de Soporte - Camacol Valle€¦ · y la Norma Sismo Resistente de 2010 (NSR-10), que cu-bren muchos...
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Estructura metálica de Soporte 2
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Estructura metálicade Soporte 2
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Los componentes de la estructura metálica que confor-man el SCLS son los encargados de soportar y transmitir todas las cargas, vivas, muertas y demás ejercidas sobre la edificación. Esta transferencia, a diferencia de los sistemas convencionales, se logra por medio de una repartición de cargas más eficiente, es decir, en lugar de utilizar uno o más elementos verticales, de gran tamaño y volumen, se emplea un número mayor pero de menores dimensiones y poco peso, a distancias más cortas. Adicionalmente, los elementos con dichas características facilitan el manejo e instalación del sistema.
Los componentes verticales, llamados PARALES, y los ho-rizontales, conocidos como CANALES, permiten que el SCLS distribuya las cargas de forma masiva y homogénea, y le otorgan la resistencia necesaria para soportar su pro-pio peso y las fuerzas que circulan en la edificación.
Figura 2.1. Reparto de cargas
2.1. Generalidades
Figura 2.2. Entramado de muro
Cada componente de la estructura metálica cumple una función específica dentro del sistema. General-mente esta estructura la constituyen canales, parales, vigas, canales omega, ángulos de unión, sujeciones la-terales y tornillería.
Al conjunto de los componentes que conforman el es-queleto estructural se lo denomina ENTRAMADO.
Para que los parales puedan repartir correctamente las cargas es ne-cesario que la distancia de separación entre ellos sea pequeña, para lo cual debe considerarse la magnitud de los esfuerzos recibidos y el tamaño de las placas. De acuerdo con los estándares norteamericanos, las distancias establecidas son: 305 mm (12”), 407 mm (16”), 610 mm (24”).
Es importante anotar que tanto la elección como la disposición de los perfiles y las conexiones deben estar sujetas a una fase de diseño y cálculo estructural acometida por un profesional idóneo.
2.2. Componentes constitutivos de la estructura
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eco“F.4.8.2.2 — Espesor del acero base — Los perfiles estructurales y no
estructurales se deben formar en frío a partir de láminas de acero con el espesor mínimo indicado en la siguiente tabla:
Espesor del diseño Espesor mínimo del acero base
mm pulgadas mm pulgadas
0,478 0,0188 0,455 0,0179
0,719 0,0283 0,683 0,0269
0,792 0,0312 0,752 0,0296
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
Tabla 2.1. Espesores estándar
F.4.8.2.3 — Protección contra corrosión — Los perfiles estructurales y no estructurales deben cumplir con los requisitos mínimos de recubrimiento metálico listados en la siguiente tabla:
Designación de materíal Designación de materíal
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)
Tabla 2.2. Requerimientos mínimos de recubrimientos metálicos (masa por unidad de área)
2 . 2 . 1 . Fabricación, requerimientos y nomenclatura de los perfiles
Los perfiles se fabrican en lámina de acero galvaniza-do, mediante el proceso de rolado en frío. Este material metálico ofrece alta resistencia estructural y estabilidad física y química a agentes corrosivos, además de ser in-combustible
Las normas de construcción procuran establecer están-dares dimensionales de los componentes, así como de sus características de resistencia y estabilidad. Estos es-tándares promueven el desarrollo industrializado del sis-tema, al tiempo que posibilitan la predicción de los com-portamientos ante demandas externas. Dicha predicción es posible gracias a las formulaciones físico matemáticas que se inscriben en el corpus de la norma. Los están-dares llevan a desestimular las decisiones empíricas y las ejecuciones artesanales en el proceso de diseño y cons-trucción, que van en detrimento de la calidad y estabili-dad de la obra terminada. En Colombia existen: la Norma Técnica Colombiana (NTC) y la Norma Sismo Resistente de 2010 (NSR-10), que cu-bren muchos de los aspectos del Sistema de Construc-ción Liviana en Seco. Desde su entrada en vigencia, el 15 de diciembre de 2010, la NSR-10 es de cumplimiento obligatorio en todo el territorio nacional. Ésta define los siguientes requerimientos para los perfiles:
Figura 2.3. Roladora de bobina
Fuente: NSR-10. Tabla F.4.8.2-1
NOTA: Los materiales tipo H y tipo L son perfiles estructurales en for-ma de H o L. El tipo NS son perfiles no estructurales.
