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ARLENE MARIA SARMANHO FREITAS

RENATA CRISTINA MORAES DE CRASTO

STEEL FRAMING: ARQUITECTURA

Editado por: Asociación Latinoamericana del Acero, Alacero

En base al original en portugués editado por el INSTITUTO BRASILEIRO DE SIDERURGIACENTRO BRASILEIRO DE CONSTRUÇÂO EM AÇO - Adaptado en versión español para

su difusión en América Latina

(c)2006 INSTITUTO BRASILEIRO DE SIDERURGIA/CENTRO BRASILEÑO DE CONSTRUCCIÓN EN ACERO(c)2007 INSTITUTO LATINOAMERICANO DEL FIERRO Y EL ACERO

Ninguna parte de esta publicación puede ser reproducida por medio alguno sin previa autorización de esta editorial.

Ficha catalográ�ca

Freitas, Arlene Maria SarmanhoSteel Framing: Arquitectura/Arlene Maria Sarmanho Freitas, Renata Cristina Moraes de Crasto. - Rio de Janeiro: IBS/CBCA, 2006 / Santiago de Chile ILAFA 2007.

ISBN: 978-956-8181-02-4

119 p.;

Bibliogra�a

1- Light Steel Framing 2-Steel Framing 3-Paneles de muros 4- Entrepisos 5-Cubiertas 6-Cerramientos verticals 7-Uniones 8-Montaje 9-Construcción civil 10-Arquitectura 11-Per�les 12- Per�les conformados 13- Per�les zincados 14-Vivienda

Traducción al español de Annemarie Ho�a.Revisión técnica y adaptación de la versión española: Esteban JaureguiCoordinación con el Manual de Ingeniería: Roberto Dannemann

Asociación Latinoamericana del Acero, AlaceroBenjamín 2944. Piso 5Las Condes, Santiago, ChileE-mail: [email protected]: www.construccionenacero.com, www.alacero.org

F866sCDU 692(035)

Capítulo 1Introducción 09

Capítulo 2Características del sistema steel framing (SF) 112.1 Ventajas del uso del sistema steel framing 162.2 Aplicaciones 182.3 Perfiles conformados en frío y su utilización en la construcción civil 212.4 Tipos de perfiles utilizados para el SF 222.5 Métodos de construcción 242.6 Fundaciones 262.6.1 Platea de hormigón armado 262.6.2 Zapata corrida o viga de fundación 272.6.3 Fijación de los paneles en la fundación 27

Capítulo 3Paneles de muros 293.1 Paneles estructurales o autoportantes 303.1.1 Abertura de vanos en un panel estructural 313.1.2 Estabilización de la estructura 353.1.3 Rigidización Horizontal 403.1.4 Encuentro de paneles 423.1.5 Empalme de solera 443.2 Paneles no estructurales 453.3 Paredes curvas, arcos y formas atípicas 46

Capítulo 4Entrepisos 494.1 Tipos de entrepisos 524.2 Vigas de entrepiso 544.3 Rigidización horizontal 584.4 Escaleras 59

Capítulo 5Cubiertas 615.1 Tipos de cubiertas 625.1.1 Cubiertas planas 625.1.2 Cubiertas inclinadas 635.2 Cubiertas estructuradas con cabios y vigas 635.2.1 Estabilización de la cubierta estructurada con cabios y vigas 655.3 Cubiertas estructuradas con cabriadas o cerchas 665.3.1 Estabilidad de la cubierta estructurada con cabriadas 71

Tabla de Contenido

Capítulo 6Cerramientos 756.1 Paneles de OSB 776.1.1 Revestimientos vinílico 796.1.2 Revoques 816.2 Mampostería 826.3 Placas cementicias 826.4 Yeso cartón 846.4.1 Características de las placas de yeso cartón 856.4.2 Perfiles de acero para sistemas de tabiques en seco 856.4.3 Aspectos de proyecto y ejecución 856.4.4 Montaje del sistema tabiques en seco 866.5 Aislamiento termoacústico 876.5.1 Aislamiento acústico 876.5.2 Aislamiento térmico 90

Capítulo 7Uniones y montaje 937.1 Uniones 947.1.1 Tornillos 947.1.2 Aplicaciones 957.2 Montaje 967.2.1 Sistema de paneles 977.2.2 Montaje de la estructura de paneles de la planta baja 987.2.3 Montaje de la estructura de entrepiso 1007.2.4 Montaje de la estructura de paneles del piso superior 1017.2.5 Montaje de la estructura del techo 102

Capítulo 8Directivas para proyectos 1058.1 Industrialización de la construcción 1068.2 Coordinación modular 1088.3 Reticulados modulares 1098.4 Proyecto para producción 1108.5 Directrices para el proyecto de arquitectura 1128.5.1 Estudio preliminar 1128.5.2 Anteproyecto 1128.5.3 Proyecto ejecutivo y de detalle 113

Referencias Bibliográficas 115

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El sistema constructivo denominado Steel Framing, que consiste básicamente en un entrama-do de perfiles cincados conformados en frío, constituye uno de los usos con crecimiento y potencialmás importante de la construcción actual de viviendas.

Por esa razón ILAFA (Instituto Latinoamericano del Fierro y el Acero) ha encarado la edición deeste texto sobre Arquitectura del Steel Framing. Para ello ha optado por la traducción al español deun texto editado por el Centro Brasileiro da Construçao em Aço (CBCA) que se ha adaptado parasu utilización en el resto de América Latina.

Agradecemos muy especialmente la cesión de los respectivos derechos por las autoras: ArleneMaria Sarmanho Freitas y Renata Cristina Moraes de Crasto, así como del Instituto Brasileiro deSiderurgia y el mencionado CBCA, gracias a la gestión de su Directora Ejecutiva Cátia Mac CordSimões Coelho.

Este texto se complementará con otro de Steel Framing: Ingeniería, que también editará ILAFA,y con el que conformará una unidad conceptual. Al respecto gran parte de los términos técnicos conlos sinónimos que se utilizan en distintos países, están definidos en el capítulo 1 del Manual deIngeniería.

Santiago de Chile, diciembre de 2007

Presentación

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Capítulo 1Introducción

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Dado el crecimiento demográfico y de losavances tecnológicos, la industria de la construc-ción civil del mundo ha buscado sistemas máseficientes de construcción con el objetivo deaumentar la productividad, disminuir el desperdi-cio y cubrir la creciente demanda. La construc-ción civil en la mayoría de los países de AméricaLatina es todavía predominantemente artesanal,caracterizándose por su baja productividad yprincipalmente por el gran volumen de desperdi-cios. Es por esta razón que el mercado ha insis-tido en que esta situación debe cambiar y que eluso de nuevas tecnologías es la mejor forma depermitir la industrialización y racionalización delos procesos. Desde ese punto de vista, el usodel acero en la construcción civil aparece comouna de las alternativas para cambiar el panoramadel sector.

Aunque en América Latina existen países queestán entre los mayores productores mundialesde acero, el empleo de este material en estruc-turas de edificaciones ha sido reducido en com-paración al potencial del parque industrialregional. Paralelamente, el desarrollo de pro-ductos siderúrgicos amplía las alternativas desoluciones constructivas disponibles.

Un parámetro importante es que la utiliza-ción de sistemas constructivos con acero exigeprofesionales preparados, proyectos detalladose integrados, a fin de minimizar las pérdidas ylos plazos en la construcción. En este aspectoel arquitecto desempeña un papel fundamentalcomo promotor de la utilización de nuevas téc-nicas y productos.

Una acción generadora de una mayor uti-lización de sistemas constructivos en acero esel acceso a información de calidad, y orientadaal arquitecto, y esta es precisamente la premisade este manual.

Es así como este manual tiene el objetivode orientar a los arquitectos y otros profesionalesdel área en la concepción de proyectos de edifi-caciones con el sistema Steel Framing (SF).

Este manual presenta los aspectos relaciona-dos con el proyecto y montaje de edificios con el sis-tema constructivo Steel Framing, basado en unaextensa investigación bibliográfica, objeto de la tesisde magíster en 2005 de Renata Crasto, titulada“Arquitectura y Tecnología de SistemasConstructivos Industrializados-Light Steel Framing”,del Programa de Postgrado en ConstrucciónMetálica de la Escuela de Minas de la UniversidadFederal de Ouro Preto, visitas técnicas, seguimien-to de obras y capacitación.

Introducción

Capítulo 2

11

Características del sistemasteel framing

Capítulo 2

12

Muchas publicaciones usan el términoLight Gauge Steel Frame en que “gauge” esuna unidad de medida, ahora casi en desuso,que define el espesor de las chapas de metal.

Para que el sistema cumpla con las fun-ciones para el cual fue proyectado y construidoes necesario que los subsistemas estén correc-tamente interrelacionados y que los materialesutilizados sean los adecuados. Por lo tanto, laselección de los materiales y de la mano deobra es esencial para la velocidad de construc-ción y el desempeño del sistema (Foto 2.2).

El sistema del Steel Framing (SF), como sele conoce a nivel mundial, es un sistema cons-tructivo de concepción racional, cuya principalcaracterística es una estructura constituida porperfiles formados en frío de acero galvanizadoque son utilizados para la composición de pane-les estructurales y no estructurales, vigas secun-darias, vigas de piso, cabios del techo y otroscomponentes (Foto 2.1). Por ser un sistemaindustrializado, posibilita una construcción enseco de gran rapidez de ejecución. Gracias aestas características, el sistema Steel Framingtambién es conocido como Sistema Autoportantede Construcción en Seco.

Características del sistema steel framing

La interpretación de la expresión inglesa“Steel Framing”, “steel = acero” y “framing” quederiva de “frame = estructura, esqueleto, disposi-ción, construcción “(Diccionario Michaelis, 1987),puede ser definida como: Proceso por el que secompone un esqueleto estructural en acero for-mado por diversos elementos individuales unidosentre si, que así funcionan en conjunto para resis-tir las cargas que solicitan al edificio y a la estruc-tura y le dan su forma. Así, el sistema SF no sóloestá restringido a su estructura. Como un sistemadestinado a la construcción de edificios, abarcavarios componentes y “subsistemas”. Estos sub-sistemas incluyen además el estructural, aisla-ción termoacústica, de cierres interno y externosy de instalaciones eléctricas e hidraúlicas(ConsulSteel, 2002)

A pesar de ser considerada como una tec-nología nueva, el origen del Steel Framing seremonta al inicio del siglo XIX. De hecho, histó-ricamente se inicia con las casas de maderaconstruidas por los colonizadores en el territo-rio norteamericano en esa época. Para atenderel crecimiento de la población hubo que recu-rrir a métodos más rápidos y productivos en laconstrucción de viviendas, utilizando los mate-riales disponibles en la región, en este caso lamadera. Ese método consistía en una estructu-ra compuesta de piezas de madera aserrada depequeña sección transversal, lo que se conociócomo Balloon Framing (ConsuISteel, 2002)(Figura 2.1).

