Las losas biaxiales huecas , a veces llamadas losas biaxiales o losas huecas , son un tipo de losa de hormigón armado que incorpora huecos llenos de aire para reducir el volumen de hormigón necesario. Estos huecos 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 losas sólidas regulares. Hasta el 50% del volumen de la losa se puede eliminar en los huecos, lo que resulta en una menor carga en 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 general.
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 longitud máxima de las vigas. [2] El método habitual para corregir esta desventaja es incorporar algún tipo de refuerzo, lo que permite utilizar las losas de hormigón para una amplia gama de longitudes 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 una losa de dos direcciones que incorpora "vigas" de hormigón ortogonales dentro de la losa. [4] Esto permite un mayor soporte en ambas direcciones horizontales para transferir peso a un elemento vertical. [5]
El concepto general de las losas biaxiales con huecos se basa en los huecos que se crean dentro del hormigón en el momento del vertido. Esto crea una matriz interna de cajas huecas en la losa, que actúa como una red de soportes horizontales para la superficie plana de la parte superior. Otra ventaja es la reducción de peso, que se logra al eliminar masa que no transfiere peso directamente a un elemento vertical. Las losas sólidas 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 huecas, 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] [6] Las losas reticulares son un tipo común de losa alveolar que utiliza el mismo principio que las losas biaxiales huecas. Sin embargo, sus huecos se colocan en la parte inferior de la losa en lugar de incrustarse dentro de la losa, lo que conduce a una menor resistencia al corte y resistencia al fuego. [7] 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. [6] Sin embargo, muchas implementaciones han sufrido agrietamiento por flexión y falta de resistencia al corte. [2] [6]
Todas las losas biaxiales con huecos 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 polietileno de alta densidad , y pueden utilizar materiales reciclados. [7] Los formadores de huecos se producen en una variedad de formas según el diseño de la losa. Los diseños comunes incluyen esferas, cajas, elipsoides y toroides . [6]
Los huecos se suelen disponer en una disposición tipo cuadrícula, sostenidos temporalmente por un armazón que finalmente se envuelve en hormigón. [7] Este armazón se ha implementado de varias maneras, 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 ubican en el centro 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 especialmente altas. Esto permite que la losa resista eficazmente los 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, a diferencia de la parte inferior contorneada de las losas reticulares.
Algunos proveedores de losas biaxiales con huecos suministran componentes prefabricados que son más rápidos de instalar en el lugar. Las losas prefabricadas también tienen la ventaja de una parte inferior lisa adecuada para usar como techo sin más acabado. Hay disponibles diversos grados de prefabricación, incluidas las losas enteras. [1] Los módulos prefabricados generalmente consisten en una pieza de losa completamente moldeada, incluidos todos los componentes revestidos de hormigón. Esta técnica consiste en un "sándwich reforzado con burbujas" de malla de refuerzo y huecos moldeados en el hormigón. Luego se vierte una capa contigua de hormigón con acabado liso en el lugar, junto con la adición de anclajes estructurales para fijar los módulos entre sí. [8]
Las losas biaxiales con huecos hechas en el lugar requieren más tiempo para construirse que las losas prefabricadas, pero a veces son más económicas. En un procedimiento de vaciado típico, se construye una plataforma de encofrado de metal o madera. Esto proporciona un soporte temporal para los huecos y el hormigón curado. Una vez construida la plataforma, se instala una malla de refuerzo para sostener los huecos. Alternativamente, los huecos y la malla pueden suministrarse 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 puede vaciarse en múltiples capas de modo que la malla esté inicialmente anclada y luego pueda evitar que los huecos floten hacia arriba en vaciados posteriores. [9]
En 2017, el sistema BubbleDeck causó controversia debido al colapso de un estacionamiento en el aeropuerto de Eindhoven en los Países Bajos . [10] 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. [11] Después del incidente, se inició una investigación entre los edificios que usaban el mismo sistema de piso, lo que llevó al cierre de varios edificios en los Países Bajos, incluido uno en la Universidad de Rotterdam y un edificio escolar en construcción en Hoeven . [12]
Las investigaciones realizadas de acuerdo con los Eurocódigos han llegado a la conclusión de que las losas biaxiales con huecos pueden modelarse como losas macizas. En qué medida esto depende de la forma de los huecos. [13] Esto se considera una ventaja con respecto a las losas nervadas en una dirección, que deben calcularse como una matriz de vigas.
En comparación con las losas sólidas tradicionales, el peso propio reducido de las losas biaxiales permite luces más largas y/o un espesor de cubierta reducido. La masa total del hormigón se puede reducir entre un 35 y un 50 % según el diseño, [1] como consecuencia de la masa reducida de la losa, así como de los menores requisitos para la estructura vertical y los cimientos. Las losas biaxiales suelen tener luces de 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 frecuencias bajas.
La masa reducida de las losas biaxiales también da como resultado un producto más respetuoso con el medio ambiente que produce menos emisiones de CO2 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, [14] por lo que reducir la masa de las losas puede suponer una diferencia relativamente grande en el impacto ambiental de la construcción de un edificio.
Las losas biaxiales pueden resultar ligeramente más económicas que las losas macizas, en parte debido a su menor masa. Si se utilizan versiones prefabricadas, también se puede reducir significativamente la mano de obra, lo que da como resultado una construcción más rápida y económica. Esto puede generar ahorros 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 dependen de la colocación in situ de formadores de huecos requieren mucha más mano de obra que las losas macizas. [2]
En comparación con las losas alveolares unidireccionales, las losas biaxiales son más resistentes a las perturbaciones sísmicas. Las losas unidireccionales están sostenidas por una combinación de muros y vigas, lo que genera una estructura relativamente rígida que aumenta el riesgo de colapso progresivo. [15]
Una de las diferencias más significativas entre las losas macizas y las losas biaxiales con huecos es su resistencia a la fuerza de corte. Debido a un menor volumen de hormigón, la resistencia al corte también se reduce. [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 eficiente de la fuerza a las partes que soportan la carga, lo que permite que todo el hormigón sea efectivo. 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 cajones puede ser un 40% menor que para una losa de altura idéntica que utiliza huecos esféricos. Para el punzonamiento, la capacidad de una losa con huecos esféricos puede ser un 600% mayor que para una losa cajón. En algunos casos donde se requiere una mayor resistencia al corte en un área localizada (como en las uniones con pilares o muros), se pueden omitir los huecos, dando lugar a una losa parcialmente sólida. [13]
{{cite book}}: CS1 maint: DOI inactivo a partir de noviembre de 2024 ( enlace )