Construcción de techos domésticos

La construcción de techos domésticos es el armazón y la cubierta del techo que se encuentra en la mayoría de las casas unifamiliares en climas fríos y templados. ^{[ 1 ]} Estos techos se construyen principalmente con madera , adoptan varias formas diferentes y se cubren con una variedad de materiales .

Los techos de madera modernos suelen estar enmarcados con pares de vigas comunes o cerchas de madera prefabricadas unidas con placas de conexión . Los edificios históricos y con estructura de madera pueden estar enmarcados con vigas principales o cerchas de madera . Los techos también se clasifican como cálidos o fríos según su diseño y construcción en cuanto al aislamiento térmico y la ventilación . La pendiente de un techo inclinado viene determinada principalmente por el material de la cubierta y el diseño estético. Los techos planos, en realidad, tienen una pendiente de hasta aproximadamente diez grados para evacuar el agua. Los techos planos en las casas se encuentran principalmente en regiones áridas . ^{[ 2 ]}

En zonas de fuertes vientos, como aquellas donde un ciclón o huracán puede tocar tierra, la principal consideración de ingeniería es mantener el techo en su lugar durante tormentas severas. Esto se logra mediante el uso de amarres metálicos fijados a cada viga o cercha. Esto no suele ser un problema en zonas que no son propensas a fuertes vientos o condiciones climáticas extremas.

En el Reino Unido, un tejado de tejas de hormigón normalmente tiene vigas separadas 600 mm (24 pulgadas) , listones de techo 300 mm (12 pulgadas) y viguetas de techo 400 mm (16 pulgadas) . En Estados Unidos todavía se utilizan unidades de medida imperiales y los elementos estructurales suelen estar separados por 60 o 60 centímetros (dieciséis o veinticuatro pulgadas).      

La estructura del tejado puede interrumpirse para crear aberturas como una chimenea o una claraboya . Las chimeneas suelen construirse con un deflector de agua, conocido como canalón o silla de montar , situado encima de la chimenea. Se utiliza un sellador para cubrir el espacio entre la chimenea y el material de la cubierta.

Un techo de vigas simple consta de vigas cuyos pies descansan sobre placas horizontales en la parte superior de cada pared. ^{[ 3 ]} Los extremos superiores de las vigas a menudo se unen en una viga de cumbrera , pero pueden unirse directamente a otra viga para formar un par de vigas llamado par . Dependiendo del material de la cubierta del techo, se fijan listones horizontales , listones o correas a las vigas; o bien, tablas, madera contrachapada o tablero de virutas orientadas forman la cubierta del techo (también llamada entablado o revestimiento) para soportar la cubierta. Se utilizan correas inferiores o placas de correa más pesadas para soportar tramos de vigas más largos. Las vigas de amarre , que también pueden servir como viguetas de techo, generalmente se conectan entre los extremos inferiores de las vigas opuestas para evitar que se separen y fuercen las paredes. Se pueden fijar vigas de collar o tirantes de collar más arriba entre las vigas opuestas para mayor resistencia. Las vigas, los tirantes y las placas sirven para transmitir el peso del techo a las paredes del edificio.

Las cerchas prefabricadas para techos vienen en una amplia variedad de estilos. Son diseñadas por el fabricante para cada edificio específico.

Las cerchas de madera también se construyen en diversos estilos utilizando uniones de madera o metal. Las vigas de madera maciza, generalmente espaciadas entre 240 cm (8 pies) y 370 cm (12 pies), se denominan vigas principales . Las vigas principales pueden combinarse con vigas comunes o soportar correas comunes .    

La estructura del techo debe diseñarse para soportar una carga estructural que incluya la carga muerta (su propio peso y el de la cubierta) y cargas adicionales denominadas cargas ambientales, como la nieve y el viento. Los techos planos también pueden requerir un diseño para soportar cargas vivas si se transita sobre ellos. En Estados Unidos, los códigos de construcción especifican las cargas en libras por pie cuadrado, las cuales varían según la región. La carga y la luz (distancia entre apoyos) definen el tamaño y la separación de las vigas y cerchas. ^{[ 4 ]}

El material de cubierta, incluyendo la capa base y la cubierta, está diseñado principalmente para evacuar el agua. La cubierta también es un elemento importante de la arquitectura, por lo que los materiales para techos vienen en una amplia variedad de colores y texturas. La cubierta principal ^{[ 5 ]} en las casas de Norteamérica son las tejas asfálticas , pero algunas tienen otros tipos de tejas o techos metálicos . Los techos de tejas y paja son más comunes en Europa que en Norteamérica. Algunos materiales para techos ayudan a reducir los costos de aire acondicionado en climas cálidos al estar diseñados para reflejar la luz.