Foto 2.2 - Montaje de una casa en Steel Framing, SãoPaulo- SP (Fuente: Construtora Sequência)

Foto 2.1- Estructura de una vivienda en Steel Framing, SãoPaulo. (Fuente: Construtora Sequência)

En Japón, las primeras construcciones enSF comenzaron a aparecer después de laSegunda Guerra Mundial cuando hubo quereconstruir cuatro millones de viviendas destrui-das por los bombardeos. La madera, materialusado en la estructura de las casas, había sidoun factor agravante de los incendios que sepropagaron durante los ataques. Luego elgobierno japonés restringió el uso de la made-ra en construcciones autoportantes a fin de pro-teger los recursos forestales que de otro modose habrían podido agotar y también para pro-mover la construcción con materiales no infla-mables. La industria japonesa del acero, viendoen esas restricciones un nicho de mercado,comenzó a producir perfiles livianos de aceropara la construcción como un substituto de losproductos estructurales de madera. En conse-cuencia, Japón presenta un mercado y unaindustria altamente desarrollados en lo que res-pecta a la construcción con perfiles livianos deacero (Foto 2.5).

A partir de ahí, las construcciones en made-ra, conocidas como “Wood Frame”, se convirtie-ron en la tipología residencial más común en losEstados Unidos. Aproximadamente un siglo mástarde, en 1933, producto del gran desarrollo de laindustria del acero en los Estados Unidos, selanzó en la Feria Mundial de Chicago el prototipode una residencia en Steel Framing (Foto 2.3)que utilizó perfiles de acero en lugar de la estruc-tura de madera (Frechette, 1999).

El crecimiento de la economía norteameri-cana y la abundante producción de acero en elperíodo post-Segunda Guerra contribuyó al des-

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arrollo de los procesos de fabricación de perfilesconformados en frío, y el uso de los perfiles deacero en substitución de los de madera, que ofre-cían las ventajas de la mayor resistencia y efi-ciencia estructural del acero y la capacidad de laestructura de resistir a catástrofes naturales, talescomo terremotos y huracanes (Foto 2.4). En ladécada de los años 90, las fluctuaciones en elprecio y en la calidad de la madera para construc-ción civil estimularon el uso de los perfiles deacero en la edificación residencial. Se estima quehasta el final de la década 90, un 25% de la edi-ficación residencial en Estados Unidos se basóen el sistema del SF (Bateman,1998).

Figura 2.1- “Balloon framing” (de EEUU)

Foto 2.3 - Prototipo de residencia en Light Steel Framing en laExposición Mundial de Chicago en 1933 (Fuente: disponibleen: http://webpages.marshall.edu/~brooks/STRAN/stran1. htm)

Foto 2.4 - Perfiles estructurales de madera y acero galvaniza-do. (Fuente: Robert Scharff).

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A pesar de que el SF es un sistema de construcción bastante usado en países donde la construc-ción civil es predominantemente industrializada, en la mayoría de los países de América Latina dondeprevalece el método artesanal, aún es poco conocido. Así en primera instancia para ayudar a visualizarel sistema LSF vamos a recurrir al tabique en seco (Drywall), que es ampliamente utilizado en los tabi-ques interiores en la región, que a pesar de no tener una función estructural, utiliza perfiles galvaniza-dos para componer un esqueleto en el que se fijan las placas de cerramiento. Sin embargo, hasta aquíno más llega la semejanza, ya que el sistema SF, como ya se explicó, es un sistema mucho más amplio,capaz de integrar todos los componentes necesarios para construir un edificio cuya estructura es fun-damental. La ilustración permite visualizar esquemáticamente la estructura y los subsistemas de unavivienda en SF (Figura 2.2). La estructura del SF está básicamente compuesta por paredes, pisos ytecho, que en conjunto posibilitan la integridad estructural del edificio, con la debida resistencia a losesfuerzos a los que está expuesta la estructura.


Foto 2.5- Línea de montaje de módulos residenciales enJapón. (Fuente: SCI)

Figura 2.2- Vista esquemática de una vivienda en Steel Framing.

Placa estructural

Cabio

Perfil U decierre de alero

Solera superior del panel

Montante perfil C

Jambas

Placa de cerramientoexterior

Placa de cerramientointerior

Entrepiso seco

Solera inferiordel panel

Viga dintel

Cinta (fleje metálico)

Arriostramiento

Perfil de cumbrera

Viga de cielorraso

Cenefa

Viga de entrepiso

Panel internoestructural

Platea de fundación

Los entrepisos, partiendo del mismo prin-cipio de los paneles, utilizan perfiles galvaniza-dos, dispuestos en la horizontal, obedeciendo ala misma modulación de los montantes. Estosperfiles son las vigas del entrepiso, sirviendo deestructura de apoyo a los materiales que for-man la superficie del contrapiso. Las vigas delentrepiso van apoyadas en los montantes a finde permitir que sus almas coincidan con lasalmas de los montantes, dando origen al con-cepto de estructura alineada o “in-line framing”.Esta disposición permite garantizar que predo-minen los esfuerzos axiales en los elementosde la estructura (Foto 2.7).

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Las paredes que constituyen la estructurason llamados paneles estructurales o autoportan-tes; que están compuestas por una gran cantidadde perfiles galvanizados muy livianos, llamadosmontantes, que van separados entre si por 400 o600 mm (Foto 2.6). Esta dimensión es definida deacuerdo con el cálculo estructural, y determina lamodulación del proyecto. La modulación optimizacostos y mano de obra en la medida en que seestandaricen los componentes estructurales, losde cerramiento y de revestimiento. Los paneles tie-nen la función de distribuir uniformemente las car-gas y transmitirlas hasta el suelo. El cerramientode estos paneles puede hacerse con diversosmateriales, aunque normalmente se aplican exter-namente placas cementicias o placas de OSB (porsus siglas en inglés: oriented strand board, virutasde madera orientadas perpendicularmente) y parainteriores, placas de yeso cartón.

Actualmente, dada la pluralidad de mani-festaciones arquitectónicas, el arquitecto dispo-ne de varias soluciones para las cubiertas desus edificios. Muchas veces, la selección deltejado puede estar sometida a un estilo o unatendencia de época. Independiente de la tipolo-gia adoptada, desde el techo plano hasta unostejados más elaborados, la versatilidad del sis-tema SF le ofrece al arquitecto libertad deexpresión. Cuando se trata de techos inclina-dos, la solución se asemeja mucho a la cons-trucción convencional con uso de montantes,pero substituyendo el maderamen por perfilesgalvanizados (Foto 2.8). Las tejas de lastechumbres pueden ser cerámicas, de acero,de cemento reforzado con fibras sintéticas o deconcreto. También se usan tejas tipo “shingles”,compuestas de material asfáltico.

Foto 2.7 - Vista de la estructura del entrepiso con vigas deperfiles galvanizados y contrapiso en OSB. (Fuente: Archivodel autor).

Foto 2.6- Paneles sobre el suelo de tierra de vivienda habita-cional Belo Horizonte - MG (Fuente: Archivo del autor)

Foto 2.8 - Estructura del tejado de vivienda en Steel Framing.(Fuente: Archivo del autor)

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Así, de acuerdo con lo descrito anterior-mente, podemos definir los fundamentos delsistema SF como:

• Estructura “panelizada”• Modulación - tanto de los elementos

estructurales, como de los demás com-ponentes de cerramiento y de revesti-miento, etc.

• Estructura alineada (in-line framing)

El uso de la estructura de acero no impo-ne al proyecto que la misma esté a la vista.Muchos usuarios y proyectistas descartan laconstrucción de acero por pensar que resultaráen una arquitectura demasiado peculiar o dealta tecnología. Esa resistencia es aún mayorcuando se trata de arquitectura residencial.Pero esta construcción en acero es muy versá-til y posibilita cualquier proyecto arquitectónico,desde el momento en que es concebido y pla-neado considerando el comportamiento del sis-tema. La racionalización, industrialización yrapidez de ejecución, características tan apre-ciadas en la construcción, sólo son posibles sihay un planeamiento integral de la obra, lo queimplica un proyecto ampliamente detallado. Lomismo sucede con el Steel Framing donde eldetalle de los proyectos tanto de arquitectura,como el estructural y los complementarios sonesenciales para el mejor desempeño del siste-ma y para evitar patologías. Pero en este siste-ma la estructura nunca se presenta a la vista,ya que los elementos estructurales que formanlas paredes, pisos y techos siempre van cubier-tos por los materiales de cerramiento, de modoque el resultado final se asemeja al de unaconstrucción convencional (Foto 2.9).

La estructura de perfiles de acero galvani-zado es la parte principal del sistema SF. Paracomponer un conjunto autoportante capaz deresistir los esfuerzos solicitados por el edificioes necesario que el dimensionamiento de losperfiles y el proyecto estructural sean ejecuta-dos por profesionales especializados.

Para el dimensionamiento y diseñoestructural se recomienda consultar al manualSteel Framing - Ingeniería también editado porILAFA (2007). Todo proyecto debe cumplir lasnormas editadas por AISI (American Iron andSteel Institute) y las normas locales de los paí-ses del área.


2.1. Ventajas del Uso del Sistema SteelFraming

Los siguientes son los principales benefi-cios y ventajas del uso del sistema SteelFraming (SF) en la construcción de edificios:

• Los productos que constituyen el siste-ma son estandarizados de tecnologíaavanzada, ya que los elementos cons-tructivos son producidos industrialmen-te, donde la materia prima utilizada, los

Foto 2.9 - Residencias construidas con el sistema Light SteelFraming en Cotia - São Paulo. (Fuente: Archivo del autor)

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procesos de fabricación, sus caracterís-ticas técnicas y de acabado pasan porrigurosos controles de calidad;

• El acero es un material de comprobadaresistencia y el alto control de calidaddesde la producción de las materias pri-mas hasta sus productos, lo que redun-da en una mayor precisión dimensionaly un mejor desempeño de la estructura;

• Facilidad de suministro de los perfilesconformados en frío, que sean de pro-ducción estándar por la industria local;

• Durabilidad y vida útil de la estructura,gracias al proceso de galvanización delas chapas a partir de las que se obtie-nen los perfiles;

• Facilidad de montaje, manejo y trans-porte gracias al bajo peso de los ele-mentos;

• Construcción en seco, lo que minimizael uso de recursos naturales y los des-perdicios;

• Los perfiles perforados previamente y lautilización de los paneles de yeso cartónfacilitan las instalaciones eléctricas ehidráulicas;

• Mejores niveles de desempeño termoa-cústico se logran mediante la combina-ción de materiales de cerramiento y ais-lamiento;

• Facilidad de ejecución de las uniones;

• Rapidez de construcción, ya que elterreno se transforma en el sitio demontaje;

• El acero es un material incombustible;

• El acero puede ser reciclado muchas

veces sin perder sus propiedades;

• Gran flexibilidad en el proyecto arquitec-tónico, sin limitar la creatividad delarquitecto.

