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Installation of Residential Corrugated Metal Roof Systems USVI‐RA3 / March 2018

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Instalacióndesistemasdetechosresidencialesdemetalcorrugado

Propósito y audiencia

El propósito de este aviso de recuperación es recomendar prácticas para instalar sistemas de techos de metal corrugado que mejorarán su resistencia a la fuga de viento y agua en las Islas Vírgenes de los Estados Unidos (USVI). Esta guía está destinada principalmente a contratistas; sin embargo, proporciona información útil para arquitectos, ingenieros, propietarios de viviendas y propietarios de edificios.

Asuntos clave

1. Antes de instalar un nuevo sistema de techo sobre una estructura existente de soporte de techo de madera, debe realizar una evaluación de la vulnerabilidad del viento para verificar que las vigas, viguetas o vigas existentes y sus conexiones tengan una resistencia adecuada al viento. Si la estructura del techo existente no es capaz de resistir al menos el 75 por ciento de las cargas de viento derivadas de la Norma 7 de la Sociedad Estadounidense de Ingenieros Civiles, se recomienda la Carga mínima de diseño y los criterios asociados para edificios y otras estructuras (ASCE 7‐16, 2016) y que los miembros y conexiones estructurales deficientes sean reemplazados o reforzados para cumplir con las cargas de viento ASCE 7‐16.1

2. Si utiliza un revestimiento para la madera existente sobre la estructura de soporte del techo, verifique que el material de revestimiento, el espesor y el accesorio cumplan con las recomendaciones de este documento de advertencia de recuperación. Si el revestimiento no cumple con las recomendaciones provistas, se deben instalar sujetadores adicionales como se especifica en este Aviso de Recuperación. Si el material de revestimiento no cumple con estas recomendaciones, se recomienda quitar el revestimiento y reemplazarlo con “plywood” (madera contrachapada) nuevo.

3. Durante la construcción, los contratistas deben implementar procedimientos de control de calidad y garantía de calidad para garantizar que se cumplan los criterios de instalación recomendados.

Las siguientes recomendaciones se basan en las lecciones aprendidas de los huracanes Marilyn (1995), Irma (2017) y María (2017), y en el juicio profesional. A menos que se indique lo contrario, todas las fotografías son de observaciones realizadas en las Islas Vírgenes Estadounidenses después de los huracanes Irma y María.

Temas que toca este Aviso de Recuperación

• Techos existentes que fueron dañados por los huracanes de 2017

• Revestimiento futuro

• Techos que se instalarán en edificios nuevos

1 El valor del 75 por ciento se basa en los criterios del 2018 International Existing Building Code.

HURACANESIRMAYMARÍAENLASISLASVÍRGENESDEEE.UU.AvisodeRecuperación3,marzo2018

Reparación de daños por vientos a techos de instalaciones públicas usando el

Programa Asistencia Pública de FEMA (PA)

De acuerdo con el Programa de Asistencia Pública y la Guía de Políticas (FEMA PAPPG, 2018), puede haber subvenciones adicionales disponibles para reparaciones elegibles con el fin de proporcionar mitigación de riesgos contra eventos futuros. Para obtener más información, consulte el Apéndice J,VIII. Buildings and Structures, H. Roofs.

El daño estructural significativo a la capacidad de carga vertical o al sistema de resistencia lateral a la fuerza puede desencadenar Daño Estructural Sustancial (SSD, por sus siglas en inglés) y requerirá actualizaciones de códigos de construcción.

Para más información sobre SSD, visite: https://www.fema.gov/media‐library/assets/documents/130384


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Este Aviso de Recuperación aborda los componentes del sistema de techo que se instalan encima de una estructura de soporte de techo de madera (es decir, vigas, viguetas o vigas). No aborda el diseño o la instalación de la estructura de soporte del techo. Para obtener información sobre cómo colocar el equipo en un techo, consulte el documento USVI Recovery Advisory 2, Attachment of Rooftop Equipment in High‐Wind Regions (FEMA, 2018).

Guía de mitigación de diseño y construcción

Esta sección provee lo siguiente:

Ejemplos de problemas en el ensamblaje de techos de metal corrugado que se observaron después de los huracanes del 2017

Criterios de diseño para materiales de sistema de techo en circunstancias de vientos fuertes

Detalles de instalación del sistema de techo

Criterios para tubos de salida y bajantes

La Figura 1 ilustra una casa donde toda o la mayor parte de la estructura de soporte del techo aún está en su lugar. Para tales condiciones, antes de la instalación de un nuevo sistema de techo sobre la estructura, se debe realizar una evaluación de la vulnerabilidad del viento. Si la estructura de soporte no cumple con las condiciones especificadas en el Tema Clave 1, los miembros estructurales deficientes y las conexiones deben ser reemplazados o fortalecidos.

