STRUCTURA, fachada autoportante de ladrillo cara vista para cumplir el CTE

STRUCTURA, fachada autoportante de ladrillo cara vista para cumplir el CTE

(Artículo publicado en la Revista Obras Urbanas número 58)
Concepción del Río Vega, Doctor Arquitecto. Profesora Titular de la U.P.M. Departamento técnico de Geohidrol
Elena Santiago Monedero, Ingeniera de Caminos, Canales y Puertos. Secretaria General de Hispalyt
Ana Ribas Sangüesa, Ingeniera Agrónoma. Departamento técnico de Hispalyt

Las fachadas de ladrillo cara vista representan una de las unidades constructivas más importantes en las obras de edificación de nuestro país. STRUCTURA es la marca que identifica el tipo constructivo de fachada autoportante con ladrillo cara vista empleando el sistema G.H.A.S.® (Geo-Hidrol Advanced System) desarrollado por la empresa GEOHIDROL.

La principal innovación de STRUCTURA es la recuperación del carácter tradicional de los muros de ladrillo como elementos portantes de sí mismos, al tiempo que se mejora el comportamiento higrotérmico del cerramiento y se elimina el conflicto que supone el confinamiento de los cerramientos entre los elementos estructurales del edificio.

Este tipo constructivo de fachada se caracteriza porque la hoja exterior de la fachada se construye tangente al edificio, permitiendo de este modo el paso de una cámara de aire (ventilada o no) y un aislamiento térmico continuo por delante de la estructura.

Además de su buen comportamiento mecánico, STRUCTURA destaca por sus altas prestaciones técnicas y funcionales. De este modo, al eliminar los puentes térmicos que se producen en el encuentro de la fachada con los forjados y pilares, STRUCTURA se presenta como la solución óptima de fachada de ladrillo cara vista para el cumplimiento de las exigencias térmicas del nuevo Documento Básico de Ahorro de Energía del Código Técnico de la Edificación (DB HE del CTE).

Fachadas autoportantes de ladrillo cara vista. El sistema G.H.A.S.® y la marca STRUCTURA

El primer sistema de fachada autoportante desarrollado en España fue el sistema G.H.A.S.® (Geo-Hidrol Advanced System) de la empresa GEOHIDROL, desarrollado hace más de 10 años para evitar las patologías de tipo estructural que aparecían en algunas fachadas convencionales o confinadas entre forjados. Este sistema es válido para todo tipo de fábricas de albañilería: de ladrillo cara vista, de ladrillo para revestir, de bloque cerámico, etc.

Para promover su utilización, los fabricantes de ladrillo cara vista asociados a Hispalyt crearon también hace más de 10 años la marca STRUCTURA, para denominar a las fachadas autoportantes de ladrillo cara vista con sistema G.H.A.S.® de GEOHIDROL.

Aunque hay en el mercado otros sistemas de fachada autoportante para fábricas de albañilería, el único sistema constructivo reconocido por la marca Structura es el sistema G.H.A.S.® de GEOHIDROL, y esto es debido fundamentalmente a las altas prestaciones técnicas de sus productos, garantizadas por el marcado CE y el D.A.U. (Documento de Adecuación al Uso), y por sus servicios técnicos ofrecidos, como el cálculo estructural según CTE, gratuito y sin compromiso.

Características técnicas de las fachadas STRUCTURA

Características estructurales

Tras una rigurosa y sistemática exploración de las diferentes soluciones de fachada que se venían utilizando hasta ese momento, analizadas bajo la óptica de las exigencias de índole mecánica, la fachada autoportante se decantó como la mejor solución desde el punto de vista estructural, por su simplicidad constructiva, sus elevadas prestaciones y su bajo coste en recursos auxiliares.

El tipo constructivo de fachada autoportante se caracteriza fundamentalmente porque la hoja exterior de la fachada se construye como un paño continuo separado de la estructura del edificio, sin interrumpirse ni estrangularse a su paso por delante de los frentes de forjado y pilares, gravitando sobre sí mismo en toda la altura que permite el cálculo estructural. De esta forma, el muro de fábrica de albañilería es el principal elemento estructural soporte de sí mismo.

El arranque de dicha hoja exterior de la fachada se realiza apoyando todo su espesor en una solera, viga de cimentación, cabeza de muro de sótano o cualquier elemento con una flecha total inferior a 1/1000 de la luz.

