Capítulo 03: Relación estructura y cerramiento

Capítulo 03: Relación estructura y cerramiento

3.a.Lógicas de cerramiento
Características Clasificación 3.b. Tipos de cerramiento Sistemas Cerramientos metálicos Fachadas vidriadas Capítulo 03: Relación estructura y cerramiento

Características 3.a. Tipo de cerramiento Superposición / Ligereza / Geometría Características de las envolventes Superposición Una envolvente plantea como problema el superponerse a una estructura independiente acomodándose a sus deformaciones sujetas a solicitaciones internas y externas o por dilataciones o contracciones. Ligereza Como consecuencia de que ese cerramiento, hoy en día, ya no es una estructura portante, se tiende a sistemas ligeros muy adecuados para las estructuras de acero. Geometría La geometría en los cerramientos es un factor importante para su definición. La mayor parte de las técnicas tienden a sistemas repetitivos y planos aunque existe la posibilidad de mayores libertades geométricas. A continuación analizaremos tres obras en relación con los tres aspectos antes señalados. Museo de Ciencia Naturales, Matsunoyama (2003) Tezuka Architects Juzgado, Zaragoza (1986) Alejandro de la Sota Centro Comercial Bercy 2, Paris (1990) Renzo Piano Capítulo 03: Relación estructura y cerramiento

Características 3.a. Tipo de cerramiento Superposición / Ligereza / Geometría Superposición El Museo de Ciencias Naturales de Tezuka Architects es un edificio emplazado en una zona de Japón con condiciones climáticas extremas, 45° de calor en el verano y temperaturas bajo cero en invierno. Esta variación térmica implica fuertes cambios dimensionales de la estructura y por ende de los cerramientos. El cerramiento exterior fue construido para poder expandirse horizontalmente hasta 20 centímetros en todo el largo del edificio. Se crearon conexiones flexibles de acero inoxidable fijados entre los pilares de acero y las fundaciones. De hecho la estructura resistente está rígidamente anclada sólo en tres puntos de su planta completa de 120 metros de largo, para asegurar que el edificio retorne a su posición original. Los cerramientos interiores, de planchas de yeso-cartón se apoyan en una estructura de soporte separada para no ser afectada por estos cambios dimensionales. En el espacio que queda entre ambos cerramientos circula aire tibio en invierno y aire fresco en verano, evitando las temperaturas extremas para los interiores. En el corte de la derecha se pueden ver las características antes descritas. Museo de Ciencias Naturales, Matsunoyama (2003) Tezuka Architects Capítulo 03: Relación estructura y cerramiento

Características 3.a. Tipo de cerramiento Superposición / Ligereza / Geometría Ligereza El cerramiento de la ampliación del Juzgado de Zaragoza de Alejandro de la Sota se realizó con un panel compuesto de acero galvanizado y lacado con junta machihembrada. Lo soporta una estructura metálica posterior fijada a las losas de hormigón armado, permitiendo ser vista desde el interior, con lo cual se logra una expresividad de la estructura secundaria en la definición del cerramiento. Juzgado, Zaragoza (1986) Alejandro de la Sota Capítulo 03: Relación estructura y cerramiento

Características 3.a. Tipo de cerramiento Superposición / Ligereza / Geometría Geometría En el anterior ejemplo del edificio de Juzgado se podía ver la resolución de un cerramiento de geometría repetitiva. El centro comercial Bercy 2 de Renzo Piano es un claro ejemplo de un cerramiento con una geometría compleja. La forma de la cáscara, poco convencional, exigió una geometría disciplinada para permitir el máximo de repetición de los componentes y una simplificación de la construcción. Para un total de paneles se utilizaron, únicamente, 34 medidas diferentes. Esto representa una admirable grado de estandarización. Como se puede ver en la figura superior de la derecha, los paneles de chapa de acero inoxidable reflejan el sol creando una cubierta ventilada y sombría que extiende la vida de la membrana impermeable protegiéndola de las temperaturas extremas y de la contaminación. Centro Comercial Bercy 2, Paris (1990) Renzo Piano Capítulo 03: Relación estructura y cerramiento

Clasificación Según relación estructura / cerramiento Estructura interior El cerramiento de una estructura de acero es un elemento fundamental para entender como da cabida a las funciones interiores y para la comprensión de la lógica estructural. Una primera clasificación de la relación entre estructura y cerramiento es la siguiente: Estructura interior En este tipo, el cerramiento y la aislación van por fuera y la estructura es expresada internamente o es ocultada por las terminaciones interiores. La estructura queda completamente protegida del clima exterior y exige una protección contra el incendio. La continuidad de la envolvente exterior asegura una aislación contra la humedad, la temperatura y el ruido y minimiza las posibilidades de corrosión, puentes térmicos y condensación. Vivienda en Oldenburg (2003) LIN FinnGeipel, Giulia Andi Capítulo 03: Relación estructura y cerramiento

