ROBERTO VERAProfesor de Construcción

ESCUELA DE ARQUITECTURA DE ALICANTE

TEMAS DE CONSTRUCCIÓNTOMO I

Título: Temas de construcción. Tomo I

Autor: Roberto Vera

I.S.B.N.: 84-8454-053-7

I.S.B.N.: 84-8454-054-5 (obra completa)

Depósito Legal: A-¿???-2001

Edita: Editorial Club Universitario

Web: www.editorial-club-universitario.es

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Imprime: Imprenta Gamma - Telf.: 965 67 19 87

C/. Cottolengo, 25 – San Vicente (Alicante)

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ningún procedimiento electrónico o mecánico Título: Análisis del discurso., incluyendo fotocopia,

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previo y por escrito de los titulares del Copyright.

COLABORACIONES:

Isabel María González ParraArquitecta Técnica

Beatriz Vera PayáDiseñadora

Í N D I C E

TEMA ICOMPATIBILIDAD 1

La incompatibilidad en la arquitectura 3La durabilidad 4Las interacciones incompatibles 5

Incompatibilidad de orden formal o compositiva 7Incompatibilidad de carácter físico-mecánico 8Incompatibilidad de carácter químico 12Incompatibilidad estética 15

La dificultad de llevar a cabo la experimentación o ensayos de comportamiento 15Riesgos contemporáneos con raíz en las incompatibilidades 16Incompatibilidades físico-químicas específicas de materiales de construcción 17

Metales 17Cobre 17Acero 18Acero inoxidable 19Zinc 20Aluminio 21Plomo 21Vidrio 22Plásticos y resinas 22

Resumen 24

TEMA IIMATERIALES METÁLICOS 27

Introducción 29El acero inoxidable 30

Denominación de los aceros inoxidables 32Acabados superficiales 33Tratamiento mecánico de la superficie 36

Corte del acero inoxidable 37Mecánicos 37Térmicos 38

Tratamiento químico 38Limpieza del acero 39Tornillería en acero inoxidable 39Soldadura 41Cálculo estructural con aceros inoxidables 42

Advertencias 42El acero galvanizado 52

Recubrimiento mediante pinturas ricas en zinc 53Galvanización en caliente 54Espesor de la capa de protección 55Control de calidad 59Soldadura 60

De elementos galvanizados 60De elementos a galvanizar 61

Uniones 61Los perfiles tubulares 62Sistema “duplex” de protección 63Recomendaciones 64Advertencias 64

Aleaciones mixtas (Aluminio, Zinc y Sicilio) 67Advertencias 67

Acero pintado 68Aspectos de interés para la aplicación 69Advertencias 70Tratamientos protectores industriales 70

Aluminio 72Soldadura 73Protección 73Anodizado 75Aspectos de interés 76

Recubrimientos mínimos exigibles 76Control del espesor del anodizado 77Control del sellado 77Aspectos de mayor interés de la marca de calidad EWAA/EURAS 77

Definiciones 78

Termolacado 79Lacado en poliéster 80PVDF-Fluoruro de polivinilo 80Recomendaciones y advertencias 82

TEMA IIIANCLAJES Y FIJACIONES 83

Introducción 85Anclajes disponibles 85Forma de trabajo de los anclaje 86Importancia del material base 88Formas de actuar las cargas 89Factores de los que depende la seguridad de un anclaje 89

Resistencia del material base o soporte 90La geometría del vástago del anclaje 90La distancia a los bordes del elemento base o espesor del recubrimiento 90Armadura de confinamiento 91El efecto grupo 91

Morteros especiales 92Definición y clasificación 92Algunas características de interés de los morteros especiales 92Morteros poliméricos 93Morteros base cemento (“grouts”) 95

El anclaje sobre materiales pétreos con morteros especiales 96Proceso de fabricación de un anclaje 96Aspectos a tener en cuenta en la seguridad de esta clase de anclajes 96

