El enmarcado , en construcción , es el encaje de piezas para darle soporte y forma a una estructura . [1] Los materiales de la estructura suelen ser madera , madera de ingeniería o acero estructural . La alternativa a la construcción con marcos generalmente se denomina construcción de muros masivos , donde se utilizan capas horizontales de materiales apilados, como construcción de troncos , mampostería , tierra apisonada , adobe , etc., sin marcos. [ cita necesaria ]
La estructura de construcción se divide en dos categorías amplias, [2] construcción de estructura pesada (estructura pesada) si los soportes verticales son pocos y pesados, como en la estructura de madera , la estructura de postes o la estructura de acero ; o construcción de marco ligero (light-framing) si los soportes son más numerosos y más pequeños, como globo, plataforma o marco de acero ligero. La construcción de estructuras livianas utilizando madera de dimensiones estandarizadas se ha convertido en el método de construcción dominante en América del Norte y Australia debido a la economía del método; El uso de material estructural mínimo permite a los constructores cercar un área grande a un costo mínimo y al mismo tiempo lograr una amplia variedad de estilos arquitectónicos.
Las estructuras modernas de estructura liviana generalmente obtienen resistencia de los paneles rígidos ( madera contrachapada y otros compuestos similares a la madera contrachapada, como tableros de fibra orientada (OSB, por sus siglas en inglés) utilizados para formar todo o parte de las secciones de la pared), pero hasta hace poco los carpinteros empleaban varias formas de refuerzo diagonal para estabilizar paredes. Los refuerzos diagonales siguen siendo una parte interior vital de muchos sistemas de techos, y los códigos de construcción de muchos municipios o las leyes estatales individuales de los Estados Unidos exigen refuerzos contra el viento en las paredes . Los muros de corte con marcos especiales son cada vez más comunes para ayudar a los edificios a cumplir con los requisitos de la ingeniería sísmica y la ingeniería eólica .
Históricamente, la gente unía postes de madera con formas naturales como estructura y luego comenzaron a usar juntas para conectar las vigas, un método que hoy se llama estructura de madera tradicional o estructura de troncos. En los Estados Unidos, las estructuras de madera fueron reemplazadas por las estructuras de globos a partir de la década de 1830. La estructura de globos utiliza muchos miembros de pared livianos llamados montantes en lugar de menos soportes más pesados llamados postes; Los componentes de la estructura del globo se clavan entre sí en lugar de ensamblarse mediante carpintería . Los montantes en un marco de globo se extienden dos pisos desde el alféizar hasta la placa. El marco de plataforma reemplazó al marco de globo y es el método de marco de madera estándar en la actualidad. El nombre proviene de que cada nivel del piso está enmarcado como una unidad o plataforma separada.
La construcción con marcos rara vez se utilizaba en Escandinavia antes del siglo XX debido a la abundante disponibilidad de madera, la abundancia de mano de obra barata y la superioridad del aislamiento térmico de los troncos; por lo tanto, las estructuras de madera no despegaron allí por primera vez en edificios sin calefacción, como granjas, dependencias y villas de verano, ni en casas hasta que se desarrolló el aislamiento de paredes. [3]
La estructura de muros en la construcción de viviendas incluye los miembros verticales y horizontales de los muros exteriores y los tabiques interiores, tanto de muros portantes como de muros no portantes. Estos miembros de palo , conocidos como montantes , placas de pared y dinteles (a veces llamados cabeceras ), sirven como base para clavar todo el material de cobertura y sostienen las plataformas del piso superior, que brindan resistencia lateral a lo largo de una pared. Las plataformas pueden ser la estructura en caja de un techo y un techo, o las vigas del techo y el piso del piso superior. [4] En los oficios de la construcción, la técnica se conoce como estructura de palos , palo y plataforma , o palo y caja , ya que los palos (postes) dan a la estructura su soporte vertical, y las secciones del piso en forma de caja con vigas contenidas Dentro de postes largos y dinteles (más comúnmente llamados encabezados ), soportan el peso de lo que esté arriba, incluida la siguiente pared y el techo sobre el piso superior. La plataforma también proporciona soporte lateral contra el viento y mantiene las paredes de los palos firmes y cuadradas. Cualquier plataforma inferior soporta el peso de las plataformas y paredes por encima del nivel de los travesaños y vigas que la componen.