Clasificación Según relación estructura / cerramiento Estructura interior Estructura exterior Estructura exterior En este caso la estructura revestida o desnuda contiene el volumen del edificio dentro de ella. Los cerramientos y cubiertas son soportados por una estructura secundaria, la cual es menor en sus secciones. La estructura de acero expuesta presenta numerosas dificultades técnicas especialmente la protección contra la humedad, la temperatura y el ruido. La protección frente al fuego puede ser abordada desde variadas formas. Debido al contacto con el aire, la radiación solar y los cambios de temperatura, la estructura sufre dilataciones y contracciones que hay que tener en cuenta al establecer el sistema constructivo del cerramiento. En algunos casos la estructura exterior define una zona que puede ser ocupada por balcones, pasarelas y permite un acceso sencillo para la limpieza y mantenimiento de las zonas vidriadas. Generalmente son diseñados con celosías en la fachada. Las construcciones de baja altura al incorporar esta fachada tridimensional ofrecen interesantes posibilidades arquitectónicas. Centro administrativo, Langenthel (1992) Frank Geiser Capítulo 03: Relación estructura y cerramiento

Clasificación Según relación estructura / cerramiento Estructura interior Estructura exterior Estructura mixta Estructura mixta Hay varios casos en los cuales la estructura expuesta y protegida se da en un mismo edificio, planteando la dificultad de que una misma estructura puede funcionar tanto recubierta por el cerramiento como fuera de él. El acero es probablemente el mejor material para una estructura de entramado que desea atravesar la envolvente exterior del edificio. Hay que tener especial cuidado en las alternativas de detalle ya que hay que conservar los espacios interiores secos evitando las condensaciones interiores. La conducción del calor y el ruido es uno de los mayores problemas dado que hay prestar especial atención a las uniones entre estructura y envolvente. Nave industrial, Opmeer (1988) Benthem Crouwel Capítulo 03: Relación estructura y cerramiento

a b c d e 3.a.Lógicas de cerramiento Clasificación
Según relación estructura / cerramiento Posibilidades de ubicación a. Estructura localizada por completo dentro del cerramiento del edificio. b. Estructura localizada en el plano del cerramiento del edificio. c. Estructura interna que se continúa hacia afuera del cerramiento del edificio. d. Estructura externa semi-independiente soportando los muros externos. e. Estructura localizada completamente fuera del cerramiento del edificio. a b c d e Profundizando aun más en las posibilidades de clasificación entre estructura y cerramiento encontramos cinco relaciones entre el cerramiento y la estructura: a._ estructura localizada por completo dentro del cerramiento del edificio b._ estructura localizada en el plano del cerramiento del edificio c._ estructura interna que se continúa hacia afuera del cerramiento del edificio d._ estructura externa semi-independiente soportando los muros externos e._ estructura localizada completamente fuera del cerramiento del edificio En los casos que el cerramiento está próximo o en el mismo eje de la estructura, la conformación de dicho cerramiento y la estructura portante tienen que ser coordinados. En los casos que el cerramiento está suficientemente separado del eje estructural, por dentro o por fuera, el cerramiento no tiene que tener necesariamente influencia en la estructura portante y por ende posee libertad en su ejecución tanto geométrica como material. Capítulo 03: Relación estructura y cerramiento

Clasificación Según relación estructura / cerramiento Presencia en el diseño a. La expresión de las conexiones. b. El encuentro con las fundaciones. c. La seguridad y accesibilidad en el traspaso interior / exterior. d. La estrategia contra el fuego. e. La protección contra la corrosión de los elementos externos. f. Los puentes térmicos a través de la envolvente y la estructura primaria. g. Los soportes secundarios de la cubierta y muros que complementan la elección de la solución estructural. La relación entre la envolvente y la estructura primaria tiene una importante presencia en el diseño del edificio definido en los siguientes puntos: a._ la expresión de las conexiones b._ el encuentro con las fundaciones c._ la seguridad y accesibilidad en el traspaso interior/exterior d._ la estrategia contra el fuego e._ la protección contra la corrosión de los elementos externos f._ los puentes térmicos a través de la envolvente y la estructura primaria g._ los soportes secundarios de la cubierta y muros que complementan la elección de la solución estructural. Capítulo 03: Relación estructura y cerramiento

