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El uso de vidrio en
las fachadas exteriores proporciona más luz y mejor ambiente a en el interior de
un edificio. En nuestro caso, esto lleva a un alto incremento del uso de cristal
en fachadas.
Las solución
adoptada es el muro cortina, una tipología de fachada ligera que se caracteriza
por estar fijada a la estructura
resistente del edificio pero no forman parte de la misma, es decir, no
contribuyen a aumentar la resistencia de la estructura del edificio sino que
gravitan sobre ella. Por tanto, el muro cortina debe estar diseñado de tal
forma que resista por sí misma las acciones que incidan sobre ella y ser capaz
de trasladarlas a la estructura general del edificio.
La característica
fundamental que diferencia el muro cortina de otras tipologías es que la
fachada pasa de forma continua por delante de los forjados del edificio,
quedando la estructura de la fachada suspendida de los forjados a través
únicamente de las uniones.
El muro cortina está
formado por una parrilla de perfiles de aluminio con uniones de acero a los
forjados. Estas uniones de acero están soldadas a las vigas metálicas de los forjados
en un extremo y atornilladas a la parrilla de perfiles de aluminio en el otro
extremo.
Las uniones de
acero soldadas y atornilladas pueden tener un comportamiento semirrígido,
produciéndose un giro relativo entre los elementos que unen. Esta deformación
de la unión tiene efectos negativos en la estabilidad de la fachada a medida
que se incrementa la desviación de la estructura y se multiplicarían los
“efectos de segundo orden” (P-∆) de los miembros conectados y esto
afectará a toda la estabilidad de la estructura. La simplificación de la unión
rígida lleva a una estimación incorrecta del comportamiento de la fachada. Por
lo tanto, el análisis no-lineal de las uniones tiene una función muy importante
en el diseño de acero estructural.
Las cargas verticales
principales son el peso propio de la estructura y de la nieve acumulada en los relieves
de la fachada, y para las cargas horizontales tenemos componentes de presión del
viento, tanto de presión como de succión. El diseño óptimo implica algunas
características de la unión, tales como una alta ductilidad, resistencia
apropiada, menor coste y tiempo de instalación, y sobre todo garantizar la seguridad frente a todas
las posibles combinaciones de carga.
La unión está
formada por una primera parte que está soldada a las vigas de acero del
edificio en cuatro puntos.
Ilustración 1: Tensiones de Von Mises en
parte soldada
Las dimensiones y
los puntos de soldadura han sido diseñados para reducir las tensiones con una
soldadura simple y el trabajo de instalación.
La segunda parte de
la unión es atornillada a la parte soldada y también al marco de aluminio.
Ilustración 2: Tensiones de Von Mises en
parte atornillada
Se ha realizado un
análisis estático no-lineal con CivilFEM 2016 usando contactos no
lineales, comportamiento bilineal del acero y efectos de segundo orden para la
verificación de la curva fuerza-desplazamiento al final de la unión,
comprobando además la ductilidad frente a cargas verticales, laterales y de
torsión.
Ilustración 3: Desplazamientos en dirección
Z la unión completa
Ilustración 4: Desplazamientos en el eje X
de la unión completa en primer modo de pandeo
Ilustración 5: Desplazamientos en el eje X
de la unión completa en el segundo modo de pandeo
Con este análisis
se ha optimizado el diseño de la unión, comprobado la capacidad de la unión
frente a las cargas de diseño así como una ductilidad suficiente para evitar el
colapso frente a cargas mayores de las de diseño, además de garantizar una
limitación en las deformaciones que puedan afectar al emparrillado de aluminio
y a los paneles de vidrio que soportan.
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