Respecto al proyecto 96Respecto a la ejecución 99

TEMA IVEL VIDRIO EN LA CONSTRUCCIÓN DE CERRAMIENTOS 101

Antecedentes históricos del vidrio como material de construcción 103Naturaleza del vidrio actual 103Vidrios destinados a sistemas de cerramientos 104Los problemas lumínicos, higrotérmicos y acústicos 104

Lumínicos 104Acústicos 106Térmicos 108

Los problemas mecánicos 109El vidrio en el mercado actual 111Clases de vidrios 111

Vidrios múltiples 111Vidrio para control acústico 113Vidrios de baja emisividad 115Vidrios de control solar 116Vidrios coloreados en su masa 117Vidrios para-llamas y corta-fuegos 117Vidrios impresos o grabados 118Vidrios con propiedades variables 118

Vidrios con tratamientos especiales 119Masillas y juntas de estanqueidad 120Mantenimiento del vidrio 122Datos de interés 122Roturas 123Advertencias de tipo general 123

TEMA VVIDRIO ESTRUCTURAL ANCLADO 127

Definición 129Fundamentos del sistema 131El vidrio como cerramiento. Acciones condicionantes de su elección 132La configuración de la fachada: Vidrio + estructura + tratamiento de juntas 135

La estructura 135Las juntas entre paneles de vidrio 137

Fachada simple: vidrio + estructura plana 138Fachada compleja: vidrio + estructura espacial atirantada o no 139

La estructura atirantada 139Materiales 141Efecto de la temperatura 141Dificultad en el establecimiento de las acciones debidas al viento 143

Elementos de sujeción del vidrio: Formas, funciones, materiales y disposición 143

Anclajes simples 143Anclajes múltiples 147Muelles reguladores en cabeza de paños 151

Recomendaciones y advertencias 151Control 151Posibilidades 151Limpieza 152Mantenimiento 153

MATERIALES METÁLICOS DE CERRAJERÍA Y CARPINTERÍA. ACERO INOXIDABLE,ACEROS PROTEGIDOS Y ALUMINIO

Introducción

La protección de los componentes metálicos de los elementosconstructivos, es hoy en día, un objetivo de primer orden en el campo de laedificación cuando ésta se encamina de forma decidida hacia parámetros dedurabilidad como uno de los factores básicos a tener en cuenta en losproyectos arquitectónicos.

La necesidad de la protección surge por el riesgo de corrosión en loselementos constructivos de naturaleza metálica, en especial los aceros, elaluminio, cobre o zinc, materiales empleados en estructuras, cerramientoscubiertas y barandillas.

La corrosión presenta un mecanismo propio de reacción electroquímica querequiere la presencia de un electrolito, que en este caso es el agua, con mayor omenor grado de contaminación y en ambientes a su vez muy contaminados,como suelen ser los urbanos de altas densidades y aquellos con instalacionesindustriales. La presencia de dióxido de azufre (SO2) y de cloruros (Cl Na), enambientes industriales y marinos, respectiva o conjuntamente, son losverdaderos agentes contaminantes, junto a humedades relativamente altas, que

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atacan a los metales generando pérdidas enormes en gastos de mantenimiento,restauración o sustitución, además de las implicaciones de orden funcional yestético que suelen acompañar a estas degradaciones.

La norma UNE EN ISO 14713 define cinco categorías de ambientesagresivos donde se define la velocidad de corrosión del zinc en µ m y quepuede servir de referencia para cualquier otro metal, en cuanto a riesgocualitativo se refiere, y donde puede apreciarse el elevado valor considerado enambientes industriales y marinos de alto nivel de humedad. Tabla 1.

