia tóxica 290, 859 sustitución 114

T tabique 13, 68, 81, 83, 84, 86–88, 94, 765, 766, 772, 774 tabique de entramado 765 tabique ligero 83, 765, 766, 772, 774 tabiquería 83, 86 tabiquería prefabricada 83 tabla 260, 288, 374, 382, 386, 387, 404, 407, 408, 410, 412, 414–417, 420, 421 tabla machihembrada 408, 823, 824 tablero 289, 375, 405, 406, 412, 414–418, 420–423, 425, 426, 428, 429, 616 tablero aglomerado 405, 821, 860 tablero aglomerado de partículas 405, 421 tablero aglomerado de tiras 421 tablero aislante de fibra de madera 422 tablero de aglomerado de virutas largas orientadas 421 tablero de fibra de densidad media 422, 423 tablero de fibra de madera 422, 423 tablero de fibra de madera duro 422, 423 tablero de fibra de madera poroso 422, 423 tablero de fibra de madera semiduro 422 tablero de virutas orientadas 405, 425 tablero flexible 756 tablero ligero de virutas de madera 423 tablero microlaminado 420 tablero plano prensado aglomerado con cemento 422 tablero plano prensado aglomerado con yeso 422 tablero plano prensado de partículas 421 tablero plano prensado de virutas orientadas 421 tablestaca 477 tablón 404, 407, 408, 410, 868 tala 288, 290, 404, 406 taller 4, 21, 50 tapial 210, 212 tarea 6, 8, 13, 17, 18, 33, 34, 38 techo suspendido 770, 773–775, 809, 810, 827, 832, 834, 835, 837, 838. Véase también  falso techo techumbre 35 técnica constructiva 249. Véase también  técnica de construcción técnica de construcción 13. Véase también  técnica constructiva tecnología 4, 12, 17, 18 tecnología de conexión 184, 187 tecnología digital 60 tecnología informática 48 tecnología sustitutiva 49 teja 366 tejado 867–869, 871 tejido celular 285 temperatura 28, 193, 195, 202, 206, 208, 210, 211, 214, 221, 222, 226, 234, 238–240 temperatura ambiente 144, 353 temperatura crítica 238, 808, 830 temperatura de fusión 202, 238

902

temperatura del punto de rocío 723 templado 233, 298, 305, 313. Véase también  temple temple 305, 457. Véase también  templado templo griego 50, 246, 247 tenacidad 200, 298, 299, 304, 305 tendel 77, 261–266, 374, 375, 387, 631, 702 tendido de cables 510 tendón 388, 451 tensión 214, 223–227, 230, 232, 233, 235, 246, 250, 502, 531, 541, 544, 546, 547, 551, 614, 618, 619, 635, 639, 666, 673, 674 tensión admisible 246 tensión axial 547, 666 tensión de cizallamiento 546 tensión de compresión 546, 549, 619, 635 tensión de membrana 547, 549, 666 tensión de rotura 235, 246, 264, 307, 360, 547, 614 tensión de tracción 258, 266, 317, 318, 321, 544, 546, 549, 620 tensión interna 227, 230, 298, 319, 342, 343 tensión máxima 246 tensión parásita 227 tensión superficial 223, 224 término de adaptación espectral 755 termita 862, 877 termoestable 177, 221 termomadera 424. Véase también  madera modificada térmicamente termoplástico 200, 220, 221, 226, 289, 350, 360, 361. Véase también  plastómero terremoto 145 terreno 192 testa 260, 412, 641, 868, 869 tetraedro 207 tetrafluoro 359 tetrafluoroetileno 359 textura 144 tierra puzolánica 270 tipo de madera 861, 862. Véase también  especie de madera tipo de uso 15 tipología 15, 16 tipología constructiva 16 tirante 300, 309, 648, 649, 655 tirante diagonal 648, 649 tizón 75, 76 tolerancia 41, 60, 63, 72, 88–91, 300 tolerancia de deformación 89 tolerancia de fabricación 89 tolerancia de montaje 89 tolerancia de planeidad 89 tolerancia de replanteo 89 tolerancia dimensional 41, 60, 72, 88–90, 409, 410 tono 750, 751 topografía 518 tornillo 39, 308 Torre Einstein 247 torsión 542, 552–557, 619–623, 626, 630, 636, 650, 652, 654, 657–662, 664, 673, 674 traba 254, 263. Véase también  trabado; Véase también  trabazón

Anexo

trabado 262, 265. Véase también  traba; Véase también  trabazón trabajabilidad 192, 323, 330 trabajo manual 50, 60 trabazón 255. Véase también  traba; Véase también  trabado tracción 35, 230–234, 317, 514, 516, 542, 544–557, 560, 575, 578, 588, 616, 618–620, 627, 631, 633–639, 645–648, 652, 653, 655, 656, 665–670, 674 tracción transversal 285 tragaluz 722 trama 29, 68, 69, 78, 81–86, 88 trama de acabado 81, 83, 86 trama de banda 83, 84, 86 trama de eje 83, 86 trama estructural 81 trama de instalaciones 81 trama de planificación 81 trama de uso 81 trama espacial 81 trama superficial 81 trampa de calor 342 trampa de humedad 681, 690, 860 transferencia de calor por convección 519 transferencia de carga 12, 15, 29, 327, 549, 599, 604, 605, 618, 630, 653, 655, 657, 660, 661, 665, 808 transferencia de carga biaxial 599, 604, 605, 618, 630, 653, 655, 660, 661 transferencia superficial de calor 720, 721 transformación 4, 192, 195, 238, 244, 248 transformación química 195, 238 transición 718 transmisión 417, 462, 463, 466, 468, 471, 472, 481, 484 transmisión de calor 702, 721, 722, 741, 747 transmisión de datos 500 transmisión de esfuerzos 27, 63. Véase también  conducción de fuerzas; Véase también  transmisión de fuerzas transmisión de fuego 805 transmisión de fuerzas 34, 35, 245, 255, 256, 275, 513, 530, 532, 551, 554, 558, 616, 618, 626, 641, 668. Véase también  conducción de fuerzas; Véase también  transmisión de esfuerzos transmisión del sonido 523, 752, 753, 755, 761, 764, 768–770, 773, 774, 777 transmisión de sonido 522, 523 transmisión directa 761, 762, 764 transmisión longitudinal 763, 774 transmisión térmica 463, 484 transmitancia 342 transmitancia de la luz 722 transmitancia de luz 462 transmitancia energética total 462, 468, 722. Véase también  valor g transmitancia espectral 342 transmitancia térmica 721, 722, 746, 747 transmitancia ultravioleta 462 transparencia 128, 345, 346, 799 transporte 4, 13, 40, 56, 57, 61–63 transporte de aire 687 transporte de calor 683–685, 809, 810 transporte de humedad 714, 724 transporte de savia 281

transporte de vapor 686, 688, 702, 704, 714, 724 trasdosado 809 trasdosado de nivel 376 tratamiento 111, 114, 116, 133, 135, 380, 424 tratamiento de residuos 114, 116 tratamiento posterior 274, 291, 296, 303, 852. Véase también  metalurgia secundaria tratamiento superficial 875, 877 tratamiento térmico 305, 424, 447, 449, 457 travesaño 530, 643, 644 trayectoria de fuerza 531, 616 trayectorias de tensiones principales 317, 321, 546 trefilado 303, 305 tren de laminación 302, 303, 434, 439 triangulación 309 tronco 220, 280–282, 285–288, 406, 407, 411–413, 417, 427 tronco atómico 195, 199 tronco de madera 860 tumescencia 263, 272, 416, 417 turbulencia 518, 684

U ubicación geográfica 735 ultrasonido 753 unidad de albañilería 369, 370, 383 unidad funcional 109 uniformidad 331 unión 18, 36, 37, 39, 41, 72, 78, 83, 88, 194–197, 199–201, 206, 210, 213, 215, 222–226, 228–230, 233, 236, 237, 239 unión adhesiva 412 unión articulada 764 unión atómica 206. Véase también  enlace atómico; Véase también  enlace covalente unión a tope 630. Véase también  junta a tope unión atornillada 308 unión cerámica 368 unión de dientes triangulares 408, 411, 413, 414. Véase también  empalme de dientes triangulares; Véase también  junta de dientes triangulares; Véase también  junta dentada unión dentada para piezas enteras 414 unión diferencial 308, 309 unión machihembrada 444 unión metálica 810 unión por hidratación 210 unión química 194. Véase también  enlace químico usabilidad 503, 549 uso 4, 6, 14, 15, 500, 501, 505, 506, 510, 513, 515, 526, 530, 533, 549, 626, 661, 674 uso de agua 111, 116 usuario 103, 108, 121, 248 utensilio 280, 296 utilidad 503, 524, 525, 530