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2.2. Aplicaciones

Las aplicaciones del sistema SteelFraming son variadas según los siguientesejemplos:

a) Residencias Unifamiliares:


Foto 2.13 - Residencia en São Paulo. (Fuente: Disponible en:http://www.construtorasequencia.comr)

Foto 2.12 - Residencia en Oxford - Inglaterra (Fuente: disponi-ble: http://www.steel-sci.org/lightsteel/)

Foto 2.11 - Residencia en Chile. (Fuente: Guy Wenborne1)

Foto 2.10 - Residencia en Cotia - SP (Fuente: Archivo autor)

1 Imagen originalmente publicada en: PETTERSON, Eduard.Arquitectura Minimalista. Barcelona: Atrium Group deEdiciones y Publicaciones, S.L., 2004.

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Foto 2.14 - Prototipo de una residencia unifamiliar en Paris(Fuente: Revista Architecture à Vivre)

Foto 2.16 - Edificio en Inglaterra. (Fuente: SCI)

Foto 2.15 - Prototipo de una residencia unifamiliar de laempresa USIMINAS.

b) Edificios residenciales y comerciales dehasta cuatro pisos:

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c) Hoteles:

d) Hospitales, clínicas, establecimientoseducacionales:

e) Unidades modulares.

En lo que respecta a unidades modularesexisten módulos individuales prefabricados debaños, cocinas, y otras dependencias para laconstrucción de edificios residenciales, comer-ciales, hoteles, etc.


f) Remodelación de edificios.

Para el caso de remodelación de edificiospuede utilizarse el sistema Steel Framing parael revestimiento de fachadas, la construcciónde altillos y techos, para la substitución detechos, etc.

Foto 2.21 - Módulos de baños prefabricados y colocados en elHotel Mondial Airport Business en São Paulo. (Fuente:Zigurate Editora)2

Foto 2.17 - Edifício en Dublin - Irlanda (Fuente: disponible en:http://www.steel-sci.org/lightsteel)

Foto 2.18 - Hotel en Inglaterra (Fuente: disponible en: http://www.steel-sci. org/lightsteel)

Foto 2.19 - Clínica de Neumología Anglo Gold - Nova Lima -MG (Fuente: Archivo del autor)

2 Imagen originalmente publicada en Dias, Luís Andrade deMattos. acero y Arquitectura: Estudio de Edificaciones enBrasil. São Paulo: Zigurate Editora, 2001. pg. 169.

Foto 2.20 -1.425 módulos en LSF conforman este edificio enInglaterra. (Fuente: disponible en: http://www.corusconstruc-tion.con/page_9088.htm).

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2.3. Perfiles Conformados en Frío y suUtilización en la Construcción Civil

Las estructuras de acero están compues-tas de dos “familias” de elementos estructura-les. Una es la de perfiles laminados en calientey la otra es la de los perfiles conformados enfrío. Los perfiles estructurales de acero confor-mados en frío se obtienen a partir del dobladoen prensa dobladora, o por perfilado en un con-junto de matrices rotatorias (Foto 2.24), de fle-jes de acero cortados de chapas o bobinaslaminadas en frío o en caliente, revestidas o no.

De este modo se pueden fabricar secciones dediversa forma y/o dimensión. Estas operacio-nes ocurren con el acero a la temperaturaambiente, de ahí el término “conformado enfrío”.

Con el desarrollo de la ingeniería civil, estasestructuras más livianas y económicas asociadasa la industrialización del proceso de construcción,han avanzado satisfaciendo las expectativas tec-nológicas. Los perfiles de acero conformados enfrío se encuadran perfectamente en este escena-rio. La utilización en ingeniería civil de estructurasde acero compuestas por perfiles conformadosen frío se encuentra actualmente en AméricaLatina en una fase de rápido crecimiento, en vir-tud de las diversas ventajas que el empleo deestos perfiles ofrece.

Las ventajas fundamentales son la granversatilidad, tanto en la fabricación de las sec-ciones en formas bastante variadas que pue-dan ser adaptadas a un gran número de aplica-ciones, en la construcción y montaje de lasestructuras, ya que son elementos extraordina-riamente livianos en comparación a otros perfi-les. En la práctica estas ventajas ofrecen laposibilidad de construir diversos tipos deestructuras a un costo relativamente bajo. Enconsecuencia, la utilización de perfiles confor-mados en frío se ha hecho cada vez máscomún en la construcción de estructuras para

Foto 2.22 - Reforma de fachada usando Steel Framing.(Fuente: disponible en: http://www.steel-sci.org/lightsteel)

Foto 2.23 - Reforma de techumbres usando en reemplazomontantes fabricados con perfiles conformados en frío.(Fuente: SCI)

Foto 2.24 - Fabricación por perfilado de perfiles de sección C.(Fuente: SCI)

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edificios residenciales y comerciales, techum-bres, galpones, pasarelas, residencias, estan-terías industriales para almacenamiento, etc.

2.4. Tipos de Perfiles Utilizados para elSF

Los perfiles típicos para el uso en SteelFraming se obtienen por perfilado a partir debobinas de acero revestidas con cinc o una ale-ación de cinc-aluminio en el proceso continuode inmersión en caliente o por electrodeposi-ción, cuyo producto es conocido como acerogalvanizado.

Las masas mínimas de revestimiento seencuentran entre los 100 y los 150 gramos porm2 computado en ambas caras. El espesor dela chapa varía entre 0,8 y 3,2 mm para los per-files del SF y perfiles de hasta 0,4 mm paratabiques no portantes. Las secciones máscomunes para la construcción en Steel Framingson las en forma de “C” para montantes y vigasy el perfil “U” que es usado como solera en labase y en el tope de los paneles.

La Tabla 2.1 presenta las secciones trans-versales de los perfiles utilizados y sus aplicacio-nes. La sección del perfil U (solera) tiene un alma(H) y ala (B) pero sin la pestaña (D) que tiene elmontante, lo que permite que encaje en la solera.Las soleras no deben transmitir ni absorber losesfuerzos; los que lo hacen son los montantes,las vigas y eventualmente los pilares presentesen la estructura.

Las dimensiones del alma de los perfiles Cvarían generalmente entre 40 y 300 mm (medi-das externas), a pesar de que es posible usarotras dimensiones. Los perfiles U presentan unancho de alma mayor que el del perfil C, a fin depermitir el encaje en el perfil guía solera o U.Las alas pueden variar entre 25 y 50 mm, segúnel fabricante y el tipo de perfil. Los otros perfilesque pueden ser necesarios para estructuras deSF son tiras planas (cintas), los perfiles L y per-files galera. Los flejes, que vienen en una varie-

dad de anchos, son utilizados típicamente parala estabilización de los paneles y la formaciónde uniones. Los perfiles L se utilizan por logeneral en las conexiones de elementos dondeun perfil C no es adecuado, y el perfil Galera seemplea normalmente como listón de tejado(Garner, 1996). Además del espesor (tn), laresistencia de un perfil de acero depende de ladimensión, forma y límite de elasticidad delacero. El límite de elasticidad de los perfiles deacero cincado no debe ser inferior a 230 MPa.Detalles de las especificaciones del productodisponibles en los diferentes países de la regiónpueden encontrarse en: www.construccionesa-cero.com


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Solera

Puntal

Bloqueador

Cenefa

Atiesador

MontanteViga

PuntalAtiesador

BloqueadorCorreaCabio

Larguero

Tabla 2.1- Ejemplo de identificación de perfiles conformados en frio y sus aplicaciones

SECCIÓN Designación UtilizaciónTRANSVERSAL

Correa

Larguero

Puntal

Conector

Atiesador

Puntal

Perfil C

H x B x D x t

Perfil Galera

H x B x D x t

Angulo Conector

B1 x B2 x t

Riostras

Tensores

Diagonales

Cinta Fleje

B x t

Perfil U

H x B x t

t

t

t

t

H

H

H

B

B

B

B1

B2

D

D

t

B

Designaciones: H Altura del alma (web)B Ancho del ala (flange)t Espesor (thickness)D Ancho de pestaña (lip)

b) Método por Paneles Prefabricados:

Los paneles estructurales o no estructura-les, arriostramientos, entrepisos y cabriadas detecho pueden ser prefabricados fuera de la obray montados en el sitio de construcción (Foto2.26). También algunos materiales de cerramien-to pueden aplicarse en la prefabricación parareducir el tiempo de construcción. Los tabiques ysubsistemas se conectan en la obra mediantetécnicas convencionales (tornillos autoperforan-tes) Las siguientes son sus principales ventajas:

• Rapidez de montaje;• Alto control de calidad en la producción de

los sistemas;• Minimización del trabajo en la obra;• Aumento de la debida precisión dimensional gra-

cias a las condiciones más propicias de montajede los sistemas en la planta de prefabricación.

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2.5. Métodos de Construcción

Esencialmente existen tres métodos deconstrucción de Steel Framing:

a) Método “Fabricación en obra”:

En este método de construcción los perfi-les son cortados en el sitio de la obra, y lospaneles, losas, columnas, arriostramientos ycabriadas de techo son montados en la obramisma (Foto 2.25). Los perfiles pueden venirperforados para el paso de las instalacioneseléctricas e hidráulicas y los demás subsiste-mas son instalados después del montaje de laestructura. Esta técnica puede ser usada en loslugares en los que la prefabricación no es via-ble. Las ventajas de este método de construc-ción son:

• No hay necesidad que el constructor tengaun lugar de prefabricación del sistema.

• Facilidad de transporte de las piezas hasta ellugar de la obra;

• Las uniones de los elementos son de fácilejecución, a pesar del aumento de activida-des en la obra.


Foto 2.25-Steel framing montado mediante el método“Fabricación en obra” (Fuente: Robert Scharff).

