La teja de arcilla estructural describe una categoría de materiales de construcción de arcilla cocida que se utilizan para construir techos, paredes y pisos con fines estructurales y no estructurales, especialmente en aplicaciones ignífugas. También llamada teja de construcción , terracota estructural , teja hueca , teja saltillo y bloque de arcilla , el material es una forma de arcilla extruida con una profundidad sustancial que permite colocarla de la misma manera que otra mampostería de arcilla u hormigón. En América del Norte se utilizó principalmente a fines del siglo XIX y principios del XX, alcanzando su máxima popularidad a principios del siglo y disminuyendo alrededor de la década de 1950. La teja de arcilla estructural creció en popularidad a fines del siglo XIX porque se podía construir más rápido, era más liviana y requería una cimbra plana más simple que la construcción de bóvedas de ladrillo anterior. [1]
Cada unidad está generalmente hecha de arcilla o terracota con cavidades huecas, o celdas, en su interior. Los colores de la terracota se transforman de gris (arcilla cruda y húmeda) a tonos naranja, rojo, amarillo y crema. Esto se debe a un efecto del proceso de cocción que endurece la arcilla para que pueda usarse con fines estructurales. [2] El material se usa comúnmente en arcos de piso, ignifugación , tabiques divisorios y entablillados . [3] Sigue usándose en Europa para construir paredes y tabiques resistentes al fuego. En América del Norte, el material ha sido reemplazado en gran medida por unidades de mampostería de hormigón .
Las tejas de arcilla se han utilizado en diferentes formas durante miles de años. Los romanos fueron de los primeros en utilizar tejas de arcilla en la construcción, construyendo vasijas de barro para aligerar las cargas de las bóvedas. [4] Sin embargo, el primer uso estructural registrado de formas de terracota fue en Italia en el siglo VI, en la cúpula de la Iglesia de San Vitale en Rávena. Las vasijas de barro revestidas con yeso de París aligeraban la carga de la cúpula de manera similar a la construcción romana anterior. [3]
El primer uso registrado de baldosas de arcilla estructural en los Estados Unidos fue en 1853. Frederick A. Peterson diseñó óvalos de arcilla hechos a mano que colocó entre vigas en I y cubrió con cemento para crear pisos. Peterson estrenó su método en el edificio Cooper Union en la ciudad de Nueva York. Sin embargo, el método de Peterson no se produjo en masa ni se replicó hasta la década de 1870. [4] En 1871, Balthasar Kreischer y George H. Johnson patentaron un nuevo método similar al de Peterson, basado en precedentes anteriores, incluidos los del arquitecto británico Joseph Bunnett en 1858, así como en diseños de Peterson. [4] Cada uno de estos métodos surgió de una creciente necesidad de impermeabilizar los edificios después de los incendios masivos en los Estados Unidos durante ese último cuarto del siglo XIX.
Antes del uso generalizado de las tejas de arcilla estructural, las técnicas de protección contra incendios estaban dominadas por las construcciones con ladrillos y mampostería. Sin embargo, las construcciones con ladrillos y mampostería, especialmente las bóvedas, eran pesadas, llevaban mucho tiempo construirlas y requerían la construcción de costosos encofrados personalizados. [4] Las tejas de arcilla estructural ofrecían una alternativa más ligera, rápida y sencilla. Un sistema de enclavamiento de tejas de arcilla angulares que se encajaban entre sí con una piedra angular se hizo popular a principios de la década de 1870 después de que los diseños de Vincent Garcin se produjeran en masa para crear arcos segmentados planos. [4] Este arco segmentado plano, desarrollado por Garcin, se utilizó por primera vez en los Estados Unidos en la Oficina de Correos de Nueva York, el edificio Kendall en Chicago y el edificio Singer Manufacturing en St. Louis, convirtiéndose en el uso más prolífico de las tejas de arcilla huecas hasta finales de siglo. [4]
Con su creciente popularidad, las tejas de arcilla estructural se convirtieron en uno de los materiales más populares para la protección contra incendios de las construcciones de hierro y acero. [4] Sin embargo, su capacidad para proteger contra incendios no se apreció plenamente hasta que Peter Bonnett Wight inventó la "zapata para tejas" en 1881. La "zapata para tejas" cubría el lado expuesto de las vigas de metal, aislándolas completamente del fuego. [1]
