Tema 4.1 Forjados

CONSTRUCCION I TEMA 4: ELEMENTOS ESTRUCTURALES EN CONSTRUCCIÓN METÁLICA: FORJADOS

CONSTRUCCION III

TEMA 4: ELEMENTOS ESTRUCTURALES EN CONSTRUCCIÓN METÁLICATEMA 4: ELEMENTOS ESTRUCTURALES EN CONSTRUCCIÓN METÁLICA.

4.1. FORJADOS(Guión Clases Teóricas)


CONDICIONES BASICAS: MONOLITISMO, CONTINUIDAD, ENLAZABILIDAD.

Monolitismo: Indeformabilidad de un forjado en su plano, con capacidad para transmitir lasacciones horizontales hasta los elementos destinados a su absorción.

Se pueden considerar monolíticos:- Se pueden considerar monolíticos:

-Forjado con la losa superior de hormigón solidaria con elementos de entrevigado o soporte.-Forjados de placas alveolares con capa de compresión.-Forjados mixtos de chapa colaborante y hormigón.-Tableros contrachapado u OSB convenientemente unidos a pares o viguetas.

- Los forjados y los planos de cubierta pueden no ser monolíticos en ese caso se requiere laLos forjados y los planos de cubierta pueden no ser monolíticos, en ese caso se requiere laintroducción de los elementos de estabilización que garanticen la indeformabilidad y capacidad detransmisión de acciones (Tema 3).

Continuidad: La continuidad no es una condición absolutamente exigible pero si muyContinuidad: La continuidad no es una condición absolutamente exigible, pero si muyrecomendable. La reducción de flecha en los vanos, conjuntamente con la mayor economíaestructural obligan a ello. En la concepción del diseño, se deben escoger aquellas soluciones queaseguren la mayor longitud de elementos continuos. Esta condición se debe aplicar no solo a lasviguetas sino a las vigas y otros elementos auxiliares como pueden ser los brochalesviguetas, sino a las vigas, y otros elementos auxiliares como pueden ser los brochales.

Enlazabilidad: Capacidad efectiva en una unión para transmitir las acciones que se han obtenidoen el cálculo estructural. Es por tanto, conseguir la adecuada correspondencia entre las hipótesisplanteadas en el cálculo y la solución constructiva adoptadaplanteadas en el cálculo y la solución constructiva adoptada.


TIPOS DE FORJADOS.

Se pueden indicar cinco sistemas básicos de forjados utilizados en construcción metálica, si biencon diversas variantes, y patentes.

Ti d f j d á tili d t l t-Tipos de forjados más utilizados actualmente.-Forjados mixtos o de plataforma -chapa nervada colaborante o no-.-Forjados de losas alveolares sobre estructura metálica.-Forjados de losa maciza o aligerada de hormigón sobre estructura metálicaj g g

-Tipos de forjado menos utilizados-Forjados de viguetas metálicas y bovedillas aligerantes.-Forjados de viguetas y bovedillas de hormigón sobre estructura metálica.Forjados de viguetas y bovedillas de hormigón sobre estructura metálica.

La elección del forjado a utilizar depende de múltiples factores, de ellos cabe destacar:

- Eficiencia estructural- Limitaciones en altura suelo techo.- Necesidad de aislamiento: acústico, térmico- Instalaciones existentes: Aire acondicionando y otras redes.

P t ió t i di- Protección contra incendios.

En ocasiones las formas estructurales óptimas no producen los edificios económicamente óptimos.Por ejemplo: las interferencias que se producen en vigas optimizadas de gran canto con losconductos de aire acondicionado pueden llevar a un incremento de la altura entre plantas con elconductos de aire acondicionado pueden llevar a un incremento de la altura entre plantas, con elconsiguiente incremento económico.


CONSIDERACIONES GENERALES SOBRE TIPOS DE FORJADOS Y SU UTILIZACIÓN.

- Forjados de viguetas metálicas y bovedillas aligerantes:

Fue el tipo de forjado más utilizado en estructuras metálicas hasta que ha sido desplazado porFue el tipo de forjado más utilizado en estructuras metálicas hasta que ha sido desplazado porlos forjados de plataforma. Frente a los forjados de plataforma su construcción es mucho máslenta. Actualmente sólo tiene sentido su utilización en obra de pequeña importancia donde sehaya optado por estructura metálica.

- Forjados de viguetas y bovedillas de hormigón sobre estructura metálica.