De este modo, todo el peso propio de la hoja exterior de la fachada se transmite a la planta de arranque por compresión de la fábrica. Desde el punto de vista de la respuesta estructural, la solución de fachada autoportante sustentada sobre sí misma es más eficaz que las soluciones convencionales de ladrillo apoyadas planta a planta en los forjados, puesto que los efectos beneficiosos del propio peso y de la continuidad contribuyen en buena medida a la estabilidad frente a las acciones horizontales. En la misma medida en que se incrementa la acción gravitatoria, se contrarrestan las acciones horizontales, reduciéndose el coste en dispositivos auxiliares y el riesgo de fisuración del muro.

Además de la carga gravitatoria, el resto de recursos necesarios en las fachadas autoportantes para conseguir las condiciones de estabilidad, resistencia y control de fisuración exigidas por la normativa se consiguen mediante el empleo de elementos auxiliares: armaduras de tendel, que aumentan la resistencia a flexión horizontal de la fábrica evitando su fisuración, y anclajes de retención a la estructura del edificio (frentes de forjados y pilares), que suministran la reacción necesaria en las sustentaciones para la estabilidad frente a las acciones horizontales, evitando el movimiento de vuelco de la fábrica y sin trasvasar carga de la estructura al cerramiento. Los elementos auxiliares necesarios en cada caso particular, así como su dimensionado y disposición se determina mediante análisis estructural.

Las fachadas autoportantes están recogidas en el DB SE-F del CTE, lo que garantiza su fiabilidad. El modelo estructural de referencia para el análisis de una fachada autoportante con el sistema G.H.A.S.® es el modelo placa con bordes en continuidad, que es el modelo más rentable de los sancionados por el DB SE-F del CTE para el análisis de muros con acciones horizontales. El sistema constructivo de fachada autoportante permite diseñar paños de grandes dimensiones aplicando dicho modelo de cálculo. Considerando alturas de piso de tres metros, la resistencia de una fábrica de ladrillo cara vista de medio pie de espesor sería suficiente para construir un cerramiento autoportante de una altura de ocho plantas.

De este modo, con el sistema constructivo de fachada autoportante, las fachadas de ladrillo cara vista ven ampliado su campo de aplicación, pudiendo usarse tanto en los edificios de uso residencial o de oficina, con paños de fachada de proporciones geométricas modestas, como en los edificios de uso industrial o superficies comerciales, con paños de fachada de grandes proporciones.

Características funcionales

Desde el punto de vista de los aspectos funcionales de la fachada, sobre todo en lo que se refiere al comportamiento higrotérmico y acústico, son muy significativas las ventajas de la solución de fachada autoportante frente a las fachadas convencionales. La continuidad del muro en toda su altura que caracteriza a la fachada autoportante, habilita la posibilidad de mantener la misma continuidad en el resto de los elementos constructivos que constituyen el cerramiento, como por ejemplo, el aislamiento térmico, la cámara de aire o cualquier barrera interpuesta entre la fachada y el edificio, evitando de esta forma los indeseados puentes térmicos, acústicos o de humedad.

Comportamiento higrotérmico

El 12 de septiembre de 2013 se publicó en el BOE la Orden de actualización del DB HE del CTE, que estaba vigente desde 2006, mediante el RD 314/2006. Esta actualización responde a la voluntad del Ministerio de cumplir con la Directiva 2010/31/UE, relativa a la eficiencia energética de los edificios, que marca el objetivo de conseguir edificios de consumo energético casi cero para el año 2020, y obliga a establecer y revisar periódicamente los requisitos mínimos de eficiencia energética de los edificios establecidos en el CTE.

El nuevo DB HE del 2013 no sólo supone un considerable incremento de las exigencias de aislamiento térmico, sino también un cambio de filosofía para la justificación térmica del edificio. El nuevo documento abandona las exigencias en términos de parámetros específicos de los elementos constructivos de la envolvente del edificio (transmitancias, factores solares, etc.) tal y como se recogían en el antiguo DB HE del 2006, y establece una limitación al consumo de energía primaria no renovable para los servicios de calefacción, refrigeración y ACS, y una limitación a la demanda energética de calefacción y de refrigeración del edificio.

Las nuevas exigencias del DB HE hacen que no sólo sea necesario garantizar unas buenas prestaciones térmicas de los elementos constructivos que componen la envolvente del edificio, sino que además haya que tener en cuenta otros muchos factores relacionados con el diseño del edificio que influyen considerablemente en el cumplimiento del mismo, como son, la orientación del edificio, su compacidad, la ventilación e infiltración, los puentes térmicos, etc.

En este nuevo escenario los puentes térmicos son de gran importancia para garantizar la eficiencia energética de los edificios. Es fundamental que sean tratados constructivamente con el fin de limitar el importante impacto que tienen sobre la demanda energética del edificio y el mayor riesgo de formación de mohos por condensaciones superficiales.