3.a.Lógicas de cerramiento 3.b. Tipos de cerramiento
Sistemas Sistemas pesados / Sistemas livianos Sistemas de cerramiento Respecto de la materialidad de las envolventes se puede distinguir de manera muy básica entre los siguientes sistemas: Los sistemas livianos: tales como las planchas acanaladas, paneles compuestos, vidrio, policarbonato, etc. Todos estos sistemas necesitan de una estructura secundaria de soporte. El Centro de Artes Visuales de Sainsbury, en la figura de la derecha, utiliza como cerramiento, paneles compuestos. Los sistemas pesados: tales como paneles prefabricados en hormigón u hormigón armado in situ, ladrillo cerámico, etc. En la figura de la izquierda se puede observar el corte de una vivienda de estructura de acero y con un cerramiento compuesto por una chapa exterior y unos bloques prefabricados de hormigón liviano de 300 mm de espesor. Vivienda en Oldenburg (2003) LIN FinnGeipel, Giulia Andi Centro de Artes Visuales de Sainsbury (1978) Norman Foster Capítulo 03: Relación estructura y cerramiento

a b c 3.a.Lógicas de cerramiento 3.b. Tipos de cerramiento Sistemas
Sistemas pesados / Sistemas livianos Sistemas pesados A partir de esa primera clasificación general podemos profundizar en un desglose y caracterización mayor de los sistemas de cerramiento: a._ Sistemas masivos en los cuales el aislamiento, la inercia térmica y la impermeabilidad se logran por intermedio de la masa y su espesor. Esta es una opción tradicional, tanto por seguridad, aspectos sicológicos o de disponibilidad de materiales. En la medida que se reduce el espesor de estos sistemas masivos las juntas toman protagonismo. b._ Prefabricado masivo con aislamiento e impermeabilización incorporados como capas. c._ La cámara de aire aporta a los cerramientos un comportamiento muy eficiente, mediante la especialización de las hojas y la creación de corrientes de convección en el espacio de aire que queda entre las hojas. Su eficiencia surge de la incorporación de un material aislante, el aire, y la división del cerramiento masivo en dos, especializando la hoja interior como acumuladora y la hoja exterior como aislante y terminación. a b c Capítulo 03: Relación estructura y cerramiento

a b c 3.a.Lógicas de cerramiento 3.b. Tipos de cerramiento Sistemas
Sistemas pesados / Sistemas livianos Sistemas livianos Hasta aquí, los cerramientos especificados son sistemas pesados, de masa, en sus diferentes posibilidades. La construcción con un esqueleto resistente, como es el caso del acero, ha exigido una adaptación de los sistemas de cierre, aligerándolos. Si se recurre a materiales ligeros y especializados, se abren variadas posibilidades de organizarlos. Los primeros sistemas livianos solo se preocupaban de ser una barrera estanca, con un mínimo aislamiento e inercia térmica. Con el paso del tiempo, se han ido desarrollando mejorando su capacidad de aislamiento térmico e incorporando barreras de vapor para que no se produzcan condensaciones en el aislamiento. Para el aislamiento térmico se requieren altos espesores de materiales de baja densidad que normalmente no son rígidos en si, de manera tal que es necesario incorporarles una subestructura. El aislamiento acústico es normalmente bajo dada la falta de masa y tiene que ser considerado como una limitante de este aligeramiento del cerramiento. A continuación algunas de las posibilidades de estos cerramientos livianos. a._ Paneles ligeros con una estructura secundaria. b._ Panel ligero con cámara de aire y ventilación de la cámara. Para estos dos primeros sistemas se puede utilizar una subestructura de acero o aluminio sobre la cual se fija una chapa externa, un aislante por el interior y un tablero de diferente materialidad en el interior. c._ Panel compuesto o compacto. Un alma de poliestireno expandido o poliuretano entre dos láminas exteriores constituyen el producto. Nos concentraremos en aquellos sistemas livianos cuyos componentes poseen como principal materialidad el acero. a b c Capítulo 03: Relación estructura y cerramiento

3.a.Lógicas de cerramiento es. 3.b. Tipos de cerramiento
Cerramientos metálicos Chapa acanalada Cerramientos metálicos Plancha acanalada Las planchas acanaladas logran su rigidez mediante los dobleces. Existe una gran variedad de perfiles que tienen diferentes usos, de acuerdo a su sección y la posibilidad de ser producidos en largos a pedidos, limitados estos por su transporte. La delgadez de estas planchas, pese a los dobleces, nos indican que están preferentemente diseñadas para recibir cargas repartidas y no puntuales. Los sistemas de cerramientos con estas planchas hacen necesario el uso de una estructura secundaria, un entramado de acero que soporte principalmente las cargas del viento y en el caso de las cubiertas las cargas puntuales para su mantenimiento. Se ha generalizado su uso por la eficacia de sus juntas solapadas frente al agua. En las figuras se muestra la variedad de perfiles de estas chapas. Capítulo 03: Relación estructura y cerramiento

