Ciencia de la construcción

IBC y FM-¿Cuál es la diferencia cuando se trata de diseño eólico?

Por James R Kirby

16 de julio de 2021

Commercial Roof

Introducción

El diseño eólico en los sistemas de techos puede resultar confuso desde un punto de vista de la ingeniería. El diseño eólico también puede ser confuso debido a que el Código Internacional de Construcción (IBC) proporciona requisitos específicos y también lo hace Factory Mutual (FM). Si se estableció FM, ¿se deben seguir los requisitos del IBC? ¿Cuál es la estrategia del diseño eólico para edificios asegurados por FM y no asegurados por FM? Este blog hablará sobre lo siguiente:

  • IBC es un código modelo; FM es una compañía de seguros

  • Cumplir con el código de construcción local es un requisito legal; FM es opcional (el propietario del edificio puede elegir su aseguradora)

  • IBC hace referencia a la norma ASCE 7; FM proporciona una metodología de diseño eólico a través de las funciones de Calculadora de Clasificaciones y Búsqueda de Ensambles en RoofNav

  • Los edificios asegurados por FM deben cumplir tanto con los requisitos del IBC como con los de FM

  • Especificar "FM" podría activar el "proceso FM" sin saberlo en edificios no asegurados por FM

¿Cuál es el problema?

En las especificaciones de techado, los arquitectos llevan décadas haciendo referencia a Factory Mutual (FM), especialmente en lo que respecta al diseño eólico de sistemas de techos comerciales. "Cumplir con los requisitos de FM", "Proporcionar un sistema de techo 1-90", o simplemente "Cumplir con FM" son frases que aparecen en las especificaciones. ¿Estas frases reemplazan la necesidad de seguir los requisitos de diseño eólico del Código Internacional de Construcción (IBC)? (Alerta de spoiler: la respuesta es un rotundo "NO").

Aspectos básicos

El IBC es un código modelo desarrollado por el International Code Council. Un código modelo, como el IBC, está diseñado para ser adoptado por las municipalidades (por ejemplo, estados o ciudades) como el código de construcción de cumplimiento obligatorio a nivel local. El código modelo puede adoptarse tal como está, con modificaciones que incluyan eliminación de lenguaje, adiciones o ambas. El código de construcción local es aplicado por funcionarios del código de construcción local. Y, muy importante, cumplir con el código de construcción local es un requisito legal y pueden existir consecuencias si no se cumple.

Los edificios comerciales deben cumplir con el IBC tal como fue adoptado y enmendado por la jurisdicción local. Para el diseño eólico, el IBC requiere que un sistema de techo sea diseñado conforme a la norma ASCE 7 titulada "Cargas mínimas de diseño para edificios y otras estructuras". (Más sobre los detalles más adelante).

FM Global es una compañía de seguros y proveedora de documentos de diseño e instalación para sistemas de techo (por ejemplo, hojas de datos de prevención de pérdidas 1-28, Diseño eólico). FM Approvals es un centro de pruebas, un organismo certificador independiente y un desarrollador de normas de aprobación (por ejemplo, FM 4470, sistemas de una sola capa, láminas de betún modificado con polímeros , sistemas de techo multimembrana (BUR) y sistema de techos de aplicación líquida destinados a la construcción de cubiertas de techo Clase 1 y no combustibles). FM Approvals también gestiona RoofNav (www.RoofNav.com), que proporciona acceso a sistemas de techo aprobados por FM y recomendaciones de instalación relacionadas de FM Global. RoofNav es probablemente la herramienta de FM que utilizan con más frecuencia arquitectos y diseñadores de sistemas de techo para buscar y seleccionar sistemas aprobados. Por eso, muchos arquitectos y especificadores incluyen alguna referencia a FM en las especificaciones de sus sistemas de techo.

Método de diseño eólico del IBC

Los códigos modelo de construcción, como el IBC de 2018, cuando son adoptados por una jurisdicción local, se convierten en requisitos legales para la construcción. El IBC establece específicamente que "Los Códigos Internacionales, incluido este Código Internacional de Construcción, se utilizan de diversas maneras en los sectores público y privado. La mayoría de los profesionales de la industria están familiarizados con los Códigos Internacionales como base de leyes y reglamentaciones en comunidades de todo Estados Unidos y otros países." Dicho de forma más simple: el código de construcción local es la ley.

Dentro del IBC, los requisitos del código de construcción para techos y estructuras sobre el techo se encuentran en el Capítulo 15, Ensambles de Techo y Estructuras en la Azotea. La Sección 1501.1, Alcance, establece: "Las disposiciones de este capítulo regirán el diseño, los materiales, la construcción y la calidad de los sistemas de techado y las estructuras sobre el techo". La resistencia al viento de los sistemas de techado está incluida en la Sección 1504, Requisitos de Desempeño, y la Sección 1504.1, Resistencia al Viento de los Techos, exige que los techos se diseñen para soportar cargas de viento conforme al Capítulo 16, Diseño Estructural.

La Sección 1609, Cargas de Viento, incorpora por referencia las normas establecidas en la ASCE 7; esta sección incluye el siguiente texto.

