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El forjado compuesto o colaborante representa la solución constructiva más idónea para todas aquellas obras donde se requieran tanto las máximas prestaciones técnicas y mecánicas, como rapidez de ejecución y garantías. Gracias a sus características superiores, se adapta a cualquier tipología edificatoria (industrial, comercial, deportiva, residencial). Presenta notables beneficios económicos, sobre todo si se tiene en cuenta al inicio del proyecto: comporta una disminución del canto medio del forjado, y por tanto una reducción de peso que se traduce en una reducción de la sección resistente de la estructura (pilares, vigas, cimentaciones). La adopción de esta tecnología responde además a ciertas exigencias ineludibles en los edificios modernos, como la conducción de servicios ofimáticos, la utilización de falsos techos y una mejor planificación de las diferentes fases de ejecución.

Forjado compuesto colaborante

El fundamento de los forjados compuestos radica en la tecnología usada para potenciar la adherencia entre la chapa de acero conformada Hiansa y el hormigón. Esta tecnología se denomina también forjado colaborante por la colaboración entre los dos materiales que componen el forjado, para hacer frente a las tensiones inducidas por las cargas. La adhesión mecánica de los dos componentes se realiza a través de las indentaciones del perfil de acero galvanizado. La adhesión química de por si sola, no sería suficiente para garantizar una unión eficiente que haga realmente trabajar el forjado compuesto como estructura mixta.

Funciones y ventajas del forjado compuesto colaborante

Una vez esté ejecutado, el forjado cumple las siguientes funciones:

Versión D completa

Forjado Colaborante

Hormigón:

Datos necesarios para el cálculo del forjado:

Para poder calcular con exactitud el forjado, el proyectista deberá conocer mínimo dos de los siguientes datos:

Hipótesis de cálculo:

Los resultados que figuran en las tablas de sobrecarga estática admisible, obtenidos según el procedimiento establecido por la Normativa EC4 y EC3, parten de las siguientes hipótesis de cálculo:

Necesidad de apuntalamiento:

Se entiende por apuntalamiento la colocación de apoyos intermedios para reducir temporalmente la distancia entre apoyos durante las fases de vertido y fraguado del hormigón. Una vez fijadas las chapas, en los casos donde sea necesario, se colocará un puntal en el medio del tramo. En caso de necesitar dos puntales (tramo de luz libre importante) los puntales se colocarán a 1/3 y 2/3 de la luz libre del tramo. El croquis ilustra la manera correcta de colocar un puntal.

Armadura antifisuración:

Su misión principal es la de hacer frente a los esfuerzos de retracción generados por el secado del hormigón, evitando su fisuración. Contribuye además a la distribución de pequeñas cargas puntuales actuantes sobre el forjado.

Se debe colocar a una profundidad de 20 mm respecto a la cara superior del forjado, cubriendo enteramente su superficie. El punto 7.6.2 de la Normativa Eurocódigo 4 especifica la sección mínima de esta armadura:

Armadura adicional:

Es la armadura que se coloca en los nervios de la losa mixta para contribuir a soportar los esfuerzos de flexión (momento flector positivo) cuando la sobrecarga de uso alcanzada por el forjado no es suficiente. En estos casos los redondos corrugados se colocan en los valles del perfil metálico: esta medida aumenta la capacidad resistente de la losa, permitiendo por ejemplo, disminuir el espesor de la chapa manteniendo constante el canto del forjado y a la vez, aumentar la resistencia al fuego del mismo.

Cabe señalar que los valores de sobrecargas estáticas que aparecen en las tablas del MT-100 se refieren a un forjado que no dispone de ningún tipo de armadura adicional.

Armadura de negativos:

Cuando la losa diseñada es continua, es decir presenta apoyos intermedios, sobre éstos se producen momentos flectores negativos. Se hace entonces necesario colocar este tipo de armadura, a una profundidad de 25 mm con respecto a la cara superior del forjado. Las barras corrugadas deben tener una longitud suficiente para cubrir un tercio de la luz de cada uno de los vanos adyacentes, como se muestra en la croquis adjunto. La sección mínima de armadura requerida para hacer frente a estos momentos flectores negativos, se detalla en las tablas correspondientes.

Solución con viga mixta

Utilización de conectores y armaduras

En esta solución constructiva, el perfil para forjado colaborante se une íntimamente a la estructura metálica por medio de los conectores. El forjado pasa a ser parte de la misma estructura portante del edificio, dejando de ser un elemento monolítico cuyo peso es soportado por las vigas y pilares sobre los que apoya. Funciona como capa de compresión de la sección resistente, que de esta manera ve su resistencia notablemente incrementada.

En los cálculos, esto permite considerar la suma de las secciones resistentes de la viga metálica y del forjado colaborante.

La decisión sobre el tipo de estructura a adoptar y el correspondiente cálculo son responsabilidad del proyectista.

Los valores de sobrecarga presentados en las tablas hacen referencia a un forjado sin armadura adicional. No obstante existe la posibilidad de incorporar redondos corrugados de acero para hacer frente a las distintas solicitaciones que se producen en el forjado. Hay diferentes tipos de armadura de refuerzo, con características y funciones diferentes. En todo caso usaremos barras de acero corrugadas de alta adherencia, con límite elástico de 500 N/mm2 y diámetro idóneo.

Vertido del hormigón:

El hormigonado sobre las chapas grecadas se realizará mediante los métodos tradicionales: bombas y tuberías o cubilote. Todo aceite, suciedad, untuosidad remanente del proceso de fabricación o sustancia perjudicial presente en la cara superior del perfil, deberá ser eliminado antes de comenzar la fase de vertido del hormigón. Para conseguir las propiedades finales del forjado, especificadas en el proyecto, hay que aplicar el máximo cuidado en esta fase evitando una excesiva deformación del forjado, la segregación del árido o las pérdidas de lechada.

