ENTREPISOS Y CIELOSLa construccin de losas de entrepisos tiene
diversas soluciones constructivas y estructurales cuyas
aplicaciones dependen de las caractersticas del diseo, de las
cargas y sobrecargas, y del uso o destino de la obra. En general,
se entiende que las losas deben soportar las cargas permanentes y
las sobrecargas, transmitiendo dichos esfuerzos a las vigas y
columnas. Adicionalmente, las losas pueden (y/o deben, segn
corresponda) actuar como un diafragma rgido que aporte
arriostramiento horizontal a las estructuras ante la accin de
fuerzas horizontales (viento o sismo). En tal caso, uno de los
aspectos que se debe asegurar es la correcta y eficiente conexin
entre la losa y las vigas que aseguren la transmisin de los
esfuerzos y eviten el roce o el desplazamiento entre ellos.Las
estructuras de acero pueden recibir casi cualquier tipo de
soluciones de losas, an las prefabricadas o industrializadas. Por
otra parte, como veremos ms adelante, existen soluciones en base a
elementos de acero que se complementan muy bien con estructuras de
hormign armado.Los tipos de soluciones de entrepisos se detallan a
continuacin.1. LOSASa. Losa Tradicional vaciada en obra sobre
estructura metlica:Sobre una estructura de vigas y columnas de
acero es posible vaciar in situ una losa de hormign armado con
barras de refuerzo de acero segn el proyecto de clculo. La evolucin
de los sistemas de encofrados y el desarrollo de la industria en
las ltimas dcadas permite una faena de alta productividad. Edificio
Viviendas Inmobiliaria Artec Chile Ampliacin Clnica Las Lilas
Santiago de ChileSandoval e Isla ArquitectosA los componentes
convencionales de una losa de hormign armado (hormign y acero) hay
que sumar los mecanismos de conexin entre la losa de hormign y las
vigas de perfiles de acero. Esta conexin mecnica ser la que permita
el traspaso eficiente de los esfuerzos de la losa de entrepiso a
las vigas y a travs de ellas a las columnas. Esto ltimo es
particularmente importante si se requiere que la losa acte como
diafragma rgido y absorba parte de los esfuerzos horizontales que
actan sobre la estructura. Para esta conexin losa-viga se usan:
Pernos de corte (stud) de alta resistencia: soldados a las vigas
metlicas a un distanciamiento definido por clculo, penetran en la
losa asegurando una conexin que evita los desplazamientos relativos
entre los elementos que se conectan.Fuente: Edificio de Acero de 5
Pisos ICHA F. Pfenniger Elementos conectores segn diseo especfico
soldados a las vigas: con frecuencia se utilizan barras de acero en
forma de espiral o resorte, cuyo dimetro y paso se determinan segn
clculo.b. Losa con moldaje colaborante (steel deck)(ver abajo
artculo especializado)Una solucin desarrollada por la industria del
acero que actualmente se produce en casi todo el mundo es el
moldaje (encofrado) colaborante o steel deck, que consiste en un
molde metlico de geometra generalmente trapezoidal que acta como
encofrado pero simultneamente como parte de la armadura de refuerzo
inferior de las losas. En otras palabras, el moldaje queda
incorporado a la solucin de la losa, reemplazando la armadura de
traccin.Para mejorar la conexin entre el molde metlico y el hormign
que es vaciado en sitio, el molde tiene indentaciones o muescas que
se hacen en la etapa del conformado y que mejoran el anclaje
mecnico. Asimismo, se deben proveer conectores de corte sobre las
vigas de la estructura metlica segn lo comentado anteriormente.El
sistema se complementa con una malla superior, usualmente electro
soldada cuya funcin principal es evitar la aparicin de fisuras en
el hormign.La ventaja de usar este sistema es que se pueden salvar
mayores luces reduciendo las necesidad de apoyos o alzaprimados en
la etapa de hormigonado. Lo anterior permite liberar espacio en los