"1609.1.1 Determinación de cargas de viento. Las cargas de viento sobre todo edificio o estructura deberán determinarse conforme a los Capítulos 26 a 30 de la ASCE 7".

Cabe señalar que la versión (es decir, el año de publicación) de la ASCE 7 no se especifica en el cuerpo del código; las versiones de los estándares a los que se hace referencia se encuentran en el Capítulo 35.

El punto clave es que el IBC remite a la ASCE 7 para determinar las presiones de viento del diseño (Design Wind Pressures, DWP) en sistemas de techo.

Para profundizar un poco más en el IBC 2018, la Sección 1504.3 establece la directriz para que los diseñadores proyecten techos capaces de resistir las presiones de viento de diseño.

"1504.3 Resistencia al viento de techos sin lastre. Las cubiertas instaladas en techos conforme a la Sección 1507 que estén mecánicamente fijadas o adheridas a la cubierta del techo deberán diseñarse para resistir las presiones de carga de viento de diseño para componentes y revestimientos, conforme a la sección 1609.5.2".

Es importante reconocer que la Sección 1504.3 vincula específicamente el diseño eólico de techos sin lastre a la ASCE 7 al hacer referencia a un subapartado de la Sección 1609.

Además, la Sección 1504.3.1 es la directiva para que los fabricantes prueben los sistemas de techo con el fin de determinar su capacidad de resistencia a vientos fuertes.

"1504.3.1 Otros sistemas de techo. Los sistemas de techo multimembrana, de betún modificado, de una sola capa totalmente adherida o fijada mecánicamente, los sistemas de paneles metálicos instalados sobre un soporte sólido o ajustado y otros tipos de cubiertas para techo deben someterse a ensayos conforme a FM 4474, UL 580 o UL 1897".

Esta sección proporciona 3 métodos de prueba aprobados por el código para elegir a la hora de realizar ensayos de capacidad de resistencia a vientos fuertes.

  • FM 4474, Norma Nacional Estadounidense para la Evaluación de la Resistencia Simulada a Vientos Fuertes de Ensambles de Techos Usando Presiones Diferenciales Estáticas Positivas y/o Negativas.

  • UL 580, Norma para Ensayos de Resistencia Vientos Fuertes de Ensambles de Techado.

  • UL 1897, Norma para Ensayos de Vientos Fuertes en Sistemas de Cubierta para Techo

Estos sistemas probados se encuentran en las Listas de Aprobación de organizaciones como FM, UL y SPRI. Estos dos videos brindan más información sobre RoofNav de FM Approval y el Directorio de Ensambles de Techado de SPRI.

Lo que NO se indica en el IBC.

Ninguna de las secciones del código modelo mencionadas aquí, ni ninguna otra sección relacionada dentro del IBC, contiene una disposición que permita el uso de un método de diseño eólicoo distinto de la ASCE 7. En otras palabras, utilizar RoofNav de FM para el diseño eólico de sistemas de techo no reemplaza el cumplimiento de los requisitos del código de construcción que exigen el uso de la ASCE 7. Desde luego, los diseñadores siempre deben consultar los requisitos específicos del código de construcción local para determinar si se permite el uso de RoofNav de FM para demostrar conformidad con el código.

FM

Hemos establecido que FM Global es una compañía de seguros que proporciona recomendaciones de instalación, y que FM Approvals proporciona información de diseño, así como listados aprobados por FM. Para obtener una Lista de Aprobación de FM, un sistema de techo debe someterse a ensayos conforme a FM 4470, para sistemas de una sola capa, láminas de betún modificado con polímeros, techos multimembrana (BUR) y sistemas de aplicación líquida destinados a la construcción de cubiertas de techo Clase 1 y no combustibles.

FM 4470 incluye una batería de pruebas destinadas a ayudar a determinar el desempeño a largo plazo de un sistema de techo (¡lo cual es claramente un aspecto importante para una aseguradora!).

FM 4470 incluye las siguientes pruebas obligatorias que deben realizarse:

  • Inflamabilidad (desde arriba y desde abajo de la cubierta del techo)

  • Resistencia a vientos fuertes (FM 4474 es el método de prueba utilizado para determinar la capacidad de resistencia a vientos fuertes)

  • Resistencia al granizo

  • Filtraciones de agua

  • Tráfico peatonal

  • Corrosión

  • Susceptibilidad a daños por calor

FM 4470 también incluye requisitos para el programa de control de calidad interno del fabricante, que abarca un programa de auditorías, inspecciones en el campo durante la instalación y responsabilidades adicionales para el fabricante si se revisa la construcción o los componentes de los productos.

El uso de FM 4470 da como resultado un sistema de techo con una clasificación "1-60" o "1-75", por ejemplo. El "1" indica que el sistema de techo es de Clase 1 en cuanto a resistencia al fuego (inflamabilidad) desde debajo de la plataforma base. El segundo valor (por ejemplo, 60, 75) representa la capacidad de resistencia a vientos fuertes (en libras por pie cuadrado) del sistema de techo.