Solución muy utilizada a mediados del siglo XX aunque hoy día su utilización carece deSolución muy utilizada a mediados del siglo XX, aunque hoy día, su utilización carece deventajas. Actualmente se emplea, casi en exclusiva, en actuaciones poco tecnificadas en ámbitosuburbano. Generalmente, se encuentran soluciones de simple apoyo de viguetas de hormigónsobre jácenas metálicas. Las soluciones embrochaladas que describe la Norma Tecnológica sonescasamente utilizadas Su única ventaja frente al resto de los forjados anteriores sería la mayorescasamente utilizadas. Su única ventaja frente al resto de los forjados anteriores sería la mayorcapacidad para responder a los condicionantes acústicos exigibles a los forjados.

Una variante de lo anterior, más utilizada, es la configuración estructural donde exclusivamente los soportes son metálicos y todo lo horizontal de hormigón Las soluciones más perfeccionadaslos soportes son metálicos y todo lo horizontal de hormigón. Las soluciones más perfeccionadas de este tipo utilizan forjados bidireccionales.


1 FORJADOS DE VIGUETAS METÁLICAS: Detalles constructivos de NTE EAF (obsoletos)

FORJADO DE ACEROEAF-1

1. FORJADOS DE VIGUETAS METÁLICAS: Detalles constructivos de NTE-EAF (obsoletos)

EFH-7

EFH-5 30 >20

EAV-1

EHU-4B H

Scotas en mm

EFH-7

Seccion de forjado no guarnecido inferiormente

30 >20

cotas en mm

EFH-5

EAV-1

EHU-4 B

30 >20

H

Seccion de forjado guarnecido inferiormenteS

cotas en mm


Forjados de viguetas metálicas:Forjados de viguetas metálicas:

-Componentes:

- Vigueta de acero: Es el único elemento que se considera resistente (salvo caso det t i t d f d l l d l i t )estructuras mixtas, que quedan fuera del alcance de la asignatura).

- Bovedillas: de hormigón, cerámica o PEE. Misión aligerante con contribución enaislamiento (acústico, térmico).

- Capa de compresión y mallazo: tienen como misión el reparto de cargas puntuales aviguetas y garantizar el monolitismo.

S ió t i t 70 tá d d bid l b dill- Separación entre viguetas: 70 cm como estándar debido a las bovedillas.

- Detalles: Se pueden utilizar, con algunas precauciones, los detalles que aparecen en NTE-EAF.

C t i ti lComentarios particulares:- Se debe procurar la máxima continuidad en viguetas y brochales.- No se deben transmitir momentos en el apoyo extremo –provocaría esfuerzo torsor en viga-- Insistir en la diferencia que debe existir, dentro del mismo forjado y para las mismas luces,q , j y p ,en el canto de viguetas continuas y posibles tramos aislados.- El canto del forjado queda determinado por la vigueta a utilizar,


2 FORJADOS DE VIGUETAS DE HORMIGÓN SOBRE ESTRUCTURA METÁLICA (obsoletos):2. FORJADOS DE VIGUETAS DE HORMIGÓN SOBRE ESTRUCTURA METÁLICA (obsoletos):

- Su cálculo y disposiciones se rigen por la EHE 08.- Son válidos los conocimientos impartidos en Construcción II.

- DETALLES DE EHU Forjados unidireccionales: (no acordes con NBE-EHE )

EHU-15 APOYO SENCILLO SOBRE VIGA METALICA

EFH-7 EFH-5>3

H

R4

2S

2 2

Seccion cotas en cm

H H

Planta

E E


EHU-16 APOYO DOBLE SOBRE VIGA METALICA

3EFH-7 EFH-5

R>3

H

4

2S

2 2

Seccion cotas en cmH H

PlantaE EH H


Forjados de viguetas de hormigón sobre estructura metálica:

EHU-18 APOYO DOBLE EN VIGA METALICA

EFH EFH

EHU-17 APOYO SENCILLO EN VIGA METALICA

EFH EFH

R >3

H

EFH-7 EFH-54

45°

P

R >3

H

EFH-7 EFH-54

P

H55

E

33

H

P

H55

E

3

P

Seccion

E


3. FORJADOS MIXTOS O DE PLATAFORMA -chapa nervada colaborante o no-p

Actualmente es el tipo de forjado más utilizado en conjunción con la estructura metálica.

Surge como método destinado a reducir la operación de encofrado en losas de hormigón,Su ge co o étodo dest ado a educ a ope ac ó de e co ado e osas de o gó ,sustituyendo el encofrado de madera por chapas metálicas.