La mayor parte de la estructura del techo se desprendió de la casa que se muestra en la Figura 2. Los paneles de techo de metal corrugado se atornillaron a clavadoras de 2 pulgadas x 4 pulgadas. Las clavadoras (“nailers”) se colocaron sobre revestimiento de “plywood” (madera contrachapada). Las clavadoras y el “plywood” se unieron con clavos, lo que proporciona una resistencia inadecuada al levantamiento. Debido a que tan poca estructura de techo todavía está en su lugar (óvalo rojo en la Figura 2), generalmente es más económico demoler la estructura de techo restante en lugar de fortalecerla. Si el nuevo sistema de techo fuera colocado sobre tal estructura de techo sin fortalecerlo, el nuevo sistema de techo sería susceptible a daños futuros.

La Figura 3 muestra un ejemplo donde la mayoría de la estructura del techo explotó en la casa. Los paneles de techo de metal corrugado se atornillaron a clavadoras de 2 pulgadas x 4 pulgadas. Las clavadoras se colocaron sobre revestimiento de “plywood”. Las clavadoras se unieron a las vigas con tornillos. Sin embargo, las vigas no gfu conectadas adecuadamente a sus soportes. La estructura del techo arrastrada viajó una distancia considerable. Los escombros transportados por el viento como este pueden dañar otros techos, edificios, vehículos o pueden dañar a personas.

También se observaron varios derrames en el canal. Todos los canales dañados eran de metal o plástico que se montaron en la superficie de la “fascia” (Figura 4). Los canales desprendidos, como otros desechos transportados por el viento, pueden dañar edificios y vehículos y lesionar a las personas. La escorrentía incontrolada de lluvia desde el alero exacerba la posibilidad de entrada de agua a las puertas y ventanas. Además, cuando las canaletas se rompen, la recarga de la cisterna se deteriora o se interrumpe.

Figura 1. Vista de una cubierta temporal cubriendo una casa

afectada por los huracanes del 2017.

Figura 2. La estructura del techo se voló casi por completo de

esta casa durante Irma y María.

Figura 3. La estructura del techo de esta casa se voló casi por

completo durante el 2017.


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Se observaron numerosas canaletas integrales que se construyeron con marcos de madera de 2 pulgadas x 4 pulgadas (similar al detalle de alero recomendado a continuación); estos parecen haber funcionado bien.

En la casa que se muestra en la Figura 4, el mástil de servicio eléctrico se montó en una torre de hormigón. El servicio se ejecutó bajo tierra desde el pilón hasta la casa. Como se discutió en Recovery Advisory 2, un detalle como este, en lugar de extender el mástil de servicio a través del techo, elimina el daño potencial al techo si la línea aérea se colapsa y tira hacia abajo del mástil de servicio.

Criterio de diseño para vientos

La instalación del revestimiento del techo de “plywood” (madera contrachapada), las clavadoras y los paneles de techo de metal se basa en los siguientes criterios de cálculo de carga de viento:

ASCE 7‐16, utilizando una velocidad de viento básica de 165 millas por hora (mph), una altura media del techo de 30 pies, una pendiente del techo entre 2:12 y 12:12 para techos a la cadera o a dos aguas (“hip or gable roofs”) y un coeficiente de presión interna parcialmente abierto de 0.18 con un edificio ancho de 24 pies a 40 pies, y una longitud de construcción de 40 pies a 52 pies utilizando un voladizo máximo de 2 pulgadas. Los observadores en los salientes de los hastiales se colocarán para estar centrados debajo de las clavadoras.2

Los criterios de apego se dan para los edificios ubicados en las exposiciones B y D que no están sujetos a los efectos de aceleración del viento causados por cambios abruptos en la topografía general (como se define en la ASCE 7).

Los criterios de fijación también se dan para los edificios ubicados en la exposición B que están sujetos a los efectos de aceleración del viento causados por cambios abruptos en la topografía general. Una colina, cresta o escarpa con un cambio de elevación de menos de 60 pies para la exposición B no se considera un cambio abrupto en la topografía y no tendría que considerar los efectos topográficos. Dada la

variedad de topografía dentro de las Islas Vírgenes, un factor topográfico estimado, Kzt, de 2, se utilizó para

determinar la presión del viento para edificios construidos en la mitad superior de una colina, cresta o pendiente o cerca de la cima de una pendiente.3

Si la exposición es D con efectos topográficos, se deberán realizar cálculos y se deben determinar los criterios de fijación apropiados. Un cerro, cresta o pendiente con un cambio de elevación de menos de 15 pies para la exposición D no se considera un cambio abrupto en la topografía y no tendría que considerar los efectos topográficos.