Fuente: NSR-10. Tabla F.4.8.2-2
F.4.8.3.3 — Radio interno de doblez — El tamaño del radio interno de doblez utilizado para el diseño debe cumplir con los requisitos mostrados en la siguiente tabla:
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Tabla 2.4. Longitud de diseño de la pestaña para parales y viguetas en secciones C
Fuente: NSR-10. Tabla F.4.8.3-6
Fuente: NSR-10. Tabla F.4.8.3-7
F.4.8.3.4 — Longitud de la pestaña — La longitud de la pestaña en un perfil estructural o no estructural, paral o vigueta, en sección C debe estar relacionada con el ancho de la aleta, tal como se muestra en la siguiente tabla:
secciónAncho de aleta Longitud de diseño de la
pestaña
mm pulg mm pulg
P31,8 31,8 1-1/4 4,8 3/16
P34,19 34,9 1-3/8 9,5 3/8
P41,3 41,3 1-5/8 12,7 1/2
P50,8 50,8 2 15,9 5/8
P63,5 63,5 2-1/2 15,9 5/8
P76,2 76,2 3 15,9 5/8
P88,9 88,9 3-1/2 25,4 1
Se permite cualquier configuración o combinación de perforaciones que se ajusten a las limitaciones, en anchos y longitud, anteriormente expuestas.
F.4.8.3.6 — Marcación del producto
1. Fabricante (Nombre, logotipo o iniciales)
2. Espesor del acero base
3. Esfuerzo mínimo de fluencia (no es necesario si es Grado 33 [230 MPa])
4. Recubrimiento (no es necesario si es G60 [Z180])
1. Fabricante (Nombre, logotipo o iniciales)
2. Espesor del acero base
3. Esfuerzo mínimo de fluencia (no es necesario si es Grado 33 [230 MPa])
4. Recubrimiento (no es necesario si es G40 [Z120])
F.4.8.3.6.1 — Miembros estructurales — Los perfiles estructurales deben ser marcados de manera legible con la siguiente información mínima:
F.4.8.3.6.2 — Miembros no estructurales — Los perfiles no estructurales deben ser marcados de manera legible con la siguiente información mínima:
(1) Las perforaciones deben realizarse a lo largo del eje longitudinal del alma del perfil de entramado.
(2) Las perforaciones deben tener un espaciamiento centro a centro no menor que 600 mm.
F.4.8.3.5 — Perforaciones — Las perforaciones realizadas por el fabricante deben cumplir con las siguientes condiciones, a menos que el fabricante especifique otras distintas:
F.4.8.3.7 — Tolerancias de fabricación — Los perfiles estructurales deben cumplir con las tolerancias de fabricación listadas en la tabla 2.5. Los perfiles no estructurales deberán cumplir con las tolerancias de fabricación listadas en la tabla 2.6 1.
Espesor del diseño Radio interno de doblez
mm (pulg) mm pulg
0,478 (0,0188) 2,141 0,0843
0,719 (0,0283) 2,022 0,0796
0,792 (0,0312) 1,984 0,0781
0,879 (0,0346) 1,941 0,0764
1,146 ( 0,0451) 1,808 0,0712
1,438 (0,0566) 2,156 0,0849
1,811 (0,0713) 2,715 0,1069
2,583 (0,1017) 3,874 0,1525
3,155 (0,1242) 4,732 0,1863
Tabla 2.3. Radio interno de doblez para diseño (3) Las perforaciones deben tener un ancho no mayor que la mitad de la altura del perfil ó 63.5 mm, el que sea menor.
(4) Las perforaciones deben tener una longitud no mayor que 114 mm.
(5) La distancia desde el centro de la última perforación hasta el extremo final del perfil estructural no debe ser menor que 305 mm, a menos que se especifique algo diferente.
1 Capítulo F.4. Estructuras de acero con perfiles de lámina formada en frío. F.4.8. Especificaciones para construcción de entramados de acero formado en frío, sistemas de construcción en seco y entramados de cerchas.
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DimensiónA Item revisado Parales, mm Canales guías, mm
A Longitud+2,38 +12,7
-2,38 -6,35
BB Altura del alma +0,79 +0,79
-0,79 +3,18
CAcampanado
Exceso en doblez +1,59 +0
-1,59 -2,38
DAncho a centro de
hueco+1,59 NA
-1,59 NA
ELongitud de centro
de huecos+6,35 NA
-6,35 NA
F Corona+1,59 +1,59
-1,59 -1,59
G Curvatura lateral2,6 por m 2,6 por m
12,7 max. 12,7 max.
H Arco2,6 por m 2,6 por m
12,7 max. 12,7 max.
I Torsión (giro axial)2,6 por m 2,6 por m
12,7 max. 12,7 max.
A Todas las medidas deben ser tomadas a una distancia no menor de 305 mm desde el extremo.B Dimensión entre caras externas para parales, caras internas para Canales Guía
Tabla 2.5. Tolerancias de fabricación para miembros estructurales
Fuente: NSR-10. Tabla F.4.8.3-9 Fuente: NSR-10. Tabla F.4.8.3-9
Tabla 2.6. Tolerancias de fabricación para miembros no estructurales
DimensiónA Item revisado Parales, mm Canales guías, mm
A Longitud+3,18 +25,4
-6,35 -6,35
BB Altura del alma +0,79 +3,18
-0,79 -0
CAcampanado
Exceso en doblez +1,59 +0
-1,59 -4,76
DAncho a centro de
hueco+3,18 NA
-3,18 NA
ELongitud de centro
de huecos+6,35 NA
-6,35 NA
F Corona+3,18 +3,18
-3,18 -3,18
G Curvatura lateral2,6 por m 2,6 por m
12,7 max. 12,7 max.
