Cálculo del suelo del ático – cómo averiguar la carga y los parámetros térmicos?

Comprender la carga y los parámetros térmicos es esencial a la hora de planificar la transformación de su ático en una zona habitable útil para garantizar la eficiencia, el confort y la seguridad. Para que el suelo del ático soporte el uso al que está destinado y gestione el calor de forma eficaz (a menudo es el techo del espacio inferior), es necesario realizar un cálculo cuidadoso.

En primer lugar, es necesario evaluar la solidez estructural de la estructura actual para determinar la capacidad de carga del forjado del ático. Esto implica tener en cuenta la capacidad de carga de los materiales a lo largo del tiempo, como la de las vigas y viguetas. El peso máximo que el suelo puede soportar con seguridad depende de varios factores, como el tipo de tejado, su inclinación y la distancia entre apoyos.

El objetivo del cálculo de los parámetros térmicos es maximizar la eficiencia energética preservando al mismo tiempo un ambiente confortable. En este caso, el aislamiento es esencial porque minimiza la ganancia de calor en verano y detiene la pérdida de calor en invierno. Seleccionar los materiales de aislamiento adecuados y garantizar su correcta instalación para cumplir las normas de rendimiento térmico es más fácil si se conoce a fondo el clima local.

Además, la ventilación es esencial para controlar la humedad y preservar la calidad del aire en el ático. Una circulación de aire suficiente reduce la posibilidad de acumulación de condensación, que con el tiempo puede provocar la aparición de moho y daños estructurales. A la hora de diseñar y construir el ático, es fundamental tener en cuenta las rejillas de ventilación y una circulación de aire suficiente.

Cálculo de la carga del suelo del ático:	Determinar las necesidades de capacidad de carga en función del uso previsto y las consideraciones estructurales.
Parámetros térmicos:	Evalúe los requisitos de aislamiento para mantener los niveles de temperatura deseados y la eficiencia energética.

Por qué hacerlo?

El ático completa el diseño estructural de la casa y puede utilizarse con fines residenciales o técnicos. Los forjados abuhardillados adoptan diversas formas: prefabricados monolíticos y monolíticos, sobre vigas metálicas o de madera, con vigas y sin vigas. En primer lugar, se calcula la solidez y la resistencia térmica de la estructura para garantizar su solidez y evitar que aumente la pérdida de calor en la casa.

La función del suelo del ático es dispersar el peso del tejado, las paredes superiores, el mobiliario y los equipos. La carga operativa específica mínima para los locales técnicos es de 150 kg/m2, y para los residenciales, de 250 kg/m2, según el SNiP.

Puede elegir las dimensiones de la estructura para asegurarse de que puede soportar todas las cargas de diseño sin causar daños a los componentes de soporte de carga primarios de la casa mediante la realización de un cálculo preciso.

No debe haber una diferencia de temperatura superior a 3º-4º entre las zonas residencial y técnica. Para garantizar estas condiciones, los edificios residenciales se aíslan para detener la pérdida de calor a través del forjado, además de las paredes y el tejado.

Antes de crear las especificaciones técnicas para el diseño de una casa y los suelos del ático, el cliente debe estar perfectamente informado sobre si el ático se utilizará como espacio habitable indefinidamente o como suelo técnico temporalmente. Esto determinará la elección de su protección térmica, además de la carga de peso utilizada en los cálculos de verificación del suelo.

Qué parámetros se necesitan y por qué??

Debe calcular los siguientes indicadores porque el diseño de un suelo de ático requiere dos tipos de cálculos diferentes: la resistencia a la transferencia de calor y la fuerza. Estos parámetros son los siguientes:

1. La capacidad de carga de la estructura, este indicador depende completamente del material de construcción de la estructura y del tipo de suelo: con vigas, sin vigas o monolítico.
2. Flecha máxima vertical.
3. Momento máximo Mmax y fuerza cortante Qmax.
4. Dimensiones de las vigas portantes o de la losa monolítica.
5. La resistencia a la transferencia de calor de cada capa y el total para un techo multicapa
6. Espesor del aislamiento térmico.
7. Estanqueidad al vapor.

Calculamos las cargas

Estas estructuras suelen estar soportadas por vigas metálicas o de madera. Aunque los suelos monolíticos se consideran los más resistentes, no pueden instalarse en todas partes. Por ejemplo, no pueden instalarse en viviendas de entramado y madera.

Además, existen restricciones a la hora de emplear un monolito en viviendas compuestas por bloques ligeros de hormigón. Tendrán que añadir más refuerzo en la pared en forma de cinturón de hormigón armado.