La construcción con arcos planos se hizo cada vez más popular con el aumento del número de edificios que utilizaban elementos estructurales de acero y hierro en su diseño. Los nuevos requisitos del código de construcción para la protección contra incendios ayudaron al uso y la proliferación de tejas de arcilla estructural en rascacielos y otros edificios de gran tamaño. [3] Después de 1910, los fabricantes comenzaron a probar y desarrollar sistemas de tejas de arcilla estructural más fuertes y complejos que funcionaban mejor en compresión. Una mayor resistencia a la compresión, que se encontró principalmente en la invención del arco de presión final, permitió que el material se usara en tramos de piso más largos. [3] Sin embargo, a medida que el hormigón armado se hizo más popular como una alternativa más barata y menos compleja, el uso de tejas de arcilla estructural en pisos y techos disminuyó. Cada vez más, las tejas de arcilla se usaban dentro de pisos de concreto para hacerlos más livianos o como centrado/encofrado para la construcción de concreto. [4] [3]
Con el auge de los pisos de hormigón armado y las cubiertas de metal, las baldosas de arcilla estructural dejaron de ser populares para su uso en aplicaciones horizontales. [3] Si bien el uso de baldosas de arcilla estructural en pisos y techos disminuyó, su uso en paredes gozó de popularidad hasta la década de 1950. [4] Los bloques de baldosas de pared continúan fabricándose, pero las unidades de baldosas especiales a menudo requieren encargos personalizados. [3] Los arcos de baldosas de arcilla ya no se fabrican y, debido a la falta de artesanos capacitados para colocar los sistemas de arcos, nunca se reemplazan. [3]
La construcción de arcos de presión lateral, el primer método utilizado en arcos de piso de baldosas, se compone de baldosas huecas colocadas paralelas a vigas en I. [4]
La construcción con arcos de presión en los extremos se compone de tejas huecas colocadas perpendicularmente a las vigas en I. Este método se hizo popular después de que se descubrió que era cincuenta por ciento más eficiente que los arcos de presión laterales. [3] [4]
Un uso popular de las tejas de arcilla estructural era la teja de libro, una teja hueca plana que se utilizaba en sistemas de techado. La teja de libro también se utilizaba en pisos elevados para permitir el paso de tuberías y otros sistemas en los edificios. [4]
A fines de la década de 1890, el sistema más popular de arcos de piso de baldosas combinaba la construcción con presión lateral y final. Sin embargo, con el aumento de la popularidad de la construcción con hormigón, la construcción compuesta comenzó a utilizar ambos métodos junto con el hormigón armado. Los sistemas posteriores utilizaron baldosas de arcilla y hormigón armado para reemplazar los arcos de piso de baldosas en la década de 1930. [3]
La forma más popular y duradera de teja de arcilla estructural es su uso en aplicaciones verticales como elemento estructural. En la aplicación vertical, los bloques de teja de arcilla estructural se utilizan tanto en columnas como en muros de carga. Asimismo, los bloques de teja de arcilla estructural se utilizaban con frecuencia como soporte para paredes exteriores, a menudo rellenando los huecos detrás de ornamentos arquitectónicos, piedra o ladrillos. [3] En las primeras construcciones de acero, los bloques de teja de arcilla se utilizaban históricamente como relleno entre los miembros estructurales, lo que proporcionaba un soporte lateral muy necesario. [3] En algunos casos, se crearon paredes enteras, normalmente en edificios de una sola planta, rara vez más altas, a partir de teja de arcilla estructural, normalmente de varias láminas de espesor. [3] Las celdas de estos bloques podían estar sin relleno o rellenas con refuerzo y lechada. [3]
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La baldosa de revestimiento vidriada estructural es quizás la forma más común y prolífica de bloque de baldosas de arcilla. La baldosa de revestimiento vidriada estructural se ha utilizado ampliamente en entornos institucionales donde se desea una superficie duradera y de fácil limpieza. El material se encuentra comúnmente en escuelas, centros penitenciarios, piscinas e instalaciones similares. Se ha desarrollado una amplia variedad de formas para permitir la construcción de esquinas, tapas, bases de pared y otros elementos utilizando tamaños estándar. La baldosa de revestimiento vidriada estructural no se puede cortar fácilmente sin dañar la superficie vidriada, por lo que hay varias docenas de formas especiales disponibles para permitir la adaptación a la mayoría de las situaciones. La baldosa de revestimiento vidriada estructural presenta una superficie vidriada cocida que se puede producir en colores similares a los disponibles en baldosas de cerámica estándar. [5] La baldosa de revestimiento vidriada estructural ha sido reemplazada en algunas aplicaciones por unidades de mampostería vidriada, un compuesto de mampostería de hormigón y un revestimiento de superficie similar a la baldosa.