Las tejas asfálticas son el material de techado más utilizado en Norteamérica, representando hasta el 75 % de todos los techos de pendiente pronunciada. Este tipo de material también está ganando popularidad en Europa debido a sus menores costos de instalación. Las tejas asfálticas dominan el mercado de techos residenciales en Norteamérica, ya que suelen ser menos costosas ^{[ 6 ]} en comparación con otros materiales.

En el sur de Estados Unidos y México, los techos de tejas de arcilla también son muy populares debido a su durabilidad y a su capacidad para resistir vientos huracanados con daños mínimos o nulos.

En Europa, los tejados de pizarra y teja son muy populares. Muchos tejados de pizarra en Europa tienen más de 100 años y, por lo general, requieren un mantenimiento y reparaciones mínimos.

La ventilación del espacio bajo cubierta es necesaria para regular la temperatura en su interior. Sin una ventilación adecuada, la humedad puede provocar condensación intersticial en la estructura del tejado, lo que puede ocasionar graves daños estructurales, pudrición húmeda o seca y arruinar el aislamiento.

La condensación en el espacio bajo el tejado es un problema mucho mayor hoy en día debido a la menor ventilación natural que proporcionan las envolventes más herméticas de los edificios, con ventanas y puertas de alto rendimiento y sin chimeneas. Esta mayor hermeticidad de la envolvente provoca un aumento de la temperatura del aire en los edificios; cuanto más caliente esté el aire, mayor será la cantidad de vapor de agua que puede contener.

A medida que la parte ocupada del edificio se ha ido calentando, el espacio bajo el tejado se ha enfriado, y el aislamiento de alto rendimiento y las membranas impermeabilizantes han dado como resultado un espacio bajo el tejado frío.

Cuando el aire cálido y húmedo que proviene de abajo asciende al espacio frío del techo, comienza la condensación a medida que la temperatura del aire desciende hasta el "punto de rocío" o cuando el aire caliente entra en contacto con cualquiera de las superficies frías del techo.

La mayoría de los materiales de construcción son permeables al vapor de agua; el ladrillo, el hormigón, el yeso, la madera y el aislamiento pueden sufrir condensación intersticial . Por ello, la normativa de construcción del Reino Unido exige que los tejados estén ventilados, ya sea mediante rejillas de ventilación en los aleros, en las cumbreras o mediante la sustitución de las tejas o pizarras de ventilación. ^{[ 7 ]}

La ventilación de la cubierta del techo acelera la evaporación del agua de filtraciones o condensación y elimina el calor, lo que ayuda a prevenir la ^formación de represas de hielo y a que las tejas asfálticas duren más. Los códigos de construcción en los EE. UU. especifican tasas de ventilación como un mínimo de 1 pie cuadrado (0,093 m² ) de abertura por cada 150 pies cuadrados ( ¹⁴ m² ) (1:150) con una proporción de 1:300 en algunas condiciones. ^{[ 8 ]} El aire caliente sube, por lo que el aislamiento del techo está diseñado para tener un valor r más alto y el aislamiento a menudo se instala entre las viguetas o cabrios del techo. Un techo correctamente aislado y ventilado se llama techo frío . Un techo cálido es un techo que no está ventilado, ^{[ 9 ]} donde el aislamiento se coloca en línea con la pendiente del techo. ^{[ 10 ]} Un techo caliente es un techo diseñado para no tener ventilación y que tiene suficiente aislamiento impermeable al aire en contacto con el revestimiento para evitar la condensación ^{[ 11 ]} como cuando se aplica aislamiento de espuma pulverizada directamente en la parte inferior o superior de la cubierta del techo o en algunos techos abovedados. ^{[ 12 ]}      