En algunos países, la madera para estructuras está sujeta a normas reguladas que requieren un sello de calidad y un contenido de humedad que no exceda el 19%. [5]
Hay cuatro métodos históricamente comunes para enmarcar una casa.
Generalmente se aplica un revestimiento de pared, generalmente de madera contrachapada u otro laminado, a la estructura antes del montaje, eliminando así la necesidad de andamios y, nuevamente, aumentando la velocidad y recortando las necesidades y gastos de mano de obra. Algunos tipos de revestimiento exterior, como los tableros de fibra impregnados con asfalto , la madera contrachapada , los tableros de fibra orientada y los tableros de oblea , proporcionarán un refuerzo adecuado para resistir cargas laterales y mantener la pared cuadrada (los códigos de construcción en la mayoría de las jurisdicciones exigen un revestimiento de madera contrachapada rígida). Otros, como los tableros rígidos de fibra de vidrio, los tableros de fibra recubiertos de asfalto, el poliestireno o el poliuretano , no lo harán. [4] En este último caso, la pared debe reforzarse con un refuerzo diagonal de madera o metal insertado en los montantes. [11] En jurisdicciones sujetas a fuertes tormentas de viento (países con huracanes, callejones de tornados ), los códigos locales o las leyes estatales generalmente requerirán tanto los tirantes diagonales contra el viento como el revestimiento exterior rígido, independientemente del tipo y tipo de cubiertas exteriores resistentes a la intemperie.
Generalmente se utiliza un poste de múltiples montantes de al menos tres montantes en las esquinas e intersecciones exteriores para asegurar una buena unión entre las paredes contiguas. Proporciona soporte para clavar acabados interiores y revestimientos exteriores. Sin embargo, las esquinas y las intersecciones deben enmarcarse con al menos dos montantes. [12]
Se requiere un soporte para clavar los bordes del techo en la unión de la pared y el techo, donde las particiones corren paralelas a las vigas del techo. Este material se conoce comúnmente como madera muerta o respaldo. [13]
La estructura de paredes en la construcción de viviendas incluye los miembros verticales y horizontales de las paredes exteriores y las particiones interiores. Estos miembros, denominados montantes, placas de pared y dinteles, sirven como base para clavar todo el material de cobertura y sostienen los pisos superiores, el techo y el techo. [4]
Los montantes de pared exterior son los miembros verticales a los que se fijan el revestimiento y el revestimiento de la pared. [14] Se apoyan sobre una placa inferior o antepecho de cimentación y a su vez sostienen la placa superior. Los montantes suelen constar de 1+1 ⁄ 2 -por- 3+1 ⁄ 2 pulgadas (38 mm × 89 mm) o 1+1 ⁄ 2 -por- 5+Madera de 1 ⁄ 2 pulgadas (38 mm × 140 mm) y comúnmente están espaciadas a 16 pulgadas (410 mm) entre centros. Este espacio se puede cambiar a 12 o 24 pulgadas (300 o 610 mm) entre centros dependiendo de la carga y las limitaciones impuestas por el tipo y espesor del revestimiento de pared utilizado. más ancho 1+1 ⁄ 2 -por- 5+Se pueden usar montantes de 1⁄2 pulgada para proporcionar espacio para más aislamiento . Aislamiento más allá del que se puede acomodar dentro de un 3+También se puede proporcionar un espacio para montantes de 1⁄2 pulgada por otros medios, como aislamiento rígido o semirrígido o bloques entre 1+1 ⁄ 2 -por- 1+Tiras de enrasado horizontales de 1 ⁄ 2 pulgadas o revestimiento aislante rígido o semirrígido en el exterior de los montantes. Los montantes se fijan a placas de pared horizontales superior e inferior de 1+Madera de 1 ⁄ 2 pulgadas que tenga el mismo ancho que los montantes. [5]
Los tabiques interiores que soportan cargas en el suelo , el techo o el tejado se denominan muros de carga; otros se denominan tabiques no portantes o simplemente tabiques. Los muros de carga interiores se enmarcan de la misma forma que los muros exteriores. Los pernos suelen ser 1+1 ⁄ 2 pulgadas × 3+Madera de 1 ⁄ 2 pulgadas (38 mm × 89 mm) espaciada a 16 pulgadas (410 mm) entre centros. Este espacio se puede cambiar a 12 o 24 pulgadas (300 o 610 mm) según las cargas soportadas y el tipo y espesor del acabado de pared utilizado. [12]