niveles inferiores a los pisos en que se trabaja, agilizando y
acelerando las etapas de construccin siguientes. Torre Las Condes,
Santiago de Chile Torren El Canelo Valdivia Chile 1996
Edificio Artec Santiago Chilec. Sistema de Vigas y viguetas de
acero con bovedillasA partir de un sistema de columnas y vigas
principales es posible concebir una estructura de entrepiso en base
a viguetas secundarias que reciban elementos que actan como
moldajes o encofrados perdidos en forma de bovedillas de diferentes
materiales. Entre ellos se pueden mencionar las bovedillas de
arcilla o de mortero, as como bovedillas confeccionadas en
poliestireno expandido. Dependiendo de las luces a salvar, se deber
proveer un sistema de vigas secundarias que reciban adecuadamente
las viguetas. Sobre las bovedillas se vaciar una losa de concreto
en la que se incorpora una malla electro soldada a fin de reducir
los riesgos de fisuras en el concreto. Una solucin interesante es
el uso de viguetas en base a perfiles abiertos que sern rellenos
con concreto junto con el vaciado de la losa. El perfil abierto
acta de esta forma similar al deck, o sea, como moldaje o encofrado
y como enfierradura de traccin de la vigueta. Vigueta perfil
galvanizado abierto sobre viga de hormign y bovedillas pex, malla
electro soldada - Gentileza Cintac d. Sistemas mixtosUna
alternativa complementaria a la mencionada arriba es la instalacin
de viguetas de hormign que se complementan con bovedillas o
rellenos de diferentes materiales similares a los mencionados
anteriormente. Un sistema de aplicacin frecuente es la vigueta de
hormign trelizada en base a enfierradura de traccin incorporada en
molde de cemento o arcilla y armadura en espera electrosoldada
triangular que ser concretada in situ en conjunto con la losa.
Estos sistemas debern considerar conectores de corte en caso de
requerirse comportamiento como diafragma rgido. Vigueta trelizada y
bovedillas. Gentileza Tralix Chile
Vista superior bovedillas antes de hormigonado losa Gentileza
Tralix Chilee. Sistemas de Envigados y Elementos
complementariosSobre sistemas de envigados de acero en perfiles
laminados o conformados en fro se puede estructurar un sistema de
entrepisos basados en plataformas prefabricadas de diferente
geometra y materialidad que varan desde sistemas de losas
pretensadas de hormign (losas TT, losas alveolares, etc.), pre
losas de hormign, paneles compuestos aislados y hasta planchas o
placas simples, de acero, madera o compuestas. La preocupacin ha de
centrarse en la conexin de cada uno de dichos elementos y la
estructura metlica de manera de asegurar un correcto diseo y
fijacin. Esto ltimo es importante en el diseo de la interface entre
elementos de hormign prefabricado (pretensado o no) y la estructura
metlica. Fijaciones mediante conectores o pernos deben asegurar la
estabilidad de la conexin, ya que normalmente esta solucin es en
base a junta seca. Envigado base para recibir sistema de entrepiso
complementarioOtro grupo de soluciones que se asocia a esta familia
es la que resulta del uso de los perfiles galvanizados de bajo
espesor (light gage steel framing) y las soluciones de entrepisos
asociadas a ellos. En estos casos, el uso de planchas de madera de
partculas (OSB) o contrachapados puede complementarse con una
sobrelosa no estructural (simplemente apoyada) en base a hormign
normal o aligerado (celular o con perlas de poliestireno
expandido). Estas soluciones livianas demandan apoyos bastante
cercanos (400mm o 600mm). Se debe cuidar el patrn de fijacin de las
planchas de madera contrachapada u OSB (usualmente @ 150mm en el
permetro de la plancha y @ 250mm en las fijaciones que quedan en el
centro de la plancha) a fin de que permitan al conjunto trabajar
como un diafragma semi rgido.