Para facilitar la comparación de las distintas opciones de diseño del forjado del ático, se puede utilizar como base una casa de 10 por 10 metros con un ático residencial calefactado y un tabique portante de 5 metros de luz.

A lo largo de vigas de madera

La recogida de cargas en el forjado es el primer paso para calcular la resistencia. Estas cargas pueden ser temporales o permanentes, dependiendo del peso de la estructura y de la presencia de personas. La unidad de medida del indicador es kg/m2.

Para determinar la carga constante se utiliza la siguiente fórmula

Carga típica X Carga de diseño igual a fiabilidad.

Dado que el primer indicador procede del libro de referencia, la carga de diseño para un suelo multicapa será el total de las cargas individuales de cada capa de la estructura:

1. Forro: 20×1.3 = 26 kg/m2 .
2. Barrera de vapor: 5×1.3 = 6.5 kg/m2 .
3. Suelo de planchas sobre viguetas con una densidad de 550 kg/m3: 27.3×1.3 = 35.75 kg/m2 .
4. Losas rígidas de lana mineral con densidad = 370 kg/m 3: 29.6 × 1.2 = 35.52 kg/m2 .
5. Tablero de fibras con una densidad de 700 kg/m 3: 7 × 1.3 = 9.1 kg/m2 .
6. Tabiques: 59×1.3 = 65 kg/m2 .
7. Total: 176 kg/m2 .

A continuación, deberá crear un diagrama de cálculo para el cálculo.

A continuación, se eligen los atributos de diseño de las vigas de madera basándose en las tablas SNIP:

1. Ri = 13 MPa = 0.13t/cm 2 .
2. E = 10000 MPa = 100000 kg/cm2 .
3. Desviación vertical L/250.

A continuación, aplica las fórmulas para hallar el momento máximo Mmax y la fuerza lateral máxima Qmax.

La altura de sección necesaria (htr) y el momento resistente (Wtr) se determinan utilizando el momento máximo.

1. Мmax = qp-L2/8 = 176x5x5/8 = 55 kg-m = 5500 kg-cm.
2. Qmax = qp-L/2 = 176×5/8 =110kg-m = 11000 kg-cm.
3. Wtr = Mmax/Ri= 55/0.13= 423 cm 3 .
4. htr = √6Wtr/b=√ 6 x 423/150 x 0.1= 169 cm.

La resistencia es el factor determinante a la hora de elegir las dimensiones de la viga de carga, por lo que una sección de 150 por 200 mm sería la mejor opción.

Verificación de la desviación del haz:

1. Carga estándar qn = 176-0.8 = 140.8 kg/m.
2. f = (5-qн-L4)/(384-E-J) = (5-1.40-5004)/(384-100000-10000) = 1.13 cm.

• qн = 2.92 kg/cm;
• momento de inercia J = b-h3/12 = 15-20 x 20 x 20/12 = 10000 cm 4 .

Halla la flecha máxima de la viga:

Fmax es igual a L-1/250, o 500/250, o 2.0 cm.

Examinar los indicadores uno al lado del otro:

Para este diseño, lo ideal es una sección de 150 por 200.

Para metal

Los cálculos de las vigas de acero se realizan conforme a las directrices SNiP.

• acero para el cálculo se toma S-235;
• Resistencia de diseño Ru=2100 kg/cm 2 ;
• E = 2100000 kg/cm2;
• carga de diseño – 400.0 kg/m2 .

Primero se reúnen las cargas, igual que en el cálculo de las estructuras de madera. Hay dos tipos de vigas en I: calculadas y estándar. Los primeros se utilizan para comprobar la resistencia y estabilidad de los perfiles metálicos. Las segundas sirven para comprobar la flecha y están establecidas por normas. Las tensiones de diseño se calculan multiplicando el coeficiente de fiabilidad (K) por la norma.

Determinar Wtr para asegurarse de que la viga tiene la resistencia necesaria.

Utilizando las fórmulas para calcular el resultado, obtenemos

• Par máximo;
• Mmax = 5T;
• Qmax = 2T;
• Wtr. = 212.59 cm 3 .

Fijar el momento de inercia Itr = 4761.905 cm 4 para seleccionar una viga en I por flecha. A continuación, se elige la dimensión normalizada adecuada en las tablas de perfiles metálicos. Con Wtr = 371>212 e Itr = 5010>4761, viga I No. 27 es el más adecuado para las condiciones de funcionamiento en este escenario.

Losa maciza

Inicialmente, se reúnen las cargas para una losa monolítica de 10 × 10 m con un espesor de 200 mm y una densidad de 2500 kg/m 3.