Foto 2.26- Elementos estructurales como cerchas y panelesson prefabricados en plantas de prefabricación y llevados a laobra para el montaje de la estructura. (Fuente:http://www.aegismetalframing.com).

c) Construcción de Módulos:

Las unidades modulares son completa-mente prefabricadas para la entrega en el sitiode la obra con todos los acabados internos,tales como revestimientos, artefactos sanita-rios, mobiliario fijo, metales, instalaciones eléc-

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tricas e hidráulicas, etc. Las unidades puedenalmacenarse apiladas, una sobre otra según laforma de la construcción final (Foto 2.27). Unejemplo muy común de este tipo de de cons-trucción son los módulos de baño para edificioscomerciales o residenciales de gran tamaño(Foto 2.28).

Foto 2.27 - Unidades modulares apiladas de acuerdo a laconstrucción final, el espacio que se ve al centro formará lavía de circulación de acceso a las unidades. (Fuente: SCI)

Foto 2.28 - Módulo de baño. (Fuente: SCI)

2.5.1 “Balloon Framing” y “PlatformFraming”

La construcción de fabricación en obra opor paneles puede ser hecha en forma de“Balloon” o “Platform”. En la construcción“Balloon”, la estructura del piso se fija a losmontantes; los paneles generalmente muygrandes van más allá de un piso. (Figura 2.3).

En la construcción “Platform” (por pisos),los entrepisos y las paredes se construyen ensecuencia, planta por planta, y los paneles noson estructuralmente continuos. Las cargas deentrepiso son transmitidas axialmente a losmontantes (Figura 2.4). Este método es bastan-te utilizado en la construcción actual, por lo queserá abordado en forma más detallada.

Figura 2.3 - Esquema de construcción tipo “balloon” (de pisosmúltiples). (Fuente; SCI).

Figura 2.4 - Esquema de construcción tipo “platform” (porpisos). (Fuente: SCI)

El dimensionamiento de la platea será elresultado del cálculo estructural y su procedi-miento de ejecución debe observar algunascondiciones, tales como por ejemplo:

• A fin de evitar la humedad del suelo o la infil-tración de agua en el edificio, es necesariomantener el nivel del contrapiso a un mínimode 15 cm sobre el suelo;

• En las veredas alrededor del edificio, garajesy terrazas (Foto 2.29) deberá considerarse elescurrimiento del agua mediante una inclina-ción de por lo menos 5%.

La Figura 2.6 muestra el detalle delesquema de anclaje de un panel estructural auna platea:

26

2.6. Fundaciones

Por ser muy liviana, la estructura SF y loscomponentes de cerramiento exigen bastantemenos a la fundación que en otros tipos de cons-trucción. Pero como la estructura distribuye lacarga uniformemente a lo largo de los panelesestructurales, la fundación debe ser continua ysoportar los paneles en toda su extensión. Laselección del tipo de fundación también depende-rá de la topografía, del tipo de suelo, del nivel de lacapa freática y de la profundidad del suelo firme.Estos datos los proporciona el estudio de suelo.

La construcción de las fundaciones se hacesegún el proceso convencional y como en cual-quier otro caso debe observarse el aislamientocontra la humedad.

Es importante destacar que un buen proyec-to y una buena ejecución de la fundación propor-cionan una mayor eficiencia estructural. La calidadfinal de la fundación está íntimamente ligada alcorrecto funcionamiento de los subsistemas queforman el edificio (ConsuISteel, 2002). Es asícomo una base correctamente nivelada y escua-drada posibilita una mayor precisión de montaje dela estructura y demás componentes del sistema.

A continuación se describen las fundacionestipo platea de hormigón y zapata corrida a fin deilustrar el anclaje de los paneles a la fundación.

2.6.1. Platea de Hormigón Armado

La platea de hormigón es un tipo de funda-ción superficial que funciona como una losa ytransmite las cargas de la estructura al terreno. Loscomponentes estructurales fundamentales de laplatea, son la losa continua de concreto y las vigasen el perímetro de la losa y bajo las paredesestructurales o columnas, donde es más necesa-rio tener rigidez en el plano de la fundación (Figura2.5). Siempre que el tipo de terreno lo permite, laplatea de hormigón es la fundación más común-mente utilizada para viviendas en construcciónSteel Framing.


Figura 2.5 - Corte esquemático de una platea de hormigón (radier)

Foto 2.29- Platea de hormigón (Fuente: Disponible en:www.metálica.com.br)

Figura 2.6 - Detalle esquemático de anclaje del panel estruc-tural a una platea de hormigón (adaptado de Consul Steel,2002).

Nivel de terreno

Anclaje del panel a la fundación

Cierre exteriorAislamiento termoacústico

Montante perfil C

Panel externo

Cierre interior

Acabado del piso

Losa plateade hormigón

Armadura de acerosegún cálculo

Paneles

Vigas

Suelo

Platea dehormigón

27

2.6.2. Zapata Continua o Viga de Fundación

La zapata continua es el tipo indicado defundación para construcciones con paredesportantes, donde la distribución de la carga escontinua a lo largo de las paredes. Está consti-tuido por vigas que pueden ser de hormigónarmado, de bloques de hormigón o mamposte-ría que se colocan bajo los paneles estructura-les. El contrapiso de la planta baja para estetipo de fundación puede ser de hormigón oconstruido con perfiles galvanizados que apo-yados en la fundación constituyen una estructu-ra de suporte de los materiales que forman lasuperficie del contrapiso, como ocurre con losentrepisos (Ver capítulo 4). (Figura 2.7).

2.6.3. Fijación de los Paneles en laFundación

Para evitar el movimiento del edificio debi-do a la presión del viento, la superestructuradebe estar firmemente anclada en la fundación.Estos movimientos pueden ser de traslación ovolcamiento con rotación del edificio (Figura 2.8).La traslación es una acción por la que el edificioes dislocado lateralmente debido a la acción delviento. Volcamiento es una elevación de laestructura en que la rotación puede ser causadapor una asimetría en la dirección de los vientosque afectan al edificio. (Scharff, 1996)

Figura 2.7 - Fundación tipo zapata continua

Viga de entrepiso perfil C

Anclaje con

cinta metálicaSolera inferior

del panel

Montante doble

Contrapiso

Cenefa perfil U

Zapata continua

La selección del anclaje más eficientedepende del tipo de fundación y de las solicita-ciones a la que está sometida la estructuradebido a las cargas, condiciones climáticas yocurrencia de movimientos sísmicos (ConsuISteel, 2002). El tipo de anclaje, sus dimensio-nes y su separación, se definen mediante cál-culo estructural. Los tipos más utilizados deanclaje son: el químico con varilla roscada ybulones de anclaje de expanción.

a) Anclaje químico con varilla roscada:

El anclaje químico con varilla roscada secoloca después del hormigonado de la funda-ción. Consiste en una varilla roscada con aran-dela y tuerca, que se fija en el hormigón pormedio de la perforación llenada con una resinaquímica para formar una interfaz resistente conel hormigón. La fijación a la estructura se lograpor medio de una pieza de acero que va conec-tada a la varilla roscada y a la solera inferior yatornillada al montante generalmente doble. LaFigura 2.9 y la Foto 2.30 ilustran la fijación delpanel a la fundación.

Figura 2.8 - Efectos de la carga del viento en la estructura: a)traslación y b). volcamiento.

Figura 2.9 -Esquema general de anclaje químico con varillaroscada

a) b)

Tornillos para la fijación delconector de los montantes dobles

Montante perfil C

Montante doble 2 perfiles C

Conector de anclaje

Barra roscada conanclaje químico

Solera inferior del panel

Membrana de polietilenoPlatea de hormigón

28

b) Anclaje expansible con bulónde anclaje

c) Anclaje provisorio:

En el proceso de montaje de la estructuraen la planta baja, los paneles son fijados a lafundación mediante el anclaje con herramien-tas accionadas con pólvora (Foto 2.32). Estemétodo es utilizado para mantener los panelesa plomo cuando se montan y conectan a otrospaneles del nivel hasta que termine el anclajedefinitivo. También se utiliza fijación en el casode paneles no estructurales y para evitar dislo-caciones laterales.


Foto 2.30- Detalle de la pieza de refuerzo en el anclaje de laestructura a la fundación por medio de varilla roscada.(Fuente: Archivo personal)

Foto 2.31 -Anclaje por bulones de anclaje (Fuente: Fischer)

Foto 2.32 -Anclaje provisorio. (Fuente: Archivo del autor)

29

Capítulo 3Paneles de muros

30

Los paneles en el sistema Steel Framingno sólo pueden funcionar como tabiques de unedificio, sino también como el sistema estructu-ral del mismo. Los paneles asociados a ele-mentos de separación ejercen la misma funciónque las paredes de las construcciones conven-cionales.

Los paneles estructurales o portantescuando forman la estructura, soportando lascargas de la edificación; pueden ser internos oexternos. Son no estructurales cuando funcio-nan sólo como cerramiento externo o divisióninterna, o sea, cuando no ejercen una funciónestructural.

En este capítulo se presentan detallada-mente los paneles estructurales y sus elemen-tos componentes y la forma de estabilizaciónde la estructura.

3.1. Paneles Estructurales oAutoportantes

Los paneles estructurales están sujetos acargas horizontales de viento y movimientossísmicos, como asimismo de las cargas vertica-les de entrepisos, tejados y otros paneles.Estas cargas verticales las origina el propiopeso de la estructura y sus componentes cons-tructivos y la sobrecarga por utilización (perso-nas, muebles, máquinas, aguas lluvias, etc.).Por lo tanto, la función de los paneles consisteen resistir estos esfuerzos y transmitirlos a lafundación.

Los paneles están compuestos por unadeterminada cantidad de elementos verticalesde perfil C llamados montantes y elementoshorizontales transversales tipo U denominadossoleras.

Los montantes de los paneles, por logeneral, transfieren las cargas verticales porcontacto directo a través de sus almas, ya quesus secciones coinciden de un nivel a otro,dando así origen al concepto de estructura ali-

neada. La Figura 3.1 ilustra la distribución de lacarga y el detalle del alineamiento entre los ele-mentos que componen el panel. Las vigas deentrepiso, cabriadas de techo y arriostramien-tos también deben estar alineados con los mon-tantes. En caso de no poder lograr este alinea-miento, deberá colocarse debajo del panel unaviga capaz de distribuir uniformemente las car-gas excéntricas.

La distancia entre los montantes o modu-lación, generalmente de 400 o 600 mm, ladeterminan las solicitaciones a que cada perfiles sometido. Lógicamente, cuanto mayor laseparación entre los montantes, tanto menorserá la cantidad de los mismos y, por consi-guiente, mayor será la carga que cada unodebe absorber. Hay casos en que esta modula-

Paneles

Figura 3.1- Transmisión de la carga vertical a la fundación.