Cerramientos metálicos Chapa acanalada Sistemas verticales Las planchas acanaladas pueden ser utilizadas como cerramientos vertical u horizontal. Como ya se ha dicho, la chapa necesita de una subestructura para lograr rigidez. Sistema vertical En el caso de su utilización como cerramiento vertical, su perfil se puede orientar en los dos sentidos como se puede ver en las imágenes. En el caso de su utilización como en la vivienda proyectada por Murcutt de la derecha, las juntas son más satisfactorias por el traslapo en la acanaladura. En el otro caso, como en el de la izquierda, las juntas entre chapas son más vulnerables a la penetración del agua necesitando de un sello en el traslapo. Cottage, South Melbourne (c. 1853) Ball-Eastaway House, Glenorie (1983) Glen Murcutt Capítulo 03: Relación estructura y cerramiento

Cerramientos metálicos Chapa acanalada Sistemas verticales La subestructura La subestructura normalmente está formada por pies derechos y perfiles horizontales de acero a los cuales son fijados el cerramiento exterior y el interior. Como se ve en la figura de la izquierda el pie derecho es un perfil doble T que corresponde, en este caso a la estructura portante. El perfil horizontal es una canal. En el caso de la vivienda proyectada por Murcutt, la figura de la derecha, la subestructura que la da forma al cerramiento esta constituida por perfiles C en sus pies derechos y perfiles horizontales. Ambos están en el mismo plano y contienen el aislamiento de 75 mm. El revestimiento interior es una plancha de yeso cartón. Ball-Eastaway House, Glenorie (1983) Glen Murcutt Capítulo 03: Relación estructura y cerramiento

Cerramientos metálicos Chapa acanalada Sistemas verticales Cubiertas planas Cubiertas Las estructuras de acero pueden llevar cubiertas planas o inclinadas, las cuales deben proteger de las aguas procedente del exterior, la difusión del vapor interior, los efectos de la temperatura y los ruidos. La elección del tipo de cubierta depende de la condiciones a las cuales se debe satisfacer. Cubiertas planas La cubierta del gráfico de la izquierda cuenta como base con una plancha ondulada sobre la cual se dispone un aislamiento térmico y una barrera de vapor. En el caso de la derecha se dispone sobre las vigas de acero una losa de hormigón armado a la cual también se le sobrepone aislamiento térmico e impermeabilización. En ambos casos, sobre la impermeabilización se puede disponer un engravillado que impida un calentamiento por la acción de los rayos solares. Capítulo 03: Relación estructura y cerramiento

Cerramientos metálicos Chapa acanalada Sistemas verticales Cubiertas planas Cubiertas inclinadas Cubiertas inclinadas Las cubiertas inclinadas se emplean generalmente en edificios de poca altura, como naves industriales o edificios de media altura. Muy pocas veces en edificios de mayor altura. En el gráfico de la izquierda se puede ver una cubierta inclinada tipo deck, con chapa de metal plegado, aislamiento térmico, barrera de vapor e impermeabilización. A diferencia de la cubierta plana ésta no lleva engravillado. En el gráfico central, una cubierta inclinada con chapa ondulada. A diferencia de la anterior se tiene que disponer de perfiles abiertos llamados costaneras entre las vigas. En el gráfico de la derecha la chapa plegada es utilizada como cubierta, disponiendo el aislamiento por la cara inferior de la viga doble T. En este último sistema la separación entre cubierta y aislamiento da lugar a una cámara de aire. Capítulo 03: Relación estructura y cerramiento

Cerramientos metálicos Chapa acanalada Chapa acero patinable Chapa de acero patinable El acero patinable, que será descrito respecto de sus características técnicas en la próxima clase, además de tener usos estructurales, puede ser utilizado como cerramiento. Este acero desarrolla muy rápidamente una capa de oxido en la superficie que lo protege contra la corrosión, permitiendo su uso en exteriores sin la necesidad de una protección. El caso expuesto corresponde a la torre de un museo en un sitio arqueológico. Como se puede ver en las imágenes y el gráfico, la torre está constituida por una estructura cúbica compuesta por perfiles doble T a la cual se le sobrepusieron las chapas de acero patinable, dejando una separación tanto respecto de la estructura como entre cada una de ellas, haciendo evidente su condición de cerramiento. En el detalle de la derecha se puede ver dicha separación con la estructura. Museo en Kalkriese (2002) Gigon / Guyer Capítulo 03: Relación estructura y cerramiento

Cerramientos metálicos Chapa acanalada Chapa acero patinable Chapa acero inoxidable Chapa de acero inoxidable El acero inoxidable, que será descrito en sus características técnicas en la próxima clase, puede ser utilizado como cerramiento. Sus características de resistencia frente a las agresiones de medio junto al de su resistencia lo hacen un material idóneo como cerramiento, aunque es más caro que el acero estándar. La terminación posee unas cualidades y texturas desde el espejado a la superficie mate no comunes a los otros aceros. La chapa de acero inoxidable es resistente, durable y requiere de muy baja mantención. Se puede utilizar como chapa independiente o como la chapa exterior de un panel compuesto. La cubierta curva de la estación eléctrica de la imagen está constituida por chapas de acero inoxidable de 4 y 5 mm. de espesor. En la fachada las juntas entre chapa y chapa fueron soldadas y en la cubierta las juntas son plegadas. Estación eléctrica, Salzburgo ( ) Betrix and Consolascio Architects Capítulo 03: Relación estructura y cerramiento

