Seguridad en Fachadas Ligeras
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NOTA: Este artículo ha sido creado gracias al Instituto de Tecnología de la Construcción de Cataluña - ITeC en el marco del Programa de Afiliados de la Construpedia. Pertenece a la publicación Diseño de Fachadas Ligeras. Puedes descargar gratuitamente la publicación. ¡Atención! Este artículo está sujeto a Derechos de Autor. © ITeC. |
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Exigencias de Seguridad
La civilización occidental ha ido adquiriendo paulatinamente mayores cotas de confort y eficiencia pero estos logros han ido siempre unidos a garantizar una mayor seguridad para los ciudadanos. Hoy no se concibe ni considera el uso comercial de cualquier tecnología si no presenta un elevado grado de seguridad para los ciudadanos. El reto para los técnicos es garantizar, bien por cálculo, bien por experimentación en obra o laboratorio, o bien por control de calidad, que la seguridad del usuario se materialice en todas y cada una de las obras realizadas.
La seguridad en edificación abarca hoy en día un sinfín de aspectos que se desgranan a continuación.
Seguridad para la Salud
La mayoría de las tradicionales fuentes naturales de patologías para la salud de los ciudadanos ya están contenidas y las nuevas amenazas para la salud emergen del propio ambiente artificial en que se mueven habitualmente los ciudadanos, sea durante el ocio, el transporte o el trabajo.
Las superficies de vidrio y metal nos rodean cada vez más como soporte arquitectónico de las actividades cotidianas. Tanto el vidrio como el aluminio son materiales no porosos, totalmente asépticos, que no causan alergias ni pueden ser biótopos para la proliferación de gérmenes.
Seguridad al Fuego
Tristemente la experiencia demuestra que no se puede bajar la guardia ante el riesgo de incendio en los edificios. Aún cuando las medidas activas y pasivas han permitido reducir este riesgo en los edificios hasta cotas nunca alcanzadas en la historia de la edificación, la contemplación en los medios de comunicación de un siniestro de este tipo alarma a la sociedad por su espectacularidad y sensación de impotencia. Es por ello que recae en el arquitecto, y también especialmente en el usuario del edificio, garantizar en cualquier momento que el edifico dispone de las medidas oportunas para hacer frente a este riesgo, siempre presente, aunque bajo control.
La compartimentación del edificio en sectores es una de las medidas más útiles para confinar el fuego y evitar su rápida propagación a todo el edificio. La fachada no es propiamente un elemento directamente delimitador de sector de incendio pero sí indirectamente puesto que el fuego es voluble en su forma y puede aprovechar la fachada como atajo para pasar a una planta superior o entrar en un edificio vecino, a pesar del buen comportamiento del forjado o de la medianera delimitadores.
Cuando un elemento delimitador como los citados, forjado o medianera, acomete contra una fachada se debe exigir a ésta que su RF (Resistencia al Fuego) sea al menos la mitad del exigido al elemento delimitador (forjado o medianera) y ello a lo largo de una franja de fachada de longitud mínima de un metro y longitud máxima determinada según la geometría y relieve de la propia fachada.
Los microespacios que se originan en los puntos de acuerdo entre la estructura del edificio y la fachada ligera, y entre ésta y el sistema de compartimentación interior pueden suponer, en caso de incendio, un paso más fácilmente franqueable a la propagación.
Es por ello que la norma NTE "Fachadas-Particiones" (1989) exige en edificios de más de 25 metros, colocar en los pasos de forjado situados a partir de esta altura, elementos resistentes al fuego (mínimo 60 minutos). Estos elementos tienen que ser solidarios al forjado y llegar hasta una altura mayor de 60cm por encima del forjado y hasta 25 cm por debajo de éste.
Seguridad a la Descarga Eléctrica
Las fachadas ligeras contienen abundantes elementos metálicos, interconectados entre sí y con el resto de la estructura. El viento, los cambios de temperatura y el contacto con instalaciones eléctricas (iluminación, ventilación, seguridad, etc.) pueden llegar a ocasionar que estos elementos metálicos se carguen eléctricamente y puedan ocasionar disfunciones al uso del edificio y molestias a los usuarios. El proyectista deberá acordar con el instalador de la fachada la puesta a tierra de la misma.
Seguridad Estructural
Control de la deformación propia
La fachada ligera es, por la naturaleza de sus materiales y su configuración, autoportante. Los montantes están fijados a los forjados, lo que permite repartir planta a planta el peso de cada tramo de fachada a la estructura del edificio. La fachada ligera debe soportar, generalmente, su propio peso y también la acción del viento. El efecto de otras cargas es mucho menor y, normalmente, no se tienen en cuenta en los cálculos.
El peso propio del perfil, debido a la ligereza del aluminio, es prácticamente despreciable en comparación con las cargas de viento y el peso de los paneles o vidrios intercalados, por lo que el criterio básico de cálculo es el dimensionado en función de la flecha máxima admisible de la estructura auxiliar. Se destaca sin embargo que, en el caso particular de los travesaños, hay que considerar que el peso del vidrio o panel está concentrado en los puntos concretos donde se colocan los calzos.
