Detrás de un-muro cortina de gran altura, un panel de yeso reforzado con fibra-no es solo una barrera pasiva contra incendios o un revestimiento acústico. A medida que el edificio asciende, la propia tabla tiene que soportar de forma independiente la presión real del viento. La forma en que se elimina esa presión del sistema es más importante de lo que la mayoría de la gente cree.
De dónde proviene realmente la carga
Es fácil suponer que la piel exterior de vidrio o aluminio se lleva todo el viento. En la práctica, los muros cortina rara vez son herméticos. Los huecos en las juntas -de protección contra la lluvia, los orificios de drenaje y el movimiento térmico permiten que la presión del aire exterior penetre en la cavidad detrás del revestimiento. En las plantas superiores este efecto se intensifica. La presión del aire en la cavidad fluctúa con cada ráfaga, empujando la placa de yeso hacia adentro bajo presión positiva y tirando de ella hacia afuera bajo succión. El tablero, en otras palabras, es un elemento-portante que necesita su propio cálculo de viento.
Determinación de la presión de diseño
El punto de partida es el código rector - ASCE 7 en EE. UU. o el Eurocódigo en otros lugares. El proceso toma la velocidad básica del viento para la región, luego agrega factores de altura, exposición, forma del edificio y respuesta de las ráfagas para llegar a una presión neta de diseño. Para los componentes detrás del revestimiento, los coeficientes de presión máxima locales controlan el diseño, porque las zonas de las esquinas y los bordes habitualmente ven una succión más del doble de lo que experimenta la mitad de la pared. Como proveedor, no es necesario que elija los coeficientes, pero sí debe proporcionar datos de rendimiento de la placa que se alineen con la carga de viento de diseño final, incluidos los factores de seguridad requeridos.
Cómo resiste la tabla la presión
El panel de yeso se fija a montantes de acero verticales u horizontales con tornillos autorroscantes. La distancia entre los montantes determina el alcance de flexión. Las matemáticas tratan una tira de tablero de un-pie-de ancho como una viga cargada uniformemente - generalmente una condición simplemente apoyada o de múltiples-tramos.
Si el espacio entre montantes es L (en pulgadas) y la presión neta del viento es p (en psf), la carga lineal sobre una tira de 12-pulgadas de ancho es w=p plf. Dos controles rigen:
Primero, resistencia a la flexión. El momento máximo es M=wL²/8. La resistencia del tablero proviene de su módulo de sección, Z=bt²/6 (siendo b=12 in y t el espesor del tablero), y su módulo de ruptura, MOR. En un tablero de yeso reforzado con fibra-de calidad, las fibras de madera o vidrio resistentes a los álcalis-distribuidas uniformemente empujan el MOR a un rango de 1200 a 1700 psi - varias veces más alto que un tablero con revestimiento de papel-estándar. La condición que se debe cumplir es M menor o igual a (MOR × Z) / , donde es un factor de reducción del material que tiene en cuenta-la exposición a la intemperie y la fluencia a largo plazo.
En segundo lugar, rigidez y deflexión. Bajo succión, la tabla se inclina hacia afuera. Demasiada deflexión agrieta las juntas, rompe el sello de aire y concentra la tensión en las cabezas de los tornillos. La deflexión media-del tramo bajo carga uniforme es Δ=5wL⁴/(384EI). El momento de inercia I=bt³/12, y E es el módulo de elasticidad del tablero. Debido a que los núcleos-reforzados con fibra son densos y están modificados con fibra-, E generalmente se encuentra entre 400 000 y 900 000 psi - mucho más rígido que el yeso comercial con el mismo espesor. El límite de deflexión suele ser L/360 o, cuando el movimiento de la articulación es crítico, L/480.
Qué significa esto para la selección de la junta directiva
Desde el punto de vista del producto, lo que el diseñador realmente necesita es una matriz clara: para un espesor de tablero determinado y espacios entre montantes comunes - digamos 16 pulgadas entre centros o 24 pulgadas entre centros - ¿cuál es el límite de presión permitido? Esos valores provienen de invertir las fórmulas de resistencia y deflexión utilizando propiedades mecánicas probadas por terceros--. Por ejemplo, un panel de yeso reforzado con fibra-de 5/8-pulgada-de alta densidad sobre montantes a 16 pulgadas al centro a menudo puede soportar cargas máximas de viento superiores a 63 psf (3 kPa). Esto cubre la mayoría-de las zonas de gran altura fuera de las costas propensas a huracanes-. Cuando la clasificación requerida aumenta, la elección es una tabla más gruesa o un espacio más estrecho entre los montantes - una compensación que afecta el costo y la velocidad de instalación de inmediato.
Los sujetadores no pueden ser una ocurrencia tardía
Los cálculos del tablero por sí solos no son suficientes. Bajo presión negativa, todo el panel quiere separarse de los montantes. La capacidad de extracción-y de extracción-de los tornillos debe coincidir con la fuerza de elevación total sobre la lámina. Esto depende de la distancia al borde, el tipo de tornillo y el grosor de los montantes, y se maneja mejor con datos de prueba a nivel del sistema-en lugar de observar la placa de forma aislada.
Cuando un panel de yeso reforzado con fibra-se coloca en una cavidad de gran-altura, no es un relleno básico. Es una parte predecible y calculada de la defensa estructural. Al conectar la trayectoria del viento, la lógica de flexión y las propiedades mecánicas reales de la placa, la selección del material pasa de ser una suposición aproximada a algo en lo que se puede confiar con certeza.