Revista publicada por la Asociación Mexicana de Ventanas y Cerramientos, A.C.
[  Procesos y Tecnología ]
 
Muro cortina, desempeño de selladores en sismos severos

El cada vez más frecuente uso del muro cortina en las diversas edificaciones del país y las alternativas que se utilizaban para su sellado, proponen presentar un estudio comparativo para identificar el desempeño de estos selladores en condiciones reales de servicio, particularmente en sismos severos.

JORGE CHOLAKY Ingeniero Civil

A partir de la década de 1980 ha ido aumentando progresivamente la cantidad de edificios con muros cortina en la mayoría de las ciudades del país. En este periodo la silicona estructural ha sido usada como el principal elemento de conexión de los vidrios de fachada a la estructura portante de aluminio. Recientemente se ha propuesto una alternativa de cinta acrílica viscoelástica (de 2,1 a 2,3 mm de espesor) como medio de conexión. Resulta entonces de interés para la industria de la construcción poder comparar el desempeño de ambos selladores en condiciones reales de servicio, durante sismos severos.

La información recogida durante el sismo del 27 de febrero del 2010 mostró que un elevado porcentaje de los daños registrados en edificios se concentraron en los elementos no estructurales con la excepción de los muros cortina con silicona estructural que mostraron un desempeño excelente. (1-2)

En el estudio de Bull y Cholaky [2], el daño 2012, se presentó un análisis de las diversas causas del óptimo comportamiento de los muros cortina. El estudio destacó entre otras cosas que, hasta ahora, la gran mayoría de los edificios en Chile han sido diseñados con rigideces elevadas que permiten limitar significativamente las deformaciones sísmicas impuestas a los elementos no estructurales. Sin embargo, se puede observar en nuestras ciudades una nueva generación de edificios más altos y flexibles que exigen a los Muros Cortina una mayor capacidad de absorber deformaciones de entrepiso (3).

Por otro lado las nuevas normas sísmicas chilenas (NCh 2745, D. S. 61 del 2011 y NTM001 del Minvu, correspondiente a la reciente NCh 3357) publicadas con posterioridad al sismo del 27F, imponen la necesidad de realizar nuevas verificaciones de deformación bajo carga sísmica para los Elementos No Estructurales.

IMAGEN 1

En ese sentido, resultan útiles las mediciones en tiempo real del edificio de la CChC2, ubicado en Providencia, Santiago, capturadas durante el terremoto del 2010. Gracias al uso de sensores sísmicos ubicados en diferentes pisos del edificio, fue posible establecer que los valores máximos de las velocidades en borde losa de los edificios pueden llegar a valores cercanos a 1.0 m/seg5. Los valores medios resultan más 1.000 veces superiores a las velocidades típicas (2 pulg/min) consideradas por la gran mayoría de los fabricantes en sus ensayos de silicona y cintas usados en los muros cortina. Los cual significa que los valores actualmente disponibles en sus catálogos no permiten evaluar el desempeño de los selladores en las condiciones “reales” impuestas por los sismos de gran magnitud.

Por otro lado, resulta conocido que los materiales poliméricos, como la silicona y la cinta, pueden modificar significativamente su comportamiento mecánico y elástico cuando son sometidos a variaciones fuertes de temperatura. A este propósito es importante tener presente que durante el sismo del 27 de febrero 2010, ocurrido a las 3:34 hrs. am, en Santiago, había una temperatura ambiente de 14 a 15°C muy diferente al rango de temperatura (10 a + 71°C) que sería necesario considerar en la Memoria de Cálculo del Muro Cortina, según el Manual de Muros Cortina de la Corporación del Desarrollo Tecnológico (CDT)(7).

Para caracterizar adecuadamente el desempeño completo de las siliconas estructurales y las cintas acrílicas viscoelásticas, Bull, Cholaky y Kuhlman realizaron un programa de ensayos(6) (según norma ASTM C961 “Standard Test Method for Lap Shear Strength of Sealants) en el Instituto de Investigación de la Universidad de Dayton, en Ohio, USA. El estudio permitió comparar el desempeño de los selladores bajo 6 escenarios de “condiciones de servicio” que deberían ser evaluados durante el diseño y especificación de un muro cortina, dependiendo de las condiciones del lugar de emplazamiento del proyecto.