Construccin en base a perfiles metlicos de bajo espesor
Gentileza de Cintacf. Plataformas de circulacin y/o bases de
pavimentos.GratingEn proyectos industriales es frecuente el uso de
rejillas confeccionadas con pletinas soldadas que permiten
elementos de circulacin y/o ventilacin. Existen de diversas
dimensiones, formas y secciones. La ventaja que ofrecen estos
sistemas es su modulacin y adaptacin a condiciones especficas de
proyecto que cubren diversas aplicaciones. Inicialmente asociados a
las construcciones industriales y su uso a instalaciones de
servicios (pavimentos ventilados), se ha incorporado como parte del
equipamiento y mobiliario urbano. Existen interesantes aplicaciones
en propuestas de arquitectura contempornea.Rejillas Metal Grating -
http://www.metal-grating.com/rejillas.htm#
Pasillos Grating en Ed. Asuntos Estudiantiles UDP Santiago
ChileFotografa gentileza Ignacio Volanteg. Sobrepisos o pisos
tcnicosFrecuentemente se instalan pisos elevados o pisos tcnicos
que permiten alojar y distribuir libremente las instalaciones
elctricas y de seal bajo ellos, lo que es especialmente necesario
en oficinas o salas tcnicas. Los pisos tcnicos se instalan sobre un
piso o pavimento existente y su propsito es generar espacios
registrables. Estos sistemas estn compuestos por una estructura
metlica en base a soportes o gatas mecnicas regulables y viguetas
que reciben una palmeta. La palmeta que est compuesta por una o dos
planchas de acero que confina diferentes soluciones de relleno y/o
pavimento. Los pavimentos pueden ser de madera, cementicios,
baldosas o cermicos y alfombras, en general en mdulos de 0,61m x
0,61 m. La altura del pedestal de soporte es variable entre 0,1m y
1,8m.Instalacin de pisos tcnicos Access Floor Argentina
-http://www.accessfloor.com.ar/galeria-de-imagenes
http://www.elevair.cl/pisos_espec.htm
STEEL DECK O LOSA COLABORANTE(F. Pfenniger)1. PresentacinEl
steel deck tiene un lugar muy importante en la construccin de losas
de entrepiso en todo tipo de edificios gracias a los evidentes
atributos y ventajas que representa y que lo han hecho participar
de las ms importantes obras de construccin en Amrica y el mundo en
las dcadas recientes. Como veremos ms adelante, se trata de una
solucin constructiva que aprovecha las ventajas del acero y del
hormign que actuando conjuntamente superan las prestaciones de las
partes por separado. Sin embargo, en apreciacin de muchos, pese a
sus innegables atributos, elsteel deckes un mercado an en
desarrollo en Amrica Latina, pudiendo alcanzar niveles de
participacin crecientes.Estrictamente, elsteel deckcorresponde a
una estructura mixta horizontal en la que la colaboracin entre los
elementos de acero y los de hormign proveen de prestaciones
estructurales optimizadas. Sus variados usos y aplicaciones
permiten resolver desde proyectos de edificios industriales,
habitacionales, educacionales, de estacionamientos y de servicios.
Se le suele conocer tambin por el nombre de losa colaborante o
encofrado (moldaje) colaborante en reconocimiento de una de sus ms
interesantes funciones.2. DefinicinUna losa compuesta es aquella en
que se utilizan chapas o lminas de acero como encofrado colaborante
capaces de soportar el hormign vertido, la armadura metlica y las
cargas de ejecucin. Posteriormente las lminas de acero se combinan
estructuralmente con el hormign endurecido y actan como armadura a
traccin en el forjado acabado, comportndose como un elemento
estructural mixto hormign-acero.[1]Se entiende que en esta
estructura mixta la parte superior de hormign trabaja a compresin.
En trminos simples, elsteel deckes un sistema constructivo para
losas de entrepiso que se compone una chapa de acero nervada
inferior apoyada sobre un envigado (de cualquier configuracin, como
veremos) y que permite recibir el hormign vertido que completa la
losa. La chapa nervada acta como encofrado perdido y queda
incorporada al conjunto, actuando como parte de la enfierradura de
refuerzo a traccin en la cara inferior de la losa. Esta
configuracin bsica se complementa con una malla de refuerzo de
acero superior que permite repartir las cargas y absorber los
esfuerzos de retraccin. Segn proyecto, esta configuracin se
complementa con armadura de refuerzo en zonas de momentos
negativos. El resultado es una losa nervada unidireccional que
entrega una muy eficiente solucin para la construccin de
entrepisos.En esta primera descripcin elsteel deckse destaca la
funcin de encofrado (moldaje) para recibir el vertido del hormign.
Las caractersticas y nervadura de la chapa permiten una rpida y
fcil instalacin al tiempo que reducen en forma significativa la
necesidad de instalar apoyos o alzaprimas que soporten el
encofrado. De esta manera, se libera espacio de trabajo en los
niveles inferiores a los de vaciado del hormign lo que permite
adelantar trabajos de tendido de instalaciones e incluso avanzar en
terminaciones en dichos niveles.