El acero inoxidable

El acero inoxidable actual, con su alta variedad de composiciones, es elresultado de largos procesos de investigación destinados a mejorar elcomportamiento del acero frente a la corrosión y que llevó a formulacionesdonde la presencia del cromo, (aceros martensíticos) y del níquel (acerosausteníticos), fueron el fundamento de los aceros inoxidables actuales. Todaslas investigaciones iban encaminadas, como principio fundamental, a

CATEGORIA DE CORROSIVIDAD (AMBIENTES)VELOCIDAD DE

CORROSION DELZINC (µm/año)

C1 Interior: seco ≤ 0,1

C2Interior: condensación ocasionalExterior: rural no de costa 0,1 a 0,7

C3

Interior: humedad elevada, aire ligeramentecontaminadoExterior: urbano no de costa o costero de bajasalinidad

0,7 a 2

C4Interior: piscinas, plantas químicas, etc.Exterior: industrial no de costa o urbano costero 2 a 4

C5Exterior: industrial muy húmedo o costero deelevada salinidad

4 a 8

Tabla 1

la obtención de un acero que, facilitando la formación en su superficie de unacapa pasivante, tuviera un buen comportamiento en ambientes agresivos. Estacapa pasivante, salvo que fuese rota por un utensilio de hierro o acero común,tiene la propiedad de autorregenerarse, lo que no ocurre por ejemplo con elacero galvanizado que requiere un trabajo de restauración de la zona dañada.

El cromo mejora el comportamiento del acero en ambientes agresivoscorrosivos y el níquel, además, le dota de mejores cualidades respecto a lasoldabilidad y ductilidad; por esta razón vienen denominándose acerosinoxidables a aquellos que tienen como mínimo un 11% de cromo en sucomposición.

A estos componentes iniciales se le ha ido sumando, en aleacionesposteriores, silicio, cobre, molibdeno, manganeso e incluso aluminio. Elempleo, del acero inoxidable en edificación es cada día mas importante y lasnuevas generaciones de arquitectos están llevándolo a una posiciónprivilegiada, tanto en el campo de las carpinterías como en el de losrevestimientos de fachadas y en el de los componentes estructurales. Labelleza intrínseca del inoxidable, la amplia gama de texturas , la durabilidad y lamejora de los sistemas de soldadura están entre los factores mas apreciadospor los proyectistas superando los criterios puramente economicistas de surestringido empleo tradicional, mas aún cuando que el acero inoxidable, trasuna elección adecuada de su formulación, y debido a que no requieretratamientos posteriores de protección ni de mantenimiento, puede resultar aun precio extremadamente competitivo, frente a otros materiales de carácterresistente y de menor durabilidad, para el proyectista o el prescriptor

El acero inoxidable se encuentra en el mercado en forma de seccioneslaminadas, chapas, barras, tubo soldado, alambre, etc. con una peso

Guggenheim. Bilbao

32

específico de 7,8 Kp/dm3 . y tensiones admisibles por encima de 50 N/mm2.El coeficiente de dilatación es superior al del acero al carbono.En éste es de12 x 10-6 mm.ºC y en el inoxidable (tipos 304 y 316) el valor es de 17,3 x10-6mm ºC y 16,3 x 10-6mm ºC respectivamente; valores superiores poseenlos aceros austeníticos y menores los aceros ferríticos (tipo 430) que poseencoeficientes de dilatación de 10,4 x 10-6 mm ºC, similares al de acero alcarbono. Las formas comerciales mas usuales son las indicadas en el Anexo 1.

Y en cuanto al empleo mas usual, en elementos o sistemas constructivos,los tipos de aceros y espesores son los indicados en la Tabla 2

Denominación de los aceros inoxidables

Las denominaciones de los aceros inoxidables vienen dadas pordiferentes sistemas entre los que destaca la serie propuesta por el AmericanIron and Steel Institute (AISI). Esta denominación, muy empleada en el sectorde la edificación, utiliza un sistema de clasificación basado en 3 números de loscuales el primero indica el grupo de pertenencia según la composición; losaceros austeníticos de cromo- manganeso- níquel se denominan por 2 n n , losausteníticos de cromo–níquel por 3 n n , y los ferríticos y martensíticos por 4 nn . Así por ejemplo el AISI 304 es uno de los aceros al Cr-Ni más empleados enedificación. En España y Europa se dispone de la UNE-EN 10088-1 (Parte 1)Relación de aceros inoxidables, a los efectos de clasificación de los mismos