Cerramientos metálicos Chapa acanalada Chapa acero patinable Chapa acero inoxidable Panel compuesto panel de fachada / panel de cubierta Panel compuesto o compacto (sandwich panel) El panel compuesto es un panel termo-aislante, autoportante y estanco utilizado para cerramientos. Cuentan con chapas de acero en una o dos de sus caras y un núcleo aislante que puede ser de poliestireno expandido o poliuretano. Poseen una mayor rigidez y aislación gracias a su sistema de unión de panel a panel que permite el contacto completo entre la aislación, impidiendo los puentes térmicos. A diferencia de las planchas acanaladas el panel es autoportante necesitando una estructura secundaria más leve que incluso puede ser la misma estructura portante del edificio, como se puede ver en la figura de la izquierda. Es utilizado principalmente para el cerramiento de naves industriales, centros deportivos, grandes instalaciones de almacenaje y distribución. Como principales características de estos paneles encontramos: • Elevada capacidad portante con bajo peso • Aislamiento térmico excelente y duradero • Buena barrera al agua y al vapor • Excelente estanqueidad al aire • Superficies exteriores capaces de ofrecer resistencia a los agentes atmosféricos y a ambientes agresivos • Posibilidad de levantar rápidamente estructuras sin complejos equipamientos de elevación • Sencillez de instalación en condiciones de tiempo adverso • Sencillez de reparación o sustitución en caso de daño • Economía en la producción de masa de componentes de calidad elevada y uniforme • Larga vida con bajos costes de mantenimiento Paneles de fachada o pared Las superficies de metal pueden ser planas o perfiladas y el espesor varía pero debe tener un mínimo fijados por las condiciones de seguridad durante su fabricación e instalación. En la figura de la izquierda se puede ver un panel de fachada. Paneles de cubierta Los paneles de cubierta son diferentes a los de fachada ya que a lo largo de su vida deberán soportar condiciones adversas como lluvia, granizo y nieve e incluso el pisado de los operadores durante su colocación. Es por ello que son paneles fuertemente perfilados que proporcionan mayor resistencia evitando siempre las superficies planas. Los tornillos utilizados para unir los paneles a las costaneras de la cubierta vienen con arandelas especiales que proporcionan una alta estanqueidad para evitar la filtración de agua y humedades. En la figura de la derecha se puede ver un panel de cubierta. Capítulo 03: Relación estructura y cerramiento

Cerramientos metálicos Chapa acanalada Chapa acero patinable Chapa acero inoxidable Panel compuesto Metal desplegado Metal desplegado El metal desplegado es una malla metálica en forma de rombos, la cual es fabricada mediante el proceso de corte y estiramiento a partir de una chapa de metal. Resultado de este estiramiento se produce un producto con una apariencia tridimensional y texturada. El espesor de la chapa y las medidas del corte son variables. Para especificar el metal desplegado se necesitan cuatro medidas, como se indica en la figura superior. Aunque el metal desplegado guarda cierta similitud con las chapas perforadas, tiene como diferencia que en el metal desplegado no hay pérdida de material en el proceso de producción. El producto es bastante mas económico que los tejidos metálicos, siendo ideal para el uso en fachadas, permitiendo una buena circulación del aire. Capítulo 03: Relación estructura y cerramiento

Cerramientos metálicos Chapa acanalada Chapa acero patinable Chapa acero inoxidable Panel compuesto Metal desplegado El centro de negocios y comercio “Net Center” está compuesto por tres edificios. Una Torre de 80 metros de altura y dos edificios alargados de 5 plantas y dos subterráneos cada uno. Todos ellos están construidos con una estructura metálica. Las fachadas acristaladas de los bloques alargados cuentan con unos parasoles móviles compuestos por un bastidor metálico y una chapa de metal desplegado. Centro de negocios y comercio, Padua (2007) Aurelio Galfetti, Carola Brachi y AU Studio Capítulo 03: Relación estructura y cerramiento

Cerramientos metálicos Chapa acanalada Chapa acero patinable Chapa acero inoxidable Panel compuesto Metal desplegado Tejidos metálicos Tejidos metálicos Un tejido metálico se forma mediante el entrelazamiento de varios elementos que pueden ser alambre, barras o cables. Las características del tejido metálico, como el diámetro de hilo y la luz de malla, o el paso de espiras y varillas, así como el tipo de material y de entramado metálico, determinan las aplicaciones concretas del tejido según las necesidades de utilización. En las imágenes se pueden ver distintos tipos de tejidos metálicos. Capítulo 03: Relación estructura y cerramiento