Alma del montante

Montante del panel superior

Montante del panel inferior

Viga de piso

Solera inferior del panel superior

Solera superior del panel inferior

Ver detalleampliado

Montante delpanel superior

Carga vertical

Transmisión de lacarga vertical alnivel inferior

Vigas de piso

Montante delpanel inferior

Transmisión de lacarga vertical a lafundación

31

ción puede llegar a 200 mm, cuando los pane-les soportan grandes cargas, tales como lostanques de agua (Foto 3.1).

Los montantes van unidos en sus extre-mos inferiores y superiores por las soleras, per-fil de sección transversal U simple. Su funciónconsiste en fijar los montantes a fin de constituirun entramado estructural. El largo de las sole-ras define el ancho del panel y el largo de losmontantes, su altura (Figura 3.2). Los panelesestructurales deben descargar directamentesobre las fundaciones, otros paneles estructu-rales o sobre una viga principal (Elhajj; Bielat,2000).

El método más usado para unir los perfi-les que componen la estructura es la unión pormedio de tornillos galvanizados del tipo auto-perforantes. El tipo específico de tornillo (cabe-za, largo, diámetro, punta) varía según las pie-zas que se unen y su función en la estructura.Este se abordará en el capítulo 7.

3.1.1. Abertura de Vanos en un PanelEstructural

Las aberturas para puertas y ventanas enun panel portante requieren elementos estruc-turales tales como dinteles (Foto 3.2) a fin deredistribuir la carga de los montantes interrum-pidos a los montantes que delimitan el vanolateralmente, denominadas jambas. La Figura3.3 ilustra estos elementos como asimismo ladistribución de la carga en el panel.Foto 3.1- Panel cuya modulación es de 200 mm debido a lacarga de estanque de agua (Fuente: Archivo del autor)

Figura 3.2 - Panel típico en Light Steel Framing

Foto 3.2- Panel con abertura de ventana. (Fuente: Archivo delautor)Solera superior del

panel - perfil U

Montante perfil C invertidopara cierre del panel

Perfil C montante

Tornillo de fijacióndel montaje a la solera

Solera inferior del panel - Perfil U

Perforación delperfil C parapasar las instala-ciones eléctricase hidráulicas

400 a

600 m

m

Dintel

32

La viga dintel (Foto 3.3) puede tener varias combinaciones (Figura 3.4), aunque básicamenteestá compuesta por dos perfiles C conectados por medio de una pieza atornillada en cada extremi-dad, generalmente un perfil U, (de altura igual a la viga dintel menos el ala de la solera superior delpanel) y por una pieza llamada solera de la viga dintel que va fijada a las alas inferiores de los dosperfiles C. Además la solera de la viga dintel va conectada a las jambas a fin de evitar la rotación dela viga dintel; también permite la fijación de los montantes de dintel (Figura 3.5), que no tienen unafunción estructural y están localizados entre la viga dintel y la abertura, a fin de permitir la fijación delas placas de cerramiento.

Paneles

Figura 3.3 - Distribución de los esfuerzos a través de la viga dintel para las jambas.

Foto 3.3 - Detalle de viga dintel para la abertura de ventanas.(Fuente: Archivo del autor)

Montante del panel

superior

Montante de borde


jambajambaAbertura

Montante de borde

Dintel

Carga vertical

Carga redistribuida

a jambas

Solera inferior del panel superior

Vigas de entrepiso

33

Las jambas en los cuales se apoyan la viga dintel van desde la solera inferior del panel hastala solera de dintel. La cantidad de jambas necesarios para el apoyo la define el cálculo estructural ydepende del tamaño de la abertura. Puede establecerse por aproximación que el número de jam-bas (“jacks”) a cada lado de la abertura es igual al número de montantes interrumpidos por la vigadintel dividido por 2 (Figura 3.5). Cuando el resultado es un número impar deberá sumarse unajamba.

Figura 3.4 - Tipos de dinteles

Perfil L de

conexión

Montante de borde

Jamba


Viga dintel - 2 perfiles C

espalda a espalda

Solera de viga dintel

- perfil U

BA

C


Montante de borde

Jamba

Jamba

Viga dintel - 2 perfiles C


- perfil U

Perfil de conexión de los dos

perfiles C de la viga dintel


Montante de borde

Chapa de

conexiónViga dintel - 2 perfiles C


- perfil U

34

Los montantes en que están fijadas las jam-bas se denominan montantes de borde. Lasvigas dintel también van fijadas en estos montan-tes con tornillos estructurales (hexagonales), queserán abordados en el capítulo 7.

El acabado superior o inferior de la abertura

es un perfil U cortado 20 cm más largo que el vano. En la solera del vano se ha realizado un

corte a 10 cm de cada extremidad. Este segmen-to es doblado en 90° para servir de conexión conlas jambas (Figura 3.6). En los vanos de las puer-tas sólo se requiere este acabado en la partesuperior de la abertura.

Paneles

Figura 3.5 - Detalle de jambas

1 Montante interrumpida

3 Montantes interrumpidos

Panel superior

Vigas de entrepiso

Montante de

dintel

Montante de

borde

Viga dintel

Abertura

1 jamba 1 jamba 1 jamba 1 jamba


Viga dintel

Abertura

Panel superior

Vigas de entrepiso

Montante de

dintel


2 jambas 2 jambas 2 jambas 2 jambas

Panel superior

Vigas de entrepiso

Montante de

borde

Panel superior

Vigas de entrepiso

Montante de

dintel

Viga dintel

Abertura

Viga dintel

Abertura Afeizar

35

También son posibles otras soluciones,siempre que su desempeño haya sido compro-bado (Figura 3.7).

Cuando sucede que la abertura de lajamba esté vuelta hacia dentro del vano, debi-do a la colocación de un número impar de per-

files, se debe agregar a cada lado un perfil U,formando una sección de cajón junto con lajamba para dar un acabado a la abertura y parala fijación de las puertas y ventanas. La figura3.8 muestra el esquema de un panel estructuralcon abertura de ventana.

3.1.2. Estabilización de la Estructura

Los montantes aislados no son capacesde resistir los esfuerzos horizontales que solici-tan la estructura, como acontece en el caso delviento. Estos esfuerzos pueden provocar unapérdida de estabilidad de la estructura causan-do deformaciones y hasta hacerla colapsar.

Para evitarlo debe proporcionarse a laestructura uniones rígidas o elementos capa-ces de transferir esos esfuerzos a las fundacio-nes. Las soluciones más comunes para resistira los esfuerzos horizontales en las estructurasque se construyen según el sistema Light SteelFraming son las siguientes:

• Uso de arriostramientos en los paneles,combinado con un diafragma rígido a niveldel piso que actúa transmitiendo los esfuer-zos a los paneles arriostrados.

• Revestimiento de la estructura con placasque funcionen como diafragmas rígidos en elplano vertical (paneles).

Figura 3.6 - Solera de dintel (Consul Steel, 2002)

Figura 3.7 - Solución de vano de abertura

Figura 3.8- Diseño esquemático de un panel estructural conventana

1

2

3

Perfil C

JambasSolera de dintel

Viga dintel

Montante de dintel

Perfil U para conexión de

perfiles del dintel


Perfil U de conexión de solera

de dintel con jamba

Viga dintel

Pieza de conexión de

la viga dintel a panel

Solera de

dintel - perfil U

Montante de ventana

- perfil C

Jamba

Montante de composición

- perfil C

Solera superior del

panel - perfil U

Solera de dintel-

perfil U

Alfeizar - perfil U

Montante - perfil C

Solera inferior del

panel - perfil U

Abertur

a

36

Conjuntamente con estos mecanismos hade observarse un adecuado anclaje de laestructura a su fundación, tal como ya se hamencionado.

a) Arriostramientos:

El método más común de estabilizaciónde la estructura en SF es el arriostramiento en“X”, (Cruz de San Andrés) que consiste en utili-zar cintas de acero galvanizado fijados sobre lasuperficie exterior del panel (Foto 3.4), cuyoancho, espesor y localización se determinan enel proyecto estructural.

La sección de la cinta debe ser dimensio-nada para que pueda transmitir el esfuerzo detracción que resulta de la descomposición de lacarga horizontal que actúa (V) en dirección dela diagonal (ConsuISteel, 2002). Las diagona-les serán solicitadas ya sea por tracción o porcompresión según el sentido de la aplicaciónde la fuerza del viento (Figura 3.9).

El ángulo en que va instalada la cintainfluye significativamente en la capacidad delarriostramiento de resistir las cargas horizon-tales. Cuanto menor sea el ángulo formadoentre la horizontal y la diagonal, menor será latensión en la cinta metálica (Scharff, 1996).En el caso de ángulos superiores a 60°, ladiagonal pierde su eficiencia para evitardeformaciones. Para el mejor desempeño, lainclinación de las diagonales deberá estarcomprendida preferencialmente entre 30° y60° (ConsuISteel, 2002).

La fijación de la diagonal al panel se logracon una placa de acero galvanizado, (cartela)que se atornilla en montantes dobles y el ancla-je del panel debe coincidir con éstas a fin deabsorber los esfuerzos transmitidos por elarriostramiento (Figura 3.10).

Paneles

Foto 3.4 - Panel con arriostramiento en “X” Cruz de SanAndrés (Fuente: Archivo del autor)

Figura 3.9. - Solicitación de las diagonales de arriostramiento(según DIAS, 1997)

Figura 3.10- Fijación de las diagonales en los paneles concartela. (Placa Gusset)

viento vientocc

cc

tt

Montante doble

Cinta de acero galvanizado

Fundación

Solera inferior

Anclaje

Placa de Gusset (Cartela)

37

El anclaje en los paneles superiores tam-bién se hace en los montantes que reciban ladiagonal y los esfuerzos son transmitidos alpanel inmediatamente inferior que igualmentedebe estar debidamente anclado y arriostrado(Figura 3.11).

Durante la instalación de las cintas deacero galvanizado es importante que estassean firmemente tensionadas, a fin de evitarholguras que podrían comprometer su eficien-cia en la transmisión de los esfuerzos, ocasio-nando una deformación de los paneles a loscuales están siendo fijados, antes que las cin-tas comiencen a actuar. (Garner, 1996).

Para evitar el efecto de rotación quepuede ocurrir en los montantes dobles dondese han fijado las diagonales, debe colocarsearriostramiento en las dos caras del panel.

El uso del arriostramiento puede interferiren la colocación de las aberturas de puertas oventanas en las fachadas. Ocasionalmente esnecesario adoptar un ángulo de gran inclina-ción de la diagonal a fin de permitir la coloca-

ción de una abertura en el panel (Figura 3.12).De todos modos es preferible que para la colo-cación de los arriostramientos se preveanpaneles ciegos en el proyecto. A pesar de quela estructura de piso hace de diafragma rígido,debe posibilizarce que solamente algunospaneles sean arriostrados. Se hace imprescin-dible la coordinación entre los proyectos dearquitectura e ingeniería para que el calculistapueda realizar la mejor distribución de los pane-les arriostrados.