V

903

valencia 194, 197–200, 219, 221, 223 valoración 110 valor característico 267, 276, 286, 287, 291 valor cultural 846 valor de diseño 720, 722 valor g 466, 471. Véase también  transmitancia energética total valor nominal 720 valor pH 849, 856 valor residual 164 vandalismo 146 vano 12, 30, 31, 289, 502, 542, 546, 562–568, 570–574, 578, 579, 582, 594, 59–599, 618, 634, 638, 639, 653, 654, 657, 659, 664, 665 vapor de agua 193, 224, 851, 868 variante de solución 8, 18, 19 varianza 11 varilla 417, 418, 420 vehículo de transporte 414 velocidad de carbonización 822 ventana 26, 27, 42, 448, 460, 468, 508 ventana de lamas 476 ventilación 28, 34, 238, 508, 510, 511, 521 ventilación de galce 697 ventilación mecánica 510, 726, 727 ventilación natural 508 ventilación nocturna 727 ventilación posterior 692, 704, 866, 868, 870, 871. Véase también  ventilación trasera ventilación trasera 679, 682, 687, 704, 706–708, 730, 852, 867. Véase también  ventilación posterior verano 519, 678, 685, 726, 743, 745 vermiculita 395 vertedero 111, 132 vertical 502, 525, 532, 533, 535, 631, 636 vértice 264, 564, 566, 570, 572, 576–578, 582, 590, 592, 594, 596, 598, 604, 610, 673 vertido 272–274, 330, 331 veta 234, 282, 285–287, 290, 291, 408, 411–414, 416–418, 420 vía de escape 795 vía de transmisión acústica 761, 763. Véase también  vía sonora vía secundaria 754. Véase también  vía sonora secundaria vía sonora 753, 755, 762, 763. Véase también  vía de transmisión acústica vía sonora secundaria 753, 755, 763. Véase también  vía secundaria vibración 750, 752, 753, 756, 760 vibración sonora 193, 772 vibrador 321, 328, 331 vida económica 127 vida técnica 127, 136. Véase también  vida útil técnica vida útil 109, 192, 232, 846, 852 vida útil calculada 127 vida útil de referencia 128 vida útil prevista 121, 127 vida útil técnica 127. Véase también  vida técnica vidriera 460 vidrio 52, 62, 201, 226, 233, 234, 239, 388, 397, 398, 448, 460–468, 471–485, 694,

695, 719 vidrio acrílico 358. Véase también  plexiglás; Véase también  polimetilmetacrilato vidrio aislante 463–468, 471, 477, 484 vidrio aislante de doble hoja 665 vidrio aislante multihoja 463, 464 vidrio alambrado 461, 462, 476, 799, 838 vidrio antibala 475 vidrio antirrobo 475 vidrio colado 338, 461, 462, 476, 477 vidrio de borosilicato 339 vidrio de control solar 467, 468, 727 vidrio de privacidad 472 vidrio de seguridad 465, 473–475, 481 vidrio electro-óptico 481 vidrio en U 476–478, 480 vidrio flotado 461, 462, 474. Véase también  vidrio plano vidrio funcional 462, 464 vidrio laminado 778, 800, 810, 838, 839 vidrio laminado de seguridad 345, 473, 475, 485, 800 vidrio ornamental 461, 462 vidrio perfilado 462, 476, 477 vidrio plano 461, 463, 472, 475, 485. Véase también  vidrio flotado vidrio pulido alambrado 461 vidrio reflectante 467 vidrio sodocálcico 339, 340 vidrio soluble 339 vidrio templado 342, 472–475 vidrio templado envejecido en caliente 474 vidrio templado térmicamente 342, 473–475 vidrio termoaislante 466, 468 vidrio termocrómico 481 vidrio termoendurecido 473–475 vidrio termotrópico 481 vidrio transitable 475 viento 33, 34 vierteaguas 850, 869 viga 404, 407, 410, 413, 414, 417, 420–422, 425–427, 523, 533, 542, 544, 546, 562, 564, 566, 568, 570, 572, 574, 578, 579, 582, 627, 634, 638, 641, 650, 653, 654, 667, 798, 807, 808, 814, 815, 821–824, 826–828, 832–838 viga anular 479 viga con alma de tablero 425 viga cruzada 414 viga de alma encolada 425 viga de alma ondulada 425 viga de celosía 426 viga de dos vanos 570, 571 viga de madera 289 viga de referencia 564, 566, 570, 572, 579, 582 viga de tres vanos 572, 573 viga de un vano 562, 563–568, 570, 572, 579, 582 viga de un vano con voladizo 562, 565–567 viga doble 414 viga empotrada 568 viga en voladizo 568, 569 viga triple 414 viruta 383, 405, 413, 417, 418, 421, 425, 428

viscosidad 323, 329–331 vista 501, 502, 505 vivienda 254 voladizo 540, 541, 562, 564–569, 588, 596, 597, 599, 602, 605, 608, 654, 868, 869 voladizo de cubierta 290 volumen 194, 224, 227, 236, 501, 750, 754, 777 vuelco 626, 637, 651, 653, 654. Véase también  vuelque vuelque 650, 657. Véase también  vuelco

W Wayss y Freitag 316

X xenón 466

Y yeso 209, 214 yeso laminado 214, 821, 824, 833–838, 840, 841

Z zapata 767 zinc 237, 848, 852–854 zona anódica 850 zona catódica 850, 855 zona climática 521, 533 zona cristalina 221. Véase también  región cristalina zona de salpicaduras 517 zona inaccesible 855

904

Anexo

BIBLIOGRAFÍA

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dro-Mechanical Processing of Wood. En: MRS Bulletin, mayo

Concrete Production. Green Energy and Technology. SpringerLink Bücher. Springer, Cham • Pepe M (2015) A Conceptual Model for Designing Recycled Aggregate Concrete for Structural Applications. Springer Theses, Recognizing Outstanding Ph.D. Research. SpringerLink Bücher. Springer, Cham • Pinnekamp J, Kölling V (ed) (2012) Die Recycling-Kette: Erfassung, Aufbereitung und Rohstoffrückgewinnung. Sociedad para la Pro-

2004, Vol. 29, no 5 • Petersen C (2013) Stahlbau. Grundlagen der Berechnung und baulichen Ausbildung von Stahlbauten. 4ª edición totalmente revisada y actualizada, Springer Vieweg, Wiesbaden • Volland K (1999) Einblicke in die Baustoffkunde für Architekten; Natursteine, Bindemittel – Zuschläge – Mörtel – Beton, künstliche Wandbausteine, Holz, Wärmedämmstoffe, Metalle, Glas, Kunststoffe, Dachbeläge, Estriche, Bodenbeläge. Werner, Düsseldorf

moción de la Gestión del Agua Urbana en la RWTH, Aquisgrán • Reller A (ed) (2013) Ressourcenstrategien: eine Einführung in den

IV-2 Materiales técnicos

nachhaltigen Umgang mit Rohstoffen. WBG (Wissenschaftliche

• Graefe R (1989) Zur Geschichte des Konstruierens. DVA, Stuttgart

Buchgesellschaft), Darmstadt

• Hegger M, Lenzen S (2005) Baustoff-Atlas. Institut für Internatio-

• Rudolph N et al (2017) Understanding plastics recycling: economic, ecological, and technical aspects of plastic waste handling. Hanser eLibrary. Hanser, Múnich • Schmitz C (ed) (2006) Handbook of aluminium recycling: funda-

nale Architektur-Dokumentation, Múnich • Hackelsberger C (1988) Beton: Stein der Weisen? Nachdenken über einen Baustoff. Vieweg, Braunschweig, Wiesbaden • Koukoulidou A, Birle E, Heyer D (2017) Baustoffe für standfeste

