Procedimiento para la obtención de un forjado mixto mediante chapa nervada colaborante postensado de grandes luces.

La presente invención tiene por objeto un procedimiento de obtención de un forjado mixto postensado que consiste en una chapa nervada colaborante en la que se colocan en el centro unas vainas de plástico interiores en la parte de hormigón del forjado,

para introducir unos tendones de postensado a una altura aproximadamente igual al baricentro de la sección mixta.

Con la invención propuesta se aumentan las distancias entre apoyos del forjado por lo que permite su aplicación a estructuras de mayor complejidad relacionadas con la construcción de edificación, civil e industrial.

Procedimiento para la obtención de un forjado mixto mediante chapa nervada colaborante postensado de grandes luces

OBJETO DE LA INVENCIÓN

La presente invención tiene por objeto un procedimiento de obtención de un forjado mixto postensado que consiste en una chapa de acero nervada colaborante en la que se colocan en el centro unas vainas de plástico interiores en la parte de hormigón del forjado, para introducir unos tendones de postensado a una altura aproximadamente igual al baricentro de la sección mixta.

Con la invención propuesta se aumentan las distancias entre apoyos del forjado por lo que permite su aplicación a estructuras de mayor complejidad relacionadas con la construcción de edificación, civil e industrial.

ESTADO DE LA TÉCNICA

Los foijados existentes y más comúnmente empleados hasta la fecha en la construcción, se clasifican en los siguientes:

- Forjados unidireccionales de vigueta y bovedilla Forjados bidirecciones reticulares

Placas macizas

- Placas alveolares Forjados postensados

- Forjados mixtos

Un forjado es un elemento horizontal encargado de servir de piso en las plantas de construcciones de edificación, industriales y/o civiles. Su misión estructural es soportar las cargas verticales de los distintos elementos que pueden gravitar sobre ellos y transmitir dichas cargas a las vigas principales de las estructuras. Es por tanto, un elemento cuyo desarrollo se ha producido simultáneamente con el desarrollo de la industria de la construcción, sobre todo con la construcción de edificaciones de más de una planta. Aunque pueden utilizarse como cerramiento de

cubierta, sobre todo en aquellos casos donde dicha cubierta es transitable, debe diferenciarse de los mismos debido a las mayores cargas que soportan los forjados. Son elementos que deben cubrir una gran superficie horizontal, preferentemente con un número reducido de apoyos, y por tanto deben ser elementos ligeros, a la vez que resistentes [Torroja 2007].

Los materiales de edificación más antiguos son la piedra y la madera, por lo que teniendo en cuenta la búsqueda de ligereza y resistencia de los forjados, los más antiguos son los foijados de madera. Así, se han desarrollado forjados de madera mediante simple unión de troncos o, de una forma más avanzada, mediante tablillas regulares de madera para formar un piso uniforme. Para evitar la flexión de una tabla respecto a otro se inventó el machihembrado para conseguir un comportamiento tipo placa y un reparto de la carga sobre el elemento superficial. A medida que los elementos aumentan de tamaño, se tiende a descomponer el sistema de foijado en varios elementos, rigidizando el piso de pequeño espesor mediante nervios equidistantes de mayor canto que el propio forjado. Este sistema de rigidización mediante nervios dio lugar a los forjados unidireccionales. También se han utilizado otro tipo de materiales ligeros como la fábrica de ladrillo, debiendo realizar forjados abovedados debido a la baja resistencia del material [Torroja 2007].

Con el desarrollo de la tecnología del hormigón y ante la problemática de falta de rigidez y durabilidad de las estructuras construidas con madera se comenzaron a realizar forjados de hormigón armado. Siguiendo una técnica similar ai refuerzo mediante nervios unidireccionales se encuentran los forjados de viguetas unidireccionales y bovedillas. Las viguetas se suelen colocar equidistantes y pueden ser de hormigón armado semiresistentes, de hormigón armado y/o pretensado autoresistentes y también de acero. Entre las viguetas se colocan las bovedillas con una función únicamente de aligeramiento estructural y por último se encuentra el hormigón formando la capa de compresión y de reparto de cargas del piso. En estos casos el canto total del forjado envuelve por completo las viguetas, las bovedillas y la capa de compresión de hormigón, que unido con el monolitismo entre forjado y viga principal que proporciona una reducción directa en la altura de ambos [García 2009],

Con la introducción del hormigón en la construcción de forjados y su facilidad para rellenar con material resistente grandes volúmenes de construcción, surgieron los forjados de placa maciza de hormigón armado. Este tipo de forjados presenta

elevadas propiedades mecánicas debido a su comportamiento como placa bidimensional, así como de aislamiento (acústico y térmico) entre los pisos de la estructura. Sin embargo, el peso asociado a estos forjados propició la introducción de aligeramiento en los mismos, de forma que se dispone de forjados aligerados con nervios en una dirección (forjados alveolares que pierden el comportamiento bidimensional debido a la forma del aligeramiento) y con nervios en dos direcciones o reticulares. Los forjados reticulares permiten un aumento considerable de las luces de forjado disponibles bajo cargas importantes [Regalado 2003].