H Arco2,6 por m 2,6 por m
12,7 max. 12,7 max.
I Torsión (giro axial)2,6 por m 2,6 por m
12,7 max. 12,7 max.
A Todas las medidas deben ser tomadas a una distancia no menor de 305 mm desde el extremo.B Dimensión entre caras externas para parales, caras internas para Canales Guía
A continuación se representan de manera gráfica las dimensiones señaladas en las tablas de tolerancias de fabricación.
Figura 2.4.Tolerancia de fabricación para perfiles estructurales y no estructurales
Fuente: NSR-10. Figura F.4.8.3-2
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Normas de cumplimiento 2 :
• NTC 4009 (ASTM A606) Láminas y flejes de acero laminados en frío y en caliente de alta resistencia y baja aleación, con resistencia mejorada a la corrosión.
• NTC 4011 (ASTM A653/A653M SS Grados 33 (230MPa), 37 (255MPa), 40 (275MPa), y 50 (340MPa) Clase 1 y Clase 3; HSLA tipos A y B, grados 40 (275MPa), 50 (340MPa), 60 (410MPa), 70 (480MPa) y 80 (550MPa)) Productos planos de acero recubiertos con zinc – galvanizados – o recubiertos con aleación hierro zinc – galvano-recocido – mediante procesos de inmersión en caliente.
• NTC 4015 (ASTM A792/A792M (Grados 33 (230MPa), 37 (255MPa), 40 (275MPa), y 50 clase 1 (340MPa clase 1)) Productos planos de acero recubiertos con aleación 55% Aluminio-Zinc, mediante el proceso de inmersión en caliente.
•NTC 4526 (ASTM A500) Tubería estructural de acero al carbono formada en frío, con y sin costura, redonda y de otras formas.
• NTC 5091 (ASTM A1008/A1008M SS Grados 25 (170MPa), 30 (205MPa), 33 (230MPa) Tipos 1 y 2, y 40 (275MPa) Tipos 1 y 2; HSLAS Clases 1 y 2, Grados 45 (310MPa), 50 (340MPa), 55 (380MPa), 60 (410MPa), 65 (450MPa), y 70 (480MPa); HSLAS-F Grados 50 (340MPa), 60 (410MPa), 70 (480MPa), y 80 (550MPa) Productos planos, laminados en frío, de aceros: al carbono, estructurales, de alta resistencia y baja aleación y alta resistencia y baja aleación con capacidad de deformado -estampado-
•ASTM A847 Tubos estructurales de alta resistencia y baja aleación formados en frío, soldados y sin costura con mejorada resistencia a la corrosión ambiental.
•ASTM A1003/A1003M (ST Grados 50 (340MPa) H, 40 (275MPa) H, 37 (255MPa) H, 33 (230MPa) H) Productos planos de acero, acero al carbono, con recubrimientos metálicos y no metálicos para miembros formados en frío de uso en entramados.
Figura 2.5.Componentes del sistema
“Un primer número de 3 ó 4 dígitos indicando la altura del alma del perfil en milímetros, seguido de una letra que indica:
G = Sección Canal.
P = Miembro de un entramado, Paral con pestañas.
U = Sección Canal en U.
O = Sección Omega.
L = Sección en Ángulo.
2NSR-10 F.4.1.2 -Materiales
Nomenclatura de los perfiles
Los perfiles se fabrican con anchos, alturas y espesores diferentes, con-siderando su función dentro de la estructura. Para su identificación, en este manual se utiliza la nomenclatura de la norma NSR-10 y NTC com-plementarias, que los describen en cuatro partes: altura (tanto la altura del alma como ancho del ala), ancho, tipo y espesor, de acuerdo con los siguientes códigos secuenciales:
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SinónimosALMA Base
ALA Flange, patín, paramento, aleta
PESTAÑA Rigidizador, labio
ESPESOR calibre, grosor
CANAL Solera, perfil de anclaje, perfil en U, perfil de amarre, track
PARAL Poste, montante, perfil en C, stud
OMEGA Canal listón, furring channel
Tabla 2. 7 Sinónimos
PARAL
Es un perfil en forma de C, constituido por un alma, dos alas y dos pestañas que rigidizan el perfil. Según el fabricante, se consigue con nervadura rigidizadora o sin ella.
Conforman la estructura principa,l sobre la cual se atornillan las placas de yeso o fibrocemento. Son sostenidos por los canales guía.
Son de gran importancia dentro del sistema estructural.
Cuando son utilizados en muros, transmiten las cargas recibidas por la cubierta y entrepiso hacia la cimentación. Cuando son empleados como vigas en la elaboración de entrepisos y bases de cubiertas, tra-bajan fundamentalmente a flexión, caso en el cual las dimensiones del alma pueden ser mayores que las usadas en los parales para muros.
Figura 2.8. Sección del perfil C
41,3 P 31,8 0,478
Denota la altura del perfil (mm).
Es la inicial que describe el tipo
de perfil.
Indica el ancho del ala en mm.
Indica el espesor del perfil en mm.