El hormigón se verterá en la medida de lo posible sobre las vigas de apoyo del forjado, desde la mínima altura posible. Es necesario usar una tubería de salida del hormigón dotada de un asa que permita un manejo fácil y práctico, ya que en ningún caso se verterá el hormigón desde un altura mayor de 30 cm. Hay que evitar cualquier acumulación de material, e ir distribuyéndolo longitudinalmente a los nervios del perfil de acero, desde las vigas hacía los vanos. La circulación de carretilla se realizará sobre tablones de 30 mm de grueso colocados sobre la malla, asegurándose que no coincidan en la misma zona del forjado más de tres operarios al mismo tiempo.

Para garantizar el buen funcionamiento del forjado hay que realizar una compactación satisfactoria alrededor de los conectores, de las armaduras y sobre el relieve de la chapa. No es necesario vibrar el hormigón. En caso de pérdidas de lechada con la consecuente aparición de manchas en la parte inferior del perfil, se aconseja limpiar antes del secado con un simple chorro de agua.

Tipos de remate:

Para agilizar la construcción de un forjado colaborante y optimizar los tiempos de ejecución. Se trata

de piezas que aún sin ser imprescindibles son muy útiles, ya que sustituyen a determinadas operaciones de encofrado que se harían en la obra de manera más artesanal y aproximativa:

Remate de borde de forjado (R1) || Remate de atirantado (R2)

Remate de cambio de dirección de forjado (R3)

Resistencia al fuego de un forjado colaborante:

La R (capacidad portante de un forjado colaborante en situación de incendio) es, según el Eurocódigo 4 Parte 1.2, de 30 minutos. Este dato no necesita ninguna comprobación, mientras el cálculo del forjado colaborante se haya hecho de acuerdo con las especificaciones del Eurocódigo 4 Parte 1.1. Si el proyecto requiere una resistencia al fuego superior a los 30 minutos, el proyectista puede optar por distintas soluciones:

Fijación de la chapa para forjado colaborante a la estructura metálica:

La unión de la chapa a una viga metálica se puede realizar mediante tornillos, soldadura o clavos. El diámetro del agujero para fijación del perfil por disparo será de 4,5 mm.

La fijación con tornillo autorroscante se realizará según las figuras F1 y F2; el diámetro del agujero será de 6,3 mm ó 5,5 mm, en función del espesor del ala del perfil. Este tipo de unión no es la más recomendable, puesto que el exiguo espesor de la chapa no permite albergar el paso de rosca suficiente como para que el tornillo trabaje de manera adecuada.

No obstante, la decisión le corresponde al proyectista responsable del diseño y cálculo del forjado.

En caso de optar por una unión por soldadura, esta se realizará con un botón de diámetro 20 mm en cada valle.

La soldadura se repicará y protegerá con pintura antióxido.

Si el forjado es de un solo tramo (dos apoyos) el perfil se deberá fijar a la viga en cada valle. En los apoyos intermedios (caso de más tramos cubiertos con una sola chapa) se podrá fijar un valle sí y uno no.

El cosido del solape lateral es recomendable: la separación será de 1000 mm en un forjado de más tramos y de 500 mm en forjados de un solo tramo.

La correcta instalación prevé que los perfiles se fijen a la estructura según se vayan colocando. Al terminar la jornada es conveniente comprobar que no queden chapas suelta o fijadas parcialmente y asegurar las chapas todavía sin colocar, ante una posible caída.

No es aconsejable efectuar trabajos en la planta inferior y superior del forjado durante la instalación del mismo.

Apoyo sobre acero

Fijación de forjados sobre estructura no metálica:

Normalmente se dejan placas metálicas o pletinas embebidas en el soporte; las chapas de forjado colaborante se fijan a estos apoyos mediante disparo o soldadura, especialmente cuando las fuerzas de arranque previstas son considerables.

En caso de no utilizar dichas placas, debe de garantizarse una distancia entre el punto de fijación de la chapa y el borde del soporte suficiente para asegurarse que no se produzca desprendimiento o rotura del mismo. En estas consideraciones se tendrán en cuenta las características de fragilidad del material del soporte.

Apoyo sobre hormigón o ladrillo

FIJACIONES POR DISPARO

FIJACIONES CON TORNILLO

Apertura de huecos en los forjados:

Generalmente en las obras es necesario prever huecos para el alojamiento y paso de instalaciones y bajantes a través del forjado. En este caso los huecos se deben replantear previamente al hormigonado, utilizando bloques de poliestireno expandido o cualquier otro medio de encofrado. Cuando el lado del hueco es mayor de una onda, será necesario reforzar longitudinalmente y transversalmente el perímetro del hueco.

En general se puede afirmar que:

Para abrir estos huecos, el perfil metálico se cortará cuando el hormigón está curado. Es importante no perforar la losa con equipos de percusión una vez esté fraguada, ya que las vibraciones pueden afectar la colaboración entre la chapa de acero y el hormigón, generando pérdida de adherencia y por tanto de capacidad portante.

Estocaje:

Con el fin de evitar la acción del viento, la humedad, la condensación, la lluvia, se recomienda almacenar el material de acero galvanizado en una zona cubierta y en una atmósfera lo más seca posible. En caso de tener que almacenar el material a la intemperie, los paquetes se deberán separar del suelo mediante tacos de diferente altura: la pendiente creada favorecerá la evacuación del agua.