Las soluciones de fachada de dos hojas con sistema constructivo convencional, al estar confinadas entre forjados, presentan una importante limitación debida al puente térmico existente en los frentes del forjado debido a la interrupción del aislamiento térmico del cerramiento en ese punto. Las pérdidas energéticas debidas a dicho puente térmico, pueden llegar a condicionar el cumplimiento de las exigencias térmicas del DB HE, estando el uso de estas fachadas limitado a zonas climáticas favorables y a determinados diseños de edificios.

En las fachadas autoportantes, la continuidad del aislamiento térmico en el cerramiento evita la formación de los puentes térmicos en los frentes de forjado y pilares, mejorándose significativamente la eficiencia energética de estas soluciones, y reduciéndose el riesgo de formación de condensaciones superficiales en ese punto.

En consecuencia, la fachada autoportante de ladrillo cara vista es la solución constructiva óptima para cumplir las exigencias térmicas del nuevo DB HE del CTE, al conseguir edificios con la máxima calificación energética, pudiendo emplearse en todas las zonas climáticas.

Además, si las exigencias de impermeabilidad lo aconsejan, las fachadas autoportantes STRUCTURA permiten la disposición de una cámara de aire ventilada, consiguiendo una fachada que participa de las principales ventajas de las fachadas ventiladas (mejora su grado de impermeabilidad y reducción del riesgo de formación de condensaciones intersticiales en el cerramiento) y de otras adicionales (como durabilidad, bajo mantenimiento, calidad estética, etc.) en virtud de tener materiales de acabado tradicionales, tales como el ladrillo cara vista.

Comportamiento acústico

Desde el punto de vista acústico, la desconexión de las dos hojas de la fachada autoportante mejora el aislamiento acústico de estas fachadas con respecto al de las fachadas de dos hojas confinadas, en las que su aislamiento acústico está limitado por la formación del puente acústico estructural. De este modo, STRUCTURA no sólo garantiza el cumplimiento de las actuales exigencias acústicas del CTE para los cerramientos, sino que consigue unas mayores prestaciones acústicas que permiten su uso en lugares más expuestos a la contaminación acústica.

Características constructivas

Constructivamente, la principal ventaja de la continuidad de la hoja exterior de la fachada reside en la eliminación del conflicto que supone el encuentro con la estructura. Con este sistema constructivo se evita el estrangulamiento del cerramiento a su paso por delante de los forjados y pilares, haciendo que no se precisen plaquetas para forrar los frentes de forjados y pilares, ni piezas cortadas o piezas especiales para ajustar el replanteo a la altura de cada planta. Asimismo, se puede conseguir el aplomo y planeidad con independencia de las tolerancias en el replanteo de los elementos estructurales.

La eliminación de las plaquetas es importante no sólo desde el punto de vista de simplificar el proceso de construcción del muro, sino también desde el punto de vista de la seguridad estructural y del aspecto estético.

La disposición de plaquetas cerámicas supone un estrangulamiento del muro, precisamente en los puntos de encuentro con la estructura, donde se producen las reacciones necesarias para el equilibrio. El espesor viable para las plaquetas tiene un margen muy estricto, sobre todo cuando se utilizan piezas cerámicas de ½ pie con formato castellano. Si el espesor de la plaqueta es pequeño (menor de 3 cm) peligra su estabilidad, pero si el espesor de la plaqueta es excesivo (superior a 5 cm) peligra la estabilidad del muro, puesto que ello supone un ancho de entrega inferior al requerido según el análisis estructural.

Desde el punto de vista estético, el canto de los forjados, que es la zona donde están colocadas las plaquetas, casi siempre se manifiesta al exterior. El aspecto de las piezas cerámicas evoluciona con el paso del tiempo por la influencia de la humedad. Las plaquetas cerámicas, por ser piezas de pequeño espesor, evolucionan de distinta forma que el resto de piezas de ladrillo. Aun suponiendo que la ejecución de las zonas con plaquetas fuera perfecta, con el paso del tiempo adquieren un tono diferente al resto de la fachada, por lo que el encuentro con los forjados se hace visible desde el exterior.

La colocación de anclajes y armadura es muy sencilla, por lo que la ejecución de fachadas STRUCTURA no requiere mano de obra especializada. Además, al no ser necesaria la colocación de plaquetas en los frentes de forjados y pilares, ni cortes o piezas especiales para ajustar el replanteo a la altura de cada planta, se consiguen unos altos rendimientos de ejecución.

