Las losas biaxiales vacías , a veces llamadas losas biaxiales , son un tipo de losa de hormigón armado que incorpora huecos llenos de aire para reducir el volumen de hormigón requerido. Estos vacíos permiten una construcción más barata y un menor impacto ambiental. [ cita requerida ] Otro beneficio importante del sistema es su reducción en el peso de la losa en comparación con las cubiertas sólidas regulares. Se puede eliminar hasta el 50% del volumen de la losa en huecos, lo que resulta en una menor carga sobre los miembros estructurales. [1] Esto también permite un mayor peso y / o luz, ya que el peso propio de la losa contribuye menos a la carga total.
Teoría
El hormigón tiene numerosas aplicaciones en la construcción de edificios, pero su uso para losas horizontales está limitado por su densidad relativamente alta que reduce la luz máxima. [2] El método habitual para subsanar este inconveniente es incorporar algún tipo de refuerzo, que permite utilizar losas de hormigón para una amplia gama de vanos y condiciones de carga. [3] Los enfoques tradicionales para el refuerzo estructural implican incrustar otro material dentro del hormigón, sin embargo, las losas biaxiales proporcionan una solución alternativa en forma de losa bidireccional que incorpora "vigas" ortogonales de hormigón dentro de la losa. Esto permite un mayor apoyo en ambas direcciones horizontales para transferir peso a un miembro vertical. [4]
El concepto general de losas biaxiales vacías se basa en los huecos creados dentro del hormigón en el momento de la colada. Esto crea una matriz interna de cajas huecas en la losa, que actúa como una rejilla de soportes horizontales para la superficie plana en la parte superior. Otra ventaja es la reducción de peso, que se logra al eliminar la masa que no transfiere peso directamente a un miembro vertical. Las losas macizas típicas tienen una capacidad de carga de alrededor de un tercio de su propio peso, lo que puede crear problemas para tramos largos y cargas elevadas. [2] Al reducir el peso de la losa sin comprometer su resistencia estructural, es posible crear una losa más gruesa para soportar más peso en un tramo más largo.
Las losas alveolares , también conocidas como losas vacías, aparecieron inicialmente como elementos unidireccionales en Europa durante la década de 1950, y todavía se fabrican comúnmente en forma prefabricada para aplicaciones donde se requiere una construcción rápida y un bajo peso propio. [2] [5] Las losas reticulares son un tipo común de losas alveolares que utilizan el mismo principio que las losas biaxiales vacías. Sin embargo, sus huecos se colocan en la parte inferior de la losa en lugar de empotrarse dentro de la losa, lo que lleva a una menor resistencia al corte y al fuego. [6] Ha habido una variedad de implementaciones patentadas de losas biaxiales huecas, incluido el uso de bloques de poliestireno como material de relleno en los huecos. [5] Sin embargo, muchas implementaciones han sufrido grietas por flexión y falta de resistencia al corte. [2] [5]
Estructura
Todas las losas biaxiales huecas incorporan una serie de formadores de huecos rígidos que contienen aire dentro de los huecos. Estos formadores de huecos suelen estar hechos de plástico, como el polietileno de alta densidad , y pueden utilizar materiales reciclados. [6] Los formadores de huecos se producen en una variedad de formas dependiendo del diseño de la losa. Los diseños comunes incluyen esferas, cajas, elipsoides y toroides . [5]
Los huecos generalmente se colocan en una disposición en forma de cuadrícula, apoyados temporalmente por un marco que finalmente se envuelve en concreto. [6] Este marco se ha implementado de varias formas, pero el método más eficiente utiliza una malla de acero para reducir el uso de material y crear una proporción geométrica óptima entre el hormigón, el refuerzo y los huecos. [2]
Los huecos se colocan en el medio de la sección transversal, donde el hormigón es menos beneficioso para la estructura. La integridad de las capas sólidas se mantiene, ya que la parte superior e inferior de la losa pueden experimentar tensiones particularmente altas. Esto permite que la losa resista eficazmente momentos de flexión tanto positivos como negativos. [2]
Dado que la parte inferior de la losa es plana, se puede terminar para crear un techo interior, en contraste con la parte inferior contorneada de las losas reticulares.
