El armazón , en la construcción , es el ensamblaje de piezas para dar soporte y forma a una estructura , en particular a un edificio . [1] Los materiales de armazón suelen ser madera , madera industrial o acero estructural . La alternativa a la construcción con armazón se denomina generalmente construcción con muros macizos , en la que se utilizan capas horizontales de materiales apilados, como troncos , mampostería , tierra apisonada , adobe , etc., sin armazón. [ cita requerida ]
La estructura de los edificios se divide en dos grandes categorías: [2] construcción con 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 con estructura ligera (estructura ligera) si los soportes son más numerosos y más pequeños, como la estructura de globo , la de plataforma , la de acero ligero y la estructura prefabricada. La construcción con estructura ligera que utiliza madera dimensional estandarizada 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 encerrar un área grande a un costo mínimo y, al mismo tiempo, lograr una amplia variedad de estilos arquitectónicos.
Las estructuras modernas de armazón ligero suelen obtener resistencia a partir de paneles rígidos ( madera contrachapada y otros compuestos similares a la madera contrachapada, como los tableros de virutas orientadas (OSB) utilizados para formar la totalidad o parte de las secciones de las paredes), pero hasta hace poco los carpinteros empleaban diversas formas de arriostramiento diagonal para estabilizar las paredes. El arriostramiento diagonal sigue siendo una parte vital del interior de muchos sistemas de techos, y los códigos de construcción de muchos municipios o las leyes estatales individuales de los Estados Unidos exigen arriostramientos contra el viento en las paredes. Los muros de corte con armazón especial 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 de forma natural como armazón y luego comenzó a usar juntas para conectar las vigas, un método que hoy se llama entramado de madera tradicional o entramado de troncos. En los Estados Unidos, el entramado de madera fue reemplazado por el entramado de globos a partir de la década de 1830. El entramado de globos hace uso de muchos miembros de pared livianos llamados montantes en lugar de menos soportes más pesados llamados postes; los componentes del entramado de globos se clavan juntos en lugar de ajustarse mediante carpintería . Los montantes en un marco de globos se extienden dos pisos desde el umbral hasta la placa. El entramado de plataforma reemplazó al entramado de globos y es el método de entramado de madera estándar en la actualidad. El nombre proviene de que cada nivel de piso se enmarca como una unidad o plataforma separada. El uso de paredes y pisos hechos en fábrica ha mostrado un aumento en popularidad debido al ahorro de tiempo y la rentabilidad. ( Prefabricación ) Las paredes se hacen generalmente en instalaciones y luego se envían a los diferentes sitios de trabajo. Este proceso de enmarcado ha mejorado la velocidad de enmarcado en el sitio, acelerando el enmarcado de edificios.
Antes del siglo XX, la construcción con entramado de madera rara vez se utilizaba en Escandinavia debido a la abundante disponibilidad de madera, la abundancia de mano de obra barata y la superioridad del aislamiento térmico de los troncos. Por ello, la construcción con entramado de madera se utilizó primero para edificios sin calefacción, como granjas, dependencias y villas de verano, pero solo para casas con el desarrollo del aislamiento de paredes. [3]
El armazón de las paredes en la construcción de viviendas incluye los elementos verticales y horizontales de las paredes exteriores y las particiones interiores, tanto de las paredes de carga como de las paredes no de carga. Estos elementos de madera , denominados montantes , placas de pared y dinteles (a veces llamados cabezales ), sirven como base de clavado para todo el material de recubrimiento y sostienen las plataformas del piso superior, que proporcionan la resistencia lateral a lo largo de una pared. Las plataformas pueden ser la estructura en caja de un techo y un tejado, o las vigas del techo y el piso del piso superior. [4] En los oficios de la construcción, la técnica se conoce de diversas formas como armazón de madera , palo y plataforma o palo y caja , ya que los palos (montantes) dan a la estructura su soporte vertical, y las secciones del piso en forma de caja con vigas contenidas dentro de postes y dinteles de gran longitud (más comúnmente llamados cabezales ), sostienen el peso de lo que esté arriba, incluido el siguiente muro y el techo sobre el piso superior. La plataforma también proporciona soporte lateral contra el viento y mantiene las paredes de madera verdaderas y cuadradas. Cualquier plataforma inferior soporta el peso de las plataformas y paredes por encima del nivel de sus cabezales y vigas componentes.