El desarrollo de la técnica de hormigón postensado permitió la realización de placas de forjado de hormigón postensando, donde los tendones de postensado se encuentran dentro de unas vainas que pueden colocarse de forma unidireccional o bidireccional. Estas vainas delimitan los nervios uni o bidireccionales del forjado, sirviendo a su vez de refuerzo mediante la introducción de una armadura activa a base de acero de elevado límite elástico (>1000 MPa) [Nawy 2011]. Mediante esta técnica se pueden obtener grandes luces de forjado sin problemas de fisuración en el hormigón y aprovechándose de la elevada capacidad de resistencia y de aislamiento de las placas de hormigón macizas [Sami 2002],

Por otro lado, con el desarrollo de las estructuras mixtas, donde se aprovecha el buen comportamiento en tracción de los elementos estructurales de acero y a compresión del hormigón, se comenzaron a construir los forjados mixtos. En este tipo de forjados la función de relleno superficial se realiza mediante una placa de hormigón armado que se encuentra adherida a unas vigas metálicas inferiores, produciéndose una respuesta conjunta del sistema hormigón-acero como una única sección mixta estructural [Martínez-Calzón 1978]. Se pueden distinguir dos tipos de forjados mixtos propiamente dichos. En el primer tipo se encuentran los forjados mixtos formados por una losa de hormigón armado unida a una viga de acero inferior mediante conectadores soldados al ala superior de la sección de acero. En el segundo tipo se encuentran los forjados mixtos mediante chapa nervada colaborante. Este último tipo de forjados consiste en una chapa nervada de acero conformado que sirve de encofrado para el vertido del hormigón. Una vez endurecido el hormigón, la chapa inferior se encuentra adherida al mismo gracias a la geometría transversal de la misma y a unas pequeñas muescas o embuticiones realizadas sobre la chapa a fin de garantizar la transmisión de esfuerzos rasantes entre el hormigón y el acero [ACHE 2009, Cifuentes 2013]. De esta forma, se

garantiza el comportamiento mixto de la sección compuesta. Este tipo de foijados permite, entre otras cosas, una reducción considerable del espesor de forjado necesario. Con la introducción del comportamiento mixto de la sección estructural de estos forjados se introduce un nuevo esfuerzo a ser considerado en el diseño de los elementos, como es el esfuerzo rasante encargado de transmitir las tensiones en la interfaz acero-hormigón.

La combinación de varias de las técnicas de construcción de forjados puede dar lugar a otros tipos de forjados, como pueden ser los forjados mixtos postensados. En este tipo de forjados la losa de hormigón armado referida anteriormente para el primer tipo de forjados mixtos se sustituye por una losa de hormigón postensado, de forma que se aprovechan las ventajas de ambos sistemas de construcción. Sin embargo, la introducción del postensado en forjados mixtos de chapa nervada colaborante de forma que se active un deslizamiento negativo no se ha desarrollado todavía.

[ACHE 2009] Varios. Recomendaciones para el proyecto y construcción de forjados mixtos de chapa nervada (F.M.C.N). Editorial: Asociación Científico-Técnica del Hormigón Estructural (A CHE). Lugar y fecha de publicación: Madrid, 2009.

[Cifuentes 2013] Cifuentes, H. y Medina, F. Experimental study on shear bond behavior of composite slabs according to Eurocode 4. Journal of Constructional Steel Research, Vol. 82. Páginas: 99-110.

[García 2009] García Messeguer, Alvaro; Morán Cabré, Francisco y Arroyo Portero, Juan Carlos. Jiménez Montoya - Hormigón Armado (15a Edición). Editorial: Gustavo Gilí. Lugar y fecha de publicación: Barcelona, 2009.

[Nawy 2011] Nawy, G.E.; Stark, H. and Opaluch, W. Prestressed concrete: A fundamental approach. Editorial: Pearson Education...

1. Procedimiento para la obtención de un forjado mixto mediante chapa nervada colaborante postensado de grandes luces caracterizado por comprender las fases:

- Colocación de vainas de plástico y/o metálicas en el centro de los nervios centrales de la sección transversal del forjado a una altura igual al centro de gravedad de la sección de hormigón.

- Hormigonado del forjado.

Introducción de cordones de acero activo formado por cables de acero trenzado de 15.2mm de diámetro efectivo (cordones de 0.6").

2. Procedimiento para la obtención de un forjado mixto mediante chapa nervada colaborante postensado de grandes luces según reivindicación anterior caracterizado por:

Introducción de un esfuerzo rasante en los extremos del forjado y a una altura aproximadamente igual a la correspondiente al centro de gravedad, igual y de sentido contrario al desarrollado durante la vida útil del forjado.

- Determinación de la fuerza de tesado de los cordones necesaria para la introducción del esfuerzo rasante en función de la tensión tangencial ultima del forjado, según el método de cálculo de conexión parcial.

- Consideración de las pérdidas iniciales de postensado en el cálculo de la fuerza de postensado.

- Consideración de las pérdidas diferidas de postensado en la disminución del esfuerzo rasante inducido mediante postensado.

3. Procedimiento para la obtención de un forjado mixto mediante chapa nervada colaborante postensado de grandes luces caracterizado por:

- Utilización de placas de anclaje cilindricas para tendones de postensado de un solo cordón y con un hueco interior tronco-cónico que albergará las cuñas de anclaje.

- Tensado en uno solo de los extremos a través del sistema de anclaje activo formado por la placa de anclaje y la cuña.

- Posibilidad de inyectado mediante productos adherentes o no adherentes.