41.3 P 31.8 – 0.478
2.2.2. Descripción de los componentes constitutivos
Un segundo número de 3 ó 4 dígitos que indica el ancho del ala en milímetros, seguido por un guion, y un último número que indica el espesor en milímetros.
Cuando se utilicen miembros para aplicaciones estructurales, debe especificarse el grado (resistencia) del material en todos los documentos y planos.” 3
Ejemplo:
3NSR-10 F.4.8.3.1 –Designación del producto
La nomenclatura del ejemplo anterior equivale a un paral de 41,3 mm de alto, con un ancho de ala de 31,8 mm y un espesor de lámina de 0,478 mm.
Debe anotarse que entre los sistemas de identificación de los perfiles de un fabricante y otro puede haber algunas diferencias.
Cada perfil que conforma la estructura es diferente del otro en su for-ma y tamaño; por tanto, son fáciles de reconocer en el momento de realizar una obra.
En la NTC y la NSR-10 se establecen estándares para la geometría y ca-lidad de los perfiles del sistema.
Figura 2.6. Sección del perfil
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Altura del Alma mm pulg
19,1 2/4
38,1 1-1/2
50, 8 2
63,5 2-1/2
Ancho de Aleta mm pulg
12,7 1/2
19,1 3/4
Tabla 2.8. Dimensiones estándar para parales y viguetas en sección C (P)
Fuente: NSR-10. Tabla F.4.8.3-1
Altura del Alma mm pulg
41,3 1-5/8
63,5 2-1/2
88,9 3-1/2
92,1 3-5/8
102 4
140 5-1/2
152 6
203 8
254 10
305 12
356 14
Ancho de Aleta mm pulg
31,8 1-1/4
34,9 1-3/8
41,3 1-5/8
50,8 2
63,5 2-1/2
76,2 3
88,49 3-1/2
CANAL
Es un perfil en forma de U, compuesto por un alma y dos alas de igual longitud. Según el fabricante, se consigue con nervadura rigidizado-ra o sin ella.
Son componentes perimetrales cuya función es albergar en su inte-rior los perfiles paral para proporcionar al sistema principal una su-jeción lateral continua de manera que puedan trabajar en conjunto en la conformación de los diferentes elementos estructurales como muros, entrepisos y bases de cubiertas.
Figura 2.9. Sección del perfil U
Fuente: NSR-10. Tabla F.4.8.3-2
Altura del Alma mm pulg
41.3 1-5/8
63.5 2-1/2
88.9 3-1/2
92.1 3-5/8
102 4
140 5-1/2
152 6
203 8
254 10
305 12
356 14
Altura del Alma mm pulg
31,8 1-1/4
50,8 2
63,5 2-1/2
76,2 3
Tabla 2.9. Dimensiones estándar para canales guía (G)
Tabla 2.10. Dimensiones estándar para secciones U (U)
Fuente: NSR-10. Tabla F.4.8.3-3
Figura 2.10. Sección del perfil U
CANAL EN U (Vigueta Principal)
Es un perfil en forma de U, compuesto por un alma y dos alas de igual longitud. Según el fabricante, se consigue con nervadura rigidizado-ra o sin ella.
Se utiliza en la construcción de cielos falsos y como refuerzo o arrios-tramiento de muros.
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ÁNGULO Es un perfil en forma de L, en ángulo recto, compuesto por dos alas que no necesariamente tienen la misma longitud.
Son colocados perimetralmente so-bre el muro para dar soporte y nivel a las viguetas en la construcción de cielos falsos. También son utiliza-dos en aplicaciones de dilatación.
OMEGA
Es un perfil en forma de trapecio, compuesto por dos almas, un ala y dos pestañas hacia su exterior. Conforma la estructura principal sobre la cual se atornilla una sola cara con placa, para formar recu-brimientos de muros existentes y cielos falsos.
Figura 2.11. Sección del perfil Omega
Figura 2.12. Sección del perfil ángulo
Tabla 2.11. Dimensiones estándar para perfiles omega (O)
Tabla 2.12. Dimensiones estándar para ángulos (L)
Altura del Alma mm pulg
22,2 7/2
38,1 1-1/2
Altura del Alma mm pulg
31,8 1-1/4
Fuente: NSR-10. Tabla F.4.8.3-4
Ancho de Aleta “A” mm pulg
15,9 5/8
22,2 7/8
34,9 1-3/8
38,1 1-1/2
50,8 2
76,2 3
Ancho de Aleta “B” mm pulg
15,9 5/8
22,2 7/8
34,9 1-3/8
38,1 1-1/2
50,8 2
76,2 3
SUJECIONES LATERALES
Son láminas totalmente planas que trabajan a tensión en forma con-junta en el entramado para evitar deformaciones en el plano del muro.Las sujeciones laterales tienen tres trabajos dentro del sistema: el pri-mero, como sujetadores laterales en la construcción de muros, entre-pisos y bases de cubierta, y en tal caso impiden que los parales y vigas insertados en los canales giren sobre su eje longitudinal que genera la torsión. Esta sujeción es necesaria cuando una de las caras no posee placa de recubrimiento.
