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1 Ensayos de Resistencia Mecánica, Panel SIP 64 22 Ensayos de Resistencia al Fuego, Panel SIP 64 243 Estudio del Comportamiento Térmico 364 Verificaciónestructural 485 Resistencia al fuego 606 Comportamientoacústico 66

Índice

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Ensayos de Resistencia Mecánica, Panel SIP 64

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Estudio del Comportamiento Térmico

1. RESULTADOS Y DISCUSION

1.1. INTRODUCCION

Esta sección corresponde al análisis global del comportamiento de una vivienda socialsometidaalestudiocontinuoduranteunperiododeunaño.Eltrabajoconsisteenelregistrocadatreintaminutosdetresparámetros:temperatura,humedadrelativaypuntoderocío.Estosdatossonregistradosalinterioryalexteriordelavivienda.

Paratenerunregistroampliodelcomportamientodelavivienda,elestudiocontemplaelregistrodedatosencincolocalidadesdistintasdelpaís,esdecir,laviviendaencondicionessimilaresesubicadaenzonastérmicasdistintas:

a. Las Cardas, Zona Térmica 2. Campo Experimental Las Cardas, Comuna de Coquimbo,RegióndeCoquimbo.

b. Las Balsas, Zona Térmica 3. Estación Experimental Las Balsas, Comuna de las Cabras,RegióndelLibertadorBernardoO’Higgins.

c. Santiago,ZonaTérmica3.ComunadeLaPintana,RegiónMetropolitanadeSantiago.

d. Pantanillos,ZonaTérmica4.SectorEmpedrado,caminoaConstitución,RegióndelMaule.

e. Frutillar,ZonaTérmica6.ComunadeFrutillar,RegióndeLosLagos.

ElanálisisdelosdatosbuscadeterminarelcomportamientoHigrotérmicodelavivienda,quecomoyasemencionó,pertenecenadistintasregionesdelpaís,tomandounamayorrelevancia la zonificación térmica desarrollada y descrita en elManual de aplicación deReglamentacióntérmicabasadaenlaOrdenanzaGeneraldeUrbanismoyConstruccionesart.4.1.10.LazonificaciónserealizaenrelaciónarangosdeGrados-díaquecorrespondenaladiferenciaentreunatemperaturafijadacomobase,queenestecasoson15°Cylamediadiariadelastemperaturasbajolatemperaturadebase,igualandoalabaselastemperaturassuperioresaesta.Pudiendorealizarsetomando las temperaturasregistradascadamediahora,siguiendolamismafórmuladescritaconanterioridad.

Esnecesariodestacarlascondicionesenlascualessonobtenidoslosdatosdelestudio.Laviviendaseencuentradeshabitadadurantetodoelañodeinvestigaciónycorrespondeaunprototipodeviviendasocial.Estedatoesimportante,yaque,noexistiránefectosdelusodelaviviendacomolasgananciasinternasproductodeartefactoselectrónicos,luminariasy todo loque implicaelhabitarunavivienda,así como tambiénnoexistiráel efectodeventilaciónyrenovacióndeairedentrodelacasa.Soloseveráelefectodelaaislaciónenlaenvolventetérmicaylarespectivaaislacióndehumedad.


1.2. RESULTADOS Y EVALUACION IN SITU

1.2.1. Grados día de calefacción

La reglamentación térmicanacional con la cual se trabaja, divide el país en7 zonasdeacuerdo a la temperatura media del lugar o más bien con respecto a la diferencia detemperaturasentreunainteriordebaseylatemperaturaexteriorpormediodelmétododeGrados-DíacorrespondientealArtículo4.1.10delaOrdenanzaGeneraldeUrbanismo(DecretoSupremo47,2006).

El conteo del Grado-Día permite estimar los requerimientos energéticos anuales en unlugargeográficodado.ElcálculodelGrado-díaparacalefaccióndeundíacualquiera,eslasumatoriadeladiferenciadetemperaturaentrelatemperaturabaseodeconfortylatemperaturaambienteencadahoradeldía.Cabedestacarquesilatemperaturaambienteessuperioralatemperaturabasesesumarácero.

PorendesecalculalosGrados-Díadecadalocalidaddondeseubicanlasviviendasdeestudio,obteniendolosresultadosmostradosenTablaN°1,ygraficadosenFigura1yFigura2:

Tabla 1: Grados día mensual de 5 zonas de estudio, bajo condiciones de T° media mensual <15°C.

[Grados-Día]Las Cardas

ZonaTérmica2Las Balsas

ZonaTérmica3Santiago

ZonaTérmica3Pantanillos

ZonaTérmica4Frutillar

ZonaTérmica6

Grados-Día Mensual 648 825 892 1171 1535

Grados-Día Real(Condición T° medmensual <15°C)

232 694 678 807 1328

ComoseobservaenlaTabla1,losresultadosexpuestoscorrespondenalajusterealizadoalnoconsiderarlosmesescuyatemperaturamediafueramayoralatemperaturadebase,esdecir,15°C.

En laFigura1sepuedeapreciarqueexisteunacorrespondencia totalde los resultadosobtenidosconlazonificacióntérmicachilenadependiendodesuubicacióngeográfica.

Figura 1: Grados día mensual sin condición de T° media mensual <15°C.


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EnFigura2sepuedeapreciarunadisminuciónsustancialdelosgradosdíadecalefacciónalnoconsiderarlosGrados-Díadelosmesesenloscualesseregistraunatemperaturamediamensualmayoralatemperaturabase(15°C).

Figura 2: Grados día mensual condición, T° media mensual <15°C.

Seobtieneunatendenciaclaraquesemuestraenlosanálisisparticularesdecadaunadelas zonas, elmayorporcentajedeGrados-Díade calefacción setieneenelmesde Julioregistrándosevalorescercanosal20%enFrutillar,dondeexistenlamayordistribucióndeGradosdíasdecalefacciónenelaño,ymayoresal53%enlasCardasdondesoloserequierendosmesesdecalefacción.

EnlaFigura3seexponeunpromediodelosgradosdíadecalefaccióndelas5zonasdondese encuentran emplazadas las viviendas. Sedesprendede esta Figuraque losmeses enpromedioquenecesitanunamayorcalefacciónAgosto,JunioyJulio.

Figura 3: Grados día mensual promedio de 5 localidades.


Comportamiento de la vivienda durante el año

Elanálisisde laviviendaserealizaenbasealestudiode lastemperaturasyhumedadesrelativasyresumeelcomportamientodelaviviendaysuentornoagrandesrasgos.Conestosdatosseconstruyeronlascincocartasbioclimáticassegúnzonadondeseencuentraemplazadalaviviendayquémedidassedebenadoptarparaquelaviviendaseaconfortable.

Según las cartas bioclimáticas de Givoni se puede ver la importancia de las gananciasinternas,lacalefacciónylaventilacióndiurnaynocturnaenalgunoscasos,ydequéformase puede abordar el disconfort conmedidas sencillas que eventualmente generaranunaumento del confort dentro de la vivienda. Es por esto que por ejemplo para Santiagolaventilacióndiurnaynocturnasehacefundamentalparaelevarelconfortdentrodelaviviendaenlosdíascalurososdeverano,asícomotambiénlasgananciasinternasenotoñoyprimavera,tomandoimportancialacalefaccióneninvierno.Enestaevaluaciónseverificalanecesidadencasosdeunaaltainerciadeloselementosqueconformanlaenvolventetérmica.

ParaelanálisisglobaldelcomportamientodelasviviendassepuededecirqueentodosloscasoselmesmáscalurosocorrespondeaEneroyelmesmásfriotambiénentodosloscasoscorrespondeaJulio.

Delanálisis individualsedesprendequeesdesumaimportanciaelconocerlaubicaciónde la vivienda para diseñarla de forma apropiada, tomando importancia la normativatérmicabasadaenelArt.4.1.10de laOGUCqueexigevaloresdetransmitanciatérmica(U)deelementosquecomponenlaenvolventetérmicafijandovaloresmínimosdeUparacomplejosdetechumbre,murosypisosventilados.Estoporlavariabilidaddecondicionesambientalesdetemperaturayhumedad,teniendocomoejemplosclarosdelavariabilidaddeestosparámetrosen lazonadeFrutillardondeseregistran lasmásaltashumedadesy menores temperaturas, en comparación con Santiago o Las Cardas donde se tienenelevadastemperaturasenverano.