Construcción
Sistemas prefabricados
Algunos proveedores de losas biaxiales vacías suministran componentes prefabricados que son más rápidos de instalar en el sitio. Las losas prefabricadas también tienen la ventaja de una parte inferior lisa adecuada para su uso como techo sin más acabado. Se encuentran disponibles diversos grados de prefabricación, incluidas losas enteras. [1] Los módulos prefabricados normalmente consisten en una pieza de losa totalmente fundida, incluidos todos los componentes revestidos de hormigón. Esta técnica consiste en un "sándwich reforzado con burbujas" de malla de refuerzo y huecos fundidos en hormigón. Luego se vierte una capa contigua de concreto de acabado liso en el sitio, junto con la adición de anclajes estructurales para fijar los módulos juntos. [7]
Cast en sistemas de sitio
Las losas biaxiales vacías coladas en el sitio tardan más en construirse que las losas prefabricadas, pero a veces son más baratas. En un procedimiento de fundición típico, una plataforma de encofrado se construye con metal o madera. Esto proporciona soporte temporal para los huecos y el concreto curado. Una vez construida la plataforma, se instala una malla de refuerzo para soportar los huecos. Alternativamente, los huecos y la malla se pueden suministrar como un módulo prefabricado. Dado que el aire en los huecos es de menor densidad que el hormigón circundante, tiende a flotar hacia la superficie del hormigón. Para mejorar esto, la losa se puede colar en múltiples capas para que la malla esté inicialmente anclada y luego pueda evitar que los huecos floten hacia arriba en vertidos posteriores. [8]
Fracasos
En 2017, el sistema BubbleDeck causó controversia debido al colapso de un estacionamiento en el aeropuerto de Eindhoven en los Países Bajos . [9] Esto se debió a una resistencia al corte insuficiente en la interfaz entre las losas de hormigón prefabricado, posiblemente causada por las altas temperaturas durante la construcción. [10] Después del incidente, se inició una investigación entre los edificios que usaban el mismo sistema de pisos, lo que provocó el cierre de varios edificios en los Países Bajos, incluido uno en la Universidad de Rotterdam y un edificio escolar en construcción en Hoeven . [11]
Comparación con otros tipos de losas
Las investigaciones de acuerdo con los Eurocódigos han concluido que las losas biaxiales vacías pueden modelarse como losas macizas. Hasta qué punto depende de la forma de los huecos. [12] Esto se considera una ventaja sobre las losas nervadas unidireccionales, que deben calcularse como un conjunto de vigas.
En comparación con las losas sólidas tradicionales, el peso propio reducido de las losas biaxiales permite vanos más largos y / o un espesor de cubierta reducido. La masa total de hormigón puede reducirse entre un 35 y un 50% según el diseño, [1] como consecuencia de la reducción de la masa de la losa, así como de los menores requisitos para la estructura vertical y los cimientos. Las losas biaxiales comúnmente se extienden hasta 20 metros con un espesor de alrededor de 500 mm. [ cita requerida ] La resistencia adicional también reduce la transmitancia acústica de la losa para bajas frecuencias.
La masa reducida de losas biaxiales también da como resultado un producto más respetuoso con el medio ambiente que produce menos emisiones de CO 2 tanto en su construcción como indirectamente a través de la reducción del soporte estructural circundante. Las emisiones totales de carbono pueden reducirse hasta en un 41%. [1] Las losas son uno de los mayores consumidores de hormigón en muchos edificios, [13] por lo que reducir la masa de la losa puede marcar una diferencia relativamente grande en el impacto ambiental de la construcción de un edificio.
Las losas biaxiales pueden ser ligeramente más baratas que las losas macizas, en parte debido a la menor masa. Si utiliza versiones prefabricadas, la mano de obra también se puede reducir significativamente, lo que resulta en una construcción más rápida y económica. Esto puede generar un ahorro de tiempo de hasta un 40% en comparación con las losas macizas tradicionales. [1] Sin embargo, esto depende en gran medida del sistema en particular, y los sistemas que se basan en la colocación de formadores de vacío en el sitio requieren mucho más trabajo que las losas sólidas. [2]
En comparación con las losas alveolares unidireccionales, las losas biaxiales son más resistentes a las perturbaciones sísmicas. Las cubiertas unidireccionales están sostenidas por una combinación de paredes y vigas, lo que da lugar a una estructura relativamente rígida que aumenta el riesgo de colapso progresivo. [14]
Una de las diferencias más significativas entre losas macizas y losas biaxiales vacías es su resistencia al esfuerzo cortante. Debido a un menor volumen de hormigón, también se reduce la resistencia al corte. [2] Para losas que utilizan huecos esféricos, la resistencia al corte es aproximadamente proporcional al volumen de hormigón, ya que la geometría de los huecos provoca una transferencia de fuerza eficiente a las partes que soportan carga, lo que permite que todo el hormigón sea eficaz. Otras formas de huecos, con superficies planas o aplanadas, darán como resultado más hormigón y / o menos resistencia. Esto se relaciona especialmente con la capacidad de corte, donde la capacidad de una losa con cajas puede ser un 40% menor que la de una losa de idéntica altura con huecos esféricos. Para punzonado, la capacidad de una losa con huecos esféricos puede ser un 600% mayor que la de una losa de caja. En algunos casos donde se requiere una mayor resistencia al corte en un área localizada (como uniones con pilares o muros), los huecos pueden omitirse, lo que da lugar a una losa parcialmente sólida. [12]
Galería
Módulos de refuerzo
SemiPrecastPanel
Encofrado de plástico reciclado
formas de techo
Vacíos en formas
Milán , Italia
Terrazas en el Líbano
Instalación de encofrado de losas
Ver también
- Hormigón
- Concreto reforzado
- Construcción de edificio
- Ingeniería en Construcción
- Ingeniería estructural
- Hormigón de filigrana
- Barras de refuerzo
Referencias
- ^ a b c d e "Losa biaxial anulada" (PDF) . Programa de acción sobre residuos y recursos . Consultado el 10 de julio de 2019 . Cite journal requiere
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( ayuda ) - ^ a b c d e f g h Churakov, A. (28 de mayo de 2014). "Losa hueca biaxial con innovadores tipos de huecos" (PDF) . Construcción de Edificios y Estructuras Singulares . Universidad Politécnica de San Petersburgo. 21 (6). ISSN 2304-6295 .
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( ayuda ) - ^ "Soluciones de estructura de BubbleDeck" (PDF) . BubbleDeck Reino Unido. Septiembre de 2008. p. 2 . Consultado el 12 de agosto de 2019 .
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