LA MAMPOSTERIA EN ESPAÑA. Mariano Olivares Fernández 1 RESUMEN

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1 LA MAMPOSTERIA EN ESPAÑA Mariano Olivares Fernández 1 RESUMEN El dimensionado de los muros en España obedece más a cuestiones térmicas y acústicas que a la resistencia de los muros, excepto cuando estos son de carga, pero que tienen que cumplir igualmente con unos requisitos mínimos de acústica y térmica. ABSTRACT The measuring of the walls in Spain obeys more thermal and acoustic questions than the resistance of the walls, except when these are of load, but that have to expire equally with a few minimal requisites of acoustic and thermal. INTRODUCCION Existe una gran tradición cerámica en España tanto para muros de ladrillo cara-vista como ladrillos para revestir. Su uso estructural ha disminuido a favor de las estructuras de hormigón armado incluso para edificios de 1 o 2 plantas. El empleo de muros de carga se restringe a vivienda horizontal (hasta 3 alturas), tipología constructiva de gran crecimiento en España. El dimensionado de los muros obedece a cuestiones térmicas y acústicas, requisitos normativos que limitan el espesor y tipología de los muros. En esta memoria se exponen los requisitos y procedimientos para el dimensionado de los muros y cumplan con las normas correspondientes a: - Estructuras de mampostería - Térmica - Acústica ESTRUCTURAS DE MAMPOSTERIA El procedimiento de cálculo viene definido en el Documento Básico Seguridad Estructural. Fábrica. En esta norma no se contempla el cálculo para sismo, remitiéndose a otra norma, la NCSE-02, en la que especifica que para muros de carga en zonas con una aceleración de gravedad superior a 0.12 g, limita el uso de muros de carga a tres alturas y muros que arriostran. En España el grado sísmico máximo es de 0.14 para una zona muy limitada, estando la mayor parte de la superficie del país en zonas sin apenas actividad sísmica y sin requisito por consiguiente. (Ver figura 1) 1 Jefe de Departamento Técnico de CERANOR Polígono Industrial El Tesoro s/n Valencia de Don Juan (León) oficinatecnica@ceranor.es 1

2 V Simposio Nacional de Ingeniería Estructural en la Vivienda Queretaro, Qro Figura 1. Mapa de peligrosidad sísmica CALCULO ESTRUCURAL PARA MUROS DE CARGA Comprobación a compresión, flexocompresión y cortante de los muros del conjunto (muros de carga, muros de arrriostramiento) SECUENCIA DE CALCULO Comprobación a compresión de los muros de carga. Primer orden (se considera el axil y el momento) Segundo orden (se considera la excentricidad accidental y el pandeo) Figura 2. Excentricidades

3 Comprobación de los muros de carga incluyendo los esfuerzos horizontales y reacción en muros transversos (flexocompresión y cortante) COMPROBACION DE ESTABILIDAD PARA MUROS DE CERRAMIENTO Muros de cerramiento (muros de fachada que no son de carga) se comprueba su estabilidad a esfuerzos horizontales. Estos trasmiten los esfuerzos a la estructura. Figura 3.Flexión por tendeles. Figura 4.Flexión por llagas TERMICA Es el principal requisito que dimensiona las fachadas. La finalidad de la normativa es reducir el gasto energético tanto de calefacción como de refrigeración. Se establecen dos métodos en el Documento Básico Ahorro de Energía: - Método Simplificado Mediante tablas que establecen unos valores límites de transmitancia térmica para los cerramientos (muros, ventanas, cubiertas, etc.) según la situación geográfica. 3

4 V Simposio Nacional de Ingeniería Estructural en la Vivienda Queretaro, Qro Tabla 1. Ejemplo tabla de valores límite según CTE. - Método General Mediante programa de cálculo se dibuja el edificio a estudio y el programa genera un mismo edificio de referencia con los valores límites de las tablas del método simplificado para la envolvente del edificio, si la demanda energética del edificio proyectado es inferior al de referencia es válido. (ver figura 1)

5 TRANSMITANCIA TERMICA figura 1. Programa LIDER Para el cálculo de la transmitancia (coeficiente de transmisión térmica) se consideran 2 variables: el espesor del material y el coeficiente de conductividad térmica del mismo. U = 1/RT [W/m 2 K] (1) RT Resistencia térmica total RT = Rsi + R1 + R2 + + Rn + Rse (2) Rsi y Rse Resistencias térmicas superficiales correspondientes al aire interior y exterior respectivamente [m 2 K/W] R1,R2 Rn Resistencias térmicas de cada una de las capas empleadas en el cerramiento [m 2 K/W] λ = Coeficiente de conductividad térmica W/mK e = espesor en m R = e / λ (3) En un muro de ladrillo se calcula la conductividad térmica equivalente puesto que se trata de un material heterogéneo (arcilla, aire y mortero) Hasta la fecha, en normativas anteriores, los valores térmicos de los muros estaban tabulados. La norma actual permite obtener los valores de conductividad equivalente mediante ensayo en laboratorio, método lento y costoso o mediante el cálculo de flujo usando programas de elementos finitos, según norma UNE EN 1745 y la UNE 6946 que establece el cálculo de las resistencias térmicas de las cámaras de aire. Método este último más rápido y económico. Para el cálculo del flujo es necesario disponer de los valores de conductividad térmica de las arcillas y mortero. Estos datos se pueden obtener de valores tabulados en función de la densidad o bien mediante ensayo. 5