Cuando el uso del arriostramiento en “X”no es el más apropiado, porque el proyectoarquitectónico prevé muchas aberturas en unafachada, una alternativa es el arriostramientoen “K”. Este sistema utiliza perfiles C fijadosentre los montantes como lo ilustra la Foto 3.6:

Figura 3.11 -Anclaje panel superior

Figura 3.12 - Localización del arriostramiento en relación a lasaberturas.

Foto 3.5 - Paneles arriostrados en función de las aberturas enel laboratorio en la Universidad Federal de Ouro Preto.(Fuente: Archivo Célio Firmo).

Cinta de acero galvanizadopara arriostramiento

Montante doblepara fijar la placa

Tornillos en cadamontante

Viga de entrepiso

Perfil L del panelinferior

Placa de Gusset

(cartela)

Perfil L y anclaje

ContrapisoCenefa

Solera superior del panelRigidizador adicional

∂ ∠ 60°

38

Estos elementos actúan tanto frente a latracción como a la compresión y junto a losmontantes adyacentes forman un arriostra-miento vertical. Las principales dificultades eneste tipo de sistema son las condiciones de susconexiones, la necesidad de montantes adya-centes más robustos en los paneles a sotaven-to y significativas excentricidades que puedengenerarse en los paneles. Por estos motivos seaplica este sistema sólo cuando el arriostra-miento en “X” no es posible. (Davies, 1999).

b) Diafragma de rigidización:

Los materiales de cerramiento externo delos paneles estructurales pueden ser utilizadoscomo pared diafragma de rigidización. Estosmateriales son placas estructurales capaces deproporcionar un aumento de la resistencia delpanel, ya que absorben las cargas laterales a quepuede estar expuesta la estructura, que puedenser las fuerzas del viento los movimientos sísmi-cos que las transmiten a la fundación.

El desempeño estructural del diafragmade rigidización depende directamente de variosfactores (Pereira Júnior, 2004):

• Configuración de los paneles (cantidad ytamaño de las aberturas, alto y ancho delpanel);

• Capacidad de resistencia de los montantesque forman el panel;

• Tipo, cantidad y separación de los tornillosde fijación de la placa a la estructura;

• Resistencia y espesor de la placa utilizada.

El comportamiento de las placas de cerra-miento que actúan como diafragma de rigidiza-ción puede ser determinado por medio de ensa-yos o de análisis estructurales que pueden reali-zarse con ayuda de programas computacionales.

Las placas de OSB (Oriented StrandBoard) (Foto 3.7) pueden desempeñar la fun-ción de diafragma de rigidización vertical y hori-zontal en edificios de poca altura como lo ilus-tra la Foto 3.8.

El OSB es un panel estructural de virutasde madera, generalmente provenientes de refo-restaciones, orientadas en tres capas perpendi-culares, lo que aumenta su resistencia mecáni-ca y rigidez. Estos tableros de madera pegados

Paneles

Foto 3.7 - Placas de OSB. (Fuente: Archivo del autor)

Foto 3.8 - Cerramiento de fachada con placas de OSB.(Fuente: Archivo del autor)

Foto 3.6 - Arriostramiento en “K” (Fuente: SCI)

39

con resinas son prensados a altas temperatu-ras (Masisa, 2003).

Según el (American Iron and SteelInstitute) y la NASFA (North American SteelFraming Alliance), el espesor mínimo de laplaca de OSB para revestimiento externo de lapared diafragma debe ser de 12 mm.Internamente, el revestimiento de las placas deyeso cartón debe tener un espesor mínimo de12,5 mm (R.L. Brockenbrough & Associates,1998; Elhajj, Bielat, 2000 ).

Para que las placas estructurales de OSBfuncionen como diafragma de rigidización, hande tomarse algunas medidas en la instalación:

• En los bordes de los paneles el ancho míni-mo de la placa estructural debe ser de 1,20m, a fin de mantener la resistencia de laplaca (Elhajj; Bielat, 2000);

• No debe haber unión de placas consecutivasen coincidencia con los vértices de una aber-tura. En este caso, las placas deben cortar-se en forma de “C”, según lo muestra laFigura 3.13.

• No debe haber coincidencia en el encuentrode los vértices de cuatro placas, de modoque las juntas verticales no se topen;

• La unión entre dos placas adyacentes debeefectuarse sobre el ala de un montante, en

que cada placa comparta la mitad de esaala. Los tornillos deben estar desfasadosentre una placa y otra de modo que no per-foren el ala del perfil en dos puntos de lamisma altura (ConsuISteel, 2002). La Figura3.14 ilustra la fijación de dos placas adya-centes:

• El mejor desempeño de la placa estructuralsólo se consigue cuando está apropiada-mente fijada a los perfiles. Esta fijación selogra generalmente con tornillos autoperfo-rantes.

Para que los perfiles y las placas puedandesenvolver toda su capacidad de resistenciadebe colocarse la cantidad y el tipo de tornillosadecuados. Según Grubb y Lawson (1997), lostornillos de fijación de las placas a los perfilesestructurales deben quedar a una distancia máxi-ma de 150 mm entre sí en todo el perímetro de laplaca y a 300 mm en los montantes intermedios,como lo ilustra la Figura 3.14, estando separadoséstos por 400 mm o 600mm.• Siempre que sea posible, el encuentro de los

paneles no debe coincidir con el encuentrode las placas, debiendo superponerse lasjuntas para aumentar la rigidez del sistema,como lo muestra la Figura 3.15 (ConsuISteel, 2002);

Figura 3.13 - Colocación de las placas estructurales en pane-les con aberturas.

Figura 3.14- Esquema de fijación de placas estructurales contornillos.

Placa estructural

Abertura

Encuentro de las placas

Placa estructural

Tornillos desfasados altoparse placas

4cm

2 cm

7,5 cmmáx. 30 cm

máx. 15 cm

40

• En el encuentro de dos paneles que formanuna esquina, las placas deben ser colocadasde forma que una de ellas quede sobrepues-ta sobre el otro panel, aumentando la rigidezdel conjunto, como lo sugiere la Figura 3.16(ConsuI Steel, 2002);

Es fundamental distinguir entre placas decerramiento y placas estructurales que funcio-nan como diafragma de rigidizacion, pues ellasno cumplen necesariamente las mismas funcio-

nes. Las placas estructurales actúan en generalcomo cerramiento de los paneles y son utiliza-dos en su cara externa. Pero tampoco todas lasplacas de cerramiento externo pueden actuarcomo diafragma de rigidizacion, por no presen-tar las características estructurales necesariaspara resistir la acción de cargas horizontales.Por lo tanto, en los casos en que se utilizanpaneles de cerramiento que no son estructura-les, es necesario recurrir al uso de arriostra-mientos.

3.1.3. Rigidización Horizontal

A fin de aumentar la resistencia del panelestructural, se aplican cintas de acero galvani-zado y los llamados bloqueadores compuestosa partir de perfiles C y U que son conectados alos montantes formando un sistema de rigidiza-ción horizontal (Foto 3.9).

Paneles

Figura 3.15- Encuentro de las placas estructurales en relacióna los paneles.

Figura 3.16- Encuentro entre dos placas estructurales enesquina.

Encuentro de los paneles

Encuentro de los paneles

Encuentro de las placas

El encuentro de las placas no debecoincidir con los de los paneles

El encuentro de las placas no debecoincidir con los de los paneles

Placa estructural

Placa estructural

Montante- Perfil C

Panel 1Pa

nel 2

41

La cinta metálica evita la rotación de losmontantes cuando están sujetos a las cargasnormales de compresión, además de disminuirel largo del pandeo de los mismos (Pereira Jr.,2004). La cinta metálica debe ser de acero gal-vanizado y tener por lo menos 38 mm de anchopor 0,84 de espesor (Elhajj; Bielat, 2000). Debeser instalada en la horizontal a lo largo delpanel y sus extremos deben estar sujetos a pie-zas tales como los montantes dobles o triplesusados en el encuentro de los paneles (Figura3.17). Las cintas se atornillan en todos los mon-tantes mediante un tornillo, y se fijan en amboslados del panel, a excepción de los paneles queen la cara externa llevan placas de diafragmarígido (ConsuISteel, 2002). Deben estar locali-zadas a media altura de los paneles hasta2,50m y a cada 1,00 m aproximadamente enlos paneles de entre 2,75 m y 3,00 m (Elhajj;Bielat, 2000).

Foto 3.9 - Bloqueador y cinta de acero galvanizado fijados alpanel para rigidización horizontal (Fuente: Archivo del autor)

Figura 3.17- Cinta metálica para la rigidización de panel

Bloqueador

CintaMetálica


Montante perfil C


La cantidad de cintas dependede la altura del panel

Cinta metálica

Jambas

Viga dintel

Chapa de conexión

Montante deborde

42

La función de los bloqueadores consisteen rigidizar el panel estructural. Son piezas for-madas por perfiles C y U y colocadas entre losmontantes. Un perfil U, (solera) es cortado 20cm. más largo que el vano, se le practica uncorte en las alas a 10 cm de cada extremidad yen seguida se doblan los segmentos en 90°para servir de conexión con los montantes,según la Figura 3.18. Se encastra un perfil C(montante) en la pieza cortada y ambos sonatornillados a la cinta metálica, siempre locali-zados en las extremidades del panel y a inter-valos de 3,60 m (Elhajj; Bielat, 2000).

Otra forma de fijar el bloqueador a losmontantes consiste en utilizar el perfil C corta-do a lo ancho del vano y conectarlos a los mon-tantes por medio de perfiles “L” (pieza en ángu-lo) atornillados a ambas piezas, tal como lomuestra la Figura 3.19 (Scharff, 1996).

3.1.4. Encuentro de Paneles

Para el encuentro de paneles estructura-les existen varias soluciones constructivas, quevarían según el número de paneles que seunen y del ángulo entre estos. Siempre esimportante garantizar la rigidez del sistema, laresistencia a los esfuerzos, la economía dematerial y proveer una superficie para la fijaciónde las placas de cerramiento interno o externo.Pueden utilizarse piezas premontadas parafacilitar el montaje de estos encuentros, perobásicamente la unión de los paneles se da pormontantes conectados entre si por medio detornillos estructurales. Las principales configu-raciones en el encuentro de paneles son:

A) Unión de dos paneles en esquina:

• Unión de dos montantes:

Paneles

Figura 3.18 - Esquema de rigidización horizontal del panel conbloqueadores.