Las particiones se pueden construir con 1+1 ⁄ 2 pulgadas × 2+1 ⁄ 2 pulg. (38 mm × 64 mm) o 1+1 ⁄ 2 pulgadas × 3+Montantes de 1 ⁄ 2 pulgadas (38 mm × 89 mm) espaciados a 16 o 24 pulgadas (410 o 610 mm) entre centros, dependiendo del tipo y espesor del acabado de pared utilizado. Cuando un tabique no contenga una puerta batiente, 1+1 ⁄ 2 pulgadas × 3+A veces se utilizan montantes de 1 ⁄ 2 pulgadas (38 mm × 89 mm) a 16 pulgadas (410 mm) en el centro con la cara ancha del montante paralela a la pared. Por lo general, esto se hace solo en las particiones que rodean armarios o alacenas para ahorrar espacio. Dado que los tabiques no soportan ninguna carga vertical, se pueden utilizar montantes individuales en las aberturas de las puertas. La parte superior de la abertura se puede unir con una sola pieza de 1+ Madera de 38 mm ( 1 ⁄ 2 pulgadas) del mismo ancho que los montantes. Estos miembros proporcionan un soporte para clavar acabados de paredes, marcos de puertas y molduras . [12]
Los dinteles (o cabeceras) son los miembros horizontales colocados sobre ventanas, puertas y otras aberturas para transportar cargas a los montantes contiguos. [4] Los dinteles generalmente se construyen con dos piezas de madera de 2 pulgadas (nominal) (38 mm) separadas con espaciadores al ancho de los montantes y clavadas juntas para formar una sola unidad. Los dinteles se clavan predominantemente entre sí sin espaciadores para formar una viga sólida y permitir que la cavidad restante se llene con aislamiento desde el interior. El material espaciador preferible es un aislamiento rígido. [14] La profundidad de un dintel está determinada por el ancho del vano y las cargas verticales soportadas.
Luego se levantan y colocan las secciones completas de la pared, se agregan tirantes temporales y las placas inferiores se clavan a través del contrapiso a los miembros de la estructura del piso. Los tirantes deben tener su dimensión mayor en la vertical y deben permitir el ajuste de la posición vertical de la pared. [11]
Una vez que las secciones ensambladas están aplomadas, se clavan en las esquinas e intersecciones. A menudo se coloca una tira de polietileno entre las paredes interiores y la pared exterior, y encima de la primera placa superior de las paredes interiores antes de aplicar la segunda placa superior para lograr la continuidad de la barrera de aire cuando el polietileno cumple esta función. [11]
Luego se agrega una segunda placa superior, con juntas desplazadas al menos a un espacio de montante de las juntas en la placa de debajo. Esta segunda placa superior generalmente traslapa la primera placa en las esquinas y las intersecciones de los tabiques y, cuando se clava en su lugar, proporciona una unión adicional a las paredes enmarcadas. Cuando la segunda placa superior no traslape la placa inmediatamente debajo en las intersecciones de las esquinas y las particiones, estas se pueden unir con placas de acero galvanizado de 0,036 pulgadas (0,91 mm) de al menos 3 pulgadas (76 mm) de ancho y 6 pulgadas (150 mm) de largo. clavado con al menos tres 2+ Clavos de 64 mm ( 1 ⁄ 2 pulgadas) en cada pared. [11]
La construcción de marcos reforzados , también conocida como marco completo, medio marco, [6] marco reforzado de Nueva Inglaterra, [7] marco combinado, [8] es una forma temprana de marcos ligeros desarrollados a partir de los marcos de madera más pesados que los precedieron. Se define por el uso continuado de vigas, esquineros y tirantes. Las piezas están embutidas, espigadas y fijadas con los montantes clavados a las vigas y alféizares. [8] Debido a la temprana introducción de los aserraderos (ya en 1635 en New Hampshire), [15] ya en 1637 las estructuras de madera en las colonias inglesas del noreste de América del Norte utilizaban montantes ligeros entre las esquinas más pesadas. Norman Isham escribió: "a veces el marco se cubría con tablas verticales aplicadas a los alféizares, placas y vigas sin ningún marco intermedio, pero en un mayor número de casas los espacios entre las vigas más pesadas se rellenan con palos verticales más ligeros llamados montantes". [16] El crecimiento de la industria de fabricación de clavos a principios del siglo XIX hizo que el ensamblaje del marco fuera aún más rápido, y algunas de las primeras máquinas se desarrollaron a fines del siglo XVIII en Massachusetts. Jacob Perkins de Newburyport, Massachusetts , inventó una máquina que podía producir 10.000 clavos al día. [15]
Los edificios de tres pisos en Nueva Inglaterra se construían comúnmente con esta forma, que se indica en los permisos de construcción de la época como "marco embutido".