Sus atributos, sin embargo, no se limitan a esta funcin pasiva y
temporal de encofrado o moldaje. Tanto el diseo del perfil o
plegado de la chapa como los sistemas de conexiones de la chapa a
la estructura portante, transforman a este forjado en un actor
relevante y activo de la estructura de entrepiso. Como se
mencionara arriba, en complemento con la malla de la chapa de acero
acta como acero de refuerzo tomando los esfuerzos de traccin en la
cara inferior de la losa. Es claro que esto no sera posible si no
existiera un grado de trabajo estructural conjunto entre el acero y
el hormign, o sea, si no existiera una conexin mecnica entre ambos.
Esto se logra en parte por el diseo de la onda como por las
indentaciones que se materializan en las caras de la chapa (algo
similar a los resaltes de las barras de refuerzo de hormign).
Por ltimo, a fin de asegurar un comportamiento estructural
ptimo, el sistema constructivo delsteel deckdebe asegurar una
conexin y continuidad efectiva entre el plano de la losa y las
vigas que la soportan. Para ello, se deben instalar conectores de
corta (o de cortante) entre las vigas y el hormign. Estos son,
usualmente, pernos de alta resistencia cuyas caractersticas,
espesores, distanciamientos y longitudes se determinan en el
proyecto de clculo estructural.
Existen, sin embargo, una gran variedad de soluciones que
perfeccionan esta conexin cuya aplicacin deber ser validada por el
proyecto de clculo estructural en consideracin a las cargas pero,
especialmente, a la disponibilidad y oportunidad de ejecutarla
eficientemente.3. ProduccinExisten diversos perfiles de las
nervaduras de las chapas desteel deck,las que presentan diferentes
soluciones y prestaciones, segn diseo y espesor. En general, se
usan bobinas chapas de acero estructural galvanizado en caliente
(hdg)(ver aceros y productos especiales/acero
galvanizado/galvanizacin de bobinas)las que son sometidas a un
proceso de conformado en fro(ver materiales/revestimientos y
cubiertas/conformado) que les otorga el perfil caracterstico segn
el diseo de cada productor. En Amrica Latina existe una gran
variedad de productores de chapas desteel deckque cubren,
progresivamente los requerimientos de los diferentes mercados.
4. Proceso ConstructivoEl proceso de construccin es muy sencillo
y variar en algunos detalles dependiendo de la materialidad de la
estructura soportante. Como hemos mencionado, elsteel deckse puede
usar sobre estructuras de envigados metlicos o vigas de hormign
armado e incluso, sobre estructuras de madera. Es necesario
considerar y respetar estrictamente las recomendaciones de diseo
estructural emitidas por los productores y por el profesional
responsable del clculo estructural del edificio. Las
recomendaciones de instalacin que se presentan a continuacin son
genricas y no reemplazan en ningn caso el diseo y proyecto
estructural especfico a cada situacin de proyecto. Las etapas son,
al menos, las siguientes1. Estructura soportante: la faena de
confeccin de una losa de entrepiso mediante el uso de losa
colaborante se puede enfrentar una vez completa y recibida la
estructura base que servir de apoyo a la losa. El diseo y clculo de
la estructura principal del edificio deber considerar oportunamente
el uso del sistema desteel decka fin de proveer los apoyos
necesarios a los distanciamientos recomendados por el fabricante y
el calculista que aseguren el comportamiento esperado para el
edificio y la losa, habida consideracin de las cargas vivas y
muertas que actuarn sobre l.
2. Instalacin de las lminas o chapas desteel deck:las chapas se
disponen en el rea a cubrir por la losa de entrepiso asegurando los
apoyos recomendados (en general 40mm) considerando la instalacin
del sistema de alzaprimas o apoyos temporales que se requiera.3.
Instalacin de Pernos de Corte: para asegurar la conexin entre la
losa de hormign y la estructura de vigas soportantes, se deben
instalar los pernos de corte (o de cortante) segn disposicin,
seccin y distanciamiento, detalladas en el proyecto de clculo.
Estos pernos conectores de cortante materializan efectivamente la
conexin entre la losa de hormign y las vigas de la estructura de
edificio, evitando los deslizamientos relativos entre estos
elementos estructurales y permitiendo que la estructura resultante
responda como una estructura mixta acero-hormign.
4. Instalacin de Instalaciones embutidas: en el paso siguiente
se deben instalar los tendidos de las instalaciones que quedarn
embutidas en la losa que tpicamente son instalaciones elctricas y
de corrientes dbiles e instalaciones de calefaccin (losa radiante).