Un diseño más reciente consiste en la instalación de una cubierta de techo con espuma con revestimiento de aluminio, junto con una segunda cubierta separada de la espuma con revestimiento de aluminio para permitir que el aire fluya verticalmente hacia una salida de ventilación en la cumbrera del techo; se trata de un diseño de doble cubierta con una cámara de aire. Este diseño mejora la eficiencia. ^{[ 13 ]}

En el Cercano Oriente , desde la época romana, a lo largo de la Edad Media y hasta principios del siglo XX, los techos de las casas se construían de la siguiente manera: primero se disponían las vigas de madera sobre las paredes, a una distancia de unos 60 cm entre cada viga; sobre las cuales se colocaban horizontalmente finas tiras de madera, o tablas ( correas ), muy cerca unas de otras, cada tabla con un grosor de 3 dedos (6,75 cm), o un poco menos. ^{[ 14 ]} Sobre estas tablas luego se fijaba firmemente en su lugar un material de estera hecho de fibras vegetales naturales tejidas entre sí, como cañas , hojas de junco o papiro , hojas de palma y corteza de árbol . ^{[ 15 ]} Sobre este material de estera colocaron primero una capa gruesa de arcilla, seguida de una capa de tierra de 20 centímetros (7,9 pulgadas) de espesor , después de lo cual recubrieron la parte superior con un agregado de arcilla compuesto por una mezcla de cemento de arcilla , escombros , fragmentos de cerámica triturados y paja . ^{[ 15 ] [ 14 ] [ 16 ]} Este tipo de material de techado está bien preparado para resistir la humedad y los aguaceros. ^{[ 14 ]} 

En Sanaa , Yemen , a principios del siglo XX, se colocaban esteras retorcidas de hojas de palma sobre vigas de madera que sostenían los techos. ^{[ 17 ]} Estas esteras se mantenían en su lugar mediante palos de madera colocados perpendicularmente a las vigas. ^{[ 17 ]} Sobre estos palos cruzados, se extendían arbustos, que a su vez se cubrían con esteras. Las vigas de madera y las esteras se recubrían con una capa muy dura de cal o mortero. ^{[ 17 ]} El espesor del techo rara vez superaba los 30 centímetros (12 pulgadas) , sin incluir las vigas. ^{[ 17 ]} 

En la antigua Galia , España , Portugal y Aquitania , las casas se construían con techos a dos aguas recubiertos con terrones de barro seco y cubiertos con juncos y hojas, mientras que otros techos se hacían con tejas de roble o paja. ^{[ 18 ]} Los colquios del Ponto construían sus techos «cortando los extremos de las vigas transversales y haciéndolas converger gradualmente a medida que las colocaban, las llevaban hasta la parte superior desde los cuatro lados en forma de pirámide. Luego la cubrían con hojas y barro». ^{[ 18 ]} En Marsella , durante la antigüedad clásica, no se usaban tejas en los techos de las casas, sino solo tierra mezclada con paja. ^{[ 18 ]} Los antiguos frigios construían un techo piramidal de troncos unidos entre sí, cubriéndolos con juncos y maleza, sobre el cual se amontonaban montículos de tierra muy altos. ^{[ 18 ]}

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  Un tejado de estructura de madera con una fuerte pendiente en construcción en Japón.
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  Una viga cumbrera y cabrios pesados. Un tirante o vigueta visible en primer plano.
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  Un conjunto de cerchas colocadas sobre una casa en construcción.
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  Una estructura de techo fuertemente reforzada en una zona propensa a ciclones.
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  Instalación de láminas de hierro corrugado en una casa en construcción. Se muestran dos hastiales y fijaciones ciclónicas externas.
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  Ejemplos de diseños arquitectónicos de techos
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  Una construcción de techo a cuatro aguas en el norte de Australia que muestra una estructura de cerchas con múltiples clavos. Las piezas azules son listones o correas de techo de metal conformados en rollo. Este techo está construido con un soporte de gancho de acero hecho a medida que se atornilla a la cercha con un perno M16. El soporte se atornilla a un perno M16 fundido in situ, empotrado 300 mm (12 pulgadas) en el muro de bloques de hormigón armado . Este sistema se coloca normalmente cada 900 mm (35 pulgadas) alrededor del perímetro.    

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