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FACHADAS ENVOLVENTES UNA IDEA HECHA REALIDAD
Ing. Andrés Hurtado Duran.
Presidente Acolvise
DISEÑO Y CONSTRUCCION DE FACHADAS: EL ARTE DE LLEVAR IDEAS...
… A LA REALIDAD
Enclosed courtyard, Yale University
Un edificio puede definirse en términos de 4 sistemas que contribuyen a su desempeño general:
1. ESTRUCTURA
2. ENVOLVENTE
3. MECANICA
4. INTERIOR
La ENVOLVENTE como sistema que tiene que responder tanto a las fuerzas medio ambientales como ante las necesidades humanas…
Sol, lluvia, nieve, viento…
Seguridad, protección, funcionalidad…
Debe mantener confortable el clima del interior, dejando fuera
las condiciones climáticas desfavorables mediante el control cuidadoso de lo que la atraviesa y alcanzando un balance de fuerzas ambientales internas y externas.
La envolvente también se puede describir en términos de desempeño y función.
La envolvente experimenta una variedad de cargas, incluyendo, pero no limitado a, cargas estructurales, tanto estáticas como dinámicas, de viento o calor, debe soportar cargas estructurales y controlar las cargas ambientales, cargas tanto a largo plazo como a corto plazo. También se utiliza para soportar y distribuir cargas de servicio dentro del edificio. Además, de tener que cumplir atributos estéticos.
El Sistema de la envolvente, comprende:
• Niveles por debajo del nivel del suelo.
• Paredes exteriores (estructurales y no estructurales)
• Ventanería, cerramientos vidriados, muro cortina.
• Techos.
• Atrios.
Su diseño es complejo y hay muchos factores que deben ser evaluados y equilibrados para asegurar niveles de desempeño deseados en confort térmico, acústico, visual, iluminación, durabilidad de los materiales, protección ante la humedad así como seguridad, accesibilidad, mantenibilidad del sistema, protección ante incendios y excelencia estética
Función y desempeño…
1. ESTRUCTURALES: cuando el vidriado no hace parte de la estructura del edificio, debe soportar su propio peso y transferir cargas al marco del edificio.
2. AGUA: resistencia a la penetración.
3. AIRE: resistencia a la excesiva infiltración.
4. CONDENSACION: resistir la condensación en las superficies interiores bajo condiciones de servicio.
5. MOVIMIENTO: permitir diferenciales de movimiento (ocasionados por variaciones de temperaturas diurna, nocturna o movimientos de la estructura).
6. CONSERVACION DE LA ENERGIA: resistir la transferencia térmica por radiación, convección y conducción.
7. SONIDO: atenuar la transmisión del sonido.
8. SEGURIDAD CONTRA INCENDIOS: proveer resistencia nominal ante calor y el humo.
9. SEGURIDAD: proteger a los ocupantes de riesgos externos.
10. MANTENIBILIDAD: permitir fácil acceso a los componentes para su mantenimiento, reparación o reemplazo.
11. FACTIBILIDAD DE CONSTRUCCIÓN: Proveer distancias mínimas, alineaciones y secuenciación adecuadas para permitir la integración de otros componentes durante la construcción; utilizando los componentes disponibles y mano de obra posible.
12. DURABILIDAD: prestar características funcionales y estéticas por un periodo de tiempo ostensiblemente largo.
13. ESTETICA: todo lo anterior y viéndose atractivo
14. ECONOMIA: todo lo anterior sin que salga caro.
La complejidad de un envolvente moderna, puede entenderse listando sus requerimientos funcionales, o las necesidades que debe satisfacer. Cada función tienes sus propios estándares de desempeño y métodos de medición, métodos para evaluar el cumplimiento y criterios de aceptación.
Desempeño: se refiere al nivel deseado (o normalizado) al que el sistema debe estar diseñado para cada uno de los requisitos funcionales, siguientes:
Relaciones del diseño, desempeñó y función con otros sistemas de la construcción…
La protección ante la humedad, es una responsabilidad compartida por 4 subsistemas: paredes, ventanería, techos y niveles por debajo del suelo. Cada uno debe ser diseñado para contribuir en la efectividad general y cumplimiento del requisito de desempeño.