En algunos países, la madera para armazón está sujeta a normas reguladas que exigen un sello de calidad y un contenido de humedad que no supere el 19 %. [5]
Existen cuatro métodos históricamente comunes para enmarcar una casa.
El revestimiento de la pared, generalmente un contrachapado u otro laminado, generalmente se aplica a la estructura antes del montaje, eliminando así la necesidad de andamios y, nuevamente, aumentando la velocidad y reduciendo las necesidades y los gastos de mano de obra. Algunos tipos de revestimiento exterior, como el tablero de fibra impregnado con asfalto , el contrachapado , el tablero de virutas orientadas y el tablero de obleas , proporcionarán un soporte adecuado para resistir las cargas laterales y mantener la pared cuadrada (los códigos de construcción en la mayoría de las jurisdicciones requieren un revestimiento de madera contrachapada rígido). Otros, como la fibra de vidrio rígida, el tablero de fibra recubierto de asfalto, el poliestireno o el tablero de poliuretano , no lo harán. [4] En este último caso, la pared debe reforzarse con un soporte diagonal de madera o metal insertado en los montantes. [11] En jurisdicciones sujetas a fuertes tormentas de viento (países de huracanes, callejones de tornados ), los códigos locales o la ley estatal generalmente requerirán tanto los soportes diagonales contra el viento como el revestimiento exterior rígido independientemente del tipo y clase de cubiertas exteriores resistentes a la intemperie.
En las esquinas exteriores y las intersecciones se suele utilizar un poste con varios montantes, de al menos tres, para asegurar una buena unión entre las paredes adyacentes. Proporciona soporte para clavar los acabados interiores y el revestimiento exterior. Sin embargo, las esquinas y las intersecciones deben estar enmarcadas con al menos dos montantes. [12]
En la unión de la pared y el techo, donde las particiones corren paralelas a las vigas del techo, se requiere un soporte con clavos para los bordes del techo. Este material se conoce comúnmente como madera muerta o soporte. [13]
El entramado de paredes en la construcción de viviendas incluye los elementos verticales y horizontales de las paredes exteriores y las particiones interiores. Estos elementos, denominados montantes, placas de pared y dinteles, sirven como base de clavado para todo el material de revestimiento y sostienen los pisos superiores, el techo y el tejado. [4]
Los montantes de pared exterior son los elementos verticales a los que se fijan el revestimiento y el revestimiento de la pared. [14] Se apoyan sobre una placa inferior o un umbral de cimentación y, a su vez, sostienen la placa superior. Los montantes suelen constar de 1+1 ⁄ 2 -por- 3+1 ⁄ 2 pulgada (38 mm × 89 mm) o 1+1 ⁄ 2 -por- 5+Madera de 1 ⁄ 2 pulgada (38 mm × 140 mm) y generalmente se espacian a 16 pulgadas (410 mm) de centro a centro. Este espaciado se puede cambiar a 12 o 24 pulgadas (300 o 610 mm) de centro a centro según la carga y las limitaciones impuestas por el tipo y el grosor del revestimiento de pared utilizado.+1 ⁄ 2 -por- 5+Se pueden utilizar montantes de 1 ⁄ 2 pulgada para proporcionar espacio para más aislamiento . El aislamiento que exceda el que se puede acomodar dentro de un espacio de 3+También se puede proporcionar un espacio de 1 ⁄ 2 pulgada entre los montantes por otros medios, como un aislamiento rígido o semirrígido o paneles entre 1+1 ⁄ 2 -por- 1+Tiras de enrasado horizontales de 1 ⁄ 2 pulgada o revestimiento aislante rígido o semirrígido en el exterior de los montantes. Los montantes se fijan a placas de pared horizontales superiores e inferiores de 1+Madera de 1 ⁄ 2 pulgada del mismo ancho que los montantes. [5]