Sedesprendedelestudioqueamedidaqueavanzaelañolahumedadrelativainterioryexterioraumentanllegandoalmáximoenjunioojulio,presentándoseunahumedadmediamínima interior mayor a la humedad media mínima exterior, ocurriendo el fenómenoinversocuandoseobservanlashumedadesrelativasmáximas.

1.2.2. Análisis de Temperatura

El análisis de temperatura de las viviendas desarrollado en este estudio corresponde ala clasificacióndel registrode las temperaturas interiores y exteriores, en6 rangosquepermiten tener una visión clara de cuál es la situación ambiental exterior y como secomportaelmodulodeestudiobajoestascondiciones.

Sepuededesprenderdelanálisisparticularque las temperaturasextremas,esdecir, lasquesuperanlos28,3°Cylasinferioresa0°Csonevidentementeatenuadasporefectodeloselementosestructuralesdelavivienda,asícomotambiénloselementosqueconforman


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laenvolventetérmica.Peroalrealizarunanálisiscomparativodelascondicionesexterioreseinterioressepuededecirqueenloglobalelcomportamientodelaviviendabajocambiosdetemperaturanofuesatisfactorio,obteniendodiferenciasmínimasentre losrangosdetemperaturaconfortables.

Sepuededecirluego,quealdesarrollarelanálisisdelaviviendacerradaysinmoradores,noexistengananciasinternasdelhogarquepudierancolaborarconelaumentodelconfortdentrodelhogarenlosmesesfríos.SetienecomocasosinteresantesdeestudioSantiagoyFrutillardondeenesteúltimosolosetieneun9,7%delashorasanualesdentrodelrangode temperatura de confort (18,3≥ T° ≥28,3), teniendo prácticamente 6meses donde latemperaturainteriordelaviviendafueinferiora18,3°C.Presentándoseuncasointeresantedebidoaquealtenertemperaturasmediasbajas(mensualesyanuales)tiendenaaumentarlastemperaturasentrelos5°Cylos18,3°C,fenómenopredecibledebidoaquecomosedijoanteriormentenoexistenaportesdecalordentrodelavivienda,ytiendenaequilibrarlatemperaturaenvalorescercanosalamedia.

Yenelprimero,esdecir,Santiagosetienenlasmayoresoscilacionestérmicasentreinviernoyverano,destacandoenestecasoladisminuciónensutotalidaddelastemperaturasbajoceroenjunioqueascendíanaun2,8%delashorasdeesemes,atenuándolasyobteniendovaloressobre0°Calinteriordelacasa.

Para losmesesdecalorseobtienensituacionessimilaresa lodescritoconanterioridad,obteniéndoseunaatenuacióndelosvaloresmáximos,conexcepcióndelmoduloubicadoenLasCardas,zonatérmica2,dondeseregistranaumentodelatemperaturainteriordelaviviendaincrementandolosregistrosexterioresdondeeneneroun17,3%delashoraslatemperaturasuperólos28,3°Cyalcompararlaconlosregistrosinterioresdeun36,8%delashorassobrelos28,3°C.Enestecasodebeocurrirquelaradiaciónsolartomaunrolpreponderante incrementadotambiéncon lanulaventilaciónqueeventualmentepodríadisminuiresasaltastemperaturas,aumentandolastemperaturasenelrangodeconfort.

Sepuededecirconestoquebajoestascondicionesdeinhabitabilidaddelavivienda,quelaaislacióntérmicadelaviviendaesdeficienteynologrageneraraumentossignificativosenlosrangosdeconfort,asícomotambiénnoselograunaatenuaciónimportantedelasoscilacionestérmicashorarias.

1.2.3 AnálisisdeHumedadRelativa

Elanálisisdelcomportamientode laviviendabajoelparámetrodehumedadrelativaesinteresantedebidoaqueseobtienenresultados favorablesdeconfortenprácticamentetodosloscasos.Cabedestacarqueseconsideraconforteninviernoenlosrangosentre30%y85%deHR,asícomotambiénenveranoseconsideraconfortentre20%y70%deHR.

Sepuededecirquebajoesteparámetro lavivienda tuvounexcelentecomportamiento,viéndosereflejadoenlosanálisisindividualesdelasviviendas.

Tomando como referencia Las Balsas, comparando la situación exterior del mes donde


se registraunamayorhumedad relativa (Junio) con la situación interior seobtienequelaHumedadrelativaalexteriorde laviviendaregistra64%de lashorasdelmesunaHR>85%,consoloun36%dehorasdondeseobtuvoconfort.Comparándoloconlasituaciónalinteriordelaviviendadondelahumedadrelativamayoral85%bajóaun0,9%,aumentandolashorasdeconforthastaun99,1%enesemes.

Ahora analizando Frutillar que es el que presenta mayores desafíos con respecto a lahumedadrelativadondeenmásdel50%de lashorasdelañosepresentanHumedadesRelativassobreel85%.Enestecasoelcomportamientodelaviviendafuebuenoaislandoenunaltoporcentajeestasaltashumedadesregistrándoseun12%de lashorasanualesunahumedadrelativamayora85%,aumentandoelconfortdentrodelaviviendaenunaltoporcentaje,porejemploenjuniodondeselograunasituacióndeconfortal interiordelaviviendadeun82,1%,subiendo80,4puntosporcentualesconrespectoalasituaciónexterior.

Por lo tanto, sepuededecirque los componentesestructurales ydeaislación cumplenelobjetivodeaislar lahumedadRelativadelambientegenerandounaltoporcentajedeconfortdentrodelavivienda.Alanalizarladeformaglobalsegúnzonastérmicassepuededecirquetuvounbuencomportamientoenlasdistintasubicacionesgeográficas,soloenFrutillar,queesdondeseregistranHumedadesRelativasexternasmuyaltasdurantetodoelaño,pudoversecomprometidoelconfortdurantealgunosperiodos,perodetodasformaslogracumplirenunaltoporcentajeaislarlaHRexterior.

1.2.4 Análisis de factores de Bienestar Higrotérmico de verano e invierno

El análisis del bienestar Higrotérmico se desarrolla estudiando los puntos críticos detemperaturayhumedad,dadosporlasestacionesmásfríasymáscalurosasdelaño.

• Situación de verano

LaTabla2yFigura4entregalosvaloresdeconforthigrotérmicodelas5ubicacionesdelasviviendas,esimportanteparaelanálisissabercuálessonlosfactoresdeterminantesqueprovocaneldisconfortdentrodelavivienda,enestecasoenunaltoporcentajeelfactordeterminantefuelatemperaturaexceptoenFrutillardondelatemperaturanoesfactor,ylahumedadtomaunpapelpreponderanteeneldisconfort.

Tabla 2: Porcentajes de Confort en verano.

Las Cardas[% Horas]

Las Balsas [% Horas]

Santiago[% Horas]

Pantanillos [% Horas]

Frutillar[% Horas]

Confort 82,50% 77,83% 78,70% 91,41% 62,45%

Noexistióconfort 17,50% 22,17% 21,30% 8,59% 37,55%

Total horas 100,00% 100,00% 100,00% 100,00% 100,00%


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Figura5:Porcentajesdehorasenveranodondesetieneconforthigrotérmico.

Esinteresanteverelaltoporcentajedehorasenveranodondelaviviendaseencuentraenconforthigrotérmico,situaciónquesepuedeverincrementadasiseconsideraventilacióndiurna y nocturna para Las Cardas, Las Balsas, Santiago y Pantanillos donde las altastemperaturas generan disconfort, no así en Frutillar donde el factor de disconfort es lahumedadrelativaquegeneraese37,5%dehorasendondenosetieneconforthigrotérmico.

Alobservarlasgraficasdeconforthorarioexpuestoenelanálisisindividualsetieneunpeakentrelas16:30ylas18:30endondeseproducenlosmásaltosporcentajesdehorasdondeenlaviviendanoseobtieneconfort,conexcepcióndeFrutillardondealestarregidoporlahumedadrelativanosigueelcomportamientodelatemperaturaexterior.