908

Anexo

Bankette. Fachverlag NW in der Carl Schünemann Verlag GmbH, Bremen • Wiewiorra C, Tscherch A (2017) Materialien und Oberflächen: Handbuch und Planungshilfe. DOM publishers, Berlín

chaften der Metalle und Legierungen. Springer, Berlín, Heidelberg • Krenkler K (1980) Chemie des Bauwesens, Band: 1, Anorganische Chemie. Springer, Berlín, Heidelberg • Petersen C (2013) Stahlbau. Grundlagen der Berechnung und baulichen Ausbildung von Stahlbauten. 4ª edición totalmente revisada

IV-3 Piedra • Otto F (1994) Alte Baumeister – Ancient Architects. IL 37, Instituto de Estructuras Laminares Ligeras. Universidad de Stuttgart,

y actualizada, Springer Vieweg, Wiesbaden • Tirler W (ed) (2017) Europäische Stahlsorten: Bezeichnungssystem und DIN-Vergleich. Beuth GmbH, Berlín, Wien, Zürich

Stuttgart • Pech A, Gangoly H, Holzer P, Maydl P (2015) Ziegel im Hochbau: Theorie und Praxis. Birkhäuser, Basilea • Pfeiffer G, Ramcke R, Achtziger J, Zilch K (2001) Mauerwerk Atlas. Bikhäuser, Basilea

III-7 Hormigón armado • Brameshuber W (2003) Hochleistungsbetone. En: Detail 04/2003, pág. 374-383 • Curbach M (2000) Textilbewehrter Beton – Entwicklung eines innovativen Verbundwerkstoffes. En: Deutscher Beton- und Bau-

IV-4 Hormigón • Sinn B (1994) Und machten Staub zu Stein. Die faszinierende Archäologie des Betons von Mesopotamien bis Manhattan. Beton-Verlag, Düsseldorf • Kind-Barkauskas F, Kauhsen B, Polónyi S, Brandt J (2009) Stahlbeton Atlas: Entwerfen mit Stahlbeton im Hochbau. Institut für Internationale Architektur-Dokumentation, Múnich • Hassler U (2010) Was der Architekt vom Stahlbeton wissen sollte: ein Leitfaden für Denkmalpfleger und Architekten. gta Zúrich

technik-Verein E.V. – Conferencias en el Congreso de Hormigón 1999, Berlín 2000 pág. 443–451 • Curbach M, Hegger J, Sasse SR, Wulfhorst B (1998) Sachstandsbericht zum Einsatz von Textilien im Massivbau. En: Serie de publicaciones del Comité Alemán del Hormigón Armado. Cuaderno 488, Berlín 1998. • Curbach M, Offermann P (1998) Textilbewehrter Beton – Erkenntnisstand, Chancen und Möglichkeiten. En: Revista científica de la Universidad Tecnológica de Dresde, 5+6/1998. • Fachvereinigung Faserbeton (1994) Glasfaserbeton – Konstruieren

IV-5 Madera • Halász R v, Scheer C (1996) Holzbautaschenbuch Band 1. 9 a ed. Ernst & Sohn, Berlín • Mägdefrau K (1951) Botanik. Winter, Heidelberg

und Bemessen. Beton-Verlag, Düsseldorf • Fürstenberg H (1995) Eine runde Sache: Integrierte Schalungen aus Glasfaserbeton. Beton 45 • Grübl P et al (2001) Überprüfung der Leistungsfähigkeit von

• Navi P, Heger F (2004) Combined Densification and Thermo-Hy-

selbstverdichtendem Beton (SVB). Informe final. Universidad

dro-Mechanical Processing of Wood. En: MRS Bulletin, 05.2004,

Tecnológica de Darmstadt, Instituto de Construcción Sólida,

Vol. 29, no 5

Departamento: Materiales de Construcción, Física de la Cons-

• Green M, Taggart J (2017) Hoch bauen mit Holz: Technologie, Material, Anwendung. Birkhäuser, Basilea • Kaufmann H, Nerdinger W (ed) (2016) Bauen mit Holz: Wege in die Zukunft. Prestel, Múnich • Kaufmann H, Krötsch S, Winter S (2017) Atlas mehrgeschossiger Holzbau. Detail, Múnich • Pech A, Aichholzer M, Doubek M, Höfferl B, Hollinsky K (2016) Holz im Hochbau: Theorie und Praxis. Birkhäuser, Basilea • Thoma E (2018) Dich sah ich wachsen – was der Großvater noch über Bäume wusste. Servus

trucción, Química de la Construcción. Fraunhofer-IRB-Verlag, Stuttgart • Guthardt W Selbstverdichtender Beton-Innovation am Beispiel “PHAENO“Science Center Wolfsburg. Beton-Information Spezial. • König G, Holschemacher K, Dehn F (2001) Selbstverdichtender Beton. Bauwerk, Berlín • König G, Nguyen T, Zink M (2001) Hochleistungsbeto. Bemessung, Herstellung und Anwendung. Ernst & Sohn, Berlín • Probst K (2001) Selbstverdichtender Beton (SVB). Fraunhofer IRB-Verlag, 2000, Stuttgart • Reinhardt HW (2001) Sachstandsbericht selbstverdichtender

IV-6 Acero • Althaus D (1999) Fibel zum konstruktiven Entwerfen. Über den spielerischen Umgang mit Physik und Materie. 1a ed., Bauwerk Verlag, Berlín • Berns H (1993) Stahlkunde für Ingenieure: Gefüge, Eigenschaften, Anwendungen. Springer, Berlín, Heidelberg • Bollinger K (2011) Atlas Moderner Stahlbau: Material, Tragwerksentwurf, Nachhaltigkeit. Institut für Internationale Architektur-Dokumentation, Múnich • Gunn G (2014) Critical Metals Handbook. Wiley, Hoboken, NJ • Hornbogen E, Warlimont H (2006) Metalle: Struktur und Eigens-

Beton (SVB). Beuth, Wien, Berlín, Zürich • Reichel A (2001) Vielfalt mit System – Fassaden aus Glasfaserbeton. En la revista Detail 4/2001. • Richter T (1999) Hochfester Beton – Hochleistungsbeton. Verlag Bau und Technik, Düsseldorf • Schnell J (2000) Gedanken zur Zukunft der Betonbauweise. In: Deutscher Beton- und Bautechnik-Verein e.V. – Vorträge Betontag 1999, Berlín 2000 pág. 489-497. • Schorn H (2010) Faserbetone für Tragwerke. Verlag Bau und Technik, Düsseldorf • Straub H (1975) Die Geschichte der Bauingenieurkunst., 3 a ed.

909

Birkhäuser, Basilea

ffe, Dachbeläge, Estriche, Bodenbeläge. 1a ed., Werner, Düsseldorf

• Weber J, Konrad Z (1999) Pilotprojekt Buchloe – Brückenbauwerk mit Hochleistungsbeton B 85. En: Deutscher Beton- und Baute-

V PRODUCTOS DE CONSTRUCCIÓN

chnik-Verein e.V. – Conferencias en el Congreso de Hormigón 1999, Berlín 2000 pág. 525–535. • Wietek B (2017) Faserbeton: Im Bauwesen. Springer Vieweg, Wiesbaden

V-1 Piedras artificiales • Belz, Gösele, Hoffmann, Jehnisch, Pohl, Reichert (1991) Mauerwerk Atlas. Institut für Internationale Architektur-Dokumentation, Múnich

IV-8 Vidrio • Benedix R (1999) Chemie für Bauingenieure. Teubner, Stuttgart, Leipzig • Feldmann M (2012) Glas für tragende Bauteile. Werner, Colonia • Flachglas-Markenkreis GmbH (2021) Glas Handbuch • Knoblauch H, Schneider U (1992) Bauchemie., 3ª edición, revisada y ampliada, Werner-Verlag, Düsseldorf • Krenkler K (1980) Chemie des Bauwesens, Band 1, Anorganische Chemie. Springer, Berlín, Heidelberg • Schaeffer H, Langfeld R (2014) Werkstoff Glas: Alter Werkstoff mit großer Zukunft. Springer Vieweg, Berlín, Heidelberg • Schittich C (2006) Glasbau-Atlas. Institut für Internationale Architektur-Dokumentation, Múnich • Schittich C, Staib G, Balkow D, Schuler M, Sobel W (2012) Glass Construction Manual. Birkhäuser, Basilea, Berlín • Schittich C (2014) Glass: Best of Detail. Institut für Internationale Architektur-Dokumentation, Múnich