Es importante reconocer que FM 4470 no figura como uno de los métodos de prueba para la capacidad de resistencia vientos fuertes en el IBC 2018, lo que significa que el IBC no exige que un sistema de techo tenga aprobación FM.

FM 4474, Norma Nacional Estadounidense para la Evaluación de la Resistencia Simulada a Vientos Fuertes de Ensambles de Techos con Presiones Diferenciales Estáticas Positivas y/o Negativas, es un método de prueba para determinar la capacidad de resistencia vientos fuertes de sistemas de techo. Como se mencionó anteriormente, FM 4474 es el método de prueba para vientos fuertes que debe usarse dentro de FM 4470 para obtener una Lista de Aprobación de FM.

Edificios asegurados por FM

FM suele exigir que los edificios asegurados utilicen sistemas de techo con una Lista de Aprobación de FM. Más específicamente, los sistemas de techo destinados a edificios asegurados por FM deben utilizar RoofNav para determinar las cargas de viento (mediante la Calculadora de Clasificaciones de RoofNav) y encontrar sistemas aprobados (mediante la Búsqueda de Ensambles en RoofNav).

Edificios no asegurados por FM

Decir de manera general "Cumple con FM" o "Cumple con los requisitos de FM" en una especificación podría interpretarse, para edificios no asegurados por FM, como que el diseño eólico, la fijación de la plataforma base y la instalación del sistema de techo deben seguir TODOS los procesos y recomendaciones específicas de FM que se aplican a edificios asegurados.

Como arquitecto o especificador que trabaja en un edificio no asegurado por FM, ¿realmente se pretende que un lenguaje vago en la especificación incorpore todo el "proceso FM" al diseño e instalación del sistema de techo? Seguramente no. Es más probable que el lenguaje vago en la especificación que hace referencia a FM se use como una forma de decir que el sistema debe cumplir con los requisitos del código de construcción local para diseño eólico.

Decir "Cumplir con FM" o "Cumplir con los requisitos de FM" no sustituye ni reemplaza los requisitos del IBC, según lo adoptado por el código de construcción local, que legalmente deben ser cumplidos por el Arquitecto Responsable en cuanto al diseño eólico de los sistemas de techo. (Puedes encontrar información adicional sobre los requisitos del código para diseño eólico aquí).

Conclusión

El IBC, según lo adoptado por los códigos de construcción locales, es de cumplimiento obligatorio por ley y hace referencia a la ASCE 7 como la norma a utilizar para determinar las presiones de viento de diseño en sistemas de techo. El IBC no incluye el proceso de diseño eólico de FM (por ejemplo, las funciones de la Calculadora de Clasificaciones y Búsqueda de Ensambles de RoofNav) para determinar las presiones de diseño por viento (DWP). El lenguaje vago en las especificaciones que hace referencia a FM podría incorporar innecesariamente el proceso de diseño eólico de FM.

El IBC también proporciona 3 métodos de prueba para determinar la capacidad de resistencia a vientos fuertes de sistemas de techo: UL 580, UL 1897 y FM 4474. Es importante reconocer que FM 4474 es un método de prueba utilizado por fabricantes para determinar la capacidad de resistencia a vientos fuertes, y que FM 4470 es una norma integral que abarca muchos aspectos del desempeño de los sistemas de techo. Especificar y utilizar solo el proceso de diseño eólico de FM en lugar de seguir los requisitos del IBC, tal como lo adopta el código local, implica que técnicamente podrían no haberse cumplido los requisitos legales mínimos para el diseño eólico.

Comprender el papel que desempeñan el IBC y FM en la industria de los techos es clave para entender la función del arquitecto o especificador, y del fabricante, en lo que respecta al diseño eólico de sistemas de techo.


Este blog es únicamente con fines informativos y no debe interpretarse ni utilizarse como asesoramiento profesional en materia de diseño. Consulta a un diseñador profesional para garantizar la idoneidad o el cumplimiento del código de un sistema de techo específico para una estructura determinada.

Acerca del autor

James R. Kirby, miembro de American Institute of Architects (Instituto Estadounidense de Arquitectos, AIA) es un arquitecto especializado en la en ciencia de la Construcción y Techado. Jim tiene una maestría en Estructuras Arquitectónicas y es arquitecto con licencia. Tiene más de 25 años de experiencia en la industria de los techos por haber trabajado en sistemas de techos con baja pendiente, sistemas de techos con pendiente escarpada, sistemas de techos con paneles de metal, sistemas de techo con espuma de poliuretano en spray, cubiertas vegetales para techos y sistemas fotovoltaicos para techos. Sabe cuáles son los efectos del calor, del aire y de la difusión de la humedad en los sistemas de techos. Jim presenta a arquitectos, consultores y propietarios de edificios información relativa a la ciencia detrás de la construcción y del techado; además, escribe artículos y blogs para propietarios de edificios, gerentes de instalaciones e industria de los techos. Kirby es miembro del American Institute of Architects (Instituto Estadounidense de Arquitectos, AIA), ASTM, ICC, MRCA, NRCA, RCI y USGBC.

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