• Situación de invierno

LaTabla3yFigura5muestrandelamismaformaquelohechoenveranoladistribucióndelosdatosdeconforthigrotérmicodelas5ubicacionesdelasviviendas,esimportantepara el análisis saber cuáles son los factores determinantes que provocan el disconfortdentrodelavivienda,enestecasoenunaltoporcentajeelfactordeterminantefuetambiénla temperatura inclusiveen Frutillar donde la temperaturaes el factorprincipal, pero lahumedadnodejadeserimportanteparaestosanálisis.

Las Cardas[% Horas]

Las Balsas [% Horas]

Santiago[% Horas]

Pantanillos [% Horas]

Frutillar[% Horas]

Confort 19,47% 3,83% 14,79% 4,42% 0,02%

Noexistióconfort 80,53% 96,17% 85,21% 95,58% 99,98%

Total horas 100,00% 100,00% 100,00% 100,00% 100,00%

Tabla3:PorcentajesdeConforteninvierno.


Figura5:Porcentajesdehoraseninviernodondesetieneconforthigrotérmico.

Se desprende de las graficas que la temperatura es nuestra mayor preocupación y laresponsabledealtosporcentajesdedisconfortdentrodelavivienda,siseconsideraraenelestudiolaviviendahabitada,probablementeestosvaloresdisminuiríandebidoagananciasinternas, teniéndose una menor cantidad de horas donde efectivamente se necesitecalefacción.

En Frutillar el factorhumedadvuelvea ser importante, esta vez aminoradoporqueeninviernolatoleranciaalahumedadporcriteriosdeconfortaumentadeun70%aun85%,peroesun factorqueestápresentedurante todoelaño.AnalizandoahoraelglobaldeFrutillarsedaunasituacióninteresante,yaque,enningúnmomentodelinviernoalinteriordelaviviendaseregistróconforthigrotérmico.

Siseanalizahorariamentepasaunfenómenoinversoalinvierno,yaque,enestaestaciónelaumentodetemperaturaesvalorado,yaque,elevaenalgunosgradoslatemperatura,yestotambiénsedacercadelas16:00hrs.

1.2.5. Análisis de Inercia Térmica

Durantetodoelañosepuedeobservarquelainerciatérmicadelosmurosactúaproduciendoquelaviviendaacumulecalorduranteeldíaydisminuyendolasfluctuacionesdehumedadrelativainteriorconrespectoalahumedadrelativaexterior.

Paratodaszonasdondeseemplazanlasviviendasdeestudio,coincidequeelmesmásfríofueJulioyelmesmáscálidofueEneroapesarquepuedequeenesosmesesnoseregistrentemperaturaspuntualesmáximasomínimasanuales.

Con relaciónalanálisisde la semanacon la temperaturamásbajadelmesmás frío, seobserva en promedio un desfase entre mínimas temperaturas de aproximadamente 2horasobteniéndoseundeltadetemperaturade2,4°CentreTemperaturamínimaexteriorytemperaturamínimainterioresemismodía.

Sepuedeapreciarquelatemperaturaalinteriordelaviviendatieneunaaltaoscilaciónsiguiendo rápidamente las oscilaciones de temperatura exterior. Esta situación no es


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óptimaenrelaciónaquereflejaunabajainerciatérmicadeloselementosconstructivosyeventualmenteunadeficienciaenlaaislacióntérmica.Cabedestacarquelosdatosrecogidosfueronobtenidosdeunaviviendasinmoradorespudiendomejorareldesempeñode laviviendaalconsideraraportesinternosdecalor.

Todaslasviviendasnecesitanunaportedecalefacciónparaenfrentartemperaturasbajasdeinvierno,yaque,todasporlomenosenlasemanamásdesfavorableregistrantemperaturasbajoellímitemínimodeconforttérmico.

Alanalizarel comportamientode lasviviendasen la semanamás fría con respectoa lahumedad relativa se corrobora lo expuesto en la sección 1.2.4 donde se destacaba lacapacidad de amortiguación de las oscilaciones de humedad relativa del exterior alinteriordelavivienda.IndistintamentedelaubicacióngeográficaseregistranresultadosmuyfavorablesdisminuyendocasitotalmentelasoscilacionesdeHRyconsiguiendoenunporcentajemuyaltoestardentrodelrangodeconfortdentrodeestavariable.

Paraelanálisisdelasemanaconlatemperaturamásaltaserealizadeformasimilaralasemanamásfría,dondeestavezseregistraentodoslossectorestemperaturasinterioressuperioresal límitemáximodeconforttérmicoconexcepcióndeFrutillar dondeenesasemanadeestudionosesuperóellímitedelos28,3°C.

Se obtiene un desfase de aproximadamente 2 horas entre temperaturas peak y unadiferenciadeaproximadamente3°C.Observándosenuevamenteunaaltaoscilacióndelatemperaturainterior.

SedestacaelcasodeLasCardasdondeseregistrantemperaturas interioresmayoresentodomomentoalastemperaturasexteriores,situaciónquenoserepiteenlosotroscasos.Estopuededebersedebidoalaaltaradiaciónsolarproducidaenlazonadeestudio.

Conrespectoalahumedadrelativaseregistraunasituaciónsimilaraloexpresadoenlasemanamásfríadondequedanuevamentereflejadodelanálisisparticularlagrancapacidaddeamortiguamientodelasoscilacionesexteriores.

Delanálisisparticular sedesprendequeen todos los casosexisteunacorrelaciónentretemperatura y humedad. A medida que la temperatura interior (exterior) aumenta,disminuye la humedad relativa y viceversa, esto genera que la vivienda dentro de esteperiodoseencuentreenungranporcentajedentrodelosrangosdeconfortdehumedadrelativa.

Lacondicióndealtastemperaturassepodríaatenuarenmuchoscasosconventilacióndelaviviendaenunasituaciónrealdeocupaciónhumana.

1.3. CONCLUSIONES

Elestudiodelconforthigrotérmicodesarrolladoenestetrabajoesunabuenaaproximaciónparaevaluar laviviendayparadetectaralgunasproblemáticasquesegeneranproductode las condiciones ambientales propias de cada zona térmica. Es interesante el estudio


encondicionesextremasdetemperaturayhumedadrelativaproducidasparacadazonatérmica(veranoeinvierno),asícomotambiénelanálisisdezonasextremasdelpaísqueenestecasofueronlaszonasdeLasCardasdondeseregistranlasmayorestemperaturas,yFrutillardondeseobtienenlasmásaltashumedadesybajastemperaturas.

Productodeestoyanalizandolasconductasquesedebierantenerdentrodelaviviendapara mejorar el porcentaje de confort, disminuyendo las temperaturas excesivas enverano y aumentando las bajas temperaturas en invierno, y tomando en consideraciónlainhabitabilidaddelasviviendasestudiadas,esquelaventilacióncobraimportanciaenverano,asícomotambiénlacalefaccióneninvierno.Pudiendomejorarsesustancialmentelashorasdeconfortalconsiderarlasgananciasinternasproductodelaocupacióndelhogar.

Considerando las condiciones de medición que se efectúan con la vivienda cerrada ydeshabitada,sepodríamejorarlaevaluacióndelaviviendaalrealizarlasmedicionesdelaviviendahabitadaenunasegundaetapa,loqueentregaríadatosfielesdelimpactodelaocupación,comogananciasinternas,ventilación,calefacciónyotrosfactoresqueinfluyenenlahumedadytemperaturainterior,obienincorporarloenunasimulaciónconsiderandoestosfactoressuponiendocondicionestipo.

Estogeneraríaelpodercontrarrestar lacondicióndehabitabilidadcon lascomponentespropiasdeunaviviendaenservicio,talescomoventilaciónporaperturaycierredepuertasy ventanas, calor adicional por la presencia de personas en su interior y cambios en lahumedadrelativaporhervordealimentosyduchas,porloquelamediciónqueserealizasinconsiderarestosfactoresconstituyeunsesgoparaelestudio.

Al analizar la humedad relativa dentro de la vivienda se determina que los elementosconstructivosydeaislaciónpertenecientesalaenvolventeatenúanenungranporcentajelasoscilacionesdeHumedadRelativaalinteriordelavivienda.EnlasviviendasubicadasenlaszonasdeLasCardas,LasBalsas,SantiagoyPantanillosseobtieneunacondicióndeconfortproductodelaHumedadRelativadentrodelaviviendaprácticamentetotal.EnelcasodeFrutillardondesetienenaltosporcentajesdeHumedadRelativamayoresal85%se logran resultadosqueen losmomentosmás críticoselevael confort en80,4puntosporcentualesconrespectoalasmedicionesexteriores.