Perfil U con extremocortado para fijación

Fijación del bloqueador enlos montantes a través delas alas del perfil U

Perfil C encastrado en el perfil U

Montante del panel

Cinta metálica

Bloqueador

Tornillos en seccióncajón montante

Perfil C

Perfil L

Figura 3.19- Esquema de fijación de bloqueador mediante.piezas en ángulo o perfiles L

43

• Unión de tres montantes (Scharff.1996):

En ambos casos ilustrados en las figurasanteriores, la solera superior de uno de lospaneles que se encuentran, debe ser 75 mmmás larga que la longitud de la pared para quepueda ser fijada sobre la superior del otropanel, aumentando así la rigidez del conjunto.Las alas de este saliente se cortan y doblancomo lo ilustra la Figura 3.22 (Garner, 1996):

Figura 3.20 - Unión de dos montantes por el alma. a) planta;b) perspectiva.

Figura 3.21 - Unión de tres montantes: a) planta; b) perspecti-va

Figura 3.22- Fijación de paneles en esquina.

Placa de cerramiento



Montante-Perfil C

Tornillo estructural


Solera inferiordel panel


Dos montantes conectadoscon tornillos estructurales

Pan

el 2

Panel 1

Montante-Perfil C

Panel 2Placa de cerramiento



Pan

el 1

a

b b

a

44

B) Unión de dos paneles formando una “T”:

Cuando la extremidad de un panel estáconectada perpendicularmente a otro panel,generando una unión en “T”, el panel 1 querecibe el panel perpendicular debe ser continuosin empalmes en la solera superior o inferior enel punto de unión con el panel 2:

C) Unión de tres paneles:

Cuando los extremos de dos panelesestán conectados a otro panel perpendicular,generando una unión en cruz, el panel perpen-dicular debe ser continuo sin empalmar en lasolera superior o inferior en la unión con las

otras paredes. Esa unión puede lograrse comolo ilustra la siguiente Figura 3.24:

3.1.5. Empalme de solera

Cuando la solera no tiene el largo nece-sario para el panel pueden unirse dos soleraspor medio de un perfil C, el mismo usado en losmontantes, encastrado en las soleras atorni-llando ambos por las alas, como lo muestra laFigura 3.25. El largo mínimo del perfil C debeser de 15 cm (Elha-jj; Bielat, 2000) y empalmeque debe hacerse en el vano entre dos montan-tes.

Paneles

Figura 3.23 - Unión de dos paneles formando una “T”: a) plan-ta; b) perspectiva.

Figura 3.24 - Encuentro de tres paneles: a) planta; b) perspec-tiva.

a

b

b

a

Panel 1




Pan

el 2

Panel 1

Solera inferior del panel- perfil U

Solera inferior del panel- perfil C



Pan

el 3

Pan

el 2

Solera inferior del panel - perfil U

45

3.2. Paneles No Estructurales

Paneles no estructurales son aquellos queno soportan carga, sino sólo el propio peso desus componentes. Tienen la función de cerra-miento externo o de división interna en los edi-ficios.

Cuando se trata de paneles divisoriosinternos puede aplicarse el sistema de yesocartón, en que las secciones de los perfiles demontantes y soleras tienen un espesor y dimen-siones menores. Pero en el caso de los pane-les divisorios externos y debido al peso de loscomponentes de cerramiento y revestimientoes recomendable utilizar los mismos perfilesque constituyen los paneles estructurales.

La solución para aberturas de puertas yventanas en un panel no estructural es bastan-te más sencilla, puesto que no hay cargas ver-ticales que soportar, por lo que no hay necesi-dad de usar vigas dintel y, por consiguiente,tampoco jambas. (jacks)

En esta forma, la delimitación lateral delvano está dada por un único montante al queserá fijado el marco de la abertura. En algunoscasos, para darle una mayor rigidez al mismo,podrá optarse por colocar montantes dobles enesta posición, o un perfil caja formado a partirdel encaje de un montante y una solera.

El acabado superior e inferior de las aber-turas se definen en forma similar a las de lospaneles estructurales, utilizando la solera delas aberturas. Las figuras siguientes presentanla conformación de un panel no estructural:

Figura 3.25- Empatillado de perfil solera.

Foto 3.10 - Panel no-estructural de fachada de residencia.(Fuente: Archivo del autor)

Figura 3.26 - Diseño esquemático de panel no estructural conabertura.


Perfil C encastrado en las soleras

Montante de ventana

- recorte de perfil C

Montante de dintel

- recorte de perfil C

Solera superior del

panel - perfil U

Solera de abertura

- perfil U

Montante

deborde

Solera de abertura

- perfil U

Montante

Solera inferior del

panel - perfil U

Abertur

a

46

3.3. Paredes Curvas, Arcos y FormasAtípicas.

Los paneles estructurales y no estructura-les pueden ser conformados en una variedadde superficies curvas (Foto 3.11) y aberturas enarco.

Para la construcción de paredes curvas esnecesario que las soleras superior e inferior delpanel tengan el ala de la cara externa y el almacortados a intervalos de aproximadamente 5cm en todo el largo del arco (Scharff, 1996). Esasí como es posible curvar las soleras unifor-memente hasta obtener el radio deseado. Perolas curvaturas no deben ser muy cerradas.Para mantener el radio de la curvatura y refor-zar la solera, debe fijarse una cinta de acerogalvanizado en la cara externa del ala de lasolera, usando tornillos o “clinching”, como lomuestra la Figura 3.27, y solamente despuésdeberán fijarse los montantes. Para el montajedel panel, lo más adecuado es que éste seamontado usando el método de fabricación enobra, o sea, primero se fijan las soleras inferiory superior en el piso y en la losa respectiva-mente, en la conformación de la curva y losmontantes se colocan en el espacio de acuerdoal cálculo estructural.

Como estos procedimientos generalmenteson trabajosos y demandan tiempo, existen en elmercado norteamericano perfiles U de acero gal-vanizado flexíbles que se asemejan a vértebras(Foto 3.12), y que se amoldan fácilmente a cual-quier curvatura o formato ondulado, proporcio-nando un montaje mucho más rápido y seguro.

Se pueden construir aberturas en formade arco de un panel estructural o no estructural,en que un perfil U tiene ambas alas cortadaspara posibilitar la flexión del perfil en el radio ola curvatura exigida en el proyecto. Se instalansoportes en la solera de abertura y en las jam-bas para posibilitar la fijación del perfil como lomuestra la Figura 3.28.. Del mismo modo queen los paneles curvos, se puede usar perfilesflexibles para agilizar el trabajo de montaje.

Paneles

Foto 3.11 - Montaje de paredes curvas proyectadas para laconstrucción con perfiles conformados en frío en un dispensa-rio en Curitiba. (Fuente: US Home)

Foto 3.12 - Perfil U flexible. (Fuente: disponible en www. tool-base.org)

Figura 3.27- Método para la curvatura de perfiles U.

Radio de curvatura

Abrochado (“Clinching”) o tornillos


Cinta metálica de acero galvanizado fijado al ala de la solera

47

Gracias a su versatilidad, los proyectos enSteel Framing posibilitan diversas formas arqui-tectónicas. Al arquitecto le cabe interactuar conel profesional responsable del cálculo para quelas soluciones estructurales concreten las pro-puestas del proyecto.

Figura 3.28 - Método para construcción de aberturas en arco.

Foto 3.13 - Paneles presentando diversas formascurvas.(Fuente: disponible en: http://www.aegismetalframing.com).

Perfil U (solera) conalas cortadas paraposibilitar la curvatura

Viga dintel

Solera de abertura

Solera deviga

JambaMontante - perfil C

Radio

de

aber

tura

49

Capítulo 4Entrepisos

50

Como ya se ha mencionado anteriormen-te, la estructura del entrepiso en Steel Framing(Figura 4.1) emplea el mismo principio de lospaneles, o sea, perfiles galvanizados cuyaseparación equidistante de los elementosestructurales o modulación está determinadapor las cargas a que cada perfil está sometido.Esta modulación, en la mayoría de los casos esla misma para toda la estructura: paneles, pisosy tejados.

Estos perfiles denominados vigas deentrepiso (Foto 4.1) utilizan perfiles de secciónC dispuestos en horizontal, y cuyas alas nor-malmente tienen las mismas dimensiones quelas alas de los montantes, pero la altura dealma es determinada por varios factores, talescomo la modulación de la estructura y la luzentre apoyos. Así la disposición de las vigas deentrepiso debe generar la menor distanciaentre los apoyos y, por consiguiente, perfiles demenor altura.

Los perfiles deben ser suficientementeresistentes y rigidizados para soportar las cargasy evitar deformaciones mayores que las exigidaspor la norma. Por lo tanto, no es recomendablecortar el ala de un perfil que actúa como viga. Lasperforaciones ejecutadas en las almas de lasvigas para el paso de cañerias, cuando excedenlas dimensiones de las perforaciones ya existen-tes en los perfiles, deben venir especificadas enel proyecto estructural. Las normas preveen que:“en los perfiles pueden ejecutarse orificios sinrefuerzos, siempre que hayan sido debidamenteconsideradas en el dimensionamiento y que eleje mayor de la perforación coincida con el ejelongitudinal central del alma del perfil y la geome-tría de las perforaciones se ajuste a la de laFigura 4.2. La distancia entre los centros de per-foraciónes sucesivas debe ser mayor de 600 mm;la distancia mínima entre el extremo del perfil y elcentro de la primera perforación debe ser de 300mm; la distancia mínima entre el extremo de unaabertura y la cara lateral del apoyo de la vigadebe ser 250 mm”.

Entrepisos

Figura 4.1- Estructura de entrepiso en Steel Framing.

Figura 4.2-Aberturas en los perfiles para el paso de cañerias.

Foto 4.1- Vigas de entrepiso (Fuente: Archivo del autor)Montante del panel superior

Solera inferior del panelsuperior

Solera superior del panel inferior


Cenefa- Perfil U

Viga de entrepiso- Perfil U

Rigidizador de almarecorte del perfil C

Detalle de perforación

Max.130

39 Min. 600 (Paso)Min. 300

Max

.38

51

Para orificios con formas diferentes ydimensiones mayores que las recomendadasen la Figura 4.2, se deben ejecutar refuerzos enestos orificios, que han de ser proyectadosconforme a las prácticas aceptadas por la inge-niería estructural. En estos casos, las perfora-ciónes deben ser reforzadas con una chapa deacero galvanizado que tenga un espesor míni-mo igual al del elemento perforado: y deberáextenderse 25 mm más allá de los bordes de laperforación. El refuerzo debe ser atornillado(Figura 4.3). Estas perforaciones no deberánexceder a lo ancho un 75% de la altura del almadel miembro estructural o exceder 152 mm dellargo medidos a lo largo del alma (Elhajj; Bielat,2000).