Los principales casos a estudiar desde el punto de vista resistente son los siguientes:
- montantes sometidos a flexotracción (flexión combinada con tracción)
- montantes sometidos a flexocompresión (flexión y compresión axial)
- travesaños (flexión)
Sensibilidad a las deformaciones de la estructura del edificio
Las dimensiones de los elementos de la fachada ligera son muy inferiores a las luces libres de la estructura principal puesto que vienen fuertemente condicionadas por sus formatos de fabricación (hasta 6m). Esto implica que los apoyos de los perfiles de aluminio deberán realizarse en puntos coincidentes con los forjados.
Como consecuencia la fachada ligera queda también afectada por las flechas inducidas con motivo de su solidarización con el propio forjado, de tal forma que estas se suman a la flecha ya provocada en la fachada por sus sobrecargas propias.
Comprobación de los elementos de la fachada
Vidrios
El cálculo del espesor de un vidrio se asimila al cálculo estructural de una placa sometida a una carga uniforme y se efectúa mediante la formulación elaborada por Timoshenko.
En realidad, el acristalamiento se trata de una placa rígida dispuesta sobre unos apoyos elásticos, de rigidez mucho menor que la de la placa, ya que los esfuerzos a que se somete el acristalamiento se transmiten principalmente a través de la junta situada entre el vidrio y el marco.
En el caso particular de los muros cortina, el vidrio va apoyado siempre en unos calzos, dispuestos únicamente en 4 puntos (2 en cada travesaño superior e inferior), situados a una distancia L/10 de los apoyos extremos, siendo L la longitud del travesaño. Cabe destacar que la luna de vidrio está sometida siempre a flexión, por lo que es necesario comprobar primordialmente su resistencia ante este esfuerzo.
Existen dos posibilidades para aumentar el nivel de seguridad del vidrio en el caso de los muros cortina:
- Templar el vidrio: se aumenta el nivel de resistencia para evitar la rotura.
- Laminar el vidrio: adhesión de varias láminas de vidrio, garantizando la impenetrabilidad del conjunto aunque se produzca la rotura del vidrio exterior. Se destacan los vidrios de seguridad física, antiagresión o antirrobo y antibala.
Para el procedimiento de cálculo del espesor del vidrio se adoptan las siguientes hipótesis:
- La carga es uniforme en toda la superficie del vidrio.
- La tensión máxima admisible (adm) debe ser adoptada según corresponda al tipo de vidrio que se desee utilizar.
- Para el cálculo del peso propio del vidrio, el espesor a tener en cuenta es la suma del espesor nominal y de la tolerancia en el espesor del producto. - El resultado obtenido del cálculo es el espesor mínimo que debe tener el vidrio.
Perfilería
Se tiene que distinguir entre el cálculo de los montantes y el cálculo de los travesaños. El proyectista debe atender en cada caso a dos comprobaciones:
- Resistencia de la sección del perfil: se debe comprobar que la tensión de cálculo de la sección solicitada no sobrepase la tensión máxima admisible del material.
- Flecha máxima admisible: se debe comprobar que la flecha inducida no sobrepase los valores establecidos por las normas de aplicación.
En el momento del cálculo, se pueden dar dos situaciones:
Caso 1: El proyectista quiere calcular la inercia mínima necesaria para los perfiles de la obra para posteriormente seleccionar aquellos que más convengan.
Caso 2: Se parte ya de un perfil determinado y el cálculo quiere realizar una simple comprobación. En ambos casos se deben realizar las dos procesos de cálculo anteriormente mencionados.
Montantes
Los montantes van de forjado a forjado y se sujetan a éstos mediante los anclajes. Por lo general, se suele dejar libre el anclaje en la dirección longitudinal del perfil inferior (para absorber así las dilataciones del metal), consiguiendo así que las cargas verticales provoquen tracciones y nunca compresiones en los perfiles. El montante está sometido principalmente a la acción horizontal del viento, uniformemente repartida a lo largo de toda su longitud, y a la acción vertical provocada por su peso propio y las cargas de vidrios y paneles, tal y como se indica en la figura adjunta.
Travesaños
El travesaño está sometido a un esfuerzo de flexión biaxial. En primer lugar, por las cargas actuantes en el plano vertical derivadas de su peso propio y del peso de las lunas o paneles que debe soportar. En segundo lugar por las cargas actuantes en el plano horizontal derivadas de la acción del viento. Como en el caso de los montantes, se debe verificar, en primer lugar, la resistencia de la sección del perfil, comprobando que la σtotal sea menor que la σadm y posteriormente controlar la flecha máxima.
La limitación de la deformabilidad debe ser muy estricta pues, aunque su flecha sea pequeña es suficiente para distorsionar la estética global de la fachada y para alterar la estanqueidad del cerramiento.
Seguridad al Robo
No se tiene que desconsiderar en el diseño de la fachada ligera la posibilidad de ser penetrada con la intención del robo. Ello es particularmente posible en zonas de la fachada fácilmente accesibles desde la calle o edificios próximos.
Las alternativas más comunes consisten en aumentar la resistencia a la penetración del acristalamiento (laminado) o la instalación de dispositivos electrónicos.
Seguridad a la Penetración de Aire y Agua
Los materiales que forman las fachadas ligeras se pueden considerar prácticamente impenetrables al aire y al agua.
En contrapartida la fachada ligera presenta gran cantidad de juntas que confían su estanqueidad al uso de perfiles de goma y de elementos de estanqueidad. La calidad de estos productos debe estar acorde con la de la fachada pero se tiene que considerar que requerirán un mayor mantenimiento porque presentan una menor durabilidad funcional.