• Blum M (2005) Kalksandstein: Planung, Konstruktion und Ausführung. Bau und Technik, Düsseldorf • Eifert H (2015) Bauen in Stein: die Historie der mineralischen Baustoffe in Deutschland und Umgebung. Bau und Technik, Düsseldorf • Häring R, Klausen D, Hoscheid R (2003) Technologie der Baustoffe – Handbuch für Studium und Praxis. Müller, Heidelberg • Neuberger A (1919) Die Technik des Altertums. Voigtländers, Leipzig • Opderbecke, A (1910) Der Maurer. Voigtländers, Leipzig • Pech A, Gangoly H, Holzer P, Maydl P (2015) Ziegel im Hochbau: Theorie und Praxis. Birkhäuser, Basilea • Pfeiffer G, Ramcke R, Achtziger J, Zilch K (2001) Mauerwerk Atlas. Institut für Internationale Architektur-Dokumentation, Múnich • Scheidegger F (1990) Die Geschichte der Bautechnik. Birkhäuser, Basilea • Schumacher F (1920) Das Wesen des neuzeitlichen Backsteinbaus. Callwey, Múnich

• Sobek W (2002) Bauen mit Glas. Informationen für Bauherren,

• Wienerberger Ziegelindustrie GmbH, Documentos de la empresa

Architekten und Ingenieure. Instituto de Diseño y Construcción

• Worch A (2013) Mauerwerk im Bestand. WTA-Publications,

Ligera (ILEK) 1a ed., Ministerio de Economía de Baden-Württem-

Múnich

berg, Stuttgart • Wurm J (2007) Glas als Tragwerk – Entwurf und Konstruktion selbsttragender Hüllen. Birkhäuser, Basilea, Boston, Berlín

V-2 Productos de madera • Arbeitsgemeinschaft Holz e.V. (ed) (1997) Holzbau-Handbuch Reihe 4, Baustoffe, Düsseldorf

IV-9 Materiales sintéticos • Benedix R (1999) Chemie für Bauingenieure. Teubner, Stuttgart, Leipzig

• Cheret P, Radovic B, Heim F (1997) Holzbau-Handbuch, Reihe 4 – Baustoffe. Informationsdienst Holz, Düsseldorf • Götz KH, Hoor D, Möhler K, Natterer J (1980) Holzbau Atlas.

• Beukers A, van Hinte E (2001) Lightness: the inevitable renais-

Institut für Internationale Architektur-Dokumentation, Múnich –

sance of minimum energy structures. 3 a ed. 010 publishers,

Sonderausgabe der Arbeitsgemeinschaft Holz – Holzwirtschaft-

Rotterdam • IBK Darmstadt (ed) (2004) Jahrbuch Kunststoffe • Knippers J, Cremers J, Gabler M, Lienhard J (2010) Atlas Kunsts-

licher Verlag der Arbeitsgemeinschaft Holz, Düsseldorf • von Halász R, Scheer K (1996) Holzbau-Taschenbuch – Volumen 1: Grundlagen, Entwurf, Bemessung und Konstruktion. Berlín

toffe + Membranen Werkstoffe und Halbzeuge, Formfindung und

• Hugues T, Steiger L, Weber J (2012) Holzbau: Details, Produkte,

Konstruktion. Institut für Internationale Architektur-Dokumentation,

Beispiele. Detail, Institut für Internationale Architektur-Dokumen-

Múnich • Lechner M D et al (1993) Makromolekulare Chemie: Ein Lehrbuch für Chemiker, Physiker, Materialwissenschaftler und Verfahrenstechniker. Birkhäuser Basilea, Basilea • Osswald T, Menges G (2012) Materials science of polymers for engineers. Hanser, Múnich • Ovsianikov A, Yoo J, Mironov V (2018) 3D Printing and Biofabrication. Springer, Cham • Volland K (1999) Einblicke in die Baustoffkunde für Architekten; Natursteine, Bindemittel – Zuschläge – Mörtel – Beton, künstliche Wandbausteine, Holz, Wärmedämmstoffe, Metalle, Glas, Kunststo-

tation, Múnich • Kaufmann H, Krötsch S, Winter S (2017) Atlas mehrgeschossiger Holzbau. Detail Business Information GmbH, Múnich • Lückmann R (2018) Holzbau: Konstruktion, Bauphysik, Projekte. WEKA, Kissing • Menges A, Schwinn T, Krieg OD (2016) Advancing Wood Architecture: A Computational Approach. Taylor and Francis, Abindon • Natterer J, Herzog T, Schweitzer R, Volz M, Winter W (2003) Holzbau Atlas. Birkhäuser, Basilea • Neuburger A (1919) Die Technik des Altertums. Voigtländers, Leipzig

910

Anexo

• Neuhaus H (1994) Lehrbuch des Ingenieurholzbaus. Teubner, Stuttgart • Nutsch W (2003) Holztechnik Fachkunde. Editado por profesores de escuelas de formación profesional e ingenieros; corrección de

• Spal L (1975) Das Stahlseil als konstruktives Element. Verlag für Bauwesen, Berlín • Wendehorst R (1998) Baustoffkunde / fundada por R. Wendehorst (ed): D. Vollenschaar. 25ª edición revisada. Vincentz, Hannover

pruebas: Wolfgang Nutsch, 19 a ed., Editorial Europa-Lehrmittel, Haan-Gruiten • Pfeifer, Liebers, Reiners (1998) Der neue Holzbau: aktuelle Archi-

V-4 Productos de vidrio • Bundesinnungsverband des Glaserhandwerks (ed) (2018): Te-

tektur, alle Bausysteme, neue Technologien. Callwey Múnich

chnische Richtlinien des Glaserhandwerks, Nr. 1 Glaserarbeiten,

• Rug W, Mönck W (2015) Holzbau: Bemessung und Konstruktion.

Dichtstoffe für Verglasungen und Anschlussfugen. Arten, Eigens-

Beuth, Berlín, Wien, Zürich • Scheidegger F (1990) Aus der Geschichte der Bautechnik, Volumen 1. Birkhäuser, Basilea, Boston, Berlín • Scheer C, Muszala W, Kolberg R (1993) Der Holzbau, Material – Konstruktion – Detail, 3 a ed., Verlagsanstalt Alexander Koch, Leinfelden-Echterdingen • Steiger L (2013) Basics Holzbau. Birkhäuser, Basilea • HNE Eberswalde Hochschule für nachhaltige Entwicklung: http:// www.hnee.de/de/Startseite/HNE-Eberswalde-E1016.htm

chaften, Anwendungen, Verarbeitung. Verlagsanstalt Handwerk, Düsseldorf • Bundesinnungsverband des Glaserhandwerks (ed) (2016) Tech-nische Richtlinie des Glaserhandwerks Nr. 17: Verglasen mit Isolierglas. Verlagsanstalt Handwerk, Düsseldorf • Knaack U (1998) Konstruktiver Glasbau. Rudolf Müller, Colonia • Schittich C (2006) Glasbau-Atlas. Institut für Internationale Architektur-Dokumentation, Múnich • Schittich C, Staib G, Balkow D, Schuler M, Sobel W (2012) Glass Construction Manual. Birkhäuser, Basilea, Berlín

V-3 Productos de acero • Albert A, Heisel J P (ed) (2020) Schneider Bautabellen für Ingenieure – mit Berechnungshinweisen und Beispielen. 24 a ed. Werner, Múnich • Betschart AP (1993) Konstruieren mit Gusswerkstoffen. In: Bauen und Gestalten mit Stahl, pág. 58–60. Expert-Verlag, Ehningen

• Schittich C (2014) Glass: Best of Detail. Institut für Internationale Architektur-Dokumentation, Múnich • Sobek W (2002) Bauen mit Glas. Informationen für Bauherren, Architekten und Ingenieure. Instituto de Diseño y Construcción Ligera (ILEK), 1a ed. Ministerio de Economía de Baden-Württemberg, Stuttgart

• Bollinger K (2011) Atlas Moderner Stahlbau: Material, Tragwerksentwurf, Nachhaltigkeit. Institut für Internationale Architektur-Doku-

V-5 Productos sintéticos

mentation, Múnich

• Bauen mit Kunststoffen, Jahrbuch 2002

• Brockmann G et al (1996) Stahlfaserbeton – Ein neuer Baustoff und seine Perspektiven. Verlag Moderne Industrie, Landsberg/ Lech • Fatzer AG Drahtseilwerk (2014) Seiltabelle Litzenseile. Autopublicación, Romanshorn • Equipo de redacción de enciclopedia de la editorial F. A. Brockhaus GmbH y Deutscher Taschenbuch Verlag GmbH und Co. KG (1990)

