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Parapeto de acero sobre mampostería existente: usos y beneficios

¿Por qué realizar un parapeto de acero? para mejorar la resistencia y la respuesta ante la acción sísmica de una mampostería existente


La instalación de un parapeto de acero sobre mampostería existente es una de las medidas de refuerzo más efectivas para prevenir el vuelco de los muros fuera del plano y para absorber las fuerzas horizontales en caso de sismo.

En este artículo veremos los tipos de parapetos entre los que elegir, cómo se instala un parapeto de acero, qué efecto tiene en el comportamiento sísmico global de un edificio de mampostería y cómo reduce la vulnerabilidad sísmica asociada a una intervención de mejora de la mampostería existente con la ayuda de un software de cálculo estructural de mampostería.

Tipos de parapeto para mejorar la resistencia sísmica de edificios de mampostería

La instalación de un parapeto (de entrepiso o de cubierta) es a menudo necesaria para asegurar un comportamiento tipo «caja» en los edificios existentes de mampostería. El parapeto puede ser construido con diferentes técnicas de construcción. Cada material tiene sus pros y sus contras que pueden influir en el comportamiento global del edificio. Además, pueden incluso comprometer su estabilidad en caso de sismo.

Hasta los años ’90, el tipo de intervención más común para la recuperación de edificios históricos de mampostería era sin duda la instalación de parapetos de hormigón armado, colocados en la parte superior del edificio. Estas intervenciones a menudo estaban asociadas con la renovación de la cubierta existente que, en muchos casos, implicaba la eliminación de estructuras de madera (vigas, armaduras, tableros, tejas, etc.). Además, conllevaba a la construcción de nuevas losas de hormigón. El resultado era un aumento de la carga sobre la estructura existente y un aumento de la rigidez.

De hecho, esta técnica tan común pronto resultó ser poco efectiva o incluso peligrosa en caso de eventos sísmicos y fue reemplazada gradualmente por otros tipos de intervenciones. La experiencia demostró que, después de eventos sísmicos, los edificios que habían sido sometidos a este tipo de intervención mostraban daños muy reconocibles: mampostería muy dañada (en muchos casos completamente desintegrada) y parapetos de hormigón armado perfectamente intactos.

¿Por qué sucede esto?

Lo que se genera es el llamado «efecto de viga«. En la práctica, el parapeto de hormigón armado, está caracterizado por una rigidez excesiva en comparación con la mala calidad de la mampostería subyacente. Además, descarga el peso de la cubierta principalmente en las esquinas del edificio. La porción central de la mampostería queda entonces descargada y, sin el efecto de la carga vertical, es más propensa al vuelco fuera del plano o a la desintegración. Así, la construcción de elementos muy rígidos en la parte superior de una mampostería de baja calidad puede provocar el colapso por desintegración de la propia mampostería. La fuerza sísmica se concentra en los elementos con menor rigidez, causando daños graves a las mamposterías.

Una solución para combatir este fenómeno podría ser intervenir de manera que mejore la cohesión, la resistencia y la unión de los paneles de mampostería, así como la rigidez del propio parapeto. Para asegurar que el panel de mampostería mantenga su cohesión incluso en caso de sismo, es necesario optar por intervenciones como:

  • rejuntado de las juntas de mortero;
  • revestimientos con mortero armado;
  • refuerzos con fibras de carbono (FRP);
  • inyecciones de mortero;
  • etc.

Para asegurarse de realizar correctamente las verificaciones de la mampostería existente y del parapeto de hormigón armado, siempre es recomendable utilizar un software con solucionador FEM integrado para el cálculo.

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Recomendaciones

Si se va a instalar un parapeto de hormigón armado, siempre es recomendable:

  • mejorar la calidad de la mampostería existente con medidas de consolidación;
  • dimensionar adecuadamente el parapeto, eligiendo una altura máxima de entre 20 y 25 cm;
  • utilizar hormigón de baja resistencia y bajo módulo elástico, prefiriendo un hormigón ligero;
  • conectar el parapeto a la mampostería subyacente mediante barras de acero incrustadas en la mampostería.

Soluciones alternativas

Otras soluciones alternativas al parapeto de hormigón armado podrían incluir la instalación de parapetos en:

  • mampostería armada en ladrillos, construidos colocando un armazón con barras de acero en medio de un parapeto de ladrillos macizos. Por lo tanto, solo puede ser construido si la mampostería subyacente tiene un grosor de al menos tres cabezas de ladrillo. Este grosor es necesario para crear el revestimiento de ladrillos alrededor del armazón. Si la mampostería tiene un grosor de al menos 30/40 cm, es una excelente alternativa al parapeto de hormigón armado. De hecho, al tener una rigidez inferior, distribuye las cargas de manera más uniforme;
  • acero, adecuados incluso para mamposterías de grosor reducido (30 cm), se caracterizan por su ligereza y su bajo impacto;
  • mampostería armada con malla GFRP, construidos con fibras de vidrio, carbono u otro material similar resistente a la tracción.

Parapeto de acero: ¿qué es y cómo se instala?