Cerramientos metálicos Chapa acanalada Chapa acero patinable Chapa acero inoxidable Panel compuesto Metal desplegado Tejidos metálicos En el edificio de estacionamientos del aeropuerto de Colonia y Bonn proyectado por Murphy y Jahn se utilizó como envolvente exterior un tejido metálico el cual se tensa entre el borde de losa y losa como se puede ver en la figura de la izquierda. La tela metálica permite la libre circulación del aire junto con la protección del clima de los usuarios. Edificio de estacionamientos, Bonn ( 2000) Murphy/Jahn Capítulo 03: Relación estructura y cerramiento

Fachadas vidriadas Acero y vidrio Como veremos más adelante, a mediados del siglo XIX, la generación de un nuevo lenguaje arquitectónico ligado al acero estuvo relacionada con la combinación del acero y el vidrio. Ello permitió diferenciar al acero de los tipos constructivos macizos utilizados hasta esa época con un carácter de levedad y transparencia, impensable con otros materiales. Los sistemas de vinculación entre acero y vidrio han evolucionado de manera acelerada tendiendo a estructuras que aparecen cada vez más leves aunque exigiendo un gran desarrollo tecnológico. Las imágenes corresponden a una cubierta que rodea el edificio pre-existente de Rhon Clinic. La cubierta es sostenida por una tensoestructura de cables. La estructura primaria de la cubierta está compuesta por los cables que describen crestas entre los pilares y cables que definen el perímetro de la cubierta, sobre la cual se dispone una red secundaria. Sobre la red, que tiene una geometría variable, se disponen placas regulares de vidrio que son fijadas mediante un soporte de acero que se apoya en dos de las cuatro intersecciones, lo cual se puede ver en la figura de la izquierda. Rhön Clinic, Bad Neustadt (1997) Lamm, Weber, Donath & Partner Capítulo 03: Relación estructura y cerramiento

Fachadas vidriadas Acero y vidrio Las excesivas ganancias térmicas durante el día o las pérdidas durante la noche exigen una concienzuda comprensión de la física del edificio, las influencias climáticas, la locación y el control del brillo, no debiéndose descartar a priori la posibilidad de amplias áreas acristaladas. El acero puede ser la estructura esencial de apoyo, con un aspecto mínimo que no contradiga la apariencia o la función del vidrio. En los dos casos de las imágenes se puede ver esa reducción de la estructura que soporta las superficies acristaladas. En el caso de la izquierda, con un sistema de uso mas extendido, aunque no es masivo, los vidrios son fijados mediante soportes especiales a los pilares Vierendeel. En el caso de la derecha, con una solución menos convencional, el sistema de soporte de los cristales compuesto por cables y perfiles, está distanciado de la fachada. Complejo de oficinas, Nordkirchen (1994) Schuster Architekten Banque Populaire, Rennes (1991) Decq and Cornete Capítulo 03: Relación estructura y cerramiento

Fachadas vidriadas Acero y vidrio La interfaz entre los vidrios y la estructura La interfaz (conexión física y funcional entre dos aparatos o sistemas independientes) entre los vidrios y la estructura El apoyo directo de los paneles de vidrio sobre la estructura soportante es una posibilidad convencional. También existen sistemas de interfaz que distancian el plano acristalado de la estructura portante permitiendo una transferencia más homogénea de las cargas del vidrio. Esta fijación, normalmente, no está soportada por la estructura primaria, sino que hay elementos secundarios que permiten una articulación y un ajuste a las tolerancias. Los acristalamientos planares combinan nudos articulados con fijaciones de dos o cuatro paneles de vidrio en sus esquinas Capítulo 03: Relación estructura y cerramiento

Fachadas vidriadas Acero y vidrio La interfaz Consideraciones: Diseño, fabricación y montaje v/s tolerancias El peso propio del sistema y las acciones externas Movimiento del sistema frente a los cambios de temperatura, el viento y fuerzas aplicadas. Esfuerzos locales frente a situaciones accidentales El detalle de la interface entre el acristalamiento y la estructura de soporte es crítico y en él se necesita tener en cuenta los siguientes puntos: a._ El apropiado diseño, fabricación y montaje tomando en cuenta las tolerancias del acero y el vidrio. b._ Las cargas que surgen por el peso propio de los vidrios, del sistema de soporte y las acciones externas. c._ El movimiento de los paneles de vidrio y de la estructura soportante frente a los cambios de temperatura, los vientos u otras fuerzas aplicadas d._ Esfuerzos locales frente a situaciones accidentales. Los efectos de los esfuerzos de transferencia que ocurren cuando un vidrio está quebrado o es necesario reemplazarlo. Capítulo 03: Relación estructura y cerramiento