Las instalaciones de agua se tratan de reducir al mximo mientras en
muchos pases ya no se recomienda ni se acepta el tendido de
instalaciones de gas. Es importante que el tendido de estas
instalaciones se haga segn las recomendaciones usuales para este
tipo de trabajos, cuidando los distanciamientos recomendados a los
tendidos paralelos de servicios incompatibles y evitando densidades
de tuberas que generen discontinuidades en la losa o dificulten el
vertido y vibrado del hormign.
5. Instalacin de malla electro soldada: Una vez hechas y
recibidas los tendidos de las instalaciones se procede a la
instalacin de las mallas electro soldadas de refuerzo las que
debern cumplir con lo detallado en el proyecto de clculo
estructural. Adicionalmente, en los casos que corresponda, se deben
instalar la enfierradura de refuerzo en las zonas que corresponda a
proyecto. Es importante cuidar que ni la malla electro soldada ni
la enfierradura de refuerzo queden en contacto con el nervio
delsteel deck. Se recomienda que exista una separacin de a lo menos
25mm entre la malla de retraccin y elsteel deck,para lo cual se
recomienda el uso de distanciadores o separadores.
6. Instalacin de los testeros: finalmente, se debern instalar,
asegurar y sellar los elementos que actuarn como encofrado en los
bordes y que darn la altura de la losa.
7. Vaciado del Hormign: el proceso de vaciado, vibrado y curado
del hormign se debe ajustar a la especificacin correspondiente en
cada caso.
5. VentajasEs interesante observar que hay una buena lnea de
argumentos que sealan las ventajas en el uso y la aplicacin de las
soluciones de diseo y constructivas usando el sistema delsteel
deck.Muchos de ellos son de fcil lectura en los manuales y catlogos
que ofrecen los diferentes productores. Sin embargo y ms all de las
consideraciones comerciales, elsteel deckofrece ventajas objetivas
que podrn (o debern) ser evaluadas por los desarrolladores en cada
caso y en debida consideracin a condiciones, requerimientos y
ventajas o dificultades locales. Quiz si slo a modo de ancdota,
podemos mencionar que en la construccin (actualmente en obra final)
de la que por el momento ser la torre ms alta de Sudamrica (el
Costanera Center, en Santiago de Chile), pese a tratarse de un
edificio cuya estructura principal es de hormign armado, todas las
losas de entrepiso de sus ms de 70 pisos de altura, fueron diseadas
y construidas con el sistemasteel deck.Aunque no hemos podido
acceder a los anlisis hechos por los desarrolladores que podran
haber enriquecido el comentario, mencionamos el caso por su
singularidad.
An as, las ventajas generalmente aceptadas del uso del encofrado
colaborante son: Menor peso Diseo optimizado con ahorro de concreto
debido a su geometra. Facilidad de transporte Rapidez de montaje
Seguridad y facilidad de instalacin Reduce utilizacin de alzaprimas
Facilita trabajos en pisos inferiores a los del vaciado del hormign
Reduccin de Plazos de construccin Funciona como una efectiva
plataforma de trabajo durante su instalacin Reduce encofrados de
losas6. Consideraciones adicionalesEs importante mencionar que los
sistemas desteel deck, al dejar la chapa inferior a la vista y
puesto que ella cumple una funcin estructural y no slo de contencin
(tomar los esfuerzo de traccin en la cara inferior de la losa),
quedan expuestos tambin a la accin del fuego y deben protegerse
adecuadamente frente a ello con recubrimientos segn las
consideraciones de resistencia al fuego exigibles o deseadas.Ver
Soluciones constructivas/ resistencia al fuego.En el sitio oficial
del Steel Deck Institute (http://www.sdi.org/) hay abundante
literatura y textos de inters relacionados al tema tratado,
incluyendo manuales, papers, recomendaciones especficas del propio
SDI as como Normas y Estndares, adems de otras fuentes para
adquirir literatura atingente on-lineF. Pfenniger
[1]Melchor Lpez vila; Rafael Larra Quevedo; Carlos Recarey
Morfa; Un nuevo sistema de embuticiones en lminas de acero para
maximizar resistencia de losas compuestas; en Revista de Ingeniera
y Construccin On Line ISSN 0718-5073; vol 22 N 3,; Santiago, dec.
2007