Los parapetos de acero pueden ser ejecutados de dos maneras:

  • mediante dos estructuras reticulares hechas con ángulos y placas metálicas, colocadas en la superficie interna y externa de la mampostería y conectadas entre sí mediante barras de acero;
  • a través de placas o perfiles de acero colocados en las dos caras de la mampostería y conectados entre sí mediante barras pasantes.

El parapeto de acero debe tener un ancho igual al grosor de la mampostería y una sección adecuada. Puede ser construido en acero estructural o en acero al carbono. Cada tecnología de construcción tiene sus pros y sus contras.

En este contexto, la conexión entre el parapeto y la mampostería estará garantizada por la adherencia, el engranaje y el rozamiento. Además, en el caso del parapeto superior, es recomendable prever una consolidación de la mampostería superior antes de la instalación del parapeto y una conexión del parapeto a la mampostería subyacente mediante la realización de barras de acero. Aquí hay algunos detalles constructivos que se deben respetar para la construcción de parapetos de acero:

  • la altura mínima del parapeto debe ser igual a la altura del entrepiso;
  • el ancho del parapeto debe ser al menos igual al de la mampostería;
  • para mampostería con un grosor de hasta 30 cm, se permite un retroceso máximo del parapeto desde el borde externo no superior a 6 cm y a 1/4 del grosor;
  • el área de la armadura longitudinal del parapeto debe ser al menos de 8 cm²;
  • las estribos deben tener un diámetro mínimo de 6 mm y un paso máximo de 25 cm.

Ventajas en el comportamiento sísmico del edificio

Los parapetos de acero sirven para conectar los paneles de mampostería entre sí, especialmente aquellos superiores, donde la mampostería está sujeta a una compresión menor en comparación con las paredes inferiores, ya que está sujeta a cargas verticales menores. La presencia de un parapeto superior mejora la interacción con las estructuras de cubierta y garantiza un comportamiento tipo caja del edificio. Además, evita el vuelco fuera del plano del muro del último nivel si el parapeto está bien conectado a la mampostería subyacente y contribuye a absorber la presión del techo, en caso de una cubierta que empuja hacia afuera.

El parapeto de acero mejora la transmisión de las acciones horizontales (viento, sismo, componente horizontal de la fuerza debida a la acción empujante de la cubierta, etc.) de las horizontales a las paredes de mampostería sometidas a acciones en el plano.

Empujar el revestimiento sobre la mampostería existente

Empujar el revestimiento sobre la mampostería existente

Incluso a nivel de la cubierta, la presencia de un parapeto permite un efecto de anillado de las paredes perimetrales de mampostería. Esto permite la redistribución de fuerzas horizontales en los elementos verticales.

Requisitos del parapeto de acero

Para que el parapeto de acero pueda absorber la presión horizontal del techo, deberá tener una sección adecuada. Por lo tanto, deberá tener una inercia flexional adecuada para evitar deformaciones excesivas en el plano horizontal. Estas podrían llevar al vuelco de la mampostería. La capacidad del parapeto de acero para absorber la presión del techo también depende de la distancia entre dos paredes de contrafuerte sucesivas a las que el parapeto deberá transferir la acción de la presión horizontal.

Si la presión del techo lleva a una sección excesiva del parapeto de acero, es recomendable absorber la misma mediante la instalación de cadenas metálicas. La Normativa Técnica, de hecho, especifica que las estructuras de cubierta no deben ser empujantes. Además, si está presente, la presión debe ser absorbida por elementos estructurales adecuados (cadenas, tirantes).

Por lo tanto, en caso de que la intervención en el edificio existente también incluya la sustitución del techo, es recomendable diseñar la absorción de la presión eventual mediante el uso de cadenas de sección adecuada. Además, reservar al parapeto de acero solo la función de redistribución de las fuerzas horizontales generadas por el viento y el sismo.

Parapeto de acero: esquemas estáticos para el dimensionamiento y cálculo

Para dimensionar la sección mínima del parapeto de acero, primero se debe definir el esquema estático para el cálculo de las solicitaciones y los desplazamientos. El esquema estático a adoptar será un esquema de viga continua sobre varios apoyos donde cada apoyo representa la acción vincular ejercida por la pared de contrafuerte.

La carga horizontal uniformemente distribuida actuando sobre el esquema de viga continua será generada por las siguientes acciones:

  • acción sísmica generada por la masa de las paredes y la cubierta conectada al parapeto;
  • acción del viento sobre las áreas de influencia de las paredes conectadas al parapeto;
  • presión del techo en caso de techo empujante y en ausencia de cadenas.

Combinando las acciones de manera adecuada para obtener las combinaciones de carga en el Estado Límite Último (ELU) y en el Estado Límite de Servicio (ELS), utilizando los coeficientes parciales de combinación prescritos por la Normativa Técnica, se podrán calcular las solicitaciones en el Estado Límite Último y los desplazamientos en el Estado Límite de Servicio para dimensionar el parapeto de acero.

Para asegurarse de realizar el cálculo correctamente y cumplir con la normativa, siempre es recomendable proceder utilizando un software para el cálculo estructural.

 

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