Los tabiques interiores que soportan cargas de suelo , techo o cubierta se denominan muros de carga; otros se denominan tabiques no portantes o simplemente no portantes. Los muros de carga interiores se enmarcan de la misma manera que los muros exteriores. Los montantes suelen ser de 1+1 ⁄ 2 pulgada × 3+1 ⁄ 2 in (38 mm × 89 mm) de madera espaciada a 16 in (410 mm) de centro a centro. Este espaciamiento puede cambiarse a 12 o 24 in (300 o 610 mm) dependiendo de las cargas soportadas y el tipo y espesor del acabado de pared utilizado. [12]
Las particiones se pueden construir con 1+1 ⁄ 2 pulgada × 2+1 ⁄ 2 pulgada (38 mm × 64 mm) o 1+1 ⁄ 2 pulgada × 3+Montantes de 1 ⁄ 2 in (38 mm × 89 mm) espaciados a 16 o 24 in (410 o 610 mm) entre centros según el tipo y el grosor del acabado de pared utilizado. Cuando una partición no contiene una puerta batiente, 1+1 ⁄ 2 pulgada × 3+A veces se utilizan montantes de 1 ⁄ 2 in (38 mm × 89 mm) a 16 in (410 mm) de centro a centro con la cara ancha del montante paralela a la pared. Esto se suele hacer solo para divisiones que encierran armarios o alacenas para ahorrar espacio. Dado que no hay carga vertical que soportar sobre las divisiones, se pueden utilizar montantes individuales en las aberturas de las puertas. La parte superior de la abertura se puede cubrir con una sola pieza de 1+1 ⁄ 2 pulgada (38 mm) de madera del mismo ancho que los montantes. Estos elementos proporcionan un soporte para clavar el acabado de las paredes, los marcos de las puertas y las molduras . [12]
Los dinteles (o cabezales) son los elementos horizontales que se colocan sobre las ventanas, puertas y otras aberturas para transportar cargas a los montantes adyacentes. [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 entre sí 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 rellene con aislamiento desde el interior. El material espaciador preferible es el aislamiento rígido. [14] La profundidad de un dintel está determinada por el ancho de la abertura y las cargas verticales soportadas.
Luego se levantan y colocan las secciones completas de la pared, se agregan los tirantes temporales y se clavan las placas inferiores a través del contrapiso a los elementos de la estructura del piso. Los tirantes deben tener su dimensión más grande 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 entre sí en las esquinas e intersecciones. A menudo se coloca una tira de polietileno entre las paredes interiores y la pared exterior, y por encima de la primera placa superior de las paredes interiores antes de colocar 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 un espacio entre montantes de las juntas de la placa inferior. Esta segunda placa superior generalmente se superpone a la primera placa en las esquinas y las intersecciones de las particiones y, cuando se clava en su lugar, proporciona un amarre adicional a las paredes enmarcadas. Cuando la segunda placa superior no se superpone a la placa inmediatamente debajo en las esquinas y las intersecciones de 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, clavadas con al menos tres 2+Clavos de 1 ⁄ 2 pulgada (64 mm) en cada pared. [11]
La construcción con armazón arriostrado , también conocida como armazón completo, medio armazón, [6] armazón arriostrado de Nueva Inglaterra, [7] armazón combinado, [8] es una forma temprana de armazón ligero desarrollado a partir del armazón de madera más pesado que lo precedió. Se define por el uso continuo de correas, postes de esquina y tirantes. Las piezas están mortajadas, espigadas y clavadas con los montantes clavados a las correas y los umbrales. [8] Debido a la introducción temprana de los aserraderos (ya en 1635 en New Hampshire), [15] ya en 1637 los armazones 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 armazón se cubría con tablas verticales aplicadas a los umbrales, placas y correas sin ningún armazón 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 armazón fuera aún más rápido de ensamblar, 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]
En Nueva Inglaterra, los edificios de tres pisos se construían comúnmente con esta forma, que aparece indicada en los permisos de construcción de la época como "marco mortajad".
