(Estado del
arte de la
modelación, experimentación y métodos de
diseño
de losas compuestas de hormigón y acero con
lámina colaborante)
Resumen
Se conceptualiza el término de losas compuesta,
resaltando las ventajas y campos de aplicación de esta
tipología estructural. Se explican, en orden
aproximadamente cronológico, los más
relevantes estudios experimentales llevados a cabo con sus
conclusiones parciales, así como los métodos de
cálculo
y diseño principales aceptados por la comunidad
científica internacional.
1
Introducción
1.1 Concepto
Una losa compuesta (Fig. 1) es aquella en la que se
utilizan láminas de acero como encofrado colaborante
capaces de soportar el hormigón vertido, la armadura
metálica y las cargas de ejecución. Posteriormente,
las láminas de acero se combinan estructuralmente
con el hormigón endurecido y actúan como armadura a
tracción en el forjado acabado, comportándose como
un elemento estructural mixto hormigón-acero.
La utilización de láminas metálicas en la
construcción de entrepisos se remonta a los
años 20 (Dallaine, 1971). En dichas construcciones la
lámina metálica regularmente constituía el
principal componente estructural. La adición de una
cubierta de hormigón trajo consigo no sólo aumentar
la resistencia
estructural, sino que también sirvió a los
propósitos de protección contra el fuego, como una
manera de nivelar la superficie del piso y como una forma de
distribuir las cargas más uniformemente. Una filosofía contrastante en el empleo de las
láminas metálicas era que éstas se empleaban
sólo en función de
encofrados perdidos, y que la losa de hormigón armado
sobre ellas fundida era quien supuestamente aportaba toda la
capacidad estructural. El concepto de
emplear losas compuestas con las láminas metálicas
con funciones
colaborantes no surge sino hasta los años 50 (Chen,
2003).
1.2 Ventajas como sistema
estructural
Las losas compuestas formadas por láminas de acero como
encofrado colaborante constituyen soluciones muy
eficientes. Son numerosas las ventajas que presentan estas
estructuras.
De ellas podemos resaltar:
ü La sección compuesta en entrepisos
aprovecha al unísono la resistencia a compresión
del hormigón y la resistencia a tracción del acero,
con lo cual se logra que para las mismas cargas y luces, se
requieran menores secciones de perfiles estructurales.
ü Con el empleo de las estructuras compuestas se
logra mayor avance físico en la ejecución de las
obras, permitiendo aprovechar además la lámina
metálica de encofrado como posterior refuerzo de acero
permanentemente en la losa de hormigón.
ü Debido a que la lámina metálica
colaborante asume la función de encofrado, se logra un
ahorro casi
total de madera por
este concepto.
ü Se requiere menor cantidad de operarios
calificados, lo que implica un ahorro económico sustancial
en cuanto a fuerza de
trabajo.
ü La lámina metálica colaborante, en
función adicional de encofrado y plataforma de trabajo,
ofrece grandes facilidades para la construcción y montaje
de instalaciones
eléctricas e hidráulicas.
ü La sección compuesta incrementa la rigidez
y disminuye las flexiones con respecto a los elementos
individuales.
ü Debido al trabajo conjunto
hormigón-lámina se permite tener menores espesores
de hormigón en las losas de entrepiso, disminuyendo con
esto las cargas debidas al peso propio y por consiguiente, ahorro
en costos de
estructura,
mampostería, cimentación, etc.
ü Como resultado del diseño compuesto, el
peso de las vigas metálicas puede reducirse entre un 5 y
un 30 porciento, optimizando los diferentes materiales
(Hernández, 2003).
1.3 Campos de utilización
Las losas compuestas demandan una amplia
utilización en muchas ramas de la construcción
industrial. (López et al, 2007) Algunos ejemplos pueden
ser:
§ Edificios industriales y plantas de
proceso: en
estructuras de acero son sumamente fáciles y
rápidas de colocar.
§ Almacenes: el
forjado colaborante dota al almacén de
la flexibilidad que este siempre requiere, permitiendo
además colocar instalaciones suspendidas y aspersores
antiincendios.
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