Los aceros mas empleados son los austeníticos (Serie AISI 300), losmartensíticos (Serie AISI 400), con posibilidad de templado por tratamiento

TIPOS DE ACEROS Y ESPESORES MAS USUALESELEMENTOS TIPOS DE ACERO ESPESORES USUALES (mm)

Muros cortina AISI 304 y 316 1,0-1,5

Revestimientos de fachadas AISI 304 0,8-1,5

Paneles industriales AISI 304 0,4-0,5

Cubiertas AISI 304 y 430 0,4

Carpintería metálica AISI 304 0,7

Elementos decorativos AISI 304 0,7

Puertas AISI 304 0,8-1,2

Tabla 2

térmico, y los ferríticos. Los martensíticos son los menos resistentes a lacorrosión aunque muy resistentes mecánicamente. Los ferríticos son muysensibles a los procesos de soldadura que les afecta fragilizándolos en lospuntos de aplicación. El acero mas empleado en construcción es el del tipoaustenítico, tanto en aleación Cr-Ni como con molibdeno, junto con losferríticos.

Es también usual conocer los aceros por su composición básica dealeación; así por ejemplo, el AISI 304 por acero inoxidable 18/8 y el AISI 316más usualmente por 18/8/2 (18% Cr / 8% Ni / 2% Mo).

Según la UNE–EN 10088-1 citada los dos aceros más usuales serelacionan de la siguiente manera: Tabla 3

Escultura de Andreu Alfaro

La fuerte cantidad de Cr en la composición del inox viene dada por lacapacidad de éste de fijar el oxígeno formando una película protectora depasivado, mejorándose esta acción mediante la incorporación de cobre (Cu) ymolibdeno (Mo). Las variantes 304 L y 316 L limitan mas la presencia decarbono en su composición ofreciendo una mayor resistencia a la corrosiónintercristalina.

Acabados superficiales

En el empleo de los aceros inoxidables la elección del acabado es muyimportante, no sólo por razones estéticas o funcionales, sino debido a laimportancia que un acabado liso, por ejemplo, tiene respecto a una mayorprotección frente a ataques externos, que un acabado rugoso.

ACERO AISI ACERO UNE-EN

304 1.4301 X 5Cr Ni 18-10

3161.4401 X 5Cr Ni Mo 17-12-2

1.4436 X 3Cr Ni Mo 17-13-3

Tabla 3

34

Así las tablas adjuntas muestran la clasificación de acabados exigibles alos elementos a construir con este material. (La Tabla 5 se refiere al aspecto dela superficie y la Tabla 4 a la rugosidad posible expresada en micras)

ACABADO RUGOSIDAD MEDIA

Nº1 5,04 µ

2D 1,14 µ

2B 0,088 µ

BA 0,029 µ

120 1,3∼ 2,0 µ

150 0,9∼ 1,3 µ

180 0,6∼ 0,9 µ

240 0,4∼ 0,6 µ

320 0,25∼ 0,6 µ

400 0,10∼ 0,25 µ

Tabla 4

ACABADO DESCRIPCIÓN

Nº 1 Laminado en caliente, recocido y decapado

2D Laminado en frío, recocido y decapado (acabado mate)

2B Laminado en frío, recocido, decapado y Skimpasado (acabado brillante)

BA Laminado en frío, recocido en atmósfera controlada (acabado espejo)

Nº3 Acabado esmerilado con abrasivo de malla de 80 ÷100

Nº4 Acabado esmerilado con abrasivo de malla de 120 ÷150

Nº6 Acabado satinado mate, pulido con tampico

Nº7 Acabado pulido brillante

Nº8 Acabado pulido especular

TR Trabajado en frío, para obtener unas características específicas

Tabla 5

Es preciso tener en cuenta que el acero inoxidable, junto con el hormigónes uno de los materiales de construcción donde la textura, en este caso dadapor el pulido superficial, es radicalmente incidente en el resultado finalarquitectónicamente hablando. El arquitecto y el prescriptor pueden, no sóloseleccionar la naturaleza del acero deseado por su comportamiento (mecánicoo en función del ambiente y su agresividad), sino seleccionar también el tipo deacabado requerido. Tabla 6.