Ventajas estéticas

STRUCTURA permite seguir aprovechando las ventajas del ladrillo cara vista, material noble de gran calidad, con numerosas prestaciones técnicas y cualidades estéticas. Las soluciones de STRUCTURA ofrecen una amplia gama de acabados, tonalidades y dimensiones de los ladrillos cara vista para dar respuesta a las exigencias estéticas de proyectistas y usuarios.

Ventajas económicas

STRUCTURA no supone un incremento de coste con respecto a las fachadas confinadas convencionales, puesto que los costes derivados del empleo de elementos auxiliares (anclajes y armaduras), se compensan con la optimización de la mano de obra y el ahorro en materiales. Debido a su bajo coste y elevadas prestaciones técnicas, STRUCTURA se presenta como solución muy competitiva en el mercado para el cumplimiento de los nuevos requerimientos térmicos del CTE, siendo más económica que otras soluciones alternativas como las fachadas ventiladas con piezas de gran formato y los sistemas SATE.

Elementos del Sistema G.H.A.S.®

En la actualidad, el único sistema constructivo de fachada autoportante de ladrillo cara vista reconocido por la marca STRUCTURA es el sistema G.H.A.S.®, desarrollado por la empresa GEOHIDROL, que consiste en arrancar la fachada desde un elemento firme (cimentación, forjado de primera planta, etc.), y disponer anclajes en forjados y pilares que garantizan la estabilidad de la fábrica, y armadura de tendel para transmitir esfuerzos horizontales, consiguiendo de esta forma el “atado” de la fachada a la estructura del edificio.

En el cálculo de muros con el sistema G.H.A.S.® todos los elementos tienen asignada una prestación estructural para suministrar la respuesta mecánica adecuada frente a las acciones a las que están sometidos; no sólo los elementos auxiliares específicos del sistema, sino también el propio muro de fábrica como elemento activo fundamental en el comportamiento mecánico.

El modelo de referencia para analizar la respuesta mecánica de las fachadas autoportantes con el sistema G.H.A.S.® es el modelo placa anclada en los bordes. Ello requiere utilizar en el cálculo la resistencia a flexión del muro, por una parte; y, por otra, la reacción horizontal suministrada por los dispositivos de anclaje a la estructura.

Los muros de fábrica son excelentes elementos estructurales trabajando a compresión, por lo que la resistencia mecánica que precisa un paño de fachada autoportante para resistir la acción gravitatoria debida a su propio peso es suministrada por el propio muro con un margen de seguridad muy amplio, incluso para fachadas con un elevado número de plantas.

Sin embargo, la respuesta de los muros de fábrica frente a solicitaciones de flexión es muy escasa debido a su capacidad limitada para resistir tracciones.

La resistencia a flexión que necesita un paño de fachada autoportante de ladrillo para resistir la acción de viento se consigue por dos vías, con los recursos para cada una de ellas que se indican a continuación:

  1. Resistencia a flexión vertical (rotura por tendeles): el recurso fundamental para incrementar la resistencia a flexión por tendeles es la incorporación de carga gravitatoria. El incremento de resistencia es proporcional a la carga gravitatoria incorporada.
  2. Resistencia a flexión horizontal (rotura perpendicular a los tendeles): el recurso habitualmente utilizado para incrementar la resistencia de los muros de fábrica en el plano horizontal es la incorporación de armadura de tendel, que suministra la resistencia a tracción de la que el muro es deficitaria, de la misma manera que se hace en la técnica del hormigón armado.

La reacción horizontal necesaria para equilibrar las acciones horizontales, evitando el vuelco del muro, se consigue mediante dispositivos de anclaje a los elementos estructurales (pilares, frentes de forjado o muro perimetral). Además, dichos anclajes tienen la misión de limitar la esbeltez de los paños frente al fenómeno del pandeo, que puede llegar a ser un aspecto restrictivo en los edificios de altura.

Estos dispositivos deben tener un diseño específico para poder suministrar una reacción de carácter selectivo, permitiendo determinados movimientos y evitando otros. Para evitar el trasvase de carga de los forjados al muro de fachada, los anclajes deben tener libertad de movimiento vertical. Para evitar coacciones a movimientos típicos de los muros de fábrica en su plano, tales como son los derivados de la retracción o de la expansión por humedad, los anclajes deben tener libertad de movimiento horizontal contenido en el plano del muro. Y para evitar el vuelco, los anclajes deben tener eficazmente impedido el movimiento horizontal perpendicular al plano del muro.