• Benedix R (1999) Chemie für Bauingenieure. Teubner, Stuttgart, Leipzig • Brockhaus Enzyklopädie,19 a ed. (1987). Brockhaus, Mannheim • Knippers J, Cremers J, Gabler M, Lienhard J (2010) Atlas Kunststoffe + Membranen Werkstoffe und Halbzeuge, Formfindung und Konstruktion. Institut für Internationale Architektur-Dokumentation, Múnich

dtv-Lexikon in 20 Bänden. Brockhaus, Mannheim y dtv, Múnich

• Volland K (1999) Einblicke in die Baustoffkunde für Architekten;

• Hart F, Henn W, Sonntag H (1982) Stahlbau Atlas. Institut für

Natursteine, Bindemittel – Zuschläge – Mörtel – Beton, künstliche

Internationale Architektur-Dokumentation, Múnich • Klausen D, Hoscheid R, Lieblang P (2013) Technologie der Baus-

Wandbausteine, Holz, Wärmedämmstoffe, Metalle, Glas, Kunststoffe, Dachbeläge, Estriche, Bodenbeläge, 1a ed. Werner, Düsseldorf

toffe. Handbuch für Studium und Praxis. 15ª edición revisada y ampliada, VDE-Verlag, Berlín, Offenbach

VI FUNCIONES

• Klöckner & Co AG (ed) (1996) Klöckner-Konstruktionshandbuch. Eigenverlag, Duisburg • Möller R (1993) Bauelemente aus Stahlblech. En: Bauen und Gestalten mit Stahl , pág. 98–100. Expert-Verlag, Ehningen • Montanstahl, special profiles in steel: https://www.montanstahl. com/de/produkte/fertigungsverfahren/warmwalzen/, consultado el 15.02.2017 • Petersen C (2013) Stahlbau. Grundlagen der Berechnung und baulichen Ausbildung von Stahlbauten. 4ª edición totalmente revisada y actualizada. Springer Vieweg, Wiesbaden • Pfeifer Seil- und Hebetechnik GmbH (2013) Drahtseile. Technische Informationen. Autopublicación, Memmingen

VI-1 Ámbito • von Weizsäcker E U, Lovins A B, Lovins L H (1995) Faktor vier: doppelter Wohlstand – halbierter Naturverbrauch; der neue Bericht an den Club of Rome. Droemer Knaur, Múnich • Korten DC (2015) Change the story, change the future: a living economy for a living earth: a report to the Club of Rome. Berrett-Koehler Publishers, Inc., Oakland • Randers J (2014) 2052: der neue Bericht an den Club of Rome: eine globale Prognose für die nächsten 40 Jahre. oekom verlag. Múnich • Vester F (2002) Die Kunst vernetzt zu denken: Ideen und Wer-

911

kzeuge für einen neuen Umgang mit Komplexität; ein Bericht an

VI-4 Protección acústica

den Club of Rome. dtv, Múnich

• Becker K, Pfau J, Tichelmann K (2004) Trockenbau Atlas 1. Grundlagen, Einsatzbereiche, Konstruktionen, Details. 3ª edición,

VI-2 Conducción de fuerzas

revisada y ampliada. Müller, Colonia

• Berger H (1996) Light structures – Structures of Light – The Art and

• Becker K, Pfau J, Tichelmann K (2005) Trockenbau Atlas 2.

Engineering of Tensile Architecture. Birkhäuser, Basilea, Boston,

Einsatzbereiche, Sonderkonstruktionen, Gestaltung, Gebäude.

Berlín

Grundlagen, Einsatzbereiche, Konstruktionen, Details. Müller,

• Brinkmann G (1990) (ed) Leicht und Weit – Zur Konstruktion weitgespannter Flächentragwerke. Weinheim • Collins G R (1968) The Transfer of Thin Masonry Vaulting from Spain to America. In: Journal of the Society of Architectural Historians, Vol. 27, no 3, 1968, pág. 176–201

Colonia • Bläsi W (2008) Bauphysik. 7a ed., Haan-Gruiten: Editorial Europa-Lehrmittel Nourney, Vollmer • Gösele K, Schüle W (1985) Schall, Wärme, Feuchte. Bauverlag, Wiesbaden, Berlín

• Drüsedau, H (1983) Lufthallenhandbuch – Air hall handbook.

• Häupl P, Willems W (ed) (2013) Lehrbuch der Bauphysik: Schall –

IL 15. Instituto de Estructuras Laminares Ligeras, Universidad

Wärme – Feuchte – Licht – Brand – Klima. 7ª edición totalmente

de Stuttgart (ed). Kraemer, Stuttgart • Engel H (2013) Tragsysteme – Structure Systems. 5 a ed., Hatje Cantz, Ostfildern • Herzog T (1976) Pneumatische Konstruktionen – Bauten aus Membranen und Luft. Hatje, Stuttgart • Moya Blanco L (2000) Bóvedas tabicadas. Madrid

revisada y actualizada. Springer Vieweg, Wiesbaden • Flachglas MarkenKreis GmbH (ed) (2018) GlasHandbuch • Moro J L (2015) Fußböden 1 Anforderungen, Lösungsprinzipien, Materialien. Edition DETAIL, Múnich • Moro J L (2016) Fußböden 2 Entwurf, Nachhaltigkeit, Sanierung. Edition DETAIL, Múnich

• Moro J L et al (ed) (2002) Antoni Gaudí 1852–1926—das Werk des spanischen Architekten. Katalog zur Ausstellung an der Uni-

VI-5 Protección contra incendios

versität Stuttgart, 10. Juni-15. Juli 2002. Universidad de Stuttgart,

• Bednarz T, Pech A, Pöhn C (2018) Wärme – Feuchte – Schall –

Stuttgart

Brand. Birkhäuser, Basilea

• Moro J L et al (ed) (2013) Frei Otto – zum 85sten. Festschrift zum

• Bitter F, Fischer H, Quenzel KH, Tale-Yazdi G (2018) Einrichtungen

Symposium anlässlich seines 85. Geburtstags am 26. Oktober

zur Rauch- und Wärmefreihaltung: Praxis für Architekten – Planer

2010. Universidad de Stuttgart, Stuttgart

– Fachfirmen / Dipl.-Ing. Karl-Heinz Quenzel, Dr.-Ing. Frank Bitter,

• Otto F (1990) Das hängende Dach. Gestalt und Struktur. Con epílogos de Frei Otto, Rainer Graefe y Christian Schädlich, Reimpresión de la edición de 1954 publicada por Bauwelt-Verlag . DVA, Stuttgart

Dipl.-Ing. (FH) Heinrich Fischer, Dipl.-Ing. Georg Tale-Yazdi. 5ª edición revisada y actualizada. Feuer Trutz, Colonia • Hosser D, Zehfuß J (ed) (2017) Brandschutz in Europa – Bemessung nach Eurocodes: Erläuterungen und Anwendungen zu den

• Schwartz J (2016) Kleine Tragwerksobjekte. Park Books, Zürich

Brandschutzteilen der Eurocodes 1 bis 6 / Dietmar Hosser, Jochen

• Weischede D, Stumpf M (2017) Krümmung trägt: ein Handbuch

Zehfuß (ed), editor: DIN Deutsches Institut für Normung e.V.

zur Tragwerksentwicklung. wh-p GmbH Beratende Ingenieure, Stuttgart

Beuth, Berlín, Wien, Zürich • Jäde H, Hornfleck J (2013) Musterbauordnung (MBO 2012): Textsynopse der Fassungen Dezember 2002 und 2012 mit Be-