Elcomportamientodelaviviendaalanalizarlabajoconforttérmico,sibienlograatenuartemperaturas extremas de forma moderada, es la principal fuente de disconfort dentro de la vivienda,siguiendorápidamentelasoscilacionesdetemperatura,yasea,paracondicionesdecaloryfrio.Sedetectaunmejorcomportamientobajotemperaturasaltasquebajas.

Estepuntoesesencialparaelbienestardentrodelavivienda,ycomoyasedijo,bajolascondicionesdemedicióndeinhabitabilidad.Seregistranenveranoproblemasconlasaltastemperaturasdentrodelavivienda,sobretodoenlaszonascorrespondientesaLasCardas,LasBalsasySantiagodondeseregistranenelmesmásdesfavorableregistrosmayoresal20%dehorasdondelastemperaturassuperanlos23,3°Cconsideradacomolímitesuperiordelatemperaturadeconforttérmico,yenmenormedidaPantanillosconun8,8%yFrutillarquenoseregistrantemperaturassobreelconfort.


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Esto también se replica para las bajas temperaturas, donde existe una atenuación detemperaturasextremasqueenalgunoscasosbajade0°CperonoselogransituacionesdeconfortenningúnmomentodelmesmásfríoconexcepcióndeLasCardasySantiagoqueenjulioregistrancercadeun8%dehorasdebienestartérmico,yenelrestodelaslocalidadeselconfortesnulo,siendocríticoelcasodeFrutillardondeexistenprácticamenteseismesesdondenoseobtieneconforttérmico.

Loquegeneraporconclusiónquelaviviendatérmicamentesepodríamejorarincorporandonuevoselementosquemejoren laenvolvente térmica,y si seconsideraocupaciónde lavivienda, por ende, ganancias internas y ventilación, la condición térmica aumentaría elporcentajedeconfort.



VER

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AC

IÓN

EST

RU

CTU

RA

L

4 Verificaciónestructural

Paracalcular lasviviendasdeemergencia, loque se recomiendaes seguir loque indicaelpunto4(Consideracionesdediseño)delanormaNCh1198.Enesepuntoseindicaloquedebeincluirlamemoriadecálculoyquenormassedebenconsiderarparaelanálisis.AlternativamentesepuedeoptarporutilizarlasrecomendacionesdediseñoquepublicóAraucoparasistemasdetecho,pisosyparedes.Dichasrecomendacionesseencuentranenelcapítulo2dellibro“IngenieríayConstrucciónenMadera”disponibleenlapáginaweb.

http://www.arauco.cl/pdf/Libro%20Ing%20y%20Const%20Madera.pdf

Ellibroesmuycompletoytieneejemplosporloquenohabríanadaqueagregar.

Introducción

• Chilepaíssísmico

• Terremotoscausancuantiososdañosmateriales

• Esimportanteasegurarunarespuestarápidadetipohabitacional.

• Seentreganviviendasprovisoriasqueenlapracticaperduraneneltiempo,dejandodeladolosrequisitosmínimosdecalidad,habitabilidad,seguridadyprotección.

• Surgelanecesidaddecrearviviendasconunestándarmínimodehabitabilidadsegúnla zonas geográficas, incorporando las tecnologías constructivas, pero priorizando larelacióncosto/beneficioç

Objetivos

ObjetivoPrincipal:Analizarlarespuestaestructuraldelprototipodeviviendadeemergenciaante-solicitacionesdediversaíndole(cargaspermanentes,cargasdeuso,nieveysismos).

ObjetivosSecundarios:

• Analizarlarespuestadelmodeloantediversassolicitacionescomocargaspermanentes,denieve,vientoysismo.

• Identificarquéporcentajedelasolicitaciónmáximatoleraelprototipoencasoquenocumplaconlanormativavigente.

• Realizarunmodelodelprototipodeviviendadeemergenciamedianteunprogramadeanálisisestructural.

• Realizarunmodeloquepermitapredecirelcomportamientodelostabiquesestructuralesantesolicitacioneslaterales,verticalesyfueradeplano.

• AnalizarresultadosdelosensayosrealizadosenlaboratorioalospanelesdeOSB.


Antecedentes

El2009fuepresentadoelproyectoFONDEFD09I1058:

“Desarrollo de las bases técnicas y normativas para prototipos de vivienda modular, con énfasis en soluciones de emergencia, bajo criterios técnicos, geográficos y económicos que mejoren su eficiencia y funcionalidad”

Pretende establecer y proponer un estándar mínimo de habitabilidad en las viviendasde emergencia por zonas geográficas, incorporando las tecnologías constructivas, peropriorizandolarelacióncosto/beneficio.

Característicasdelavivienda

• Viviendaunimodular.• Tiempodearmado:4díascontandocon3operarios.• Superficie:23,5m2 • Muros:panelesSIPde64mm.• Techo:panelSIPdeespesorvariabledependiendodezonaclimática.

Detalle Techo

Techo1,pendientede9,31°

Techo2,pendientede23,09°


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4Localización

Espesor Poliestireno

expandido [mm]

Espesor Panel SIP [mm]

Las Cardas 45 64

Santiago 80 99

Las Balsas 80 99

Pantanillos 100 119

Frutillar 140 159

Estructura de Piso

• Entramadodepisoeselmismoparatodaslaszonas.Maderaimpregnadasecadepinoradiatade2”x6”enlaperiferiayen2”x4”enlasvigasinteriores.

• Apoyosdehormigónenzonasclimáticasmaslluviosas(6)yrollizosimpregnadosde5a6”dediámetroenzonasclimáticas(2;3y4).

• Seutilizofibra sintéticaFISITERMde50mmdeespesory seagregóunamembranaimpermeable de tafetta por la parte posterior de este sistemade piso en las zonasclimáticas2;3y4.

• Paralazonaclimática6seempleópoliestirenoexpandidodealtadensidad(30kg/m3)en90mmdeespesor.

• Lapartesuperiordelpisofueresueltaconcontrachapadoestructuraldepinoradiataen18mmdeespesor.


Unión paneles

• MurostipoSIPde64mmdeespesorformadodedoscapasexternasdeOSBde9,5mmy un núcleo de poliestireno de 15kgf/m3 de densidad, unidos mediante adhesivopoliuretanode2componentes.

• Loscostadosdelpanelse insertaunpiederechode45mmx45mmysepegamediamadera,ylamitadrestantealpanelcontiguomediantespackde1¼”

Normativautilizada

• NCh431Of.2010,Construcción-SobrecargasdeNieve• NCh432Of.2010,Diseñoestructural-Cargasdeviento• NCh433Of.1996Diseñosísmicodeedificios• NCh1537Of.2009,Diseñoestructural-Cargaspermanentesycargasdeuso• NCh3171Of.2010,DiseñoEstructural-Disposicionesgeneralesycombinacionesdecargas• NCh1198Of.2006,Madera-ConstruccionesenMadera-Cálculo• NCh2165Of.1991,Tensionesadmisiblesparalamaderalaminadaencolada

estructural de Pino radiata

Estructura de techo

• Lavigadecolorrojoesunavigalaminadaencoladadelaminaciónvertical.• Lasvigasdecolorcelestecorrespondeavigassimplesdepinoradiata.• Lasvigasdecolorblancocorrespondeavigaslaminadaencoladadelaminaciónvertical.• Todoslosprototiposcumplenconlascombinacionesdecargasqueinvolucranpeso

propioycargasdeviento.• LosprototiposdelasCardas,SantiagoyLasBalsaspresentanproblemasparatolerarla

cargadeusodetechos(porconceptodemantención)equivalentea100kgf/m2.• EnelcasodelascargasdenievesetieneproblemasenSantiagoparaaquellaszonas

ubicadas sobre los 600msnm. Para las zonas bajo los 600msnm se cumple con lanormativa que existente, la cual considera una carga de 25kgf/m2 por concepto de acumulacióndenieve.

• LosprototiposemplazadosenlaslocalidadesdePantanillosyFrutillarcumplecontodoslosrequerimientosqueestablecelanormativanacional.

Modelo elaborado en SAP2000 para estudiar el comportamiento de las vigas de techo


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4 • Cargasmáximastoleradasporelprototipoparaaquellascombinacionesdecargasquegeneranproblemas.

