Fachadas en CLS

materiales

Foto: Shutterstock

Fachadas en

CLS

Por Ing. Jair Antonio Cárdenas Ramírez

Este sistema, también conocido como steel framing o drywall, es una solución eficiente para proyectos de uso comercial, industrial e institucional. Su versatilidad, fácil instalación y acabados estéticos han permitido que las aplicaciones se extiendan a casi todos los espacios arquitectónicos de una edificación.

E

l uso de materiales livianos como paneles de yeso o fibrocemento, soportados por una estructura metálica, ha resultado atractivo para la construcción de fachadas por sus múltiples ventajas: otorga mayor flexibilidad en el diseño, lo cual hace posible desarrollar geometrías difíciles; muestra mejores comportamientos estructurales, disminuyendo las cargas sísmicas de la edificación; y reduce los tiempos de obra, pues evita el demorado proceso de fraguado de las placas de concreto.

Construcción en seco Estructural steel framing

Muros exteriores (fachadas)

Entrepisos

Muros interiores portantes

Cubierta

No estructural drywall (peso propio)

Muros internos

Muros exteriores

Cielorrasos

Este sistema industrializado resulta ideal para renovar la piel de los edificios, ya que permite diversos acabados con placas de cerámica, paneles metálicos, láminas de madera, entre otros, y es compatible con variados métodos de construcción de forma autoportante y colaborante sin depender de procesos estructurales adicionales.

54

Construcción Metálica 19

materiales

Detalle sección transversal muro tipo

Fotos y esquemas: cortesía Jair Antonio Cárdenas

Tornillos

Componentes Son tres los elementos fundamentales para el diseño e instalación de una fachada CLS (Construcción Liviana en Seco):

Paral o poste

Placas de fibrocemento

Aislamiento Canal o guía Cintas de refuerzo

externas del diseño. Estos son los tipos de conexión más comunes:

Placas: las láminas de yeso y cartón para muros interiores y las de fibrocemento para muros exteriores o fachadas son los dos tipos de recubrimiento que se usan tradicionalmente. Estas últimas tienen un buen comportamiento frente a la humedad, son resistentes al fuego y ofrecen acabados de gran apariencia estética.

1. Anclajes: unen la fachada con la estructura principal, muro, piso, techo o cimentación, y se encargan de resistir las fuerzas sísmicas, de viento o de impacto lateral. El tipo de anclaje, las dimensiones y las propiedades adecuadas para cada proyecto se definen de acuerdo con el cálculo estructural. Los tipos de anclaje son: • De nailon: fácil de instalar, económico y resistente a la corrosión y a esfuerzos estáticos.

• Zamac de martillar: es ideal para instalar en superficies previamente perforadas. Su aleación lo hace resistente a la corrosión y se expande al martillar.

• De pistola: se usa con clavos desde 1” hasta 1 ½”, con diferentes tipos de carga y potencia, según la superficie de impacto y fijación.

• De expansión: consiste en un perno que se extiende hacia las paredes de la perforación. Diseñado para fijaciones en concreto y de alta resistencia.

Elementos de fijación: son tal vez la parte más importante del sistema CLS porque mantienen unidos los componentes que lo conforman, y, a su vez, conectan el muro o fachada a la estructura principal de la edificación. También son los encargados de resistir y transmitir las fuerzas o cargas

2. Tornillos: fijan metal con metal y placa con metal, y se diferencian por la forma de la punta y de la cabeza. Los tipos son: • Punta de broca y cabeza en forma de lenteja (pan): une los componentes metálicos para formar el entramado que no tenga placa de recubrimiento.

Estructura: está compuesta por perfiles formados en frío a partir de una lámina de acero galvanizado de calidad estructural (fy=2 320 kg/cm2) que responde a las normas NTC 5680, NTC 5681 y NSR-10. El proceso de fabricación garantiza homogeneidad en la geometría, ángulos de formado perfectos y radios internos de giro que aseguran la estabilidad dimensional y estructural. Las barras son usadas como retículas estructurales, sometidas a cargas como vientos, sismos, entrepisos, cubiertas, materiales de revestimiento, entre otros.

Construcción Metálica 19

Se emplea en láminas con espesores entre 0,836 y 2,997 mm.

• Punta de broca y cabeza hexagonal: se usa para unir perfiles de mayor calibre, como estructura de soporte del entramado sin placa de recubrimiento. Se emplea en láminas con espesores entre 0,752 y 1,720 mm.

• Punta aguda y cabeza extraplana: ideal para la unión de perfiles no estructurales que tengan placas de recubrimiento. Se emplea en láminas con espesores entre 0,455 y 0,752 mm.

• Punta de broca con cabeza extraplana: tiene la misma función del tornillo anterior, pero se usa para láminas con espesores entre 0,836 y 1,367 mm.

3. Soldadura: es poco utilizada en sistemas CLS, pues requiere de mano de obra calificada y no es apropiada para trabajar espesores de acero tan pequeños (entre 0,40 y 1,20 mm), ya que puede quemar la capa superficial del perfil.

55

materiales

Normatividad El auge de la CLS en el país estuvo acompañado por prácticas que durante los primeros años no estaban reguladas por ninguna norma. La actualización de la NSR-10 fue un paso importante hacia la reglamentación de los elementos usados en este sistema. En uno de los capítulos (F.4.) se incluyó una guía detallada sobre el diseño e instalación de piezas estructurales y no estructurales para retículas de acero formado en frío, construcción en seco y entramados en cerchas, con el propósito de garantizar la seguridad, funcionalidad, estética y relación costo-beneficio de cualquier proyecto.