VI-3 Protección higrotérmica • Bläsi W (2008) Bauphysik. 7a ed., Haan-Gruiten: Editorial Europa-Lehrmittel Nourney, Vollmer • Cziesielski E (ed) (2005) Bauphysik-Kalender 2005. Ernst & Sohn, Berlín • Daniels K (1991) RWE Technologie des ökologischen Bauens. Birkhäuser, Basilea, Boston, Berlín • Gösele K, Schüle W (1989) Schall, Wärme, Feuchte. 9 a edición revisada. Bauverlag, Wiesbaden, Berlín

gründung. Beck, Múnich • Klingsohr K, Messerer J, Bachmeiner P (2012) Vorbeugender baulicher Brandschutz / Kurt Klingsohr; Joseph Messerer; Peter Bachmeier. 8ª edición revisada y ampliada. Kohlhammer, Stuttgart • Löbbert A, Pohl KD, Thomas KW (2007) Brandschutzplanung für Architekten und Ingenieure. Mit beispielhaften Konzepten für alle Bundesländer. 5ª edición revisada y ampliada. Feuer Trutz, Colonia • Promat-Handbuch A6. Die ganze Sicherheit. 01/2017

• Häupl P, Willems W (ed) (2013) Lehrbuch der Bauphysik: Schall –

• Pilkington Deutschland AG (ed) (2016) Brandschutz Glashand-

Wärme – Feuchte – Licht – Brand – Klima. 7ª edición totalmente

buch Pilkington Pyrostop Pilkington Pyrodur Pilkington Pyroclear.

revisada y actualizada. Springer Vieweg, Wiesbaden • RWE-Energie-Aktiengesellschaft (2004) RWE Energie Bau-Handbuch. 13 a ed. EW Medien und Kongresse, Frankfurt am Main • Zürcher C, Frank T (2014) Bauphysik: Bau & Energie. vdf Hochschulverlag, Zürich

Autopublicación • Schneider U (2004) Ingenieurmethoden im Baulichen Brandschutz. 3ª edición revisada y ampliada. expert verlag, Renningen • Schüco-Broschüre Brand- und Rauchschutzsysteme. 01/2018

912

Anexo

VI-6 Durabilidad • Arnold U, Rongen L (2016) Baulicher Holzschutz: Grundlagen, Planung, Ausführung. Rudolf Müller, Colonia • Ministerio del Interior del Land Baden-Württemberg (ed) (1990) Eisen rostet – Informationen für Bauherren, Architekten und Ingenieure. Ministerio del Interior del Land Baden-Württemberg, Stuttgart • Hestermann U, Rongen L (2015) Frick/Knöll Baukonstruktionslehre 1. 36 a ed. Springer Vieweg, Wiesbaden • Hestermann U, Rongen L (2018) Frick/Knöll Baukonstruktionslehre 2. 35 a ed. Springer Vieweg, Wiesbaden • Kopff B (2018) Holzschutz in der Praxis: Schnelleinstieg für Architekten und Bauingenieure. Springer Vieweg, Wiesbaden • Natterer J, Herzog T, Schweitzer R, Volz M, Winter W (2003) Holzbau Atlas. 4ª edición revisada. Birkhäuser, Basilea • Nürnberger U (1995) Korrosion und Korrosionsschutz im Bauwesen. Band 1 Grundlagen und Betonbau. Bauverlag, Wiesbaden, Berlín • Nürnberger U (1995) Korrosion und Korrosionsschutz im Bauwesen. Band 2 Metallbau und Korrosionsprüfung. Bauverlag, Wiesbaden, Berlín • Scheiding W, Grabes P, Haustein T, Haustein VH, Nieke N, Urban H, Björn W (2016) Holzschutz: Holzkunde – Pilze und Insekten – konstruktive und chemische Maßnahmen – technische Regeln – Praxiswissen. Fachbuchverlag Leipzig im Carl Hanser Verlag, Múnich • Warth O (1900) Die Konstruktionen in Holz. Leipzig

913

ORIGEN DE ILUSTRACIONES

(1995) Die gotische Architektur in Frankreich, pág. 369, pág. 36

Todos los dibujos y diagramas esquemáticos que no figuran aquí

7

fueron realizados en el Instituto de Diseño Conceptual y Constructivo, que posee los derechos de autor. La reproducción o

solaren Architektur, pág. 93 8

publicación de los mismos sólo está permitida con autorización expresa.

Behling S, Behling S (1996) Sol Power - Die Evolution der Scheidegger F (1990) Aus der Geschichte der Bautechnik 1, pág. 114, Archivo Erhard Reusch, autor

9

Fuente no determinable

10, 11 Scheidegger F (1990) Aus der Geschichte der Bautechnik A pesar de nuestros esfuerzos por investigar el origen de las

1, pág. 131: Wolfgang Gaitzsch Eiserne römische Wer-

ilustraciones, faltan las fuentes de algunas de ellas porque no pudimos identificar a los autores. No obstante, para mayor claridad

kzeuge, kleine Schriften 12

Scheidegger F (1990) Aus der Geschichte der Bautechnik

de las explicaciones, hemos decidido utilizar también estas imá-

1, pág. 45: Günther Bindung (1990) Der mittelalterliche

genes en la obra. Nos gustaría dar las gracias a los propietarios

Baubetrieb nördlich der Alpen in zeitgenössischen Dars-

desconocidos y pedirles su consentimiento.

I

tellungen. 13

Picon A (1997) L‘art de l‘ingénieur, pág. 143

14

Scheidegger F (1990) Aus der Geschichte der Bautechnik 1, pág. 241, Archiv Fritz Scheidegger

EL PROYECTO CONSTRUCTIVO

Portada Stephanie Doll, Julia Zaiser

15–17 Picon A (1997) L‘art de l‘ingénieur, pág. 143 18

Weller K (1985) Industrielles Bauen 1, pág. 39

II ESTRUCTURA

19, 20 Wachsmann K (1959) Wendepunkt im Bauen, pág. 13,

II-1

21–23 Autor

pág. 19 Orden y subdivisión

Portada Autor

24

1

Wittkower R (1983) Grundlagen der Architektur im Zeital-

25–28 Autor

ter des Humanismus

33

Prospecto de empresa, estudio de arquitectura Kieferle

34

Betschart AP (1985) Neue Gusskonstruktionen in der

2–8 Autor 9

Dominio público; Autor: Anne97432

10

Dominio público; Autor: Picasa, Cristian Bortes from

Dominio público; Autor: Doris Antony

Architektur, pág. 69 35 IEK

Cluj-Napoca, Romania 14–16 Autor

II-3

17

Koloniales Bildarchiv de la Biblioteca Universitaria Frank-

Portada Autor

furt/M

1

Murray P (1989) Weltgeschichte der Architektur - Renais-

19 Stahl-Zentrum

Ordenamiento dimensional

sance, pág. 27

20

Weller K (1989) Industrielles Bauen 2, pág. 60

2

Le Corbusier (1985) Der Modulor, pág. 51

21

Stahl-Zentrum

3

Mislin M (1988) Geschichte der Baukonstruktion und

22, 23 Möller R (1993) Bauelemente aus Stahlblech, pág. 116,

Bautechnik, pág. 17; allí se hace referencia a: Mackay,

pág. 117

Proportion Squares in the Theban Necropolis, JEA

24

IEK

25

Möller R (1993) Bauelemente aus Stahlblech, pág. 115

26

Institut zur Förderung des Bauens mit Bauelementen

9 Autor

aus Stahlblech e.V. (1980) Stahltrapezprofil im Hochbau,

58–66 Fritz Haller Bauen und Forschen GmbH

pág. 53

68, 69 Oficina de diseño Gartner, Gundelfingen

27 IEK II-2

Wittkower R (1983) Grundlagen der Architektur im Zeitalter des Humanismus, pág. 179

71

Dominio público; Autor: Wladyslaw Sojka, Taxiarchos228

72

Museo de Arte de Basilea, Renzo Piano

Construcción industrializada

Portada Autor 3

4

III SOSTENIBILIDAD

Scheidegger F (1990) Aus der Geschichte der Bautechnik 1, pág. 145: Dibujo a pluma y tinta, inicial de Sd. Gregorii

III-1 Contexto

Magni Moralia in Job Citeaux III, Bibiliothèque Municipal,

Portada Dominio público, Autor: Ver.24

Dijon 4 5, 6

Scheidegger F (1990) Aus der Geschichte der Bautechnik

III-2 Ecología

1, pág. 116, Archivo Erhard Reusch, autor

Portada Autor

Kimpel D, Suckale R, Ernstmeier-Hirmer I, Hirmer A

914

Anexo

III-3 Economía

106

IEK

Portada Autor

107

IEK

108–109 Bomberos profesionales 1 del municipio de Stuttgart III-4

Factores sociales

Portada Autor

IV-2

Materiales técnicos

Portada Siderúrgica Krupp Mannesmann 1

Amir Çausevic

Portada Autor

2

Museum of Modern Art, New York, Catálogo de la expo-

III-6 Reciclaje

3

Choisy A Histoire de l‘architecture

Portada Autor

5

IEK

6

Dominio público, Autor: Jim Bain

6

Fuente no determinable

7

Dominio público, Autor: ChicagoConcrete, Chicagoland-

7

Fuente no determinable

III-5

Análisis del ciclo de vida

sición en Berlín 2004

Concrete 9 10

Arbeitsgemeinschaft PVC-Bodenbelag Recycling (AgPR)