Localidad

L dist (i) L puntual (ii) Nieve

Techo1 Techo 2 Techo1 Techo 2 Techo1 Techo 2

Las Cardas 30kgf/m2 62kgf/m2 237kgf 288kgf NoAplica NoAplica

Santiago 92kgf/m2 C.N.(iii) 328kgf C.N. 42kgf/m2 C.N.

Las Balsas 92kgf/m2 C.N. 328kg C.N. C.N. C.N.

Pantanillos C.N. C.N. C.N. C.N. C.N. C.N.

Frutillar C.N. C.N. C.N. C.N. C.N. C.N.

i) Ldist:cargavivauniformementedistribuida.ii) Lpuntual:cargapuntualenlaposiciónmásdesfavorable.iii)C.N.cumpleconlanormativa.

LosprototiposdeLasCardas,SantiagoyLasBalsastoleranalomenosquetrespersonasdeunos80kgfaccedanalostechosarealizarreparaciones.

EnSantiagoelprototipotoleraunacargaporconceptodeacumulacióndenievede42mgf/m2, la queequivaleal84%delacargadenieveparalaszonasemplazadasentrelos600a900msnm


Piso

Modelo elaborado en SAP2000 para estudiar el comportamiento de las vigas de piso

Metodología de análisis desde la localidad con las condiciones ambientales más adversas a las mas favorables.

Esquemasdelasvigasdepisoquecomponenelprototipodeviviendadeemergencia.Endondeseobservandosconfiguraciones:

Color Escuadría [mm]

Roja 45x142

Azul 45x142

Verde 2vigasde45x142

Blanca 45x94

Negra 2vigasde45x142

Configuración1 Configuración2

ParalalocalidaddeFrutillar,lavigarepresentadadecolorazulestasobreexigidaytolerael97,5%delacargadeusodepiso(200kgf/m2).ParaPantanillos,LasBalsas,SantiagoyLasCardassecumpleconlanormativa.Lasvigasrestantescumplenconlanormativaentodaslaslocalidades.


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4 LaCargalateraladmisiblequetoleraunpanelseobtieneapartirdelasiguienteexpresión:

P admisible = (Pf- prom -z.s) kgf/m

FA

P admisible : cargatotaladmisibleaplicadaPf- prom :promediodelaresistenciamáxiadelacargatotalaplicada(4670kgf)Z :3.2860(paraunnúmerode3observacionesparaunpercentildel5%yuna confiabilidadestadísticadel75%)

s :desviaciónestandar,enesecasosesuponedel10%FA :factordeajusteiguala3,0.Basadoenelfactordeseguridadutilizadopor TECNOPANEL

Resultando: Padmisible = 1060,71kfg


A0

Zona Sísmica

I = 0,20g

II = 0,30g

III = 0,40g

S

Tipo de Suelo

A=0,90

B=1,00

C=1,05

D=1,20

E=1,30

LocalidadPeso sobre el

nivel basalZona

Sísmica

Tipo de suelo

A B C D E

LasCardas 1610 I 782,46 869,40 912,87 1043,28 1130,22

Santiago 1692 II 822,31 913,68 959,36 1096,42 1187,78

LasBalsas 1692 III 1096,42 1218,24 1279,15 1461,89 1583,71

Pantanillos 1739 III 1126,87 1252,08 1314,68 1502,50 1627,70

Frutillar 1861 III 1205,93 1339,92 1406,92 1607,90 1741,90

Sismo de diseño

• Métodoestático,NCh433NCh433Of.1996,

masdecretosupremoDS61• FactordeReducciónR=1

• Corte máximo Qmax = PI 0,90 S Ao

g

Cortemáximoporlocalidadytipodesueloenkgf

Comentario:

UnavezconocidalacapacidadacorteseprocedeacalcularelsismodediseñoqueestablecelanormaNCh433.Paraelloseutilizaelmétodoestático.Elcortemáximodependedelazonasísmicadondeselocaliceelprototipoydeltipodesuelo.ElfactorItienerelaciónconeltipodeestructuraqueseestáanalizando,endondeI=1paraestructurasdetipohabitacional.

Latablaindicaelesfuerzodecortequedebetolerarelprototipodeviviendadeemergenciasegúnlocalidadytipodesuelo.

NotarqueelprototipomásdemandadocorrespondealemplazadoenfrutillarsobresueloE.Lostiposdesuelosedescribenendetalleeneldecretosupremo61.

Comportamientoprototipoantesismodediseño:Seestudiaelcomportamientodelaestructurafrentealsismodediseñoparalalocalidadmasdesfavorable(FrutillaremplazadaensueloE),alsolicitarlaestructuraenelejeXeY.

SeelaboraunmodeloenSAP2000paraestudiarlosesfuerzosdecortequetomacadapanel


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4 Comportamiento paneles del eje x ante sismo de diseño en el eje x:

Lospanelesestánsolicitadosaun18%desucapacidad.Lospanelesqueabsorbenlamitaddelosesfuerzossontambiéndela mitad del lago, pues la resistencia de un panelesproporcionalasulargo.

Comportamiento paneles del eje y ante sismo diseño en el eje y

Lospanelesestánsolicitadosaun30%desucapacidad.Sinembargonotodostomanlosmismoesfuerzos,debidoaquelaestructuranoessimétricaenelejeY.

LaestructuratiendearotarylospanelescontenidosenelejeXtambiéntomanesfuerzos.

Comportamiento paneles del eje x ante sismo diseño en el eje y

Lospanelesestánsolicitadosaun2%desucapacidad.Lospanelesqueabsorbenlamitaddelosesfuerzossontambiéndela mitad del lago, pues la resistencia de un panelesproporcionalasulargo.


Resultadosensayosdepanelsometidoacargaperpendicularesasuplano

Panel MuestraNº

Pérdida de proporcionalidad Resistencia máxima

Carga total aplicada(kgf)

Carganormalizada(kgf/m)

Deflexióncentral(mm)

Carga total aplicada(kgf)

Carganormalizada(kgf/m)

1 327,32 268,19 5,61 1403,13 1150,24

2 263,08 215,16 4,51 1263,43 1036,03

3 324,27 266,15 5,57 1660,09 1360,30

Lacargaadmisiblequetoleraelpanelseobtienedemaneraanálogaalpanelsometidoacarga lateral resultando:

Fadmisible l = 267,08 kfg

Dicha fuerza equivale a aplicar una carga uniformemente distribuida de:

qadmisible del panel = 92,19 kfg/m2

Cargas de Viento

Niveldeutilizaciondepanelessometidosacargasdeviento

Lapresiónquegeneraelvientovaríasegúnlavelocidadbásicadevientoen[m/s]asociadaacadalocalidad.

Localidad Velocidad básica de

viento

LasCardas 35

Santiago 35

LasBalsas 35

Pantanillos 40

Frutillar 40

Presiones de viento en la dirección “Y” sobre los paneles más solicitados

Velocidad básica de vientoPresión mínima Unidad

Presióndeviento35m/s 40m/s

34,45 79,05 48,00 kgf/m2

FU 0,37 0,86 0,52 -


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4 Presiones de viento en la dirección “X” sobre los paneles más solicitados

Velocidad básica de vientoPresión mínima Unidad

35m/s 40m/s

Presióndeviento 40,31 92,49 56,16 kgf/m2

FU 0,44 1,00 061 -

Recomendaciones

1 Cambiar apoyos

Comentario:

Se recomienda cambiar el apoyo de color azul de la parte superior de la figura por laconfiguración que se observa en la parte inferior. La razón se observa en las siguientesdiapositiva:


Panel deformado, para sismo en eje y

Panel deformado, para sismo en eje x

Conclusiones

• Techos: los prototipos que cumplen con la normativa son los de Pantanillos yFrutillar. Los prototipos restantes presentan dificultades con la combinación decargaqueexigeunasobrecargadeusode100kgf/m2 para techos con acceso solo paramantención,sinembargodichostechosnopresentanproblemasqueaccedanalomenos3personasde80kilossimultáneamentearealizarreparaciones.

• Pisos: las vigas se piso que están expuestas a condiciones ambientales másdesfavorablescorrespondealasemplazadasenfrutillarylamasdemandatoleraun97,5%delacargadeusodepisoqueestablecelanormativa.Elvalorobtenidonoafectaelbuenfuncionamientodelsistemadepiso.