En el caso de muros altos –su segundo trabajo– se ubican en alturas intermedias del muro para aumentar su capacidad portante, disminu-yendo así la posibilidad de que los perfiles sufran pandeo causado por las cargas que sobre ellos se ejercen. Este elemento puede ser sustitui-do por segmentos de perfil canal.
Figura 2.13. Rotación del paral en ausencia de sujeción lateral
Figura 2.14. Sujeción lateralFuente: NSR -10. Tabla F.4.8.3-5
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IMAGEN CARACTERÍSTICATornillo autoperforante con punta de broca y cabeza en forma de lenteja (Pan). Se emplea en la unión de com-ponentes metálicos para formar el entramado que no
tenga placa de recubrimiento. Varían según los espesores de lámina que atraviesan. Se emplean para láminas con
espesor mínimo de 0,836 mm a 2,997 mm.
Tornillo autoperforante con punta de broca y cabeza hexagonal. Se emplea en la unión de perfiles de mayor calibre, como estructura de soporte del entramado sin placa de recubrimiento. Varían según los espesores de lámina que atraviesan. Se emplean para láminas con
espesor mínimo de 0,752 mm a 1,720 mm.
Tornillo autoperforante con punta aguda y cabeza extra plana. Se emplea en la unión de perfiles no estructurales
que tengan placas de recubrimiento. Varían según los espesores de lámina que atraviesan. Se emplean para
láminas con espesor mínimo de 0,455 mm a 0,752 mm.
Tornillo autoperforante con punta de broca y cabeza extra plana. Se emplea en la unión de perfiles no estruc-
turales que tengan placas de recubrimiento. Varían según los espesores de lámina que atraviesan. Se emplean para láminas con espesor mínimo de 0,836 mm a 1,367 mm.
Su tercer trabajo es la sujeción lateral diagonal. Por tal razón, este ele-mento es conocido también como contraviento, riostra, cruceta, dia-gonal, o cruz de San Andrés. Impide que el entramado se deforme ho-rizontalmente sobre su plano, al contrarrestar los esfuerzos producidos por el viento, movimientos sísmicos, vibraciones persistentes y otros causantes de deformaciones horizontales (deriva).
Para impedir estas deformaciones es necesario colocar la sujeción late-ral (riostra) conectando los canales superior e inferior. La Figura 2.15A muestra los efectos sufridos por un entramado a causa del esfuerzo horizontal producido por el viento, y la Figura 2.15B, la manera como este problema es corregido con el empleo de las riostras.
Figura 2.15.B Entramado con sujeción lateral (riostra)
Figura 2.15.A Entramado sin sujeción lateral (riostra)
CONECTOR
Es una lámina pequeña doblada en forma de L, cuyo ángulo interior varía de acuerdo con el requerimiento de la unión. Sus dos alas no ne-cesariamente tienen la misma longitud.
Su función es unir o anclar dos componentes (perfiles) ubicados en po-sición perpendicular. La conexión se fija en el alma de los perfiles y fun-damentalmente transmite esfuerzos cortantes entre los componentes.
Figura 2.16. Usos del conector o ángulo de unión
TORNILLERÍA
Son los componentes de fijación del sistema. Su función es unir, soste-ner o fijar dos o más componentes del entramado entre sí o entre ellos con otros materiales.
Tabla 2.13. Fijación de metal con metal
El material de la tornillería es acero microaleado y zincado y se encuen-tra en diferentes calibres, longitudes y resistencias. Se especifican de acuerdo con la función que cumplirán y el lugar en donde pueden ser utilizados.
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IMAGEN CARACTERÍSTICAClavos de acero de punta delgada y cabe-
za trompeta. Se utilizan en la fijación de perfiles de bajo calibre, como los canales
para entramados no estructurales y ángu-los perimetrales en entramados para cielos
falsos, morteros o sobre estructuras de madera. Se fijan de manera manual.
Clavo de acero de punta delgada y cabeza plana. Se utiliza en la fijación de perfiles a
concreto o acero, accionado con pistola de fulminante.
Tornillo con chazo expandible de plástico. Se utiliza en la fijación de canales a estruc-
turas de concreto y mampostería.
Pernos de expansión de acero galvaniza-do y acero inoxidable. Se emplean en la
fijación de canales, parales y conectores a concreto.
2.3 . Soluciones Estructurales
Normas de cumplimiento 4 :
• NTC 858 (ASTM A449) Tornillos, pernos y partes similares roscadas. Requisitos generales.
• NTC 1920 (ASTM A36/A36M) Acero estructural.
El material ASTM A449 es aceptable para pernos de anclaje y barras roscadas de alta resistencia en cualquier diámetro.
Las roscas de los pernos de anclaje y las barras roscadas deben cumplir con las especificaciones ASME.B.18.2.6 “Series Estándar Unificadas” y tendrán tolerancias Clase 2A.
4.NSR-10. F.2.1.5.4 - Pernos de anclaje y barras roscadas
Cada componente tiene una función específica en la estructura que conforma el bastidor, de acuerdo con su forma, dimensión y resistencia.