Antecedentes: - 1960: en EEUU se patenta chapa nervada con embuticiones.- 1982: aparece una norma británica para análisis de este tipo de forjados.- A finales de la década de los 80 ya era utilizado en grandes superficies.- En España se introduce en el Eurocódigo 4 ENV-1994 en 1992, considerándose

estructuras mixtas acero hormigónestructuras mixtas acero-hormigón.

- Rapidez de ejecución, poca necesidad de medios manuales compensan la mayor carestía delmaterial base -la chapa- y el mayor consumo de hormigón.p y y g

- Se utilizan, casi exclusivamente, forjados con chapa colaborante, la mayoría de los fabricantesdisponen de este tipo de chapa, con los convenientes certificados y ensayos de adherencia.

- Inconveniente: escasa resistencia al fuego, debe asegurarse en proyecto la adecuada protección.

A este tipo de forjado será por las causas indicadas al que mayor atención se le prestará en elA este tipo de forjado será, por las causas indicadas al que mayor atención se le prestará en elcurso.


FORJADOS MIXTOS (o de plataforma):FORJADOS MIXTOS (o de plataforma):

Componentes fundamentales

- Chapa nervada de acero.Chapa nervada de acero.

- Losa de hormigón y armaduras.

- Vigas o viguetas de apoyoVigas o viguetas de apoyo

- Conectores.

- Elementos de cierre o remate. http://www.arval-construction.esttp // a a co st uct o es


FORJADOS MIXTOS (o de plataforma): ( p )

COMPONENTES:

- CHAPA NERVADA DE ACERO:

En función del tipo de chapa se pueden distinguir dos tipos fundamentales de forjado:

- Forjados mixtos o con chapa colaborante ( p.e. COFRAPLUS 60 - 76 – 77 - 40 – 70 )j p

- Forjados con chapa no colaborante ( p.e. COFRASOL 46 - 60 - 68)

La diferencia entre los dos primeros reside en la capacidad de la chapa para resistir laLa diferencia entre los dos primeros reside en la capacidad de la chapa para resistir latensión rasante entre acero y hormigón. Esta capacidad se obtiene mediante los resaltes uotros sistemas, se determina mediante ensayos y forma parte de la patente del fabricante.

- En forjados con chapa colaborante: la chapa actúa como armadura positiva, absorbiendolas tracciones de la cara inferior (momentos positivos) necesitando, si existe continuidad,armadura superior en los apoyos para absorber los momentos negativos.

- En forjados con chapa no colaborante: la chapa actúa sólo como encofrado perdidodebiendo resistir exclusivamente el peso del hormigón fresco.


COMPONENTES de forjados mixtos (o de plataforma): CHAPA NERVADA DE ACEROCOMPONENTES de forjados mixtos (o de plataforma): CHAPA NERVADA DE ACERO

- En función del fabricante varían las características geométricas y mecánicas.- Son habituales altos de onda entre 50 y 80 mm.- Espesores de chapa varían entre 0,7 y 1,25 mm.- Las chapas en general son galvanizadas. (UNE EN 10327)- Las chapas pueden ser de acero conformado no galvanizado (UNE EN 10169)

Fabricantes:- ARCELOR-MITTAL (Arval)- ARCELOR-MITTAL (Arval)

- HIEMESA (Hiansa)

- GONVARRI (Hiasa)

- EUROPERFILEUROPERFIL

- INCOPERFIL

- CURBIMETAL


http://www.arval-construction.esChapas para forjado mixto (colaborante)

Chapas para encofrado perdido (no colaborante)


TIPOS DE CHAPA COLABORANTE:

Actualmente la mayoría de los fabricantes utilizan el sistema de engarce mecánico por resaltos oembuticiones (a), siendo raros los casos de colaboración por fricción (b). El anclaje extremo (c)sólo se utiliza en combinación con los anteriores. En la figura se muestran los tipos que aparecenen el Eurocódigo 4en el Eurocódigo 4

a) Engarce mecánico

b) Adherencia por fricción

c) y d) Anclaje extremo


http://www.hiansa.com


COMPONENTES de forjados mixtos (o de plataforma): CHAPA NERVADA DE ACEROj ( )

RESISTENCIA AL FUEGO:

En los forjados con chapa colaborante al quedar la ”armadura“ inferior expuesta al fuego se tieneuna muy reducida Resistencia al Fuego por lo que se requiere protección adicional o disposiciónuna muy reducida Resistencia al Fuego, por lo que se requiere protección adicional o disposiciónde armadura en la zona inferior.