• Sismo: elniveldedemandadelospaneles,varíasegúnlazonasísmicayeltipodesuelo.ElcasomásdesfavorablecorrespondealprototipoubicadoenFrutillarsobresueloE.Elpanelmássolicitadotrabajaaun30%desucapacidad.Respectoalascargasdevientoelpanelmásdemandadotrabajoaun100%desucapacidadporloquecumpleconlanormativanacional.

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Resistencia al fuego

La resistencia al fuego es la cualidad de un elemento de construcción de soportar lascondicionesdeunincendioestándar,sindeterioroimportantedesucapacidadfuncional.Estacualidadsemideporeltiempoenminutosduranteelcualelelementoconserva laestabilidadmecánica,estanquidadalasllamas,elaislamientotérmicoylanoemisióndegasesinflamables(NormaChilenaNCh935/1.Of97).

LanormativavigentedictadaporlaOGUCmencionaque“[…]lasviviendasaisladas,pareadasocontinuas,dehasta2pisos,cuyasuperficieedificadaseainferioroiguala140m2, tendrán unaresistenciaalfuegoalomenosF15entodossuselementosycomponentessoportantes,siemprequeelmurodeadosamientoomurodivisorio, según corresponda, cumpla conlasexigenciasdemurosdivisoriosentreunidades[…]”.LoanteriorsignificaquesepodríaproponerunaconstrucciónpareadadedospisosenlaqueelmuromedianerocumplaconlaclaseF60exigida,pudiendotodoslosdemáselementosestructuralesclasificarcomoF15.

Material y Método

ElensayoderesistenciaalfuegoseejecutóenlasdependenciasdelInstitutodeInvestigacionesyEnsayosdeMateriales(IDIEM)delaUniversidaddeChile,aplicandoparaellolanormachilenaNCh935/1Of.97.

Deacuerdoaestanorma,elelementoaensayarsedebeanalizarencondicionesnormalesdeservicioafindereproducir,duranteelensayo,unsistemasimilardeempotramiento,apoyosycargasalquedeberáestarsometido.Paracumplirconello,elelementodepruebadebeserdetamañoreal, lasdimensionesde laprobetaestándeterminadaspor labocadelhorno,elcualtiene2,2mdeanchopor2,4mdealto,esto implicaqueseemplearondos probetas depanel SIP64dedimensiones 1,1 x 2,4m, ensamblados de canto por unpiederechoyamarradosperimetralmenteporunasolerasuperioryotrainferior.Ademásdurante todo el ensayo se mantuvo constante la magnitud de la carga de compresión(120kg/ml).

Cabeseñalarqueal iniciodelensayolatemperaturaambientalerade15°C, lahumedadrelativadelambientefuede54%yelhornoregistrabaunatemperaturainicialde24°C.

Ennuestropaís,elúnicométodoválidoparadeterminarlaresistenciaalfuegodeelementosdeconstrucciónesmedianteunensayoempíricoenlaboratoriosespecializados,aplicandoparaellolanormaNCh935/1Of.97.Unaalternativaquepermiteplantearunajustificaciónanalíticadel comportamientoal fuegodeentramados livianosdemadera,eselMétodoAditivodeComponentes(ComponentAdditiveMethod-CAM),desarrolladaporelComitédeEnsayosalFuegodelNationalResearchCouncil(NRC)deCanadá,elcualcorrespondeaunarevisióndetalladadeinformesdeensayosnormalizadosdeelementos

MANUAL DE FABRICACIÓN VIVIENDA DE EMERGENCIA 61MANUAL DE FABRICACIÓN VIVIENDA DE EMERGENCIA 61

Descripcióndelrevestimiento Espesor [mm] Tiempo asignado [min]

ContrachapadofenólicoPinoOregón 9,5 5

ContrachapadofenólicoPinoOregón 12,5 10

ContrachapadofenólicoPinoOregón 16 15

YesoCartón 9,5 10

YesoCartón 12,5 15

YesoCartón 16 20

Yesocartóndoble 9,5+9,5 25



Tabla1:Tiempoasignadoarevestimientos

detabiquería,estructurasdetechumbreyenvigadosdepisosdemadera,loquepermitiófundamentarvaloresdetiemposasignadosparalacontribuciónalaresistenciaalfuegodecadacomponente individualdeunelementoconstructivo (WAGNER,2003). Lostiemposasignadosparadiferentescomponentessonlosqueaparecenenlastablas1;2y3.

Descripción estructura de madera Espaciamiento [cm] Tiempo asignado [min]

Pies derechos de madera 41 20

Vigas de madera 41 10

Entramado de piso y cerchas de techo 61 5

Descripción Peso [Kgf/m2] Tiempo asignado [min]

LanaMineral >1,25 15

LanaMineral <1,25 5

Tabla 2: Tiempo asignado a componentes de tabiquerías de madera

Tabla 3: Tiempo asignado aislación interior lana mineral

AdemáscomoresultadodelosinformesdeensayosrealizadosporlaNRCseconfeccionaronuna serie de criterios de diseño que permitenmejorar el comportamiento al fuego deelementosconstructivos,conocidosporlas“DiezReglasdeResistenciaalFuego”deTiberHarmathy(AMERICANWOODCOUNCIL,2012),dentrodelascualesesdeinterésmencionarlas tres siguientes:

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Descripción Esquema Criterio

Regla1.Laresistenciaalfuegodeunelementocompuestoporvariascapasesmayorquelasumaparcialdelasresistenciasdecadacapaindividual.

R12>R1+R2

Regla3.Laresistenciaalfuegodeunelementocompuestoporvariascapas separadas por cámaras de aireesmayorquelaresistenciadeun elemento de igual peso pero sin cámarasdeaire.

R2>R1

Regla5.Laresistenciaalfuegodeun elemento no aumenta como resultado del incremento del espesor deunacámaradeaire.

61 R1≈R2

Resultados y Discusión

EnrelaciónalosresultadosdelensayoderesistenciaalfuegoparaelSIP64,obtenidossobrelabasedelinformetécnicoemitidoporelLaboratoriodeIncendiosdelIDIEM(ApéndiceI),se menciona lo siguiente:

Capacidad de soporte de carga:Elelementose sometióaunacargamecánicade120Kg/mlineal.Duranteelensayoelpanelsufriódeformaciones,lascualesnollegaronasercausadefalla.

Aislamiento térmico: La temperaturapuntualmáximaadmisiblede195°C en la cara no expuestaalfuegoseprodujoalos17minutosdeiniciadoelensayo,instanteenelcuallatemperaturapromedioregistró134°C.

Estanquidad: Elelementosemantuvoestancoalasllamashastaeltérminodelensayo.

Emisióndegases inflamables:Elelementonoemitiógases inflamablesdurante todoelensayo.

EnconsecuencialaresistenciaalfuegodelpanelSIP64resultóserde17minutos,alcanzandolaclasificaciónF15deacuerdoatabla6,segúnloestablecelanormachilenaNCh935/1.Of97.

Tabla5:Clasificacióndelaresistenciaalfuegodeunelementodeconstrucción.

Clase Duración (minutos)

F0 ≥0 <15

F15 ≥15 < 30

F30 ≥30 < 60

F60 ≥60 <90

F90 ≥90 <120

F120 ≥120 <150

F150 ≥150 <180

F180 ≥180 < 240

F240 ≥240

Fuente: NCh 935/1 Of. 9

Tabla 4: Reglas de Harmathy


En el Listado Oficial del Comportamiento al Fuego de Elementos y Componentes deConstrucción (2012) se presenta una solución para muros perimetrales y/o divisorios,estructuradaconelsistemaconstructivoSIP,lacualcumpleconlaexigenciamínimaparamurosmedianeros (F60). Esta yotras solucionesde interés seencuentrandetalladasenla tabla 7,mencionando tanto el espesor total del elemento constructivo (ET) como surespectivaclasificacióndelcomportamientoalfuego(MINVU,2010):

Solución DescripciónEt

(mm)Clase

1.Muroperimetraly/odivisorio

PanelSIPconstituidopordostablerosOSBdeespesor9,5mm,pegadosaunalmadepoliestirenoexpandidodedensidad15Kg/m3yespesor56mm.LospanelesestánensambladosentresídecantoyvanunidoscondoslengüetasdetableroOSBde50x11,1mminsertadosenlosrebajesdelpoliestirenoyatornilladasalasplacasdeOSB. 75 F-15

2.Murodivisorio

PanelSIPconstituidopordosplacasOSB“SmartSide”de11,1mmdeespesorpegadasaunnúcleodepoliestirenoexpandidodeespesor67,2mmcuyadensidadaparenteesde15Kg/m3.LauniónentrepanelessematerializaconunperfiltipoHcompuestoporunalmadePinoRadiatade45x45mmcepilladoyalasdemaderaaglomeradatipoOSBde90x11,1mmatornilladasypegadasallistón. 90 F-15

3.Muroperimetraly/odivisorio

PanelSIPestándarde75mmrevestidoporunadesuscaras(interior)conunaplanchadeyesocartón“Std”deespesor10mm,atornilladaalaestructura.