2.3.1 Prolongación de perfiles
Los componentes principales (perfiles) que conforman la estructura metálica deben ser adecuados para el lugar en donde serán ubicados, es decir, deben tener el largo o la altura requerida por el elemento a construir.
Para obtener dimensiones distintas a las longitudes estándar se en-samblan o empalman dos o más perfiles por medio de traslapos o uniones con secciones de perfil, debidamente atornillados para garan-tizar una mejor estabilidad y resistencia en la unión.
PROLONGACIÓN DEL CANAL
Figura 2.17. Traslapo del perfil canal
Figura 2.18. Unión con sección de perfil paral
Tabla 2.14. Fijación de perfil a muro, piso o techo
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PROLONGACIÓN DEL PARAL
Figura 2.19. Prolongación telescópica
Figura 2.20.A Unión con sección de canal interna
Figura 2.20.B Unión con sección de canal externa
PROLONGACIÓN DE LA VIGA
La unión de la prolongación de los perfiles viga debe ir apoyada, como se muestra en las siguientes figuras:
Figura 2.21. Unión de traslapo entre perfiles viga
Figura 2.22. Unión con sección de perfil viga
NOTA: Las distancias de los traslapos, las secciones de perfiles y la clase de fijación deben ser definidas en el cálculo estructural, teniendo en cuenta los calibres de los perfiles a utilizar. Este cálculo deberá ser realizado por un profesional competente en la materia.
2. 3. 2. Secciones combinadas 2. 3. 3. Fijación del perfil Canal
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Para estructuras que requieran mayor resistencia, cuando se utilizan perfiles livianos de acero galvanizado, se puede ampliar la sección uniendo dos o más perfiles, que deberán ir atornillados o soldados de acuerdo con los espesores de la lámina.
Para elementos no estructurales se emplean perfiles con espesores mínimos de acero base de 0,455 mm a 0,836 mm, mientras que para elementos estructurales serán de 1,087 mm a 2,997 mm.
SECCIÓN TIPO CARACTERÍSTICA
Tubular o Cajón Dos secciones en C (perfil Paral) unidas cara con cara.
Perfil I Dos secciones en C (perfil Paral) unidas espalda con espalda.
Tubular reforzado
Una sección tubular con refuerzo de dos Canales.
Perfil I reforzado Una sección perfil I entamborada con dos Canales
Compuesto triple Una sección tubular con una sección en C (perfil Paral).
Compuesto reforzado
Una sección tubular con dos secciones en C (perfil Paral).
Tabla 2.15. Secciones combinadas
Para fijar los canales superiores, inferiores y/o laterales debe seleccio-narse el tipo de anclaje a utilizar según el material al cual se sujetará. Ver Tabla 2.14. “Fijación de perfil a muro, piso o techo”.
Para muros rectos los anclajes se fijan en línea zig-zag a lo largo del canal, con una distancia máxima de 600 mm entre ellos, y en los ex-tremos, a una distancia no mayor que 50 mm. Esto permite un me-jor empotramiento en la base en dirección perpendicular al plano del muro. Segmentos de perfiles canal con menos de 500 mm de longitud deben ser asegurados como mínimo con dos anclajes; para segmentos más largos deben utilizarse desde tres anclajes. Los componentes de fijación deberán colocarse en el punto exacto en donde serán ubica-dos los parales, a causa del flujo de las fuerzas que se transmiten del paral al canal.
Figura 2.23. Fijación de anclajes en canal recto
En la construcción de muros arqueados el canal es cortado por una de sus alas (ésta representará el radio más amplio) y el corte se prolonga sobre la totalidad del alma; esto permite que se abra y cree secciones de entre 50 mm a 100 mm para generar curvas con radios mayores o iguales que 600 mm. A esta terminación se la denomina sangrado.
Figura 2.24. Canal con sangrado
2. 3. 4. Fijación del perfil paral2 . 4. Detalles constructivos
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Para dar mayor estabilidad al arco se recomienda colocar una cinta de ala metálica alrededor del sangrado abierto. Al igual que en los muros rectos, los tornillos de fijación del canal a la base deben coincidir con la posición de los parales.
Figura 2.25. Canal con cierre del sangrado
En muros portantes los parales deben estar cortados a la misma me-dida de la altura del muro, y deben ir desde el nivel del canal inferior hasta el nivel del canal superior. Los parales son fijados con tornillos autoperforantes cuyo tipo dependerá de los espesores de los compo-nentes a conectar, tal como se muestra en la Tabla 2.13. “Fijación de perfil con perfil”.
En muros divisorios la altura del paral debe corresponder a la altura del muro menos el valor esperado de las deflexiones del entrepiso en el si-tio tanto para cargas permanentes como para cargas vivas temporales. Se recomienda esta distancia para evitar que las deflexiones produz-can daños en el muro, los cuales pueden manifestarse en rajaduras o fisuras en la superficie y pandeos locales de los parales o globales del muro. En este caso el paral no debe ser atornillado con el canal supe-rior. Esto implica igualmente la selección del tipo de canal a utilizar, que dependerá del tamaño de las deformaciones del entrepiso.