Las normas técnicas colombianas NTC 5680 (ASTM C 645) y NTC 5681 (ASTM C 955) se suman a la estandarización de este método constructivo, y en ellas se describen las diferencias entre los perfiles estructurales y no estructurales de acuerdo con la siguiente tabla.

Estos datos, sin embargo, no tienen en cuenta el peso de las placas de yeso o fibrocemento.

Resistencia carga axial

Resistencia carga lateral

Revestimiento mínimo (zinc)

Espesor de acero base mínimo

Perfil estructural

> 90 kg

> 29 kg/m

G60

0,840 mm

Perfil no estructural

≤ 90 kg

≤ 29 kg/m

G40

0,455 mm

Perfil

Los espesores, por su lado, se establecieron en la NSR-10 y en la NTC 5680 de la siguiente forma: Espesores estándar Espesor de diseño

Espesor mínimo del acero

mm

pulgadas

mm

0,478

0,0188

0,455

pulgadas 0,0179

0,719

0,0283

0,683

0,0269 0,0296

0,792

0,0312

0,752

0,879

0,0346

0,836

0,0329

1,146

0,0451

1,087

0,0428

1,438

0,0566

1,367

0,0538

1,811

0,0713

1,720

0,0677

2,583

0,1017

2,454

0,0966

3,155

0,1242

2,997

0,1180

Adicionalmente, los requisitos mínimos de recubrimiento metálico para proteger los elementos estructurales y no estructurales de la corrosión deben cumplir con las siguientes especificaciones: Requerimientos mínimos de recubrimientos metálicos (masa por unidad de área) Designación de material

Designación del recubrimiento

Tipo H y Tipo L

G60 [Z180]A AZ50 [AZM150]B

Tipo NS

G40 [Z120]A AZ50 [AZM150]B

A: Láminas de acero recubiertas de zinc de acuerdo con la especificación NTC 4011 (ASTM A653/A653M).

B: Láminas de acero recubiertas con aleación 55 % aluminio-zinc de acuerdo con la especificación NTC 4015 (ASTM A792/A792M).

Las placas de fibrocemento usadas en cerramientos tienen un buen comportamiento térmico y acústico. De esta forma, el confort y la calidad de vida de los ocupantes de la edificación mejora considerablemente.

56

Construcción Metálica 19

materiales

Finalmente, las dimensiones estándar para los parales y canales guía están especificadas de la siguiente forma: Dimensiones estándar para parales y viguetas en sección C (P) Altura del alma (altura de diseño) mm 41,3 63,5 88,9 92,1 102 140 152 203 254 305 356

pulgadas 1 58 2½ 3½ 3 58 4 5½ 6 8 10 12 14

Ancho Ala (flange) Rigidizador

Altura del alma

Ancho de aleta (ancho de diseño) mm 31,8 34,9 41,3 50,8 63,5 76,2 88,9

pulgadas 1½ 1 38 1 58 2 2½ 3 3½

Calibre (espesor)

Dimensiones estándar para canales guía (G) Altura del alma (altura de diseño) mm 41,3 63,5 88,9 92,1 102 140 152 203 254 305 356

pulgadas 1 58 2½ 3½ 3 58 4 5½ 6 8 10 12 14

Es importante tener en cuenta que los parales con ancho de aleta mayor o igual a 41,3 mm y altura de alma mayor o igual a 88,9 mm son utilizados con placas o láminas de fibrocemento para fachadas.

Ancho de aleta (ancho de diseño) mm 31,8 50,8 63,5 76,2

Calibre (espesor)

pulgadas 1½ 2 2½ 3

Altura Ala (flange)

Ancho (alma)

FUENTES 1. Seminario de Construcción en Seco, Camacol Valle 2011.

2. Manual Técnico y de Instalación, Sistema de Construcción Liviana en Seco, Consorcio Metalúrgico Nacional Ltda. Tubos Colmena Ltda.

3. Norma AISI, American Iron and Steel Institute, Specification for the Design of Cold-Formed Steel Structural Members.

4. Reglamento Colombiano de Construcción Sismorresistente, NSR-10.

5. NTC 5680 (ASTM C 645): Perfiles no estructurales de acero utilizados en la construcción liviana en seco.

6. NTC 5681 (ASTM C 955): Parales, canales y riostras o puenteos de acero que soportan carga axial y transversal en aplicaciones con placas de yeso atornilladas y soportes metálicos para fachadas.

Ing. Jair Antonio Cárdenas Ramírez Ingeniero civil especializado en diseño de estructuras (Universidad Nacional de Colombia) y director del Área Técnica y Proyectos del Consorcio Metalúrgico Nacional Ltda. (Tubos Colmena).

Usos y aplicaciones Ya sea para proyectos nuevos, de remodelación o ampliación, la construcción liviana en seco se ha convertido en un aliado eficiente en obras comerciales, institucionales e industriales, independientemente del tamaño.

Las fachadas, tanto flotantes como confinadas, responden de igual manera

Construcción Metálica 19

a las propiedades bioclimáticas, sismorresistentes, estructurales y decorativas de cualquier otro cerramiento vertical. Estas son las que más se utilizan con este sistema: 1. Fachadas flotantes: se caracterizan por ir adosadas a la estructura principal de la edificación (vigas, entrepisos,

columnas), mediante la utilización de platinas y pernos de anclaje.

2. Fachadas confinadas: son muros ubicados entre los sistemas de entrepiso o placas. Se utilizan básicamente cuando se quiere dejar ver el sistema de entrepiso, o cuando el diseño lo permite para controlar o aportar a las derivas del edificio.

57