ACABADOS SUPERFICIALES

Acabados no brillantes obtenidos por laminación

Nº 1 Superficie áspera, mate, que resulta de laminar en caliente seguido de recocido y decapado

Nº 2D

Acabado mate, que resulta de laminar en frío seguido de recocido y decapado y que puede, quizás, tener un brillo

final pasando a través de rodillos. El acabado 2D se usa donde la apariencia no es lo importante

Nº 2B

Brillo, laminado en frío que resulta de la misma manera que el acabado Nº2D, excepto que la bobina, recocida y

decapada, recibe un brillo final brillante al pasar por el Skin-pass. Este se puede usar así, o como paso preliminar

al pulido.

Acabados pulido

Nº 3

Superficie brillante intermedia obtenida por acabado con grano 100 de malla abrasiva. Generalmente se usa donde

se requiere una superficie brillante semi-pulida. Los acabados Nº 3 generalmente reciben un abrillantado adicional

durante la fabricación.

Nº 4Superficie brillante obtenida por un acabado con 120-150 de malla, seguido de esmerilado con bandas abrasivas.

Este es un acabado brillante de uso corriente con un “granulado” visible que elimina el reflejo del espejo.

Nº6

Acabado mate satinado de menor reflectividad que el acabado Nº 4.Se produce por cepillado. Se usa para

aplicaciones arquitectónicas y ornamentación, donde no se desea mucho brillo y un contraste con acabados más

brillantes.

Nº7Acabado muy reflectivo que se obtiene con un pulido final de la superficie pero no hasta el punto de quitar

completamente la línea de amolado. Se usa principalmente en arquitectura y ornamentación.

Nº8La superficie de mayor reflejo; se obtiene abrillantando con sucesivos abrasivos y puliendo ampliamente hasta

eliminar las líneas de las primeras operaciones de pulido. Se usa para aplicaciones espejo y reflectores.

Tabla 6

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Fuente: DETAN

Como ya se ha expresado es importante considerar que la durabilidad o elcomportamiento en el tiempo para ambientes agresivos es un factor quedepende del grado de rugosidad o pulido de la superficie del elemento; a mayorgrado de pulido el ataque es menor, lógicamente debido a la menor facilidad deensuciado o deposición de polvo y sustancias agresivas sobre la superficie.

El mantenimiento correcto de las superficies requiere una limpiezaperiódica con materiales ligera o escasamente abrasivos, en la misma direccióndel pulido y sin empleo de componentes clorados, finalizando las operacionesde limpieza con un abundante aclarado, preferentemente con agua caliente.

En el pulido debe exigirse adoptar las siguientes precauciones:

• Mantener la pieza lo mas fría posible. Por encima de los 120ºC hay riesgode dañar el pasivado.

• El abrasivo debe seguir la dirección del tratamiento de pulido anterior.• En cada cambio de grano de pulido debe limpiarse a fondo la superficie

para evitar una posible contaminación puntual.• Es imprescindible cerciorarse de que el abrasivo no contiene acero al

carbono ni restos de él.• Las superficies ya pulidas deben protegerse mediante papel adhesivo o

cualquier otro revestimiento protector no contaminante.

Tratamiento mecánico de la superficie

• Limpieza con cepillo: La superficie puede ser limpiada de impurezasadheridas con cepillo de acero inoxidable, nunca con cepillo de cerdas dehierro o acero al carbono, que ni siquiera haya sido utilizado en contactocon este material, para evitar la contaminación de la superficie.

• Amolado: Puede llevarse a cabo igualmente con utensilios que no hayantocado previamente el acero al carbono.