Materiales para sistemas de techos

Se recomiendan los siguientes materiales. Los siguientes criterios de fijación se basan en estos materiales:

Panel de techo de metal corrugado de cierre expuesto: ASTM A 792 Grado 50‐B (aleación de zinc de aluminio), mínimo de calibre 24. 7/8 pulgadas de costillas a 2 2/3 pulgadas en el centro (o.c.). Longitud continua desde alero a cresta/cadera. El recubrimiento aplicado en fábrica es opcional.

Cierres de espuma prefabricados y cinta sellante en los aleros del panel y cresta/caderas. Cinta sellante en superposiciones.

2 Las casas que caen fuera de estas dimensiones del plan deben tener el “plywood” revisado por un profesional del diseño porque las fuerzas del diafragma pueden alterar el diseño.

3 Se debe prestar especial atención a las casas ubicadas cerca de la cresta de una pendiente en áreas similares a mesetas donde la casa se encuentra a dos veces la altura de una pendiente.

Figura 4. Una parte de la canaleta montada en la

superficie de esta casa explotó durante los

huracanes de 2017 (flecha roja). Las flechas azules

indican un mástil de servicio eléctrico montado en

una torre de hormigón. Las cabezas de los

sujetadores del panel metálico estaban corroídas.


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Tapas de cadera, caballete y rastrillo: el mismo tipo de material y calibre que los paneles de techo.

Panel de metal y sujetadores de tapajuntas: # 14 x 2 1/2 pulgadas. Tornillo de techo auto‐perforante de acero inoxidable largo y una arandela con empaquetaduras de 1/2 pulgada de diámetro como mínimo para acoplar a clavadoras (consulte el espaciado de los sujetadores del panel de techo de metal que se detalla en la Tabla 1). Los sujetadores metálicos del panel del techo deben tener una pulgada de largo para coser solapas laterales del panel y unir los tapajuntas de cadera y caballete.

Toda la madera tratada a presión utilizada debajo del techo de metal para tener una Categoría de uso de UC3A para la instalación sobre el suelo debe fabricarse de acuerdo con el requisito de la Asociación Americana de Protección de Madera (AWPA) (AWPA U1‐17, 2017). Clavadoras de madera tratadas a presión de 2 pulgadas x 4 pulgadas de las siguientes especies: # 1 Southern Pine, # 2 Southern Pine, # 1 Douglas Fir, o # 2 Douglas Fir.

Espaciadores entre las clavadoras y el contra‐piso: madera tratada con preservante, de aproximadamente 3 1/2 pulgadas x 3 1/2 pulgadas x 1/4 de pulgada de espesor colocada en cada ubicación de sujetadores de 2 pulgadas x 4 pulgadas.

Elementos de fijación de la clavadora de madera: consulte los elementos de fijación de la clavadora detallados en la Tabla 1.

El aislamiento entre las clavadoras es opcional. Si está instalado, poli‐estireno moldeado expandido de 1 1/2 de pulgada de espesor o poli‐estireno extruido, de colocación suelta.

Contrapiso: la opción recomendada es el betún modificado auto‐adherente, que cumple con la norma ASTM D 1970, que está destinado a ser utilizado debajo de los paneles metálicos del techo.

Un material de base más económico pero menos confiable es el fieltro ASTM D 226 Tipo II (n.º 30) o ASTM D 4869 tipo IV. Se recomienda una aplicación de dos capas donde la pendiente del techo sea menor a 4:12. Antes de la instalación del fieltro, se recomienda que las juntas de revestimiento de madera contrachapada se peguen con cinta de betún modificado auto‐adherente (4 pulgadas de ancho, mínimo). Rollo de cinta con un rodillo. No instale cinta donde se instalará la membrana de aplicación líquida.

“Plywood” (Madera contrachapada): vea el revestimiento listado en la Tabla 1 para el tamaño, texturizado hacia abajo. Eje de resistencia de contrachapado aplicado perpendicular a vigas/viguetas del techo que estén a 2 pies máximo en el centro. Para las condiciones existentes en las que las vigas/vigas del techo están espaciadas a más


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de 2 pies en el centro, consulte a un ingeniero estructural profesional registrado o arquitecto con licencia para un diseño específico. Es probable que se tengan que agregar vigas adicionales/vigas del techo.

Sujetadores de madera contrachapada: vea los sujetadores de revestimiento enumerados en la Tabla 1

Detalles de instalación de sistemas de techo

Figura 5. Instalación de la clavadora de techo: plan de techo a dos aguas. Tenga en cuenta que los empalmes de la clavadora de techo se compensarán entre sí en un patrón escalonado para permitir que la clavadora se extienda sobre la viga del techo de soporte en 3" como mínimo.