El desempeño acústico es responsabilidad del sistema de paredes y, en menor medida de la ventanería.
Mientras que la iluminación, transmisión y control, es responsabilidad de la ventaneríay el techo (si tiene claraboyas).
La ventilación natural, si se proporciona, será responsabilidad de la ventanería y tendrá gran impacto en el diseño de los sistemas de aire acondicionado.
Protección, seguridad y códigos de construcción:
La seguridad ha sido el enfoque tradicional de los códigos de construcción, comenzando por los primeros códigos adoptados en el país, que centraban la atención en la sismo resistencia. Posteriormente se fueron desarrollando enfoques hacia la protección contra incendios, cargas de viento y otras cargas sobre elementos no estructurales, etc.
En general, la intención de los códigos ha sido la de exigir normas mínimas que proporcionen una seguridad aceptable a un precio asequible.
Aunque que los códigos también proporcionan una cierta protección de la propiedad, esto no ha sido un objetivo mas importante y no ha habido una intención declarada de los códigos respecto a esto.
Muchas de las características de los códigos de construcción se entienden para representar una norma mínima, en la práctica, casi siempre se superan por razones de comodidad.
La aplicación de códigos de construcción parecen no ofrecer
un beneficio inmediato, y aun con demasiada frecuencia es vista como sobrecosto al proyecto. Pero a la larga evitan costos
importantes que van desde los relacionados con heridas por
accidentes o la perdida de vidas humana, hasta las grandes
pérdidas económicas ocasionadas por terremotos, fuertes vientos e
inundaciones. Estos costos por reparación y
reconstrucción o repercusiones legales son altos.
Un diseño responsable de elementos vidriados debe tomar en cuenta también las 5R del diseño:
Resistance (Resistencia)
Retention (Retención)
Redundancy (Redundancia)
Residual Capacity (Capacidad Residual)
Regulation (Cumplimiento de Reglamentaciones y Normativa )
Resistencia (Resistance)
La resistencia está controlada por la
fuerza, la estabilidad y la capacidad de servicio. Es decir, debe ser capaz de
resistir las cargas sin romper: para la
estabilidad, no se debe doblar, y la
deformación de la estructura de vidrio
debe ser estéticamente aceptable y
compatible con la de la estructura que lo soporta.
Retención (Rentention)
La retención es la prevención de la caída del
vidrio inmediatamente en caso de rotura. No
implica otra capacidad específica post-falla
diferente a la de no caer a un lugar donde
potencialmente pueda ocasionar lesiones al ser
humano durante o inmediatamente después del evento de la fractura
Redundancia (Redundancy)y Capacidad Residual (Residual Capacity)
La redundancia se da cuando se tienen rutas
alternativas para la carga en el caso de que un
elemento (o capa) se fracture.
La capacidad residual se tiene cuando el elemento
continua llevando a cabo la función crítica con todos los elementos (o capas) rotos.
Cumplimiento de Reglamentaciones y Normativa (Regulation)
Las reglamentaciones son necesarias para
determinar cuando se requieren cada uno delos atributos de diseño, teniendo en cuenta
no sólo el tamaño del elemento y la carga
que se requiere para resistir, sino también la
ubicación del elemento, su circunstancia, y
las consecuencias de la falla.
Tienen por objetivo la protección de la vidahumana.
MARCO LEGAL Y NORMATIVO COLOMBIANO
Niveles de ruido
RESOLUCION 0627 DE 2006 (Abril 07) “Por la cual se
establece la norma nacional de emisión de ruido y
ruido ambiental”
Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial
RESOLUCIÓN 6918 DE 2010 (Octubre 19) "Por la cual se
establece la metodología de medición y se fijan los
niveles de ruido al interior de las edificaciones (inmisión)
generados por la incidencia de fuentes fijas de ruido".