Figura 2.26. (A) Unión Paral – Viga(B) Unión muro portante (C) Unión muro divisorio
A B C
2.4.1. Cimentación
La cimentación es uno de los elementos primordiales de cualquier edificación, ya que es la responsable de brindar soporte y estabilidad a la construcción al conducir al te-rreno las cargas recibidas a través de su estructura.
Estas son algunas soluciones constructivas en cimenta-ciones más usadas en el SCLS:
Figura 2.27. Losa de cimentación
2. 4. 2. Muros
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Figura 2.28.A. Cimentación corrida con contrapiso en concreto reforzado
Figura 2.28.B. Cimentación corrida con contrapiso de estructura metálica
En muros contra-venteados, que hacen parte de la resistencia lateral sísmica de la edificación, es importante mantener una unión estable y resistente entre el perfil paral y el canal; asimismo, entre éste y la cimentación. Por ello, es necesario instalar un conector de anclaje a tensión para proporcionar rigidez al conjunto.
Figura 2.29. Refuerzo del paral en la cimentación
En el SCLS los entramados de muros están constituidos por canales superiores e inferiores, parales, soportes laterales (riostras), en aque-llos casos en los cuales es necesario, y tornillería apropiada de acuerdo con el espesor de las láminas de los perfiles y la fijación de las placas de recubrimiento.
Como en los sistemas tradicionales, los muros construidos en el SCLS también son portantes o divisorios, interiores o exteriores. En el di-seño del entramado se debe considerar el tipo de muro y su función en la edificación para determinar la clase de perfil paral que se debe utilizar, teniendo en cuenta que los parales son sometidos a diferentes tipos de cargas en las siguientes condiciones:
• En muros portantes de fachadas los parales reciben al mis-mo tiempo cargas axiales producidas por el peso gravitatorio y cargas laterales ocasionadas por el viento, movimientos sísmicos y otras vi-braciones.
• En muros de fachada no portantes los parales solo reciben cargas laterales provocadas por el viento, movimientos sísmicos y otras vibraciones, y axiales por el peso propio y de los acabados.
• En muros portantes divisorios los parales reciben cargas axiales por el peso gravitatorio, y solo en los casos en que se encuen-tren en lugares de zona sísmica recibirán cargas laterales.
• En muros divisorios no portantes los parales no reciben car-gas adicionales a su propio peso y al de los acabados adheridos.
Muros contravientos, muros cortantes o diafragma. Son los encar-gados de soportar las fuerzas provocadas por el viento y los movi-mientos sísmicos. El esfuerzo que ejerce la estructura durante un movimiento telúrico se conoce como “impacto sísmico” y es directa-mente proporcional al peso de la edificación, es decir, si se tiene una masa de 400 toneladas, el impacto sísmico será de 40 a 60 toneladas. Por tanto, cuanto menor peso tenga la construcción, menor será el impacto del fenómeno sísmico en su estructura.
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El SCLS es un sistema de bajo peso, característica que le brinda la ca-pacidad de resistir los efectos producidos por las cargas o fuerzas im-puestas por la naturaleza, y logra reducir al mínimo la pérdida de vidas humanas y preservar con mayor eficacia el patrimonio, en compara-ción con los sistemas de construcción tradicional.
Los entramados para muros diafragma, según la estructura del muro, son los siguientes:
Figura 2.30.A Muro ciego simple Figura 2.30.B Muro ciego diafragma
Figura 2.31.A Muro mixto simple
Figura 2.31.B Muro mixto diafragma
El dintel (o antepecho en ventanas) es una parte importante en la construcción de vanos, ya que se encarga de darle cabida, forma y sus-tento al marco de ventanas y puertas. Lo constituyen principalmente secciones de canales acompañadas, de acuerdo con la resistencia, ta-maño y peso de la ventana, por secciones de parales, perfiles com-puestos o cabeceros en L.
Figura 2.32. Dintel simple Figura 2.33. Dintel con perfil paral
Figura 2.34. Dintel tipo espalda con espalda
Figura 2.35. Dintel tipo cajón
Figura 2.36. Dintel tipo L sencillo o doble
Figura 2.38.B. Variables para marco de puerta pesada32
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Figura 2.37. Antepecho simple
El antepecho se configura de la misma manera que el dintel, pero se ubica o emplea de forma inversa.
Puerta. Debido a su peso y al uso constante (al cerrar y abrir), ejerce fuerzas adicionales sobre la estructura del muro. Para el diseño de los marcos es importante tener en cuenta la altura del muro y la altura y ancho de la puerta, ya que de esto depende el tipo de reforzamiento que se debe emplear en la estructura del marco.
Para alturas de muro ≤ 2800 mm, con ancho de puerta ≤ 850 mm y peso ≤ 25 kg, se puede utilizar un marco sencillo de perfil paral con reforzamiento de madera o un marco de perfil compuesto simple.
Figura 2.38.A. Variables para marco de puerta liviana
NOTA: Los espesores de los perfiles y reforzamientos se deben determinar por cálculo estructural.
