(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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