• La carga constante estándar de la losa será igual a: 220 × 2500 = 550 kg/m 2 .
• Factor de fiabilidad -1.2.
• Carga muerta de cálculo, 550×1.2 = 605 kg/m2 .
• Carga útil para el espacio habitable – 150 kg/m2 .
• Fiabilidad -1.3.
• Carga viva de diseño, 150×1.3 = 195 kg/m2 .
• TOTAL: 800.0 kg/m2

La fórmula determina las dimensiones de la jaula de armadura, la flecha admisible y la carga de flexión de la losa. Como resultado del cálculo obtenemos todas las propiedades necesarias para construir un forjado monolítico de ático:

1. Perímetro de la losa – 40 m.
2. Superficie de la base de la losa – 100 m2 .
3. Superficie lateral – 8.8 m2 .
4. Volumen de hormigón – 22 m3 .
5. Peso del hormigón – 51700 kg.
6. Carga sobre el suelo de los cimientos – 0.052 kg/cm 2 .
7. El diámetro mínimo de las barras de malla de refuerzo es de 14 mm.
8. El diámetro mínimo de las barras de refuerzo transversal (abrazaderas) es de 6 mm.
9. Tamaño de la celda de rejilla – 20×20 cm.
10. El solapamiento de las armaduras es de 66 cm.
11. La longitud total de la armadura longitudinal con un diámetro de 14 mm, teniendo en cuenta el vendaje solapado – 2111.6 m.
12. Peso total de la armadura longitudinal – 2550 kg.
13. La longitud total del refuerzo vertical con un diámetro de 6 mm es de 426.6 m.
14. Peso total de la armadura vertical – 95 kg.
15. Número de tablas para encofrado de 15 x 600 cm – 12 unidades.

Cómo calcular?

El cálculo de la ingeniería térmica del ático debe ajustarse al marco normativo de ahorro energético de Rusia.

• SNiP 23-02-2003 – "Protección térmica de los edificios".
• SP 23-101-2004 – "Diseño de la protección térmica de los edificios".
• GOST R 54851-2011 – "Estructuras de cerramiento de edificios heterogéneos. Cálculo de la resistencia reducida a la transferencia de calor".
• STO 00044807-001-2006 – Propiedades de aislamiento térmico de las envolventes de los edificios.

La conformidad del techo multicapa con las normas sanitarias e higiénicas se verifica mediante cálculos.

Búsqueda de pérdidas de calor

Para calcular la superficie de un ático de 10 por 10 metros, haga clic aquí. Para los cálculos se ha utilizado información de los libros de referencia sobre climatología de Moscú.

• Temperatura estimada del aire interior tb – +21 C;
• Número de días del periodo de calefacción Zde.carril – 214 días;
• Temperatura media del aire exterior para el periodo calentado tde.carril – -3.1C.

Se emplean en el cálculo de los grados por día del periodo de calefacción GSOP:

• GSOP = (tv – tot.por) – Zde.carril = (21 – (-3.1)) – 214 = 5157.4 m 2 – C/W
• Resistencia de transferencia de calor necesaria: Rtr = a – GSOP + b = 0.00035 – 5157.4+1.4 = 3.2051 m 2 -C/Wte

A partir de los datos iniciales, se determina la resistencia térmica del suelo multicapa:

• Porcentaje de humedad en el ático ϕ – 55%.
• Coeficiente de localización de la superficie exterior al aire atmosférico n – 1.
• K transferencia de calor del suelo (int) – 8.7.
• A la transferencia de calor de la superficie de la pared α (ext) – 12.
• Diferencia de temperatura estándar Δt (n) – 3C.
• Resistencia térmica del techo 1.88 m 2 -S/W.

A continuación, se examina si el techo multicapa cumple las normas de protección térmica del Cielo Único Europeo. Aplíquele las fórmulas SNiP.

Resistencia térmica de la superficie del techo

Resistencia a la transferencia de calor en suelos multicapa:

Resistencia a la transferencia de calor mínima necesaria:

Por ejemplo, en el caso de un suelo multicapa de ático compuesto por:

• Tablero rugoso – 30 mm.
• Membrana de barrera de vapor – 0.1 mm.
• Cámara de aire cerrada – 20 mm.
• Listones de pino y abeto a lo largo de la veta – 25 mm.
• Lana mineral (de piedra) 120-170 kg/m 3 – 70 mm.
• Membrana antihumedad – 0.1 mm.
• Tableros de partículas, densidad 800 kg/m 3 – 10 mm.