Su uso sobrevivió hasta la década de 1940 en el noreste de Estados Unidos, [9] cuando fue reemplazado gradualmente por el marco de plataforma.
La estructura con globos es un método de construcción con madera utilizado principalmente en áreas ricas en bosques de coníferas como Escandinavia , Canadá , Estados Unidos hasta mediados de la década de 1950 y alrededor del bosque de Thetford en Norfolk, Inglaterra . El nombre proviene de un tipo de construcción francés de Missouri, maison en boulin , siendo boulin un término francés para un soporte de andamio horizontal. También se la conocía como "construcción de Chicago" en el siglo XIX. [18]
La estructura de globo utiliza miembros de estructura largos y continuos ( montantes de pared ) que van desde la placa del alféizar hasta la placa superior, con estructuras de piso intermedias que entran y se clavan en ellos. [19] [20] Aquí, las alturas de los alféizares de las ventanas, los encabezados y la altura del siguiente piso se marcarían en los montantes con un poste de piso . Una vez popular cuando abundaba la madera larga, la estructura de globos ha sido reemplazada en gran medida por la estructura de plataforma .
No se sabe con certeza quién introdujo el armazón de globos en los Estados Unidos. Sin embargo, el primer edificio que utilizó estructuras de globos fue posiblemente un almacén construido en 1832 en Chicago , Illinois, por George Washington Snow o Augustine Deodat Taylor. [21] [15] Ambos hombres llegaron a Chicago desde Nueva Inglaterra, donde el uso de estructuras de madera livianas ya era común. [16] El crítico de arquitectura Sigfried Giedion citó la atribución de la década de 1880 del arquitecto de Chicago John M. Van Osdel , así como la Historia de Chicago de 1885 de AT Andreas, para acreditar a Snow como "inventor del método del marco de globo". [22] [23] En 1833, Taylor construyó la primera iglesia católica en Chicago, St. Mary's, utilizando el método de estructura de globos; Este edificio fue trasladado y rehabilitado varias veces antes de quemarse en el Gran Incendio de Chicago . [24]
En la década de 1830, Hoosier Solon Robinson publicó artículos sobre un nuevo y revolucionario sistema de estructura, llamado "estructura de globo" por los constructores posteriores. El sistema de Robinson requería madera estándar de 2 × 4, clavadas para formar un esqueleto ligero y resistente. Los constructores se mostraron reacios a adoptar la nueva tecnología; sin embargo, en la década de 1880, alguna forma de marco de 2 × 4 era estándar. [25]
Alternativamente, los franceses en Missouri pudieron haber utilizado un precursor del marco del globo hasta 31 años antes. [17]
Aunque la madera abundaba en los Estados Unidos del siglo XIX, no así la mano de obra calificada. La llegada de clavos baratos hechos a máquina, junto con los aserraderos impulsados por agua a principios del siglo XIX, hicieron que los armazones de globos fueran muy atractivos, porque no requerían carpinteros altamente calificados, al igual que las uniones de cola de milano , mortajas y espigas que requerían los postes y espigas. construcción de vigas . Por primera vez, cualquier agricultor podría construir sus propios edificios sin una larga curva de aprendizaje. [26]
Se ha dicho que los globos poblaron el oeste de Estados Unidos y las provincias occidentales de Canadá. Sin él, las ciudades occidentales en auge ciertamente no podrían haber florecido de la noche a la mañana. [27] También es probable que, al reducir radicalmente los costos de construcción, la estructura con globos mejorara las opciones de vivienda de los norteamericanos más pobres. [ cita necesaria ] Sin embargo, la estructura de globos requería montantes muy largos y, a medida que los árboles altos se agotaron en la década de 1920, la estructura de plataforma se volvió frecuente. [28]