a b c d 3.a.Lógicas de cerramiento 3.b. Tipos de cerramiento
Fachadas vidriadas Acero y vidrio La interfaz Estructura de soporte Estructura de soporte La elección de un sistema depende de consideraciones estéticas, como las de costo y de los requerimientos estructurales. En amplias zonas vidriadas puede ser preferible minimizar el volumen del soporte en pos de un grado mayor de transparencia. La estructura de soporte puede combinar el uso de cables para los elementos que trabajan a tracción con perfiles tubulares para aquellos que trabajan a compresión. En la figura de la derecha se pueden ver cuatro tipos de montantes para fachadas vidriadas: a._ montante entramado b._ montante Vierendeel c._ montante con cables d._ perfil tubular de montante Se puede ver que sus conexiones inferiores y superiores son articuladas, de manera tal de evitar uniones rígidas. En la imagen de la derecha se puede ver que el sistema de soporte está compuesto por un perfil tubular como montante con unos separadores de la fachada vidriada. Las rótulas de estos separadores permiten que el cristal flexione libremente bajo acción de los vientos. a b c d Tower 42, Londres, DEGW Capítulo 03: Relación estructura y cerramiento

Fachadas vidriadas Acero y vidrio La interfaz Estructura de soporte Sistema de entramado Panel de vidrio Fijación apernada Soporte del vidrio Estructura soportante (Primaria / Secundaria) Sistemas de entramado Los sistemas de entramados son los sistemas de soporte más usados, particularmente en aplicaciones de grandes luces y actúan principalmente resistiendo las cargas del viento. El sistema está compuesto por: a._ el panel de vidrio b._ la fijación apernada c._ el soporte del vidrio d._ la estructura soportante que puede ser primaria o secundaria. En las figuras podemos ver sistemas genéricos de soporte de vidrio en los que se aprecian los cuatro componentes antes descritos. Las separaciones entre los apoyos, tanto verticales como horizontales pueden corresponder a las medidas máximas de los paneles de vidrio, o ser limitadas por las exigencias de carga o por una decisión arquitectónica. Capítulo 03: Relación estructura y cerramiento

Fachadas vidriadas Acero y vidrio La interfaz Estructura de soporte Sistema de entramado La distancia entre los montantes puede ser entre 1,5 y 2,5 metros, pero esta puede ser ampliada, como en el caso de la figura, mediante brazos en voladizos que surgen de estos montantes. La independencia entre cada uno de estos brazos y su posibilidad de ser rotados en torno a su punto de apoyo en el montante, permite una mayor tolerancia vertical entre los puntos de soporte de los vidrios. Capítulo 03: Relación estructura y cerramiento

Fachadas vidriadas Acero y vidrio La interfaz Estructura de soporte Sistema de entramado Como ejemplo de este sistema de brazos en voladizo tenemos este edificio de Grimshaw, en el cual el montante de soporte de la fachada vidriada también soporta la viga de cubierta. Con la incorporación de estos brazos en voladizo se aumenta la flexibilidad de los componentes y por ende los posibles movimientos de los vidrios. Los desplazamientos laterales se controlan mediantes sistemas de tensión o vigas secundarias horizontales. Los brazos en voladizo, compuestos por perfiles de sección plana, están articulados en su encuentro con el montante. A su vez hay un sistema de cables entre los soportes que conducen las cargas verticales hasta la parte superior del montante, como se puede ver en la imagen de la izquierda. Financial Times imprenta, Londres (1988) Nicholas Grimshaw & Partners Capítulo 03: Relación estructura y cerramiento

Fachadas vidriadas Acero y vidrio La interfaz Estructura de soporte Sistema de entramado La limitación a los movimientos laterales se puede lograr mediante sistemas de tensión basados en cables o barras, como el que se puede ver en la figura. Se pueden incorporar tensores o mecanismos similares para lograr el necesario ajuste de la tensión de la barra o el cable. Capítulo 03: Relación estructura y cerramiento

Fachadas vidriadas Acero y vidrio La interfaz Estructura de soporte Sistema de entramado En los sistemas de tensión, como los de las figuras, los vidrios se apoyan entre si y son soportados por cables, los cuales buscan limitar los movimientos por las cargas del viento. Los soportes de los vidrios están articulados de manera tal de permitir el giro. Capítulo 03: Relación estructura y cerramiento

Fachadas vidriadas Acero y vidrio La interfaz Estructura de soporte Sistema de entramado Sistemas de tensión Sistemas de tensión Los sistemas de soporte constituidos en su totalidad por elementos sometidos a tensión requieren elementos como varillas y cables. Las conexiones articuladas permiten vinculaciones rápidas y sencillas junto con permitir los movimientos rotacionales, minimizando la flexión en los vínculos. A diferencia de los sistemas de entramado, los elementos perimetrales de apoyo del sistema de tensión tiene que ser diseñados para resistir altas solicitaciones. En zonas donde los edificios son expuestos a los sismos el marco perimetral tiene que ser de una gran rigidez para reducir a un mínimo los desplazamientos y por ende la posibilidad de quiebre de los vidrios. El nuevo ingreso a la Universidad de Bremen, en las dos imágenes, es una envolvente de gran transparencia cuya fachada está suspendida en elementos traccionados. En este caso unos pilares en V sirven de apoyo a las vigas transversales de las cuales cuelga la fachada. Bremen University (2000) Jan Störmen Capítulo 03: Relación estructura y cerramiento