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 de globos es un método de construcción de 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, la maison en boulin , [17] siendo boulin un término francés para un soporte de andamio horizontal. También se conocía como "construcción de Chicago" en el siglo XIX. [18]
El entramado de globos utiliza elementos de entramado continuos y largos ( montantes de pared ) que van desde la placa del umbral hasta la placa superior, con estructuras de piso intermedias colocadas y clavadas en ellas. [19] [20] Aquí, las alturas de los alféizares de las ventanas, los cabezales y la altura del siguiente piso se marcarían en los montantes con un poste de piso . Alguna vez popular cuando la madera larga era abundante, el entramado de globos ha sido reemplazado en gran medida por el entramado de plataforma .
No se sabe con certeza quién introdujo el método de armazón de globos en los Estados Unidos. Sin embargo, el primer edificio que lo utilizó 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 madera ligera para armazones ya era común. [16] El crítico arquitectónico 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 de armazón de globos". [22] [23] En 1833, Taylor construyó la primera iglesia católica en Chicago, St. Mary's, utilizando el método de armazón de globos; este edificio fue trasladado y rehabilitado varias veces antes de incendiarse en el Gran Incendio de Chicago . [24]
En la década de 1830, el habitante de Indiana Solon Robinson publicó artículos sobre un nuevo sistema de armazón revolucionario, llamado "armazón de globo" por los constructores posteriores. El sistema de Robinson requería madera estándar de 2×4, clavada entre sí para formar un esqueleto resistente y ligero. Los constructores se mostraban reacios a adoptar la nueva tecnología; sin embargo, en la década de 1880, algún tipo de armazón de 2×4 era estándar. [25]
Alternativamente, un precursor del armazón de globo podría haber sido utilizado por los franceses en Missouri hasta 31 años antes. [17]
Aunque la madera era abundante en los Estados Unidos del siglo XIX, no había mano de obra calificada. La llegada de clavos baratos fabricados a máquina, junto con los aserraderos accionados por agua a principios del siglo XIX, hicieron que la construcción con armazón de globos fuera muy atractiva, porque no requería carpinteros altamente calificados, como sí lo hacían las juntas de cola de milano , las mortajas y las espigas que requería la construcción con postes y vigas . Por primera vez, cualquier agricultor podía construir sus propios edificios sin una curva de aprendizaje que consumiera mucho tiempo. [26]
Se ha dicho que la estructura tipo globo pobló el oeste de los Estados Unidos y las provincias occidentales de Canadá. Sin ella, las ciudades prósperas del oeste ciertamente no habrían florecido de la noche a la mañana. [27] También es probable que, al reducir radicalmente los costos de construcción, la estructura tipo globo haya mejorado las opciones de refugio de los norteamericanos más pobres. [ cita requerida ] Sin embargo, la estructura tipo globo requería montantes muy largos, y como los árboles altos se agotaron en la década de 1920, la estructura tipo plataforma se volvió predominante. [28]
Las estructuras de armazón de globo presentan desafíos en la lucha contra incendios, ya que muchos edificios antiguos con armazón de globo 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 armazón del piso y del armazón de la pared están interconectadas, el fuego puede propagarse rápidamente por toda la estructura. Muchos edificios con armazón de globo 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 la estructura de globo está en las líneas del piso. Los montantes de la pared de globo se extienden desde el umbral del primer piso hasta la placa superior o la viga final del segundo piso. La pared con estructura de plataforma, por otro lado, es independiente para cada piso. [30]
Los materiales de los marcos ligeros 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 de cabeza plana para marcos, 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 ligero 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 varían de 2,5 metros (8,2 pies) para paredes a 7 metros (23 pies) o más para vigas y cabrios. 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 se interrumpen con secciones que proporcionan aberturas en bruto para puertas y ventanas . Las aberturas suelen estar cubiertas por un dintel o cabezal que soporta el peso de la estructura por encima de la abertura. Los cabezales suelen construirse para descansar sobre molduras , también llamadas gatos. Las áreas alrededor de las ventanas están definidas por un alféizar debajo de la ventana y por montantes, 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 un dintel, o desde un dintel hasta una 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 los montantes, alféizares y cabezales. [ cita requerida ]