Los armazones con globos presentan desafíos en la lucha contra incendios, ya que muchos edificios antiguos con armazones de globos carecen de cortafuegos o bloqueos contra incendios en las cavidades abiertas del armazón, y un incendio puede propagarse verticalmente en poco tiempo. Dado que las cavidades del marco del piso y del marco de la pared se interconectan, el fuego puede propagarse rápidamente por toda la estructura. Muchos edificios con estructura de globos son anteriores a la introducción de códigos de construcción que exigen bloqueos contra incendios, y un incendio puede propagarse desde el sótano hasta el ático en minutos. [29]
La principal diferencia entre la estructura de plataforma y globo está en las líneas del piso. Los montantes de la pared tipo globo se extienden desde el alféizar del primer piso hasta la placa superior o la viga final del segundo piso. La pared con estructura de plataforma, en cambio, es independiente para cada planta. [30]
Los materiales para las estructuras ligeras suelen ser madera o acero rectangular, tubos o canales en C. Las piezas de madera suelen estar conectadas con sujetadores de clavos, clavos o tornillos; Las piezas de acero se conectan con tornillos para armazones de cabeza plana o tuercas y pernos. Las especies preferidas para los miembros estructurales lineales son las maderas blandas como el abeto, el pino y el abeto. Las dimensiones del material del marco liviano varían de 38 por 89 mm (1,5 por 3,5 pulgadas); es decir, un número dimensional de dos por cuatro a 5 cm por 30 cm (dos por doce pulgadas) en la sección transversal, y longitudes que van desde 2,5 metros (8,2 pies) para paredes hasta 7 metros (23 pies) o más para vigas y vigas. Recientemente, [ ¿ cuándo? ] Los arquitectos han comenzado a experimentar con marcos de aluminio modulares precortados para reducir los costos de construcción en el sitio.
Los paneles de pared construidos con montantes están interrumpidos por secciones que proporcionan aberturas toscas para puertas y ventanas . Las aberturas generalmente están cubiertas por un encabezado o dintel que soporta el peso de la estructura sobre la abertura. Los cabezales generalmente se construyen para descansar sobre recortadores , también llamados gatos. Las áreas alrededor de las ventanas están definidas por un alféizar debajo de la ventana y lisiados, que son montantes más cortos que abarcan el área desde la placa inferior hasta el alféizar y, a veces, desde la parte superior de la ventana hasta el travesaño, o desde el travesaño hasta la placa superior. . Los refuerzos diagonales hechos de madera o acero proporcionan resistencia al corte (resistencia horizontal), al igual que los paneles de láminas clavados a montantes, antepechos y cabeceras. [ cita necesaria ]
Las secciones de pared generalmente incluyen una placa inferior que se fija a la estructura de un piso y una, o más a menudo dos placas superiores que unen las paredes y proporcionan un soporte para las estructuras sobre la pared. Los marcos de piso de madera o acero generalmente incluyen una viga de borde alrededor del perímetro de un sistema de vigas de piso y, a menudo, incluyen material de puente cerca del centro de un tramo para evitar el pandeo lateral de los miembros transversales. En la construcción de dos pisos, se dejan aberturas en el sistema de piso para el hueco de la escalera, en las que los contrahuellas y los escalones se unen con mayor frecuencia a caras cuadradas cortadas en largueros de escalera inclinados. [ cita necesaria ]
Los revestimientos de paredes interiores en construcciones de estructura liviana generalmente incluyen paneles de yeso , listones y yeso o paneles decorativos de madera . [ cita necesaria ]
Los acabados exteriores para paredes y techos suelen incluir revestimientos de madera contrachapada o compuestos , revestimientos de ladrillo o piedra y varios acabados de estuco . Las cavidades entre los montantes, generalmente colocadas a una distancia de 40 a 60 cm (16 a 24 pulgadas), generalmente se rellenan con materiales aislantes , como guata de fibra de vidrio , o relleno de celulosa , a veces hecho de papel de periódico reciclado tratado con aditivos de boro para la prevención de incendios y el control de plagas . [ cita necesaria ]
En la construcción natural , se pueden utilizar fardos de paja , mazorca y adobe tanto para paredes exteriores como interiores.