En los forjados con chapa no colaborante se puede incrementar la Resistencia al Fuego medianteel recubrimiento de la armadura. (según DB SI 6)( g )

http://www arval construction eshttp://www.arval-construction.es



COMPONENTES de forjados mixtos (o de plataforma): LOSA de HORMIGÓN y ARMADURASCOMPONENTES de forjados mixtos (o de plataforma): LOSA de HORMIGÓN y ARMADURAS.

- La losa de hormigón se rige por la NBE-EHE 08.

- Según Eurocódigo 4 el canto total debe ser superior a 80 mm, con espesor de losa mayor de 40mm.

- Son habituales espesores entre 60 y 100 mm.

- La utilización de grandes espesores de hormigón aumenta la capacidad portante final pero puedeLa utilización de grandes espesores de hormigón aumenta la capacidad portante final, pero puedeprovocar flecha excesiva durante el hormigonado y necesidad de sopandas intermedias.

- Es precisa una armadura superior continua antifisuración (mallazo)

E ti i d ti- En apoyos continuos se precisa armadura negativa.

Sección de forjado mixto.Nota: incorrecta colocaciónde armadura negativa.


Forjados mixtos (o de plataforma): COMPONENTES : CONECTORESj ( )

- Se pueden plantear dos disposiciones que implican diferente funcionamiento estructural:

A) Conectores que impliquen funcionamiento mixto entre viga metálica y forjado.

- Se precisa un gran número de conectores.- Implica cálculo complejo como viga mixta.- Permite optimizar el conjunto estructural: mayores luces, mayores cargas.

B) Conectores para anclaje de extremos, conexión de chapas y transmisión de accioneshorizontales y cortantes.

- En Eurocódigo 4 y en catálogos de fabricantes no se indican prescripcionesconstructivas de utilización, necesitando cálculo específico.

- Es recomendable la siguiente disposición:

- Conectores en cada seno de chapa en extremos de forjado

- Conectores en senos alternos en apoyos interiores.

- Tipos de conectores:

- Pernos con cabeza con soldadura por calentamiento y presión.

C t á i t ill d- Conectores mecánicos atornillados.


Forjados mixtos (o de plataforma): COMPONENTES : CONECTORESForjados mixtos (o de plataforma): COMPONENTES : CONECTORESConectores mecánicos tipo Hilti X-HVb

Perno soldado


Forjados mixtos (o de plataforma): COMPONENTES : CONECTORESj ( p )

http://www.arval-construction.es

Conectores angulares tipo Hilti

X-HVB 110


Forjados mixtos (o de plataforma): DISPOSICIONES CONSTRUCTIVASForjados mixtos (o de plataforma): DISPOSICIONES CONSTRUCTIVAS.

- En Eurocódigo 4 se indican las condiciones de apoyo mínima según la siguiente figura:


Forjados mixtos (o de plataforma): DISPOSICIONES CONSTRUCTIVAS.

-En Catálogos de productos ya se indican algunas soluciones deremates y condiciones de apoyo según los siguientes esquemas(analizar y evaluar la solución- no siempre correcta):



Forjados mixtos (o de plataforma): DISPOSICIONES CONSTRUCTIVAS.

- En Catálogos de productos ya se indican algunas soluciones de remates y condiciones de apoyo según lossiguientes esquemas (analizar y evaluar la solución- no siempre correcta):



Forjados mixtos (o de plataforma): IMÁGENES.

Ejecución de

bordes y huecos

Figura nº 3.10: Tirante contención


Forjados mixtos (o de plataforma): DIMENSIONADOj ( p )

- Procedimiento general de dimensionado:

- Cálculo como elemento mixto a partir de la inercia de la chapa y de la sección de hormigón.

- Procedimiento simplificado:

- A partir de las tablas o programas de cálculo de los fabricantes:

Ejemplo:Ejemplo:

- Tablas de cálculo de fabricante (ArcelorMittal, Constructalia, Europerfil, etc.)- Programa de libre utilización (de fabricante): http://www.hiansa.com

- Luces y espesores habituales:

En forjados de edificación con las cargas habituales:

Espesores de losa: Entre 40 y 120 mm llegando hasta 240 mm con COFRASTRA 70-Espesores de losa: Entre 40 y 120 mm, llegando hasta 240 mm con COFRASTRA 70.-Distancia entre apoyos: Entre 250 y 400 cm

-Consideraciones:

Dada la elevada distancia entre apoyos, en los pórticos –vigas- no puede asumirse laexistencia de una carga continua.