La madera empleada como refuerzo del perfil paral en este tipo de marcos debe estar debidamente impermeabilizada e inmunizada.
Instalaciones hidráulicas y eléctricas. Debido a su peso, el cual recae sobre la estructura, las cajas eléctricas y los elementos sanitarios de-ben ser apoyados por puentes que los mantienen estables y seguros en su lugar. Los puentes son secciones de canales con cortes y doble-ces en sus extremos, con los que se obtienen pestañas que se em-plearán para acoplar la sección al paral y generar una mayor área de fijación. Para elementos más pequeños y de poco peso se emplean ángulos de unión.
Figura 2.39.A. Instalación eléctrica
Figura 2.39.B. Estructura de apoyo para instalación eléctrica
Para la fijación de tuberías sanitarias se utilizan secciones de perfil paral vertica-les, con agujeros en la superficie del alma que permiten el paso de la tubería; ade-más, cuando se trata de tubería de mayor calibre se emplean estructuras de soporte más complejas, como las vistas en dinteles. Es importante anotar que toda instalación de tuberías y aparatos sanitarios debe ser calculada y realizada por un especialista en la materia.
Para alturas de muro >2800 mm, con ancho de puerta > 850 mm y peso > 25 kg, se debe utilizar un marco de perfil paral de gran espesor, o de menor espesor con reforzamiento de madera. Igualmente, se tie-ne la opción de elaborarlo con perfil compuesto.
Figura 2.40. Instalación hidráulica y sanitaria
2. 4. 3. Entrepiso
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El entrepiso está conformado por perfiles de canal y per-files paral que actúan como vigas trabajando a flexión. Estos perfiles deben ser lo suficientemente rígidos para soportar todas las cargas provenientes de la cubierta, de los pisos superiores y las generadas por la ocupación del lugar. Sus dimensiones deben ser definidas por cálculo estructural.
El entrepiso es el elemento estructural encargado de re-cibir las cargas y transmitirlas hacia los muros; por lo tan-to, sus uniones deben tener tanto la resistencia como la flexiblilidad necesarias para soportar esfuerzos de vien-tos, movimientos sísmicos y otras vibraciones sin sufrir daños.
El entrepiso puede ser totalmente construido con el SCLS de dos formas distintas: alineado o no alineado. El sistema lineal consiste en ubicar los parales de los muros superiores e inferiores alineados con las vigas de apoyo del entrepiso, haciendo que las cargas sean transmitidas directamente desde las vigas hacia los parales.
Figura 2.41. Entrepiso de sistema lineal con viga perimetral de canal
Figura 2.42. Voladizo en el sistema lineal
El sistema no lineal es aquel donde la posición de las vigas no está ali-neada con los parales de los muros superior e inferior. Las cargas son transmitidas por las viguetas del entrepiso hacia una viga tubular peri-metral que tiene la función de distribuir directamente las fuerzas a los parales del muro inferior.
Figura 2.43. Entrepiso de sistema no lineal con viga perimetral tubular
El entrepiso del SCLS también puede trabajar juntamente con otros sis-temas constructivos como la lámina acanalada rectangular y la mam-postería tradicional.
Figura 2.44. Entrepiso de sistema lineal con lámina acanalada rectangular
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Figura 2.45. Entrepiso de sistema no lineal con lámina acanalada
Figura 2.46. Entrepiso adosado a mampostería
Figura 2.47. Entrepiso adosado directamente a mampostería
Cuando el muro sea portante es necesario que la unión con el entrepi-so sea estable y resistente a cualquier movimiento; por tanto, debe ser reforzada con conectores de anclaje en las caras superior e inferior de la viga de entrepiso. Esta viga, al igual que los parales del muro, debe haberse construido con un perfil de gran espesor o con perfiles combi-nados de menor espesor, debido a que tiene que soportar y transmitir grandes cargas a lo largo de su eje.
Figura 2.48. Entrepiso para muros portantes
2. 4. 4. Bases de cubierta inclinada
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La base de la cubierta inclinada está compuesta por elementos es-tructurales principales denominados cerchas, cuyas funciones son dar forma a la pendiente y soportar las cargas de su propio peso y las car-gas del recubrimiento, de los movimientos sísmicos y todas aquellas originadas por efecto de factores climáticos como el viento, la lluvia, el granizo y la nieve.
Las cerchas están compuestas por perfiles paral, conectores planos y fijaciones de perfil con perfil. Entre los tipos de cerchas más comunes se encuentran:
El entramado que conforma la estructura de la base de la cubierta está compuesto por un conjunto de cerchas distribuidas ordenadamente, unidas mediante correas, vigas, travesaños o riostras, componentes so-bre los cuales descansa el recubrimiento. Las dimensiones, característi-cas, resistencia y distancias de los componentes y fijaciones, deben ser determinadas por cálculo estructural.
Figura 2.49. Algunos tipos de cercha
Figura 2.50. Detalle típico de cumbrera
Figura 2.51. Apoyo de cercha sobre muro