La parte de un edificio estructural que atraviesa diagonalmente una pared se llama barra en T. Evita que las paredes se derrumben con las ráfagas de viento. [ cita necesaria ]
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Los techos generalmente se construyen para proporcionar una superficie inclinada destinada a arrojar lluvia o nieve, con pendientes que van desde 1:15 (menos de una pulgada por pie lineal de tramo horizontal) hasta pendientes pronunciadas de más de 2:1. Una estructura de marco liviano construida principalmente dentro de paredes inclinadas que también sirven como techo se llama marco en A.
En América del Norte, los techos suelen estar cubiertos con tejas hechas de asfalto, fibra de vidrio y una pequeña capa de grava, pero se utiliza una amplia gama de materiales. [31] El alquitrán fundido se utiliza a menudo para impermeabilizar techos más planos, pero los materiales más nuevos incluyen caucho y materiales sintéticos. Los paneles de acero son revestimientos de tejados populares en algunas zonas y se prefieren por su durabilidad. Los tejados de pizarra o tejas ofrecen revestimientos más históricos para tejados de estructura ligera.
Los métodos de estructura ligera permiten la construcción sencilla de diseños de techo únicos; Los techos a cuatro aguas, por ejemplo, se inclinan hacia las paredes en todos los lados y están unidos por vigas a cuatro aguas que se extienden desde las esquinas hasta una cumbrera. Los valles se forman cuando dos secciones de techo inclinadas drenan una hacia la otra. Las buhardillas son áreas pequeñas en las que las paredes verticales interrumpen la línea del techo y que están rematadas por pendientes en ángulos generalmente rectos con respecto a una sección principal del techo. Los frontones se forman cuando una sección longitudinal de un techo inclinado termina para formar una sección de pared triangular. Los triforios están formados por una interrupción a lo largo de la pendiente de un techo donde una pared vertical corta lo conecta con otra sección del techo. Los tejados planos, que suelen incluir al menos una pendiente nominal para evacuar el agua, suelen estar rodeados por parapetos con aberturas (llamadas imbornales ) para permitir el drenaje del agua. Los grillos inclinados se construyen en los techos para desviar el agua de áreas de drenaje deficiente, como detrás de una chimenea en la parte inferior de una sección inclinada.
Los edificios de estructura ligera en áreas con heladas poco profundas o inexistentes a menudo se construyen sobre cimientos monolíticos de losas de concreto que sirven como piso y soporte para la estructura. Otros edificios de estructura ligera se construyen sobre un espacio de acceso o un sótano , con vigas de madera o acero que se utilizan para atravesar las paredes de los cimientos, generalmente construidas con hormigón vertido o bloques de hormigón .
Los componentes de ingeniería se utilizan comúnmente para formar estructuras de pisos, techos y techos en lugar de madera maciza. Las vigas en I (armazones de alma cerrada) suelen estar hechas de maderas laminadas, generalmente madera de álamo astillada, en paneles de tan solo 1 cm (0,39 pulgadas), pegados entre miembros laminados horizontalmente de menos de 4 cm por 4 cm ( dos vigas) . by-twos ), para abarcar distancias de hasta 9 m (30 pies). Las vigas y vigas de armadura de alma abierta a menudo están formadas por miembros de madera de 4 cm por 9 cm ( dos por cuatro ) para brindar soporte a pisos, sistemas de techos y acabados de techos.
El marco de la plataforma tradicionalmente se limitaba a cuatro pisos, pero algunas jurisdicciones han modificado sus códigos de construcción para permitir hasta seis pisos con protección adicional contra incendios. [32]
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