Se produjeron tipos especiales de tejas de arcilla estructural con una superficie curva vitrificada o esmaltada para su uso en la construcción de silos agrícolas . Otras formas, llamadas "tejas telefónicas", se utilizaron como conductos subterráneos multicelulares para cables telefónicos. [6]
Las tejas de arcilla estructural todavía se fabrican según procesos históricos: la arcilla se amasa hasta obtener una consistencia adecuada, se prensa en moldes y se cuece en grandes hornos. [3] Se utilizan diferentes moldes y formas para cada tipo y forma de teja de arcilla estructural.
Las tejas de arcilla estructural se clasifican en tres grados: duras, semiporosas y porosas. Cada clasificación se diferencia por el tiempo durante el cual se hornean las tejas durante el proceso de fabricación y cada clasificación se utiliza para diferentes propósitos. [3]
Las baldosas duras tienen la mayor resistencia estructural de las tres categorías y se utilizan principalmente en aplicaciones en las que están expuestas a los elementos. Su dureza resiste la humedad, ya que es menos porosa que otras clasificaciones. Sin embargo, las baldosas duras son menos ignífugas, ya que son propensas a agrietarse con altas temperaturas. [3]
La baldosa semiporosa tiene una resistencia moderada y es resistente a la humedad.
Las baldosas porosas se fabrican mezclando arcilla con paja, aserrín u otros materiales que se queman durante el proceso de fabricación, lo que las hace muy porosas y más livianas, además de reducir las cargas muertas estructurales. Las baldosas porosas eran las preferidas entre los constructores por su resistencia al fuego, ya que se comportaban bien en altas temperaturas. [3]
Las baldosas se clasifican en categorías de soporte de carga y no soporte de carga. Las baldosas de soporte de carga se describen en la norma ASTM C34, subdivididas en grado LBX, para áreas expuestas a la intemperie, y LB, para aplicaciones protegidas. Las baldosas de soporte de carga se describen en la norma ASTM C56 en un grado, NB. Se utilizan para particiones interiores y se pueden colocar con celdas que corren horizontal o verticalmente. Las baldosas pueden tener nervaduras para aceptar un acabado de yeso, o ser lisas. Había formas especiales disponibles para fijar y ajustar alrededor de las formas de acero estructural, proporcionando un cerramiento resistente al fuego para los elementos de acero de soporte de carga. [5] [7]
Las tejas de arcilla estructural se fabrican en una variedad de tamaños estándar, incluidos 4 pulgadas (10 cm), 6 pulgadas (15 cm), 8 pulgadas (20 cm), 10 pulgadas (25 cm) y 12 pulgadas (30 cm) de espesor, y típicamente dimensiones de cara de 12 pulgadas (30 cm) x 12 pulgadas (30 cm) o 12 pulgadas (30 cm) x 8 pulgadas (20 cm). [5] Las tejas también se fabricaron en una serie de formas de cuña graduadas para su instalación entre elementos de acero como una estructura de piso de arco plano ignífugo, para ser cubierta con una superficie de desgaste de hormigón por encima. En otros casos, las tejas de arcilla estructural se utilizaron como material de encofrado permanente para reducir el volumen y el peso de las losas de piso de hormigón estructural. [8]
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