Fachadas vidriadas Acero y vidrio La interfaz Estructura de soporte Sistema de entramado Sistemas de tensión El soporte de la fachada vidriada, como se ve en la figura de la izquierda, consiste únicamente en cables verticales tensionados entre las vigas superiores y los resortes del borde inferior, en la figura superior derecha. Esta obra del año 2000 fue la primera fachada en el mundo que se sostuvo exclusivamente de cables pretensados. Bremen University (2000) Jan Störmen Capítulo 03: Relación estructura y cerramiento

a b c d 3.a.Lógicas de cerramiento 3.b. Tipos de cerramiento
Fachadas vidriadas Acero y vidrio La interfaz Estructura de soporte Soporte vidrios Soporte vidrio Aunque los vidrios pueden ser fijados directamente a la estructura de soporte, cada día es más común la utilización de componentes separados que forman una interface que permite fáciles ajustes de posición, y que son menos dependientes de la precisión en la fabricación y montaje de la estructura principal. Las fijaciones de soporte son normalmente dispuestas en los nudos de los entramados de soporte y existen desde piezas sencillas como perfiles ángulo perforados hasta piezas más sofisticadas fundidas de acero o aluminio, e incluso de acero inoxidable. A continuación se presentan, de izquierda a derecha, una serie de posibles soportes de vidrio: a._ El soporte con ángulos es el más sencillo. Este soporte puede ser soldado o apernado directamente a la estructura soportante. El sistema apernado tiene la ventaja de que se puede regular en dos direcciones. b-c._ Las arañas son soportes mediante uno, dos, tres o cuatro brazos radiales en torno a un centro. Los vidrios son fijados a los extremos de estos brazos. Generalmente estas arañas son producidas con perfiles o mediante componentes fundidos. Estos sistemas permiten ajustes en tres direcciones. d._ Este último soporte es una variante de los anteriores, en los cuales el extremo de fijación del vidrio es atravesado por un pasador que permite el desplazamiento y ajuste. a b c d Capítulo 03: Relación estructura y cerramiento

a b c d e f 3.a.Lógicas de cerramiento 3.b. Tipos de cerramiento
Fachadas vidriadas Acero y vidrio La interfaz Estructura de soporte Soporte vidrios Fijaciones Fijaciones A continuación se presentan, de izquierda a derecha, una serie de posibles fijaciones entre el soporte y el vidrio: a._ Fijación mediante perno standard cuya cabeza sobresale del plano del vidrio. El mínimo contacto entre el perno y el vidrio limita la capacidad de transferencia de cargas. b._ La fijación se realiza mediante una pieza metálica que permite una mejor transferencia de las cargas en el plano del vidrio gracias al disco que recorta dicho vidrio. Además el vidrio es fijado mediante pernos de cabeza cónica. c._ Fijación con perno de cabeza cónica que permite que la cabeza del perno quede alineada con la cara exterior del vidrio. d._ Fijación mediante perno con chapas de refuerzo. Este sistema aumenta la superficie de contacto de la fijación mediante el roce que se produce entre vidrio y chapa. Estas cuatro primeras fijaciones permiten una mínima rotación del vidrio para el caso de la aplicación de esfuerzos externos. e._ Este sistema utiliza un perno de cabeza cónica pero que a diferencia del sistema c, cuenta con unas arandelas de neopreno que le permiten una rotación relativa al vidrio respecto del soporte. f._ Este último sistema consiste en un perno de cabeza cónica que en su cabeza posee una esfera que permite la rotación del vidrio. a b c d e f Capítulo 03: Relación estructura y cerramiento

Características Clasificación 3.b. Tipos de cerramiento Sistemas Cerramientos metálicos Fachadas vidriadas Capítulo 03: Relación estructura y cerramiento

Bibliografía Luis Andrade de Mattos Dias (2006) Estructuras de acero. Conceptos, técnicas y lenguaje, Zigurate Editora. Ramon Araujo (2007) La arquitectura como técnica (1), superficies, ATC Ediciones Alan Ogg (1987) Architecture in steel. The australian context, The Royal Australian Institute of Architects Alan Blanc, Michael McEvoy y Roger Plank (1992) Architecture and Construction in Steel, E & FN Spon. Reichel, Ackermann, Hentschel, Hochberg (2007) Building with steel. Details. Principles. Examples, Edition Detail. P. Ryan, M Otlet y R G Ogden (1997) Steel supported glazing system, The Steel Construction Institute. Capítulo 03: Relación estructura y cerramiento

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