6 V Simposio Nacional de Ingeniería Estructural en la Vivienda Queretaro, Qro Figura 2. Ejemplo cálculo de flujo Con este método se comprueba rápidamente la influencia del formato de ladrillo (entre más grande menos juntas de mortero, material con peor conductividad) y de su geometría de perforaciones o celdillas. En España está muy extendido el uso en fachadas de muros de doble hoja, con cámara de aire y un material aislante (figura 3). Pero también se emplean muros de 1 hoja (figura 4) en los que se optimizado la geometría y el formato para cumplir térmicamente y que ha ayudado mucho el cálculo por elementos finitos. Figura 3 Muro de doble hoja Figura 4 Muro de una hoja Las variables a tener en cuenta para lograr que un muro de ladrillo mejore su aislamiento térmico son: Mortero. Es el material con peor conductividad térmica en un muro de ladrillo. Formas de mejorar su incidencia. - Emplear morteros de baja densidad con lo que la conductividad es menor pero afecta a la resistencia a compresión, perjudicando entonces su empleo en muros de carga.

7 - Disminuir la presencia de mortero por m 2 superficial. Esto se consigue disminuyendo el número de juntas de mortero empleando formatos de ladrillo más grandes e incluso eliminar la junta vertical de mortero usando piezas machihembradas. - Junta horizontal hueca, unido al caso anterior comprende una mejora importante. Arcillas: Es la materia prima del ladrillo. Para bajar su conductividad térmica se aligeran usando distintos aditivos que se queman en la cocción del ladrillo y forman una masa porosa. El aligerado de la arcilla tiene un límite a partir del cual la resistencia a compresión de la pieza disminuye. Cámaras de aire: Son los huecos (celdillas) de los ladrillos. Estos entre más largos y estrechos en la dirección del flujo, mayor resistencia térmica ofrecen. Geometría de la pieza: La disposición de los huecos en los ladrillos mejora la resistencia térmica de la pieza si se eliminan tabiquillos directos en la dirección del flujo y las celdillas se disponen a tresbolillo.(ver figura 5) Figura 5. Geometría de pieza optimizada Un aspecto a considerar en muros cerámicos es su inercia térmica. Se trata de la capacidad de almacenar calor y transferirlo al medio de una forma lenta. Con ello se consigue suavizar los cambios de temperaturas máximas y mínimas en la vivienda, almacenando calor en las horas de temperaturas máximas ambientales y liberarlo al medio a las hora de temperaturas mínimas ambientales, consiguiendo así regular la temperatura interior de la vivienda. PUENTES TERMICOS Y CONDENSACIONES Si en un muro de fachada existe un pilar de hormigón sin ningún tipo de recubrimiento, al tener una conductividad térmica elevada genera un puente térmico que se traduce en condensaciones superficiales y proliferación de hongos en el interior de la vivienda. Para ello estos elementos de alta conductividad se recubren con materiales cerámicos u otros que disminuyan la conductividad térmica equivalente del conjunto. 7

8 V Simposio Nacional de Ingeniería Estructural en la Vivienda Queretaro, Qro ACUSTICA Hasta ahora la exigencia de acústica para separación de viviendas es de 45 dba al elemento separador. (Pared medianera, forjado) Para obtener el valor de aislamiento acústico de un muro se puede proceder de dos formas: - Ensayo en laboratorio en cámaras normalizadas - Valor estimado mediante cálculo aplicando la Ley de Masas. ecs 1, 2 R = 16.6 log m + 2 para m < 150 kg/m2 (1) R = 36.5 log m 41.5 para m > 150 kg/m2 (2) La nueva norma de acústica exige cumplir con 50 dba in situ, con lo que obliga a contemplar las transmisiones indirectas que existen en cualquier edificación. (Ver figura 1) F f Fd Ff D d Dd Df s Figura 1. Transmisión del ruido Ff - Transmisión acústica indirecta a través del suelo, techo, fachada y tabiquería. Fd - Transmisión acústica indirecta a través de suelo-medianera, techo-medianera, fachada-medianera y tabiquería-medianera. Df - Transmisión acústica indirecta a través de medianera-suelo, medianera-techo, medianera-fachada y medianera-tabiquería. Dd Transmisión directa a través de la medianera. S, Transmisión a través de conductos, aireadores, pasillos, etc. Para obtener un buen aislamiento acústico entre recintos es necesario contemplar las transmisiones indirectas así como la geometría de los recintos (relación volumen- superficie medianera), por ejemplo, soluciones de medianera que ofrecen valores de aislamiento acústico in situ superior a 50 dba entre salones, el valor puede bajar de 50 dba si los recintos a separar son dormitorios.

9 Referencias y Bibliografía Documento Básico DB-HE Ahorro de Energía del Código Técnico de la Edificación. Documento Básico DB-SE F Seguridad Estructural Fábrica del Código Técnico de la Edificación. Documento Básico DB-HR Protección Frente al Ruido (actualmente en borrador) del Código Técnico de la Edificación. UNE-EN 1745 Fábrica de albañilería y componentes para fábrica. Métodos para determinar los valores térmicos de proyecto. UNE-EN 6946 Elementos y componentes de edificación. Resistencia y transmitancia térmica. Método de cálculo. UNE-EN Acústica de la edificación. Estimación de las características acústicas de la edificación a partir de las características de sus elementos. Eurocódigo 6 Proyecto de estructuras de fábrica. CA-88 Condiciones acústicas en la edificación. NCSE-02 Norma de construcción sismorresistente. 9