Resistencia al viento de las tejas de hormigón

Muchas regiones de los Estados Unidos, incluyendo Florida y el sureste, están sujetas a condiciones de fuertes vientos que pueden dañar casas y edificios. El tejado es muy susceptible a los daños del viento debido a su ubicación en la parte superior de una casa o edificio. Por lo tanto, a la hora de elegir los materiales para el tejado, es imprescindible seleccionar aquellos que puedan resistir vientos fuertes. La teja de hormigón es una opción que proporciona una defensa sustancial contra las poderosas fuerzas del viento y ayuda a prevenir los daños materiales relacionados con el clima. El viento puede ser complejo. Se ve afectado por las diferencias de temperatura y presión en la atmósfera terrestre, así como por las variaciones del terreno y la topografía. Sin embargo, cuando el viento se encuentra con una casa o la estructura de un edificio, normalmente se comportará de forma predecible. Por ejemplo, el viento que se encuentra con el lateral de la estructura se desplazará hacia arriba y por encima del borde del tejado causando diversos grados de presión de levantamiento.

Levantamiento por viento

Como parte integral de los códigos de construcción de EE.UU., ASCE 7-16, o Cargas de Diseño Mínimas y Criterios Asociados para Edificios y Otras Estructuras, describe las consideraciones clave de la presión de levantamiento del viento, incluyendo:

• Las presiones de levantamiento que afectan a un tejado son mayores en las esquinas del tejado (es decir, la esquina del alero y el rastrillo, el pico de la cumbrera en el borde del rastrillo)
• Los bordes: rastrillo y alero, están en segundo lugar en cuanto a presiones de levantamiento
• Cuando el viento se mueve a través de la superficie de un tejado, se crea una presión negativa (succión).

Factores que afectan al impacto del viento en un tejado

Hay muchos factores que influyen en la forma en que el viento puede afectar a un tejado, como su velocidad y dirección cuando se encuentra con la estructura. Los factores incluyen:

• El diseño del tejado. Los tejados a dos aguas de pendiente pronunciada son más susceptibles al levantamiento por el viento que los tejados a cuatro aguas de pendiente baja
• Los métodos de fijación. El número, el estilo y la frecuencia de las fijaciones, como clavos, tornillos o adhesivos de espuma, pueden cambiar significativamente la resistencia general al viento de la instalación de la teja.
• Clima local. La región de la Zona de Huracanes de Alta Velocidad recibe vientos fuertes con mayor frecuencia.
• Instalación incorrecta. Unas tejas mal alineadas, unos dispositivos de fijación inadecuados o un contrapiso mal instalado pueden reducir el rendimiento de la cubierta en caso de vientos fuertes.

Guía para cubiertas de tejas

La Tile Roofing Industry Alliance (TRI) también ofrece orientación e información sobre las cubiertas de tejas -tanto de hormigón como de arcilla-, incluida la resistencia al viento:

"En regiones propensas a tornados, huracanes o vientos extremos, las tejas constituyen una de las mejores defensas contra los daños materiales causados por el viento"

• Los tejados de tejas de hormigón y arcilla ayudan a resistir vientos huracanados
• La ventilación natural de aire bajo la teja, creada por su alta porosidad y técnicas de instalación, ayuda a aliviar la tensión del viento
• Pruebas independientes patrocinadas por TRI Alliance demuestran que, con una fijación adecuada, las tejas de arcilla y hormigón pueden soportar vientos de más de 125 millas por hora.

Pruebas de viento y códigos de construcción

Para hacer frente a los problemas del viento, las tejas de hormigón se someten a diversas pruebas de viento de acuerdo con las normas de rendimiento para determinar la resistencia que un determinado método de instalación cumple para los requisitos de diseño de cada región. Las pruebas incluyen:

• ASTM C1568 - 08(2020) Método de prueba estándar para la resistencia al viento de tejas de hormigón y arcilla (Método de resistencia mecánica al levantamiento)
• ASTM C1569 - 03(2016) Standard Test Method for Wind Resistance of Concrete and Clay Roof Tiles (Wind Tunnel Method) (Método de ensayo estándar para la resistencia al viento de tejas de hormigón y arcilla (Método de túnel de viento))
• ASTM C1570 - 03(2016) Método de ensayo estándar para la resistencia al viento de tejas de hormigón y arcilla (método de permeabilidad al aire)
• TAS 100, 101, 102, 102A, 108, 110 y 112 son todas normas de procedimientos para probar el rendimiento de los sistemas de cubiertas de tejas.

Además, el Southern Building Code Congress International (SBCCI) encargó en 1990 a Redland Technology que investigara las cargas de viento sobre las tejas y desarrollara una metodología de código. Redland realizó dos experimentos para desarrollar su método de diseño. Estos experimentos son los siguientes

1. Las cargas de viento se estimaron a partir de ensayos en túnel de viento en los que se midieron las presiones superficiales sobre tejas de perfil medio y alto a medida que el viento soplaba a través de un conjunto de tejas,
2. La resistencia al levantamiento por el viento se estimó a partir de ensayos de levantamiento a velocidad de desplazamiento constante que cuantificaron la resistencia al levantamiento de las tejas, ya estuvieran colocadas sueltas o con un sujetador mecánico (clavo).

Una de las recomendaciones del estudio de Redlands fue reconocer el principio de las diferencias entre las cargas de viento de la cubierta y las cargas de viento de las tejas resultantes de la permeabilidad al aire de las tejas colocadas y de la presencia de una subcapa resistente a la presión o de una cubierta sólida.

El método resultante se incorporó al Código de Edificación Estándar y, posteriormente, también al Código de Edificación de Florida y al Código de Edificación Internacional.

Algunas aplicaciones de tejas de hormigón están permitidas en zonas de vientos de hasta 180 millas por hora cuando se instalan según las directrices del sector y del fabricante. Cuando se combinan con un contrapiso resistente a la presión, su verdadera ventaja en la resistencia al viento se debe a su forma y construcción, que permite que el viento se desplace libremente y reduzca en gran medida la tensión.

Las tejas de hormigón, una opción de tejado que proporciona estética de diseño y atractivo en la acera, son también extremadamente funcionales frente a climas subtropicales y regiones de fuertes vientos. Ningún tejado es completamente a prueba de viento; sin embargo, los tejados de tejas rinden muy bien en comparación con muchos otros materiales para tejados. Las tejas de hormigón son resistentes, duraderas y pueden soportar vientos sostenidos, así como ráfagas de viento más fuertes.

Acerca de FRM

Robin Anderson es el Gerente de Desarrollo Técnico y Estrategia de Westlake Royal Roofing Solutions, un líder de la industria en hormigón, arcilla, acero y sistemas de techos compuestos y componentes para techos.El artículo anterior apareció en abril 2022 edición de Florida Roofing Magazine.