  1. Temperatura de 23°C (valor típico para ensayos de laboratorio).
  2. Temperatura alta de 88°C (según comité C24 de ASTM).
  3. Temperatura baja de 29°C (según comité C24 de ASTM).
  4. Velocidad de aplicación de carga estática de 0.00085m/seg (igual a 2 pulg/min).
  5. Velocidad de aplicación de carga elevada de 1.0 m/seg.
  6. Velocidad e aplicación de carga muy alta 5.0 m/seg.

IMAGEN 2

Las principales conclusiones obtenidas son (6):

  1. La cinta acrílica viscoelástica mostró una excesiva variabilidad en su resistencia (700%) bajo diferentes velocidades de aplicación de las cargas de corte. Mientras la silicona exhibió un desempeño mucho más estable (170%)
  2. La capacidad de deformación de la silicona aumentó 41% en altas temperaturas mientras la cinta disminuyó 63%. En bajas temperaturas la silicona redujo su capacidad en 29%, en tanto que la cinta falló adhesivamente sin mostrar capacidad de deformación.
  3. La silicona mostró una mayor capacidad de absorber energía que la cinta acrílica, en todo el rango de temperaturas y velocidades de deformación ensayadas (15 veces más en temperaturas Frías y 3 más en temperaturas altas).
  4. La silicona estructural demostró una capacidad superior para mantener la adhesión de los sustratos, sin fallar adhesivamente en ninguna de las condiciones ensayadas. Notablemente, la cinta acrílica perdió niveles de adhesión (ya sea parcial o completa) en un elevado porcentaje de las condiciones de ensayo (equivalente a un 64% en temperaturas altas y 98% en temperaturas frías).
  5. En numerosas de las probetas ensayadas de la cinta acrílica quedó una capa pegajosa transparente adherida al sustrato. Esto hace sugerir que pueda existir un límite para mantener la integridad (cohesión) del núcleo de la cinta y del adhesivo acrílico.

La información presentada en los gráficos Carga versus Desplazamiento, es relevante para evaluar el comportamiento esperado del muro cortina durante su vida útil en las condiciones más similares a aquellas reales y poder determinar su Factor de Seguridad en el diseño y ejecución.

Finalmente, es interesante constatar que los sistemas de muro de cortina más sencillos (con vidrios adheridos a simples perfiles tubulares mediante el uso de selladores), la mayoría de las veces son ejecutados por fabricantes de escasa capacidad técnica, incluso sin Memoria de Cálculo ni controles de calidad. En estos casos, a los sellos les corresponde absorber la totalidad de las deformaciones de entrepiso inducidas por solicitaciones sísmicas, quedando aún más expuestos (que los sistemas de muros cortina más sofisticados) a roturas o fallas. Las cuales podrían comprometer la estabilidad estructural del vidrio, o cuanto menos afectar su futura estanquidad al agua o hermeticidad al viento. 

A la luz de lo expuesto parece razonable expresar la preocupación respecto de las consecuencias en los Muros Cortina de edificios flexibles, sometidos a sismos de alta intensidad y bajo condiciones más exigentes de temperatura que las verificadas en los terremotos del 2010 y del 1985.

REFERENCIAS

[1] Mw=8.8 Terremoto en Chile, 27 febrero 2010. Departamento de Ingeniería Civil, Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas, Universidad de Chile.
[2] Bull, E., Cholaky, J., “A Review of the Behavior of Structural Silicone Glazing Systems Subjected to a MegaEarthquake”, Journal of ASTM international, Vol. 9, No. 5, Paper ID: JAI104151, www.astm.org
[3] Henoch R., Lindenberg J., Guendelman T. y Guendelman M., “Perfil BioSísmico De Rascacielos“. VII Jornadas Chilenas de Sismología e Ingeniería Antisísmica y Primer Congreso Iberoamericano de Ingeniería Sísmica, La Serena, Chile, 1997.
[4]NTM001: Norma Técnica Minvu, “Diseño de Componentes y Sistemas No Estructurales”, Ministerio de Vivienda y Urbanismo, 5 diciembre 2013.
[5] Boroschek R., Soto P., Leon R., Informe Renadic 10/03, “Red Local de Registros del Edificio de la Cámara Chilena de la Construcción, Registros del Terremoto del 27 febrero 2010”, Marzo 2010.
[6] Bull, E., Cholaky, J. Kuhlman S., “A Comparative Evaluation of the Behavior of Structural Silicone vs. Acrilyc Foam Tape Subjected to High Strain Rates“, Fifth Symposium on the Durability of Building and Construction Sealants and Adhesives, June 2014 , Toronto, Canada.
[7]Manual “Recomendaciones Técnicas para Muros Cortina”, CDT, Corporación de Desarrollo Tecnológico, CChC, 2014.