La cuantía y distribución de los elementos auxiliares del sistema G.H.A.S.® (armadura de tendel y dispositivos de anclaje) se determinan mediante el análisis estructural correspondiente con los procedimientos explícitos en el DB SE-F. Debido a que estos elementos tienen asignada una misión estructural, decisiva para las condiciones de resistencia y estabilidad de los muros de fábrica, es imprescindible tener la absoluta garantía de su comportamiento mecánico. Esto supone, por una parte, conocer con certeza la prestación estructural de los elementos utilizados y, por otra parte, no menos importante, poder asegurar una correcta puesta en obra.

El sistema G.H.A.S.® es el único sistema existente en el mercado que dispone de los elementos necesarios para el proyecto y la ejecución de fachadas autoportantes, con los dos requisitos anteriormente citados: garantía de prestación y garantía de puesta en obra.

Todos los anclajes, armaduras y resto de elementos metálicos que componen el sistema G.H.A.S.® tienen el marcado CE. Además, el sistema G.H.A.S.® cuenta con un D.A.U, lo que constituye una garantía adicional para el proyectista, constructor o promotor.

Los elementos del sistema GHAS® están provistos de dispositivos SAO (Sistema de Autocontrol del Operario) que permiten un total control con posterioridad a la ejecución del muro. El control se refiere a dos aspectos fundamentales relacionados con las prestaciones mecánicas del muro: las cuantías y la ubicación correcta de los elementos.

Los elementos del sistema G.H.A.S.® necesarios para las fachadas autoportantes son:

  • Anclajes GEOANC®
  • Armadura de tendel GEOFOR®

Anclajes GEOANC®

En el sistema G.H.A.S.® las funciones de los anclajes son la retención frente a la acción del viento, la reducción de la longitud de pandeo y el control de la fisuración, permitiendo los movimientos de la fábrica en su propio plano, pero nunca en el plano de la acción del viento.

La prestación estructural de los anclajes, respuesta mecánica a tracción y compresión con objeto de evitar el vuelco del muro ante la succión y la presión de viento, se consigue en virtud de las propiedades del acero que los constituyen; pero su capacidad de retención está también íntimamente relacionada con la penetración de la garra del anclaje en el espesor del muro, puesto que la totalidad de los esfuerzos se deben trasmitir por adherencia con el mortero. Esta prestación se garantiza mediante ensayos y debe ser declarada por el fabricante en el reglamentario Marcado CE.

Hay anclajes de retención para cargas moderadas y para grandes cargas. Los anclajes no intervienen en el grado de ventilación de la fachada y deben tener la longitud apropiada en función del espesor de la cámara y de la fachada.

Los anclajes GEOANC® tienen una singular forma geométrica que facilita una correcta ubicación de la garra en el muro y, lo que es más importante, que permite la supervisión de su cuantía y su adecuada disposición incluso con posterioridad a la fase de ejecución de la unidad constructiva, de manera que la prestación declarada queda garantizada en todos los casos.

Desde el punto de vista de la durabilidad, los dispositivos de anclaje son elementos sometidos en cierta medida al ambiente exterior, y de imposible mantenimiento. Por ello, para cumplir las condiciones de durabilidad en todos los casos, los anclajes GEOANC® son de acero inoxidable austenítico.

Armadura de tendel GEOFOR®

En el sistema G.H.A.S.® las armaduras de tendel se colocan para resistir las tracciones debidas a la flexión horizontal originada por la acción de viento.

La empresa GEOHIDROL ha desarrollado las armaduras de tendel GEOFOR®, que además del marcado CE, cuentan con las siguientes características fundamentales que las diferencian del resto de las armaduras existentes en el mercado:

– Separadores incorporados: GEOFOR® incorpora en sus alambres unos separadores plásticos con geometría cilíndrica, que permiten colocar la armadura en el muro antes de echar el mortero, evitando el contacto directo del acero con los ladrillos, garantizando con ello los recubrimientos mínimos de mortero y facilitando su correcta puesta en obra.

– Estructura “PLUG”: Los extremos de las armaduras GEOFOR® tienen una configuración geométrica en forma de enchufe que permite realizar el solape mínimo (establecido en 250 mm) sin necesidad de cortar ningún alambre. Asimismo, el alambre trasversal en la zona de extremo queda rebajado para poder garantizar los recubrimientos mínimos de mortero.

– Dispositivos SAO (Sistema de Autocontrol del Operario): GEOFOR® está provista de testigos colocados en ambos extremos de las piezas, que permiten comprobar visualmente, con posterioridad a la fase de ejecución, que las cuantías de armadura del muro se corresponden con las utilizadas en el análisis; y que las longitudes de entrega (en dinteles de huecos) o de solape (entre armaduras contiguas) se corresponden con las especificaciones de proyecto.

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