La utilización de mayores distancias entre apoyos puede reducir la utilización de viguetas,apoyando directamente la chapa sobre las vigas, pero puede generar la utilización desopandas durante el hormigonado.


Forjados mixtos (o de plataforma):Forjados mixtos (o de plataforma):

DIMENSIONADO CON TABLAS DE FABRICANTE

Proceso:

- Seleccionar producto a utilizar y su correspondiente tabla.

- Determinar, previamente, valor de carga total Q que actuará según CTE-DB-AE.

- Elegir espesor de losa superior

- Elegir espesor de chapa

- Se obtiene luz máxima

C t iComentarios:

-Se suelen utilizar luces que no impliquen disponer puntales en tramos continuos combinado conzonas de puntales en tramos aislados a fin de utilizar el mismo tipo de forjado en ambas zonas.

-En caso contrario hay que indicar en planos la colocación de puntales


Forjados mixtos (o de plataforma):

PreDIMENSIONADO CON TABLA DE FABRICANTE http://www.hiansa.com



Actualmente usamos tablas actualizadas en:

http://www.hiansa.com o http://www.arval-construction.com (ArcelorMittal)


Forjados mixtos (o de plataforma):http://www.hiansa.com



4. OTROS TIPOS DE FORJADOS: FORJADOS COMPUESTOS PREFABRICADOS4. OTROS TIPOS DE FORJADOS: FORJADOS COMPUESTOS PREFABRICADOS

- COFRADAL 200 – http://www.arval-construction.es


5 FORJADOS DE LOSAS ALVEOLARES sobre estructura metálica5. FORJADOS DE LOSAS ALVEOLARES sobre estructura metálica.

Esta opción conjuga la posibilidad de salvar grandes luces con rapidez de ejecución, se utiliza habitualmente para soportar grandes cargas o grandes luces.

En cualquier caso, este tipo de forjados queda fuera del alcance del temario de la presente asignatura, por lo que sólo se estudiarán los enlaces entre vigas y placas.


Forjados de placas alveolares sobre estructura metálica:Forjados de placas alveolares sobre estructura metálica:

-Composición y dimensionado según indicado en construcción II.

Detalles constructivos: www aidepla es-Detalles constructivos: www.aidepla.es


Forjados de placas alveolares http://www.aidepla.es

j p


Forjados de placas alveolares sobre estructura metálica:Forjados de placas alveolares sobre estructura metálica:

-Detalles constructivos:


6. FORJADOS DE HORMIGON SOBRE SOPORTES METALICOS.

Es una opción que se utiliza cuando se quieren conjugar las ventajas de los forjados de hormigón(superficie plana, resistencia al fuego, aislamiento acústico, etc.) con una menor ocupación enplanta de los pilares metálicos frente a los de hormigón, o una determinada expresividad.

Requiere un estudio especial del elemento de conexión soporte-forjado.

Aparecen detalles al respecto en la norma Tecnológica NTE-EHR (forjados reticulares)


FORJADOS DE HORMIGON SOBRE SOPORTES METALICOSFORJADOS DE HORMIGON SOBRE SOPORTES METALICOS.


REPRESENTACIÓN EN PLANOS DE FORJADOS.

- No hay norma obligatoria que regule la representación grafica o simbología en forjados,

- Es conveniente:

- Representar anchos de vigas y viguetas en su posición real y a escala real- Representar anchos de vigas y viguetas en su posición real y a escala real.

- Utilizar escala adecuada: 1:50 o 1:100.

- Indicar en cada unión un símbolo que identifique el tipo de conexión.

- Indicar tipo de perfil en vigas y viguetas.

- Indicar numeración de pórticos y soportes.

- Indicar en el mismo plano el significado de la simbología y la referencia a detallesIndicar en el mismo plano el significado de la simbología y la referencia a detallesespecíficos.

- Distinguir y representar el limite del forjado y el limite del cerramiento.

- Acotar la posición de viguetas brochales vuelos huecos etcAcotar la posición de viguetas, brochales, vuelos, huecos, etc.

- Indicar la posición de elementos de estabilización.

- Dibujar y acotar singularidades en el contorno.

- Dibujar y acotar singularidades en el interior: huecos de bajantes, conductos de ventilación, etc.

- Acotar posición de soportes con referencia a un punto preexistente externo al propio forjado.

- Representar y acotar negativos y otros refuerzosRepresentar y acotar negativos y otros refuerzos.

- Indicar características de los materiales.


REPRESENTACIÓN DE FORJADOS. (No normativo)

Tema 4.1 Forjados

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