IV-3 Piedra

Broschüre PVC-Bodenbelag-Recycling, pág. 2

Portada Autor

Arbeitsgemeinschaft PVC-Bodenbelag Recycling (AgPR)

1

Broschüre PVC-Bodenbelag-Recycling, pág. 3, 4

4–6 Autor 8

IV MATERIALES

Dominio público; Autor: Diego Delso Martin Synold

10–13 Autor 14

IEK

IV-1 Materia

15, 19

Autor

Portada Autor

24 Autor

1,2

Badische Stahlwerke, Kehl

27

3

Prof. Dr.-Ing. habil. Ulf Nürnberger

31, 33 Autor

4

IEK

34 Autor

21

Bräunlichs Geologieseite (http://www.kristallin.de/gesteine/minerale.htm), consultado el 31.10.2007

Dominio público; Autor: Assianir

IV-4 Hormigón

33–34 Autor

Portada Autor

35

IEK

1

Autor

41

Ivan Sgualdini

2

Sinn (1994) Und machten Staub zu Stein, pág. 172

42

IEK

3

Prof. Dr.-Ing. habil. Ulf Nürnberger

43

Pfarr (1983) Geschichte der Bauwirtschaft, pág. 23

4

Fuente no determinable

44

Fuente no determinable

6–11 IEK

48

Fuente no determinable

49

IEK

IV-5 Madera

50

Prof. Dr.-Ing. habil. Ulf Nürnberger

Portada Autor

51

Norvlit Werbeagentur, Düsseldorf

1

Autor

52

Rheinkalk GmbH, Wülfrath

2–4

IEK

78

BASF, 2002

14 Autor

81

IEK

15 IEK

86

Gian Antonio d‘Addetta (2004) Discrete models for cohe-

17 IEK

sive frictional materials

18, 19 Autor

87

Eisner (2003) Elemente Chemie 1, pág. 171

21

88

IEK

22, 24 Autor

95

Gian Antonio d‘Addetta (2004) Discrete models for cohesive frictional materials

IV-6 Acero

96

Interpane Glasindustrie AG

Portada Siderúrgica de Baden GmbH, Kehl

103

Universität Stuttgart, Instituto de Construcción 1, Prof.

1, 2

Neuburger A Die Technik des Altertums, pág. 27, pág. 29

Peter Cheret, fotógrafos: Ing.-grad. Hans-Joachim Heyer,

4

Siderúrgica Krupp, Mannesmann

Boris Miklautsch, Dipl.-Ing. Florian Heim

5

Stahl-Zentrum

104

Autor

6

Petersen Ch (1994) Stahlbau, p. 55

105

Prof. Dr.-Ing. habil. Ulf Nürnberger

7

Siderúrgica Krupp Mannesmann

Gebr. Thonet GmbH, Frankenberg, Eder

915

8

9

Fuente no determinable

9 IEK

Siderúrgica de Baden GmbH, Kehl

12

Industria del vidrio Interpane AG

10

Klingsohr (1997) Vorbeugender baulicher Brandschutz

13, 14 Okalux GmbH

pág. 31

15

Hermanos Eckelt & Co. Tecnología del vidrio GmbH

11

Schlaich J, Bergermann R (2003) leicht weit - light struc-

16

Verroplan, Oficina de ingeniería para aplicaciones de vi-

tures, pág. 230

drio

12

Siderúrgica Krupp, Mannesmann

13

Picon A (1997) L‘art de l‘ingénieur, pág. 183

IV-9

14

Stahlhammer Bommern, Gebr. Schneider KG, Hamm

Portada Autor

15

Siderúrgica de Bremen GmbH

6

Instituto de Ingeniería y Ensayos de Materiales, Universi-

16

Schmiedel K (1993) Bauen und Gestalten mit Stahl, 7

CPA Oficina de Ingeniería de Tecnología de Plásticos y

pág. 116

Materiales sintéticos

dad de Magdeburgo

17

BLETEC Blechverarbeitung GmbH, Eschenburg

Compuestos de Fibra (http://www.cp-analytik.de.jpg),

18

Institut für Metallurgie, TU Clausthal

consultado el 16.07.2005

20

Fundición Oederlin AG, CH

23 IEK 24

V

PRODUCTOS DE CONSTRUCCIÓN

V-1

Piedras artificales

Schmiedel K (1993) Bauen und Gestalten mit Stahl, pág. 70

25–29 IEK

Portada Autor

34

1

Maria Renner

2, 3

IEK

IEK

35, 36 Autor

11–18 Industria del ladrillo Wienerberger GmbH IV-7

Hormigón armado

20

Portada Autor 1

IEK

4 Autor 5, 6

IEK

10

Wacker Construction Equipment AG

11

Siderúrgica de Baden GmbH, Kehl

12

Faber C (1965) Candela und seine Schalen

Kalksandstein Informations-GmbH (Información sobre piezas silico-calcáreas)

21 IEK 22–23 Kalksandstein Informations-GmbH (Información sobre piezas silico-calcáreas) 24–27 Bundesverband Porenbeton (Asociación Alemana de Hormigón Celular) 28–31 IEK

13, 14 IEK

35–39 Industria del ladrillo Wienerberger GmbH

15

Saint Gobain

45 IEK

16

Schlaich, Bergermann & Partner

47–50 Sto AG

17

IEK

54–58 Sto AG

18, 19 Brockmann G, Dahl J, Hansel D, Jonas W, Riech H Sta-

61, 63 Sto AG

hlfaserbeton, ein neuer Baustoff und seine Perspektiven, pág. 40

V-2

20

IEK

Portada Autor

21

König G, Holschermacher K, Dehn F Selbstverdichtender

1

Neuburger (1919), pág. 71

Beton

2

Fuente no determinable

22, 23 Phaeno Science Center Wolfsburg, promotor: municipio

Productos de madera

3 Autor

de Wolfsburg, representado por Neuland Wohnungsge-

4 IEK

sellschaft mbh, Wolfsburg, arquitectos: Asociación de

5, 8

Universidad de Stuttgart, Instituto de Construcción 1, Prof. Peter Cheret, fotógrafos: Ing.-grad. Hans-Joachim

Arquitectos Science Center Wolfsburg, Zaha Hadid ltd &

Heyer, Boris Miklautsch, Dipl.-Ing. Florian Heim

Mayer Bährle freie Architekten bda

18, 19 Finnforest Merk IV-8 Vidrio

24

Centro de Investigación Erwin Thoma Holz GmbH

Portada Autor

26

Lignatur AG

1

Fábrica de vidrio Lamberts GmbH & Co. KG

29

Universidad de Stuttgart, Instituto de Construcción 1,

6

http://www.frankenfilter.de/ produkte/prozesst.html,

Prof. Peter Cheret, fotógrafos: Ing.-grad. Hans-Joachim

consultado el 16.07.2005

Heyer, Dipl.-Ing. Boris Miklautsch, Dipl.-Ing. Florian

7

Deutsches Museum, Bonn

8

Facultad de Arquitectura, Universidad Técnica de Darmstadt

Heim 30

Finnforest Merk

916

Anexo

31

Fuente no determinable

32

Informationsdienst Holz

4

Distribución F. Jannone AG, Leister (http://www.janno-

5

Aidt Miljø A/S, Kongenbrovej (http://www.aidt.dk), con-

46, 47 Informationsdienst Holz

12

BASF AG

50

13

Procesamiento de plásticos Hans Fischer GmbH, Colonia

14

Gutta Werke GmbH

16

Rae Systems Inc.