85 F-30

4.Murodivisorio

PanelSIPdeespesor90mm,forradaporambascarasconunaplanchadeyesocartón“Std”deespesor10mm.

110 F-30

5.Muromedianero

PanelSIPdeespesor75mm,atornilladoporambascarasamontantesdePinoRadiatade30x90mm,espaciadoscada0,6m.Comoterminaciónllevatraslapadasdosplanchasdeyesocartón“Std”deespesor10mm.Losespacioslibressonrellenadosconlanadevidriodeespesor50mm,(comprimidasa30mm)cuyadensidadnominalesde14Kg/m3.

175 F-60

Tabla6:Solucionesconstructivasdelcomportamientoalfuegoparaelcomplejodemuros

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DelresultadodelensayorealizadoyalanalizarlatablaanteriorseobservaquetantoelSIP64,comoelSIP75yelSIP90clasificanporF15,portantosepuedeinferirqueunaumentoenelespesordelpoliestirenoexpandidonoaportamayorresistenciaalfuegodelelementoencuestiónysucomportamientoconcuerdaconelefectoquetieneunacámaradeairesegúnloqueseplanteaenla5°RegladeHarmathy:“Laresistenciaalfuegodeunelementonopuedeincrementarsecomoresultadodelaumentodelespesordeunacámaradeaire”,enconsecuencialaresistenciaalfuegodeestospanelesestádeterminadacasiexclusivamenteporlosrevestimientos.PorlogeneraluntableroOSBdeespesor9,5ó11,1mmpuededurarentre7a9minutosfrentealfuegoyencambioelpoliuretanoexpandidoseconsumeenunminuto.

Seextraeademásquealincorporarporlacarainterior(expuestaalfuego)delpanelSIP75,unaplanchadeyesocartón“Std”deespesor10mm,laresistenciaalfuegodelelementoaumentó de F15 a F30 (solución 3), sin embargo no alcanza a clasificar como F60 aladicionarleotroestratodelmismomaterialporlacaraexterior(solución4),tal índiceselogra,alincorporardosplanchasdeyesocartónde10mmporambosladosconbastidoresdemaderayrellenodelanamineral(solución5).

EnelejerciciodesatisfacerconlanormativadictadaporlaOrdenanzarespectoalaseguridadcontraincendios,sepodríaedificarunaviviendamenora140m2ydehastadospisos,sóloconpanelesSIP64paratodosloselementosconstructivosestructuralesynoestructurales(entramadodepiso,estructurade techo,murossoportantes,etc),aexcepcióndelmuromedianeroodivisorioentreunidades,alcualseleexigeunaresistenciaalfuegoF60.SobrelabasedelostiemposasignadosporelCAMylasReglasdeHarmathy,sepodríaplantearunasolucióndemuromedianeroquecumplaconlaexigenciaF60delasiguienteforma:

• Delatabla1seextraequeelyesocartóndeespesor9,5mmseleasigna10 minutosindividualmenteysiseocupadobleyesocartónde9,5mmdeespesor estepresentaunacontribuciónde25minutos,loqueconcuerdaconlaRegla1de Harmathy.

• Delatabla6seobtienequeelSIP75clasificaporF15yaladicionarporlacara expuestaalfuegounyesocartóndeespesor10mm,clasificaporF30,esdecir,la contribucióndelyesocartónalpanelSIP75esdealmenos15minutos,apesar queindividualmenteelyesocartónde10mmselepuedaasignarunmenor tiempoderesistenciaalfuego.

• DebidoaqueelpanelSIP64ySIP75clasificancomoF15,sepuedediseñarun muromedianerosimilaralasolución5delaTabla6,enlacualseutiliceunSIP64 envezdeunSIP75yseatornilleporambascarasconunadoblecapade yesocartóndeespesor10mm.AplicandoelCAMatalestructuradebieraclasificar porF60,segúnsemuestraenlaTabla7.


Tabla 7: Solución muro medianero F60 estructurado con SIP64

Descripción Muro MedianeroTiempo asignado en

minutos

Yesocartóndoble(10mm+10mm) 25minutos

SIP 64 15minutos

Yesocartóndoble(10mm+10mm) 25minutos

ÍndicedeRFdeltabique 65minutos

Finalmente cabe reiterar que en nuestro país la única opción válida para comprobar laresistenciaalfuegodeunsistemaconstructivoanteDITECdelMINVU,esconlaentregadelosresultadosdelensayonormalizadoaescalarealderesistenciaalfuego.Dichaimposicióninhibe las innovaciones y propicia un gran entrabamiento burocrático, que además deseronerosos,requierenconsiderableslapsosdetiempo(WAGNER,2011).Porotraparte,entodoelterritorionacionalexistensólodoscentrosexperimentales,certificadosporelMINVU,quecuentancon la infraestructuranecesaria requeridapara losensayos, loquecreaotrofactordeatochamientoparaloseventualessolicitantes.

Sinlugaradudasqueelpodercontarconunaalternativadeestimaciónderesistenciaalfuegodenaturalezaanalítica,talcomolaquebrindaelCAM,constituyeunainteresanteiniciativaparaliberarlastrabasoperativasquesehanmencionado,permitiendoundesarrollomásauspicioso para la construcción en Chile. Sin embargo, para poder validar éstemétodo,resultaimperiosoimplementarunanormativaqueregulelafabricacióndelosmaterialesutilizadosen laconstrucción, talcomoseaplicaenEstadosUnidos,con laNormativadeProductosVoluntarios(VoluntaryProductStandard)porquehastaahoralafabricaciónestáreguladoporcadaempresa,loquederivaendiferenciastantoenlacomposicióncomoenladensidadycalidaddelproducto,adquiriendodistintasresistenciasalfuegoparaunmismomaterial,inclusofabricadoporlamismaempresa.

Conclusiones

Encuantoalaseguridadcontraincendios,seconcluyequelospanelesSIP64ySIP75presentanlamismacualidaddesoportarlascondicionesdeunincendioestándar,puesambosposeenunaresistenciaalfuegoclasificadacomoF15,enconsecuenciatambiénesfactibleinscribirelSIP64enlaDITECdelMINVUcomomuroperimetralyesposibleproponerunaconstrucciónpareadaenlaqueelmuromedianeroodivisorio(hastalacubierta)cumplaconlaclaseF60exigido,adicionandoalaestructurabasedelpanelSIP64,materialesinorgánicoscomoelyesocartónofibrocemento.

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Comportamientoacústico

ObjetivoGeneral

Evaluar el comportamiento acústico de tres tipos de viviendas: un prototipo deviviendadeemergenciaconstruidoenbaseapanelesSIP,viviendassocialesyenmediaguas.

ObjetivosEspecíficos

• Determinarlacapacidaddeaislaciónacústicointernoyexternodelas viviendas.

• Determinarlacapacidadaislanteacústicadelmuropareadoencadacaso.

• Evaluarparalastresviviendas,elcumplimientodelanormativasobre confortacústicodefinidoporelMINVUparaviviendasocial.

Materiales y Métodos

MaterialesPrototipodeviviendadeemergenciapropuestoenelProyectoFONDEFD09I1058.ElprototipoestáfabricadoenbaseapanelesSIP.laFigura2muestraelfrontisdelprototipoconstituidoporunapuertayunaventanaadyacente.Enlaparteposterior,seubicandosventanascontiguas.Adicionalmente,enlavigacumbreraseinstalandosventanasdeaproximadamente40cmx60cm,lasquepermitenventilacióneiluminaciónadicionalalavivienda.