Secretaría Distrital de Ambiente
Colombia es el primer país en Latinoamérica en tener
esta normatividad. Aunque aún no tiene políticas
gubernamentales de incentivos definidas (Ej. bonos de
densidad, licenciamientos mas rápidos, exenciones de
impuestos, incentivos financieros, etc.)
Se espera lograr ahorros de hasta el 45% en el consumo de agua y energía en
las nuevas edificaciones
Las nuevas edificaciones deben tomar medidas de
ahorro en energía y agua que permitan mitigar el
impacto del cambio climático y reducir las emisiones
de gases de efecto invernadero en el sector.
CONSTRUCCION SOSTENIBLE: Resolución 0549 de 2015 (10 julio)
Parámetros y lineamientos de construcción sostenible y se adopta la
Guía para el ahorro de agua y energía en edificaciones.
Obligatoria a partir de julio de 2016
CONSTRUCCION SOSTENIBLE: Resolución 0549 de 2015 (10 julio)
Parámetros y lineamientos de construcción sostenible y se adopta la
Guía para el ahorro de agua y energía en edificaciones.
Principales objetivos:
Lograr un ahorro en los recursos hídricos y energéticos de las
obras de hasta un 45%, gracias a las buenas prácticas de
diseño y construcción.
Mitigar el impacto del cambio climático.
Reducir las emisiones de gases de efecto invernadero en el
sector de la construcción.
Permitir que quienes habiten o trabajen en edificios más
sostenibles, ahorren en sus cuentas de luz y agua.
1
2
3
4
Capítulo K.4
K.4.2
K.4.3
K.4.1
Diseño
Seguridad ante el impacto
humano
Reglamento Colombiano de
Construcción Sismo-Resistente
NSR-10
Definiciones
Cumplir con tres condiciones:
1. Tratamiento (templado, laminación)
2. Cumplir con los ensayos de laboratorio
de NTC1578 (ANSI Z97.1)
3. Rotulado
VIDRIO DE SEGURIDAD
Cada lámina de vidrio de
seguridad deberá ser marcada
en forma legible y permanente.
requisitos mínimos:
a) Nombre, marca registrada o
código del fabricante o
proveedor
b) Tipo de vidrio de seguridad
(como se indique en la norma de
prueba relevante)
c) Estándar contra el que el vidrio
fue probado
d) Clasificación del comportamiento
en la prueba de impacto, si
aplica
Marca
permanentea
b
c
Rotulado del Vidrio de Seguridad
d
a
b
c
d
En Áreas de alto riesgo (K.4.3.9.1.10)SE DEBE USAR
vidrio de seguridad
Gimnasios, piscinas, áreas húmedas
Algunas áreas de escuelas para
recreación, canchas o campos
deportivos, vestíbulos, balcones,
miradores, estadios
Algunos ejemplos de aplicaciones de vidrio de
seguridad
En Escuelas y guarderías (K.4.3.9.1.9)SE DEBE USAR
vidrio de seguridad en:
TODAS las puertas
DEBEN SER construidas
en vidrio de seguridad
(K.4.3.9.2.2)
TODOS los paneles
laterales DEBEN SER
construidos en vidrio
de seguridad(K.4.3.9.1.9)
Algunos ejemplos de aplicaciones de vidrio de
seguridad
SE DEBE USAR vidrio de seguridad en Puertas y paneles
laterales (K.4.3.9.2 y K.4.3.9.3)
Verificar que elementos internos deben
cumplir con los requisitos de visibilidad:
• Utilizar cuando pueda ser confundido
con vano.
• Ancho mínimo de la banda opaca
de seguridad.
• Localización vertical desde el piso.
• Excepciones de uso.
(K.4.3.9.1)
Debe usarse vidrio de seguridad CON
EXCEPCION HECHA SOLO CUANDO el capítulo
indique como, donde y con que restricciones
puede utilizar vidrio recocido.