Las secciones de pared generalmente incluyen una placa inferior que se fija a la estructura de un piso y una o, más frecuentemente, dos placas superiores que unen las paredes y brindan soporte a 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 elementos de extensión. En la construcción de dos pisos, se dejan aberturas en el sistema de piso para una caja de escalera, en la que las contrahuellas y los escalones de la escalera se unen con mayor frecuencia a caras cuadradas cortadas en largueros de escalera inclinados. [ cita requerida ]
Los revestimientos de paredes interiores en construcciones con estructura ligera suelen incluir placas de yeso , listones y paneles de madera decorativos . [ cita requerida ]
Los acabados exteriores de paredes y techos suelen incluir madera contrachapada o revestimiento compuesto , revestimientos de ladrillo o piedra y diversos acabados de estuco . Las cavidades entre los montantes, generalmente colocados a 40–60 cm (16–24 in) de distancia, suelen rellenarse 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 requerida ]
En la construcción natural se pueden utilizar fardos de paja , adobe y adobe tanto para paredes exteriores como interiores.
La parte de un edificio estructural que va en diagonal a través de una pared se llama barra en T. Evita que las paredes se derrumben con ráfagas de viento. [ cita requerida ]
La madera tratada a presión (madera tratada verde) es un tipo de madera que se utiliza cuando una placa de fondo está expuesta a la humedad exterior, incluso cuando está en contacto con el hormigón.
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Los techos se construyen generalmente 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 grava fina, 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 cubiertas de techo populares en algunas áreas, preferidos por su durabilidad. Los techos de pizarra o tejas ofrecen cubiertas más históricas para techos de estructura ligera.
Los métodos de armazón ligero permiten construir fácilmente diseños de techos únicos; los techos a cuatro aguas, por ejemplo, se inclinan hacia las paredes en todos los lados y se unen en vigas de 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 una línea de techo y que están rematadas por pendientes en ángulos generalmente rectos con una sección de techo principal. Los frontones se forman cuando una sección longitudinal de techo inclinado termina para formar una sección de pared triangular. Los triforios se forman por una interrupción a lo largo de la pendiente de un techo donde una pared vertical corta lo conecta con otra sección de techo. Los techos planos, que generalmente incluyen al menos una pendiente nominal para arrojar agua, a menudo están rodeados por muros de parapeto con aberturas (llamadas imbornales ) para permitir que el agua se drene. Los parapetos inclinados se construyen en los techos para dirigir el agua lejos de las 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 poca o ninguna profundidad de congelación suelen construirse sobre cimientos monolíticos de losa de hormigón que sirven tanto de piso como de 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 unir los muros de los cimientos, generalmente construidos con hormigón vertido o bloques de hormigón .
Los componentes de ingeniería se utilizan comúnmente para formar estructuras de piso, techo y cubierta en lugar de madera sólida. Las vigas en I (cerchas de alma cerrada) a menudo se hacen de maderas laminadas, generalmente madera de álamo astillada , en paneles de hasta 1 cm (0,39 pulgadas) de espesor, pegadas entre miembros laminados horizontales de menos de 4 cm por 4 cm ( dos por dos ), para cubrir distancias de hasta 9 m (30 pies). Las vigas y cabrios de alma abierta a menudo se forman con miembros de madera de 4 cm por 9 cm ( dos por cuatro ) para brindar soporte a pisos, sistemas de techado y acabados de techos.
Tradicionalmente, los armazones de las plataformas estaban limitados a cuatro pisos, pero algunas jurisdicciones han modificado sus códigos de construcción para permitir hasta seis pisos con protección contra incendios adicional. [32]