Las vigas de entrepiso son responsablesde la transmisión de las cargas a que estánsometidas (peso propio de la losa, personas,mobiliario, equipos, etc.); y también sirven deestructura de apoyo del contrapiso. Cuandolos recubrimientos de los entrepisos sonestructurales pueden trabajar como diafragmahorizontal siempre que estén debidamenteconectados a las vigas de entrepiso, ya que laresistencia y el espaciamiento de las uniones(tornillos) definen la capacidad del mismo deser considerado como diafragma. (Elhajj;Crandell, 1999).

Las cargas relacionadas con las divisio-nes internas no portantes pueden ser soporta-das por vigas de entrepiso aisladas, debida-mente dimensionadas, o por la estructura delentrepiso en conjunto, de acuerdo al cálculoestructural. Los paneles estructurales debenser apoyados directamente sobre otros panelesestructurales o vigas principales (Grubb,Lawson, 1997).

Además de las vigas de entrepiso sonimportantes otros elementos en la constituciónde un sistema Steel Framing, como lo repre-sentan las Figuras 4.1 y 4.4.:

• Cenefa: perfil U en posición horizontal quese fija a los extremos de las vigas para darforma a la estructura;

• Rigidizador de alma: recorte de perfil L C,generalmente montante, que fijado a travésde su alma al alma de la viga en el apoyo dela misma, aumenta la resistencia en esepunto evitando el aplastamiento del alma dela viga. También se puede llamar rigidizadorde apoyo;

• Viga cajón de borde: formado por la uniónde perfiles U y C encastrados entre sí.Posibilita contar con un borde de la losaparalelo a las vigas, principalmente cuandodebe servir de apoyo a un panel.

• Viga cajón compuesta: combinación de perfi-les U y C a fin de aumentar la resistencia dela viga. Puede ser utilizada en el perímetrode una abertura en la losa, como por ejem-plo, para permitir el acceso a través de unaescalera, sirviendo de apoyo a las vigas inte-rrumpidas.

Figura 4.3 - Detalle de refuerzo en viga de entrepiso.

Perforaciónde fábrica

Refuerzo para perforacioneshechas en la obra

Viga de entrepiso

52

4.1. Tipos de Entrepiso

a) Entrepiso húmedo:

Los entrepisos húmedos están compues-tos básicamente por una chapa ondulada deacero (Foto 4.3) que sirve de encofrado al hor-migón; es atornillada a las vigas de entrepiso, yuna capa de 4 a 6 cm de hormigón simple queformará la superficie del contrapiso.

Entrepisos

Figura 4.4 - Ejemplo de planta de estructura de entrepiso enSteel Framing

Foto 4.2 - Estructura de entrepiso en Steel Framing (Fuente:disponible en: http://www.aegismetalframing.con)

Foto 4.3 -Encofrado de acero para entrepiso húmedo(Fuente: Archivo del autor).

Panel no estructural en el entrepiso inferior

Viga de entrepiso en voladizo

Panel estructural en elentrepiso inferior

Rigidizador de alma



Losa en voladizo con vigas en dirección distinta a la estructura del entrepiso

Viga de entrepiso -Perfil C

Montantes cajón compuestas para apoyo

Cintas metálicas

Viga cajón de borde

Vano deescalera

53

El contrapiso de hormigón sirve comobase para la colocación del acabado de entre-piso que puede ser cerámico, de madera, pie-dras, laminados, etc. Para evitar fisuras deretracción durante la cura del concreto es nece-sario usar una armadura de malla soldada colo-cada dentro del hormigón.

No ha de confundirse la losa húmeda conla losa colaborante, conocido también como“Steel Deck”, ya que éste funcióna como un ele-mento mixto y autoportante.

Para lograr un adecuado ambiente acústi-co se debe emplear un material de aislamientoentre el encofrado de acero y el concreto. Lomás común es la colocación de paneles de lanade vidrio compacta sobre la chapa de aceroprotegida por una película de polietileno paraevitar la humidificación de la lana de vidriodurante el hormigonado.

Antes de la colocación de la chapa deacero debe fijarse en todo el borde del entrepi-so un perfil galvanizado tipo angular que sirvade molde lateral para el hormigón. La Figura 4.5muestra el esquema de una losa húmeda:

b) Entrepiso seco

El entrepiso seco consiste en el uso deplacas rígidas atornilladas a las vigas de entre-

piso; sirve de contrapiso, pudiendo desempe-ñar la función de diafragma horizontal, siempreque las placas sean estructurales.

La selección del tipo y del espesor de laplaca está relaciónada con la deformaciónrequerida por las características de la misma, yfundamentalmente con el tipo de revestimientoque se usa. (ConsuI Steel, 2002).

La placa más utilizada es la OSB de 18mm de espesor (Foto 4.4), que además de pre-sentar propiedades estructurales que favorecensu uso como diafragma horizontal, es liviana yde fácil instalación.

Para las áreas húmedas, tales comobaños, cocinas, áreas de servicio y otras, esmás recomendable usar la placa cementicia, yaque tiene una mayor resistencia a la humedad,pero las chapas cementicias requieren unabase continua de apoyo, generalmente tablerosde madera laminada, debido a las solicitació-nes a la flexión (Loturco, 2003)

Para reducir el nivel de ruido entre unentrepiso y otro, es recomendable colocar lanade vidrio sobre las vigas cubierta con un film depolietileno bajo el contrapiso (Foto 4.5).

Figura 4.5 - Diseño esquemático de losa húmeda.

Foto 4.4 - Placas de OSB utilizadas como entrepiso seco.(Fuente: Archivo del autor)

Contrapiso de hormigón

Armadura

Película de polietileno

Panel de lana devidrio rígido

Montante delpanel superior

Perfil angular L deborde para encofradoSolera inferior del

panel superior

Solera superior delpanel inferior


Rigidizador de almarecorte del perfil C

Cenefa - Perfil U

Viga de entrepiso-Perfil C

Chapa metálica ondulada

Cinta metálica

54

Las principales ventajas del uso del entre-piso seco son la menor carga por el peso pro-pio, y una construcción en seco sin la necesi-dad de tener que usar agua en la obra y lamayor rapidez de ejecución. La Figura 4.6muestra el corte esquemático de un entrepisoseco:

Algunos constructores consideran que esmás productivo montar los paneles estructuralesdel piso superior sobre el contrapiso de la losa, yasea seca o húmeda. Pero la bibliografía reco-mienda que los paneles portantes se montendirectamente sobre la estructura del entrepiso,donde los montantes del panel superior hacencontacto directo con las vigas de entrepiso comoforma de garantizar la correcta transmisión axialde los esfuerzos entre los componentes de laestructura, evitando las deformaciones por faltade nivelación o precisión dimensional de los ele-mentos que forman el contrapiso.

4.2. Viguetas

Por lo general, las viguetas de entrepisoque lo formará se apoyan en los montantes, enque coinciden sus almas, dando origen al con-cepto de estructura alineada (Foto 4.6).

Pero hay situaciones en que otros ele-mentos estructurales funcionan como apoyo.Un entrepiso de zapata corrida en SteelFraming puede apoyarse en una estructura tra-dicional (mampostería o concreto) pre-existen-te (Figura 4.7). O en construcciones en que lasfundaciones son del tipo el entrepiso del nivelbajo en que la losa del entrepiso bajo se apoyadirectamente en la fundación (Figura 4.8).

Entrepisos

Foto 4.5 -Film de polietileno entre vigas de entrepiso y contra-piso con placas de OSB. (Fuente: Archivo del autor)

Foto 4.6 - Vigas de entrepiso apoyadas en montantes depaneles del entrepiso bajo (Fuente: Archivo del autor)

Figura 4.7 - Losa en Steel Framing apoyada sobre estructuratradicional.

Figura 4.6 - Diseño esquemático de un entrepiso seco.



Fleje metálico

Solera inferior delpanel superior

Cenefa - Perfil U


Solera superior delpanel inferior

Contrapiso: placa deOSB, cementicias y otras

Viga de entrepiso- Perfil C

Tornillos entre contrapiso (placa) y viga

Fijación del panel en la pared


Cenefa - Perfil U

Perfil angular paraapoyo de vigas delentrepiso

Anclaje

Mampostería u hormigón

Cinta metálica

Viga de entrepiso- Perfil C

55

Para entrepisos en voladizo, por la ausen-cia de apoyo en una de los extremos de lasvigas, se necesitan refuerzos especiales en laestructura, pudiendo considerarse dos casos.En el primero, las vigas del entrepiso en voladi-zo se encuentran en la misma dirección de lasvigas de entrepiso, por lo que constituyen unaprolongación de la estructura de entrepiso(Figura 4.9). Pero el segmento en voladizo serecomienda que tenga un largo máximo igual ala mitad del largo del segmento de las vigasque están entre los apoyos.

En el segundo caso las vigas de la entre-piso en voladizo no están en la misma direcciónque las vigas de la estructura del entrepiso, por

lo que será necesario disponer una nuevaestructura para soportar las vigas que formaránel voladizo (Figura 4.10). Para esto, al igual queen el primer caso, las vigas deberán tener porlo menos el doble de largo que el voladizo, pro-longándose hacia dentro de la construcción yestar entre apoyos. Uno de estos apoyos puedeser una viga de entrepiso reforzada según elcálculo, cuyas conexiones son semejantes alas descritas más adelante en lo concerniente alas vigas llamadas vigas principales. Las vigasde entrepiso que fueron interrumpidas puedenser apoyadas en las vigas del voladizo, siempreque ellas estén debidamente reforzadas.

Si hubiera necesidad de diferencia denivel entre contrapiso de entrepiso y contrapisoen voladizo, como suele ocurrir con balcones yáreas externas, en el caso de losas del tipohúmedo esto puede resolverse variando elespesor del contrapiso de hormigón.

En caso de losas secas, el desnivel seobtiene mediante el uso de perfiles de menoraltura para la estructura del entrepiso en voladi-zo. Estos perfiles deben ser fijados a las vigasdel entrepiso, traspasando la solera a través decortes en su alma, y su largo también debe serel doble del largo del segmento que forma elvoladizo, como lo ilustra la Figura 4.11.

Figura 4.8 - Entrepiso en Steel Framing apoyado sobre funda-ción tipo zapata corrida

Figura 4.9 - Losa en voladizo.

Figura 4.10 - Contrapiso en v

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