Algunos ejemplos de aplicaciones de vidrio de
seguridad
• Cuartos de baño. (K.4.3.9.6.1)
• Cerca de las escaleras, dentro de 2000 mm del
peldaño inferior. (K.4.3.9.10)
• En áreas que puedan ser confundidas con vanos,
accesos, ej. vidrios de altura completa. (K.4.3.9.4.2)
Algunos ejemplos de aplicaciones de vidrio de
seguridad
Estas son algunas áreas mínimas que requieren el uso de vidrio de
seguridad, se recomienda considerar utilizarlo en espacios
adicionales, especialmente donde pueda haber actividad de niños
considerando las consecuencias potenciales ante una rotura.
Instituto Nacional de Normalización, ICONTEC – Comité Técnico 95/Vidrio
NTC 1578
Vidrio de
seguridad
NTC 5756
Vidrio templado
NTC 5783
Vidrio laminado
NTC 1909
Vidrio plano
flotado
NTC 1804
Vidrio plano
estirado
GTC 118
Guía Técnica
Puertas y Ventanas
NTC 5951 a 5956
Unidades de vidrio
aislante
NTC 5724
Vidrio con
recubrimiento
NTC 5579
terminología
Innovación en la envolvente
Inicios de la envolvente…
La envolvente ha ido evolucionando a lo largo de la historia gracias a las mayores demandas de los usuarios. Los refugios primitivos permitían tener un mínimo grado de privacidad, seguridad y protección del calor o el frio. Edificaciones modernas muestran el uso de una amplia variedad de materiales y cada vez mas audacia en su uso.
¿por qué se necesita innovación?
Aunque se siguen utilizando aun muchos materiales que tradicionalmente han sido parte de las envolventes, los materiales modernos ganan terreno, apoyados en cuatro necesidades principales:
• Reducción de costos en un mercado competitivo.
• Mejora en el desempeño.
• innovación de materiales y la investigación y el desarrollo industrial.
• Estética.
Desempeño Energético en Construcciones Sostenibles
Mayor exigencia en reglamentación
Optimización mediante la envolvente del edificio:
Iluminación por luz natural
Procesos productivos eco-amigables
Desempeño del edificio
seguridad, protección, desempeño estructural,
resistencia a sismos
Optimización Acústica
Estética + Diseño
Unidades de vidrio cada vez más grandes
Vidrio decorativo
Necesidad: Vidriados que pueden hacerlo todo…
Necesidad: Reducir la huella de carbono…
• Aumentar perímetro de zonas de luz diurna, maximizar el área donde la luz del día es utilizable.
• Permitir alta penetración de luz en el espacio. Las ventanas situadas en lo alto de una pared o en el techo y claraboyas monitores tendrán como resultado la penetración de luz más profunda y reducirán la probabilidad de brillo excesivo.
• Reflejar la luz del día dentro de un espacio para aumentar el brillo de la habitación. Un panel reflejante de la luz, diseñado adecuadamente, tiene el potencial para aumentar el brillo de la habitación y disminuir el brillo de la ventana.
Es fundamental el diseño con luz natural porque evita cargas adicionales al edificio (AC, iluminación eléctrica). Durante el proceso de diseño, las siguientes estrategias deben ser comprendidas y exploradas:
• techos inclinados para dirigir más luz en un espacio. Inclinar el techo al lado contrario de la ventanería ayudará a aumentar el brillo sobre la superficie del techo y sobre el espacio.
• Evitar la luz directa de día en las tareas visuales críticas. La mala visibilidad y el malestar resultarán si las diferencias de brillo son demasiado elevadas en las proximidades de las tareas visuales críticos.
Necesidad: Reducir la huella de carbono…
• Filtrar la luz del día. La fuerza de la luz directa se puede filtrar con el uso de vegetación, cortinas, persianas o similares que ayudará a distribuir la luz.
• Comprender que las diferentes orientaciones de construcción se beneficiarán de diferentes estrategias de iluminación natural; por ejemplo, paneles reflejantes de luz que son eficaces en fachadas sur son a menudo ineficaces en las elevaciones de edificios este u oeste.