19

HEWI Deutschland, Bad Arolsen

33–44 Como il. 29 45

Fuente no determinable Como il. 29

51, 52 Informationsdienst Holz V-3

ne.ch), consultado el 20.08.2005

Productos de acero

Portada Siderúrgica de Baden GmbH, Kehl

sultado el 20.08.2005

20 www.exporevue.com/magazine/fr/panton_verner.html,

1

Werner E (1980) Technisierung des Bauens, pág. 12

2

Reuleaux F (1886) Chemische Behandlung der Baustoffe

22 IEK

3

Dickmann (1967) Eisen bewegt die Welt

23 Designerlampe.com

4

Como il. 2

24

Gutta Werke GmbH

5, 8

Stahl-Zentrum

25

Plustape Co. Ltd., Corea

10

Siderúrgica de Baden GmbH, Kehl

26

QBM Distributors Ltd.

15

Möller R (1993) Bauelemente aus Stahlblech, pág. 116

27 http://www.d-no.de,consultado el 20.08.2005

21, 22 Schlaich, Bergermann & Partner

consultado el 20.08.2005

28

Fiberdur-Vanck (http://www.fbv.fh-frankfurt.de), consul-

29

Essmann GmbH, Bad Salzuflen

30

goebel fliesen gmbh (http://www.goebel-fliesen.de),

23–25 Betschart A P (1985) Neue Gusskonstruktionen in der Architektur, pág. 24–26 26, 27 Siderúrgica de Baden GmbH, Kehl

tado el 20.08.2005

28–30 IEK 38

Schlaich, Bergermann & Partner

V-4

Productos de vidrio

consultado el 20.08.2005 VI FUNCIONES

Portada Autor

VI-1 Ámbito

1

Fuente no determinable

Portada Autor

2

IEK

3

Hedrich Blessing Photographers

VI-2

6

Fábrica de vidrio Lamberts GmbH & Co. KG

Portada Autor

7

Fuente no determinable

Conducción de fuerzas

22–26 Okalux GmbH

VI-3

28, 29 Fink + Jocher arquitectos, Múnich

Portada Autor

Protección higrotérmica

30, 31 Okalux GmbH 32

Steindl Glas GmbH

VI-4

33

Fuente no determinable

Portada Autor

36

Industria del vidrio Interpane AG

38

Fábrica de vidrio Lamberts GmbH & Co. KG

VI-5

39

Construcción de vidrio Hahn

Portada Dominio público; Autor: ChiralJon

40–42 Como il. 38

46

Protección acústica

Protección contra incendios DuPont Performance Coatings GmbH & Co. KG

46 IEK 47, 48

Saint Gobain Oberland AG

VI-6 Durabilidad

50

Como il. 38

Portada Autor

V-5

Productos sintéticos

1

IEK

2

IEK

Portada Gutta Werke GmbH

3, 7, 11 Prof. Dr.-Ing. habil. Ulf Nürnberger

1

Sistemas de ecologización OBS (http://www.obs.de),

12, 13 IEK



consultado el 30.10.2005

14

Fuente no determinable

2

Servicio Forestal Wittgenstein (http://www.rentkam-

15

IEK

mer-wittgenstein.de/waldservice), consultado el

19–21 Autor

3

30.10.2005

24 Autor

http://www.shop.woge-aktiv.de, consultado el

25

20.08.2005

26 Autor

Fuente no determinable

917

27

Prof. Dr.-Ing. habil. Ulf Nürnberger

28 Autor 29

Prof. Dr.-Ing. habil. Ulf Nürnberger

31

Autor

32

IEK

33–41 Prof. Dr.-Ing. habil. Ulf Nürnberger 46–48 Ministerio de Economía de Baden Württemberg Holzschutz, pág. 16 / Archivo Grosser, Múnich 49

Ministerio de Economía de Baden Württemberg Holzs-

50

Warth O (1900) Die Konstruktionen in Holz

51

Ministerio de Economía de Baden Württemberg Holzs-

chutz, pág.  34 / Archivo BFH, Hamburgo

chutz, pág. 35 / Archivo Schwaner, Düsseldorf 53 Autor 54

Julia Rasch

55 IEK 56, 57 Autor 58 IEK 60–64 Autor ANEXO Portada Dominio público; Autor: I, Sailko

918

Anexo

AGRADECIMIENTOS Nos gustaría agradecer a la sucursal de Autodesk ® en Múnich su amable apoyo al poner a nuestra disposición el software Architecural Desktop. Por la amable cesión de fotos, documentos de proyecto y dibujos detallados, expresamos nuestro mejor agradecimiento a las siguientes personas e instituciones: Arquitectos e ingenieros Atelier 5, Bern, CH, Prof. Fritz Haller, Bauen und Forschen GmbH,

Freisinger Fensterbau GmbH, Ebbs, Österreich

Solothurn, CH, Prof. Dr.-Ing. Jörg Schlaich, SBP Stuttgart, Prof.

Glasfabrik Lamberts GmbH & Co. KG, Wunsiedel - Holenbrunn

Peter C. von Seidlein, Prof. Dr.-Ing. habil. Ulf Nürnberger, Prof.

Gutta Werke GmbH, Schutterwald

Peter Cheret, Institut für Baukonstruktion 1, Uni Stuttgart, Dr.-Ing.

Halfen-Deha Vertriebsgesellschaft mbH, Langenfeld

Annette Bögle, Hermann + Bosch, Freie Architekten BDA, Stuttgart,

Hüttenwerke Krupp Mannesmann, Duisburg

Christian Büchsenschütz, Magdalene Jung, Manuela Fernández-

Ing. Erwin Thoma Holz GmbH, Goldegg, A

Langenegger, Julian Lienhard, Tilman Raff, Alexandra Schieker,

Interpane Glasindustrie AG, Lauenförde

Elisabeth Schmitthenner, Helmut Schulze-Trautmann

Joh. Sprinz GmbH & Co., Ravensburg Josef Gartner GmbH, Gundedlfingen

Fundaciones y organizaciones

Knauf Gips KG, Iphofen

Brandenburgisches Landesamt für Denekmalpflege und

Lignatur AG, Waldstatt, CH

Archäologisches Landesmuseum, Zossen

maxit Deutschland GmbH, Breisach

Bundesverband der Deutschen Kalkindustrie e.V. Köln

Okalux GmbH, Marktheidenfeld

Deutsches Architekturmuseum Frankfurt, Dr. Voigt

PERI GmbH Schalung und Gerüste, Weißenhorn

Feuerwache 1 Stuttgart

Pfeifer Holding GmbH & Co. KG, Memmingen

Informationsdienst Holz

Promat GmbH, Ratingen

Stiftung Archiv der Akademie der Künste, Abteilung Baukunst, Berlin

Rehau AG + Co. Rehau

Stahl-Zentrum, Düsseldorf

Rheinzink, GmbH & Co.KG, Datteln

Studiengemeinschaft Holzleimbau e.V., CTT Council of Timber

Saint Gobain Glasindustrie Division Bauglas, Wirges

Technology, Wuppertal

Saint Gobain Deutsche Glas GmbH, Kiel

Verein Süddeutsche Kalksandsteinwerke e.V., Bensheim

Schaefer Kalk GmbH & Co. KG, Diez

Ziegel Zentrum Süd e.V., München

Schneider Fensterbau GmbH &Co.KG, Stimpfach Schöck Bautele GmbH, Baden-Baden

Empresas

Schüco International KG, Bielefeld

Adolf Würth GmbH & Co.KG, Künzelsau-Gaisbach

SFS intec AG, Heerbrug, CH

Badische Stahlwerke GmbH, Kehl

Stahlton AG, Zürich, CH

Bauglasindustrie GmbH, Schmelz/Saar

Stahlwerke Bremen GmbH, Bremen

Bohrenkömper GmbH, Bünde

Sto AG, Stühlingen

Cobiax Technologies AG, Darmstadt

Verlag Bau + Technik, Düsseldorf

Corus Bausysteme GmbH, Koblenz

Vdd Industrieverband Bitumen- Dach- und Dichtungsbahnen e.V.,

Dow Deutschland GmbH & Co. KG, Stade

Frankfurt am Main

DuPont Performance Coatings GmbH & Co. KG, Vaihingen / Enz

WERU AG, Rudersberg

Erlus AG, Neufahrn/NB

Wienerberger Ziegelindustrie GmbH, Hannover

Eternit AG, Heidelberg

Xella International GmbH, Duisburg

Finnforest Deutschland GmbH, Bremen Finnforest Merk GmbH, Aichach Fischer Holding GmbH & Co. KG, Waldachtal

919