A continuación se muestran los resultados de resistencia a la transferencia de calor derivados de las fórmulas de cálculo:

• solapamiento [R], 2.08 m 2 – C/W;
• según las normas SES [Rс] – 1.72;
• normalizado [Re] – 3.16 m 2 – C/W.

La tarima multicapa elegida funciona sin que se forme condensación en ella, y el diseño elegido ofrece protección térmica al edificio, ya que la resistencia real a la transferencia de calor supera los requisitos SES R>Rc.

Características en los cálculos para áticos cálidos y fríos

La presión térmica de los suelos del ático en las habitaciones cálidas y frías es diferente. Al ser mínima en el primer escenario, las pérdidas térmicas tenderán a cero, y al ser máxima en el segundo, las pérdidas térmicas aumentarán.

En el segundo escenario, será necesario añadir más protección térmica para cumplir los requisitos sanitarios de temperatura del aire interior de la vivienda.

Por lo tanto, si se ajusta el espesor de la lana mineral a 70 mm, se puede conseguir la temperatura deseada en el interior para el ejemplo de solapamiento multicapa de ático cálido mostrado anteriormente. En este caso, el diseño de 2.08 m 2 – s/W de resistencia a la transferencia de calor serán insuficientes para un solapamiento frío del ático.

Los cálculos indican que el ático frío debe tener una capa mínima de 150 mm de lana mineral. Esto permitirá un solapamiento que garantice una resistencia a la transferencia de calor de 3.94 m 2 s/W, lo que compensará la mayor pérdida de energía térmica del ático.

Consecuencias de los errores de cálculo

Las imprecisiones en los cálculos del suelo del ático provocan una alta conductividad acústica, una pérdida máxima de calor, desviaciones excesivas de las vigas, la congelación de los edificios cercanos a las paredes exteriores, la delaminación del yeso y la formación de grietas en la intersección de suelos y paredes.

Los errores en los suelos del ático que provocan una deflexión excesiva de la estructura son los más peligrosos. En este caso, la estructura se derrumba por sobrecarga.

Cuando se aplican tales cargas a un techo monolítico, la capa inferior de hormigón empieza a fracturarse. Cuando las barras de refuerzo pretensadas no pueden dar más resistencia al forjado, pasan de un estado estable a uno inestable.

Para luces superiores a 7.5 m, las flexiones no deberían ser superiores a 1/250. Las paredes empezarán a mostrar defectos si las deformaciones reales son mayores. En este caso, habrá que reforzar los forjados.

Para mantener la integridad estructural y la eficiencia energética de su vivienda, es esencial conocer los parámetros térmicos y de carga del forjado del ático. Puede tomar decisiones bien fundadas sobre el aislamiento, los materiales y la posible capacidad de carga calculando con precisión estos factores.

En primer lugar, calcular la capacidad de carga implica calcular cuánto peso puede soportar el suelo del ático de forma segura. Esto incluye cualquier carga adicional, como muebles u objetos de almacenamiento, además del peso de los materiales utilizados. Para el cumplimiento y la seguridad, consulte los códigos de construcción aplicables o a los ingenieros estructurales.

En segundo lugar, la evaluación de los parámetros térmicos contribuye a optimizar la eficiencia energética. Esto implica ser consciente de lo bien que el suelo del ático bloquea la ganancia o la pérdida de calor. El tipo, el grosor y la posición del aislamiento influyen mucho en el rendimiento térmico. Para mejorar el ahorro energético, la selección de los materiales y técnicas de aislamiento adecuados se ve facilitada por la realización de una evaluación térmica.

Para determinar estos parámetros se utilizan mediciones, cálculos y, en ocasiones, consultas a expertos. Los propietarios de viviendas pueden garantizar que los suelos de sus áticos no sólo son estructuralmente sólidos, sino que también ayudan a crear un espacio habitable más eficiente energéticamente siguiendo estos pasos.

Los propietarios y constructores pueden garantizar la seguridad estructural y la eficiencia energética sabiendo cómo calcular la carga y las propiedades térmicas del forjado del ático. Para soportar espacios de almacenamiento o vivienda en la parte superior, es importante determinar la capacidad de carga de los suelos de los áticos. Este artículo examina métodos prácticos para hacerlo. También se estudia cómo calcular la cantidad de aislamiento térmico necesaria para mejorar el confort y reducir los gastos de calefacción. Gracias al dominio de estos cálculos, los lectores podrán tomar decisiones bien fundadas que favorezcan la eficiencia energética y la integridad estructural de sus viviendas.

Vídeo sobre el tema

Cálculo de vigas de madera para forjados en línea. Cálculo de la flecha de las vigas.