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Figura 6. Instalación de clavadora de techo: plan de techo de cadera. Tenga en cuenta que los empalmes de la clavadora de techo se compensan entre sí en un patrón escalonado para permitir que la clavadora se extienda sobre la viga del techo de soporte en un mínimo de 3”.


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Vista de sujetadores de panel de petal escalonados en el alero

Figura 7. Detalle de alero


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Figura 8. Detalle de rastrillo

Figura 9. Detalle de cresta


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Tabla 1. Comparación de código internacional con recomendación de recuperación 2018

Componentes de diseño de techos Exposición B en la mitad superior de una colina,

cresta o escarpa o cerca de la cima de una escarpadura

Exposición B Exposición D

Sujetador de panel de techo de metal espaciado a lo largo de clavadora

51 3”. o.c. Cada otra corrugación)

10 2 3” o.c. (Cada cuatro corrugado)

8” o.c. (Cada tercero corrugado )

Espacio de clavadora Vea los planes de techo Vea los planes de techo

Vea los planes de techo

Clavadora sujetadores en “outlookers" en voladizos

#14” x 5” tornillo de madera largo de acero inoxidable @ 6” o.c.

#12” x 4 1 2” tornillo de madera largo de acero inoxidable @ 12” o.c.

#14” x 5” tornillo de madera largo de acero inoxidable @ 6 pulgadas o.c.

Sujetadores clavadoras en todas las otras áreas en cada intersección de los vástagos

Dos tornillos de madera largo de acero inoxidable #14” x 5”

Dos tornillos de madera de acero inoxidable #12” x 4 12”

Dos tornillos de madera de acero inoxidable #14” x 5”

Madera contrachapada texturizada (tratada a presión) con clasificación de rango




Tamaño de revestimiento: el espesor puede reducirse en 1/8 de pulgada si se reemplaza el contrachapado texturizado con contrachapado común. Sin embargo, el espesor

mínimo no debe ser menor que5 8 in.

Estructural 1 tipo 7 8” Madera contrachapada texturizada (tratada a presión) con clasificación de rango

48 24

Estructural 1 Tipo

23 32” Madera

contrachapada texturizada (tratada a presión) con clasificación de rango

32 16

Estructural 1 Tipo 34” Madera

contrachapada texturizada (tratada a presión) con clasificación de rango 40

20

Sujetadores de revestimiento Uso de #14 x 3 1 2” tornillos largos para madera de acero inoxidable a 3” o.c. en todos los miembros de soporte

Uso de #12 x 3 pulgadas tornillos largos para madera de acero inoxidable a 5” o.c. en todos los miembros de soporte

Uso de #14 x 3 1 2 pulgadas tornillos largos para madera de acero inoxidable a 3” o.c. en todos los miembros de soporte

Nota: la guía se basa en viguetas/vigas del techo que se encuentren a 2 pies como máximo en el centro. Para las condiciones existentes en las que las vigas/viguetas del techo que estén espaciadas a más de 2 pies en el centro, consulte a un ingeniero estructural profesional registrado de USVI o arquitecto con licencia de USVI para un diseño específico. Es probable que se tengan que agregar vigas adicionales / vigas del techo.


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Fuentes y referencias

Referencias

American Society of Civil Engineers (ASCE). 2017. Minimum design loads and associated criteria for buildings and other structures. ASCE/SEI 7‐16. https://www.asce.org/structural-engineering/asce-7-and-sei-standards/.

American Wood Council (AWC). 2018. WFCM: wood frame construction manual for one‐ and two‐family dwellings. http://www.awc.org/codes-standards/publications/wfcm-2018.

International Code Council (ICC). 2018a. 2018 IBC: International Building Code. https://codes.iccsafe.org/public/document/IBC2018.

International Code Council (ICC). 2018b. 2018 IEBC: International Existing Building Code. https://codes.iccsafe.org/public/document/IEBC2018.

International Code Council (ICC). 2018c. 2018 IRC: International Residential Code. https://codes.iccsafe.org/public/document/IRC2018.

American Wood Protection Association (AWPA). 2017. Use Category System: User Specification for Treated Wood. AWPA U1‐17.

Fuentes

U.S. Virgin Islands Department of Natural Resources. 1996. Construction Information for a Stronger Home, 3rd Edition. St. Croix, U.S. Virgin Islands.

FEMA. 2018. FEMA U.S. Virgin Islands. FEMA U.S. Virgin Islands Recovery Facebook Page. https://www.facebook.com/FEMAUSVirginIslands

Nota a lectores: Esta página fue creada para el proceso de recuperación de los huracanes Itma y María y es actualizada regularmente con información pertinente.

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