La estructura de la techumbre del prototipo posee un espesor total de 99mm,correspondientealosdostablerosOSBde9,5mmyelaislanteinteriordepoliestirenoexpandidode80mm,cuyadensidades15kg/m3(Figura1).

EnlaFigura3esposibleobservarlosplanosdelascomponentesdeestaviviendamodular.

La separación entremuros colindantes está conformada por dos paneles SIP de64mmmásunaplanchadeyesocartónde10mmporlado,estaestructurarepresentalaseparación“muropareado”entredosviviendascontiguas.

• Viviendasocialelegidaenvirtuddedarcumplimientoalalegislación vigentedeacuerdoconlapresentenorma.

• Mediaaguaquerepresentelacondiciónmáshabitualparaestetipode vivienda.


Figura 1: Prototipo de Viviendas pareadas instaladas en Santiago, zona térmica 3

Figura 2: Prototipo de Vivienda de emergencia. Vista delantera y trasera

Equipos

• SonómetroLarsonDavisLTX1–Modelo831

• GeneradorderuidoLarsonDavisSRC20

• CalibradordenivelsonoroLarsonDavisCAL200

Metodología LasdeterminacionesserealizaronenelprototipodeviviendaubicadaenAv.SantaRosa11.315,enlasdependenciasdelCampusAntumapudelaUniversidaddeChile.

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W1

W2+W3

LamediaguaestáubicadaenelPasajeVitacura850,LaPintana,cuyodistribuciónesdedoshabitaciones contiguas,dedimensiones totales6 x3myen la cual serealizóelensayobajolasmismascondicionesqueenelprototipo.Sedeterminólaaislaciónacústicaenelmuropareadoyenelmurodivisordehabitaciónparalocualelrecintosedividióendoshabitaciones.Unafuelahabitaciónemisora,endondeestuvoubicadalafuentesonoraylaotrafuelahabitaciónreceptora.

LasdeterminacionessehicieronenambasviviendassegúnelprocedimientoindicadoenlanormaNCh2785.Of2003.Lacualseñalaquesedebegenerarunruidorosa,enlasaladeemisión,estableciendoenelrecintounpromedioespacialdenivelesdepresiónsonora(NPS)enbandaanchaiguala107dBA.Posteriormente,semidióelniveldepresiónsonora(NPS)enambashabitacionespormediodelsonómetro,se consideraron 6 posiciones de micrófono fijo y dos posiciones de fuente (12medicionesentotalporhabitación).Sedeterminóeltiempodereverberacióndela sala receptora, según el método de la fuente interrumpida, usando para ello 4 posicionesdesonómetrofijas,unaposicióndefuentey2decaimientosporposición(8medicionesen total).Ademásse registróelnivelde ruidode fondoen la salareceptora,paraasícalcularladiferenciadedBAantesydespuésdelruido,eltiempomínimoqueseocupofuede30segundosohastaqueelNPSseaconstante.

Elregistrodedatospermite determinarel índicedereducciónacústicaaparente(R`),quecorrespondea10vecesellogaritmoenbase10delarazónentrelapotenciaacústicaW1lacualincidesobreelelementodeconstrucciónbajoensayoylapotenciaacústicatotaltransmitidaenelrecintoderecepciónsi,a lapotenciaacústicaW2transmitidaatravésdelelementodeseparaciónselesumalapotenciaacústicaW3transmitidaatravésdelasconstruccioneslateralesoporotroscomponentes,lacualpuedesersignificativa,seexpresaendecibeles(dB).

R’=10log

Requerimiento para la correcta aplicación de la metodología.

Con respecto a las distancias mínimas que debió tomar el micrófono en lashabitacionessegúnlanormachilenaNCh2785:

• 0,7mentrelasposicionesdelmicrófono.

• 0,5mentrecualquierposicióndelmicrófonoybordesodifusoresdel recinto.

• 1mentrecualquierposicióndelmicrófonoylafuentederuido.


Resultados

Resultados del muro divisor de ambiente

LaTabla1muestraelresultadoobtenidocorrespondientealmurodivisordeambienteparalaviviendaconocidacomomediaagua.Seobservalasfrecuenciasde1/3deoctavaconsurespectivoíndicedereducciónacústica,paralelamente,semuestralagráficadeestosdatos.Latabla2muestralainterpretacióncompletadelcuadroygraficoanterior.

Frecuencia 1/3 de Octavas

R'W

100 3,9

125 3,8

160 2,7

200 3,1

250 5,8

315 7,6

400 4,9

500 4,6

630 4,4

800 6,1

1000 6,3

1250 6,0

1600 7,2

2000 8,1

2500 7,3

3150 7,4

R'W (C; Ctr) 6 (0; 0) dB

R'W + C 6 dBA

R'W + Ctr 6 dB

Tabla1: Aislamiento acústico de muro divisor de ambiente de la media agua.

Tabla 2: Aislamiento acústico final para el muro divisor

Conrespectoalasfuentesdesonido,estassedebenubicarenlahabitaciónemisoraaunaciertadistanciadelbordedelahabitaciónynodebesermenora0,5m.

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LaTabla3muestraelresultadocorrespondientealpanelSIP64mmcomoelementodivisorenelprototipo.Seobserva las frecuenciasde1/3deoctavaconsu respectivo índicedereducciónacústica.Paralelamente,segrafica losdatosentregados.LaTabla4muestra lainterpretacióncompletadelcuadroygraficoanterior.


R'W

100 23,2

125 20,7

160 22,5

200 23,3

250 21,6

315 23,2

400 22,9

500 23,6

630 24,2

800 24,4

1000 23,2

1250 23,7

1600 27,4

2000 28,2

2500 27,3

3150 26,6

R'W (C; Ctr) 25 (0; 1) dB

R'W + C 25 dBA

R'W + Ctr 24 dB

Tabla 3: Aislamiento acústico del panel SIP 64mm del prototipo de vivienda.

Tabla 4: Aislamiento acústico final para el panel SIP 64mm del prototipo de vivienda.


Resultados del muro divisor pareado

LaTabla5muestraelresultadocorrespondientealmurodivisorpareadodelprototipo.Seobserva las frecuenciasde1/3deoctavaconsurespectivo índicedereducciónacústica,paralelamente se grafica estos datos. La Tabla 6muestra la interpretación completa delcuadroygraficoanterior.


R'W

100 25,2

125 24,5

160 23,4

200 24,2

250 24,8

315 25,9

400 26,7

500 29,2

630 32,2

800 34,9

1000 37,4

1250 41,1

1600 42,1

2000 42,7

2500 43,5

3150 44,5

R'W (C; Ctr) 35 (-1; -4) dB

R'W + C 34 dBA

R'W + Ctr 31 dB

Tabla 5: Aislamiento acústico muro pareado de ambiente del prototipo de vivienda.

Tabla 6: Aislamiento acústico final para el muro pareado del prototipo.

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Conclusión

Conlosresultadosqueseobtuvieronsepuedeconcluirqueelmurodivisordeambientedelamediaguaestámuypordebajodeloquedictalanormasobreelruidoaéreo,teniendounR’Wde6dBelcualindicaqueestosmurossonmuydeficientesyquedejapasarunagrancantidaddelruido,encambiolosmurosdelpanelSIPdelprototipotieneunR’Wde25dBquecomparadoconeldelamediaguaesmuchomáseficienteenlaatenuacióndelruido.

ParaelmuropareadodelprototipodeviviendaestetieneunR’Wde35dB,son10dBmásqueelmuroSIP,esto sedebeaqueestemuroesdedoblepanel SIPmásunaplanchayesocartónaamboslados,cuyafunciónesaumentarlaresistenciaalfuegodelavivienda,consecuentementecolaborademanerasecundariaalaatenuaciónacústicadelmurodepareo,yentremásespesortengaestosmurosmayorserálaatenuacióndelruido.

AunqueningúnpanelSIPcumpleconlanormavigentedelruidoaéreo,estosestáncercadelmínimoestablecido,tambiénesimportantedestacarqueelpanelSIPposeecomomaterialaislantepoliestirenoexpandido,elcualnosecaracterizaporsuscualidadesaislantesderuido,alcontrarioesunmalaislanteacústicoporloquelamayoratenuaciónlarealizalospanelesOSB.

Documents

Manual 5 (.pdf 4,56 MB)