Ing. Jorge Cholaky
Ingeniero Civil Estructural, Universidad de Chile
Becado en Universidad degli Studi di Torino, Italia
Celular 569 98027057
Mail: jcholaky.momentive@gmail.com

Principales cargos realizados:

- Technical Contractor de selladores y recubrimientos de siliconas General Electric, para los países de Latino América, durante casi 14 años
- Asesor técnico de Indalum S.A., empresa extrusora de perfiles de aluminio del Grupo Madeco en Chile, durante más de 6 años
- Asesor técnico de láminas de seguridad y control solar para fachadas de edificios de Madico Inc., Usa, durante más de 3 años
- Gerente Abastecimiento, Logística y Adquisiciones de Exxal Technal, fabricante de Muros Cortina, Fachadas y Vidrios Insulados, durante más de 8 años
- Ingeniero en proyectos de construcción del Grupo FIAT, en Torino, Italia, durante más de 6 años
- Ingeniero estructural en la empresa de Ingeniería Arze, Reciné y Asociados, Santiago, durante un año.

Comités Técnicos, Certificaciones y Relatorías:

- Secretario Técnico del 2° Manual de Diseño, Fabricación e Instalación de Muros Cortina, editado por el CDT, de la Cámara Chilena de la Construcción, en el año 2014
- Profesor Relator del curso "Diseño y Tecnología de Muros Cortina", realizado por el CDT, desde el año 2014, en colaboración con el Green Building Council, con el Colegio de Arquitectos, etc.
- Autor del 1° Manual de la Ventana de Aluminio de Chile, editado por Achival A.G. (Asociación Chilena del Vidrio y Aluminio), en el año 2006
- Miembro del Comité Técnico del 1° Manual de Diseño, Fabricación e Instalación de Muros Cortina, editado por el CDT, en el año 2006
- Integrante del Comité técnico de la 2° Etapa de la Reglamentación Térmica en el Instituto de la Construcción de Chile
- Integrante del Comité técnico del Ministerio de Vivienda y Urbanismo, para la reglamentación de la nueva norma acústica de la Ordenanza General de Urbanismo y Construcción
- Integrante del Comité de Tecnología (COMTEC) del Colegio de Arquitectos de Chile, durante 3 años.
- Relator del Diplomado de Arquitectura Sustentable, organizado por la Facultad de Arquitectura, de la Universidad Católica de Chile, durante cuatro versiones
- Gerente Co-responsable en Exxal Technal de la certificación EN ISO 9002:1994, número 65048: "Ingeniería en producción y manufacturación de ventanas de aluminio y cristales, puertas y paneles para la fenestración y
revestimiento de fachadas y termopanel en el área de la Construcción Civil", obtenida en el año 1999
- Autor de numerosos artículos técnicos en revistas especializadas del sector de Construcción.
- Relator en numerosos seminarios, charlas y talleres de su especialidad en Chile y en más de 10 países de Latino América.

Publicaciones internacionales:

- Paper presentado en el Simposium ASTM y RILEM “Durability of Building and Construction Sealants and Adhesives”, de Anaheim, California (Usa), en el año 2011: “A Review of the Behavior of Structural Glazing Systems Subjected to a Mega-Earthquake”, Journal of ASTM International, 2012.
- Paper presentado en el Simposium ASTM y RILEM “Durability of Building and Construction Sealants and Adhesives”, de Toronto, Canadá, en el año 2014: “A Comparative Evaluation of the Behaviour of Structural Silicone vs. Acrylic Tape Subjected to High Strain Rates”.
- Paper elaborado conjuntamente con la empresa Momentive Performance Materials, de Nueva York, y el Instituto de Investigación de la Universidad de Dayton, Ohio, Usa, en el año 2015: "Performance of Structural Silicone and Acrylic Tape subjected to high speed shear and extreme temperatures".

Fecha de publicación: 26/07/2016

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