Proyecto básico: Muros de acero ligero en estructuras residenciales Introducir el uso de montantes de acero ligero para muros portantes y tabiques no estructurales. Proporciona una guía para el dimensionamiento inicial Índice 1. Introducción 2 2. Componentes en los muros 4 3. Criterio de diseño 5 4. Ventajas de la estructura con acero ligero 5 5. Guía para el dimensionamiento del panel 6 Página 1
1. Introducción Un edificio estructurado con acero ligero, incluye dos tipos de muros; muros portantes que resisten cargas verticales u horizontales; y muros no estructurales o tabiquería. Ambos tipos de muros están hechos de dos elementos principales de acero ligero, perfiles horizontales y montantes verticales en forma de secciones C con o sin bordes (rigidizadores). Donde se existan aberturas, se colocan travesaños, los montantes pueden colocarse de a dos para resistir la carga adicional requerida. Además, en los muros estructurales, se colocan arriostramientos en cruz de San Andrés dentro del muro, montado como una estructura secundaria, incorporada dentro del mismo plano de los montantes o utilizando la acción de diafragma, por ejemplo, con madera contrachapada o paneles en base a cemento. De la Figura 1.1 a la Figura 1.4 se presentan ejemplos de muros portantes exteriores Los montantes ranurados mostrados en la Figura 1.4 ayudan a mejorar los valores de U para el ensamblaje del muro. La estructura de acero ligero es idónea para una prefabricación económica y de calidad, la cual se hace fuera de obra. Los elementos de muro de hasta 10 m de longitud se pueden prefabricar y montar en obra mediante una grúa. Figura 1.1 Ejemplo de un muro estructural típico con arriostramiento en cruz de San Andrés Página 2
1 2 5 6 3 Leyenda: 1. Panel de revestimiento (opcional) 4. Mampostería 2. Aislamiento 5. Panel de yeso resistente al fuego 3. Conexiones de muro de acero inoxidable 6. Montante 4 Figura 1.2 Construcción de estructura caliente típica con aislamiento exterior Figura 1.3 Ejemplo de elementos de muro para muros portantes utilizando una estructura de acero ligero con montantes ranurados Página 3
4 3 5 6 1 2 (a) Leyenda:1 Material de fachada 4. Lana mineral 2. Espacio vacío 5. Montantes ranurados 3. Panel exterior de yeso 6. Dos paneles interiores con una hoja de plástico al centro (b) Figura 1.4 Montantes de acero ranurado. (a) El alma ranurada con el centro plegado actúa como rigidizador (b) Muro exterior con montantes de acero ligero ranurado 2. Componentes en los muros Los montantes tienen generalmente forma de C y están hechos de flejes de acero de espesor delgado laminado en frio y galvanizado en caliente. En la práctica, el canto de los montantes en los muros exteriores varía de 70 mm a 225 mm y el canto de los muros estructurales de 70 mm a 100 mm. En muros no estructurales, como tabiquerías, los montantes varían entre 40 mm y 100 mm. El espesor de la pared para elementos estructurales varía entre 0,9 mm y 3,2 mm y para elementos no estructurales entre 0,56 mm y 0,9 mm. Generalmente, la fijación de montantes y cabios se hace con tornillos autoroscantes, preferiblemente con una cabeza de sólo 1 mm (a fin de no dañar la capa interior del panel de yeso). Otros métodos de fijación, por ejemplo, remaches y remaches autoperforantes, requieren de un equipo más avanzado y su uso es adecuado cuando se prefabrica. Los paneles de yeso se sujetan con tornillos para yeso. Otros elementos en el muro exterior son perfiles Z o C, tales como, travesaños horizontales, rigidizadores de extremo, suspensores de viguetas, chapa de acero o paneles de fibra, necesarios para reforzar ventanas y paredes, en donde se instalan equipos y diferentes productos, tales como radiadores, materiales de fachada, etc. Las unidades de muro se sujetan al forjado mediante tornillos o pernos mediante ángulos o secciones Z. Página 4
3. Criterio de diseño El diseño de los montantes dependerá de; Requerimientos estructurales (cargas de gravedad y viento) Otros requerimientos físicos, por ejemplo espesor del aislamiento necesario, detalles de interfase Requisitos arquitectónicos, por ejemplo altura de la ventana Manejo de la condiciones de montaje 4. Ventajas de la estructura con acero ligero Materiales de construcción secos Una de las ventajas de la construcción con acero es que es un proceso seco y que el uso de aislamiento externo o paneles de revestimiento significa tener una cubierta seca, que se construye rápidamente, permitiendo que los negocios que utilizan materiales que puedan ser sensibles al clima, tengan las condiciones adecuadas. La estructura en acero no es susceptible a movimientos debidos a la humedad o fluencia y por lo tanto los trabajos de reparación de los defectos es mínimo. Tolerancias ajustadas El acero es un material industrial que posibilita una alta precisión en la producción de los perfiles. Los componentes están laminados en frío y cortados. Mediante la pre-fabricación de paneles, no hay necesidad de cortar en obra, lo cual reduce el costo y mejora el ambiente de trabajo. Un grado adecuado de pre-fabricación depende del proyecto específico. Los muros puedes ser pre-fabricados con paneles exteriores que se adecuan en obra o en fábrica. En fábrica, se pueden armar unidades modulares totalmente equipadas. La tendencia es que la producción avance hacia una construcción industrializada. Beneficios para el medio ambiente Los beneficios para el medio ambiente están establecidos en SS034. Flexibilidad en el tamaño y diseño de muros Los componentes pueden fabricarse de cualquier longitud práctica, lo cual significa que el peso y tamaño pueden variar para adecuarse a cualquier tamaño de habitación. Se pueden utilizar perfiles curvados para crear paredes con un determinado radio. La longitud de los perfiles de acero está limitada principalmente por el transporte. Página 5
5. Guía para el dimensionamiento del panel En gran medida, el tamaño máximo de un panel de muro está determinado por su peso. Las unidades de muro con ventanas totalmente equipadas pueden tener hasta 6 m (anchura o altura) por 3 a 4 m. Los elementos grandes tienden a ser muy pesados. Las unidades de muro con pie derecho de acero y panel exterior de yeso podrían ser ligeramente más grandes, hasta 10 m por 3 a 4 m. Debido a las restricciones de transporte, la menor dimensión de dichos paneles no debería exceder de 3,6 m. Una unidad de muro con montantes ranurados o sin ranurar de acero ligero y con panel exterior pesa aproximadamente 12 kg/m². Página 6
Registro de Calidad TÍTULO DEL RECURSO Proyecto básico: Muros de acero ligero en estructuras residenciales Referencias(s) DOCUMENTO ORIGINAL Nombre Compañía Fecha Creado por J Baker SCI Contenido técnico revisado por G W Owens SCI Contenido editorial revisado por Contenido técnico respaldado por los siguientes socios de STEEL: 1. Reino Unido G W Owens SCI 18/04/06 2. Francia A Bureau CTICM 18/04/06 3. Suecia B Uppfeldt SBI 11/04/06 4. Alemania C Müller RWTH 18/04/06 5. España J Chica Labein 18/04/06 Recurso aprobado por el Coordinador técnico G W Owens SCI 20/07/06 DOCUMENTO TRADUCIDO Traducción realizada y revisada por: eteams International Ltd. 03/07/06 Recurso de traducción aprobado por: J Chica Labein 20/07/06 Página 7