Steel Deck o losa colaborante

1. Presentación
El steel deck tiene un lugar muy importante en la construcción de losas de entrepiso en todo tipo de edificios gracias a los evidentes atributos y ventajas que representa y que lo han hecho participar de las más importantes obras de construcción en América y el mundo en las décadas recientes. Como veremos más adelante, se trata de una solución constructiva que aprovecha las ventajas del acero y del hormigón que actuando conjuntamente superan las prestaciones de las partes por separado. Sin embargo, en apreciación de muchos, pese a sus innegables atributos, el steel deck es un mercado aún en desarrollo en América Latina, pudiendo alcanzar niveles de participación crecientes.

Estrictamente, el steel deck corresponde a una estructura mixta horizontal en la que la colaboración entre los elementos de acero y los de hormigón proveen de prestaciones estructurales optimizadas. Sus variados usos y aplicaciones permiten resolver desde proyectos de edificios industriales, habitacionales, educacionales, de estacionamientos y de servicios. Se le suele conocer también por el nombre de losa colaborante o encofrado (moldaje) colaborante en reconocimiento de una de sus más interesantes funciones.

2. Definición
‘Una losa compuesta es aquella en que se utilizan chapas o láminas de acero como encofrado colaborante capaces de soportar el hormigón vertido, la armadura metálica y las cargas de ejecución. Posteriormente las láminas de acero se combinan estructuralmente con el hormigón endurecido y actúan como armadura a tracción en el forjado acabado, comportándose como un elemento estructural mixto hormigón-acero.´[1] Se entiende que en esta estructura mixta la parte superior de hormigón trabaja a compresión. En términos simples, el steel deck es un sistema constructivo para losas de entrepiso que se compone una chapa de acero nervada inferior apoyada sobre un envigado (de cualquier configuración, como veremos) y que permite recibir el hormigón vertido que completa la losa. La chapa nervada actúa como encofrado perdido y queda incorporada al conjunto, actuando como parte de la enfierradura de refuerzo a tracción en la cara inferior de la losa. Esta configuración básica se complementa con una malla de refuerzo de acero superior que permite repartir las cargas y absorber los esfuerzos de retracción. Según proyecto, esta configuración se complementa con armadura de refuerzo en zonas de momentos negativos. El resultado es una losa nervada unidireccional que entrega una muy eficiente solución para la construcción de entrepisos.

En esta primera descripción el steel deck se destaca la función de encofrado (moldaje) para recibir el vertido del hormigón. Las características y nervadura de la chapa permiten una rápida y fácil instalación al tiempo que reducen en forma significativa la necesidad de instalar apoyos o alzaprimas que soporten el encofrado. De esta manera, se libera espacio de trabajo en los niveles inferiores a los de vaciado del hormigón lo que permite adelantar trabajos de tendido de instalaciones e incluso avanzar en terminaciones en dichos niveles.

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Sus atributos, sin embargo, no se limitan a esta función pasiva y temporal de encofrado o moldaje. Tanto el diseño del perfil o plegado de la chapa como los sistemas de conexiones de la chapa a la estructura portante, transforman a este forjado en un actor relevante y activo de la estructura de entrepiso. Como se mencionara arriba, en complemento con la malla de la chapa de acero actúa como acero de refuerzo tomando los esfuerzos de tracción en la cara inferior de la losa. Es claro que esto no sería posible si no existiera un grado de trabajo estructural conjunto entre el acero y el hormigón, o sea, si no existiera una conexión mecánica entre ambos. Esto se logra en parte por el diseño de la onda como por las indentaciones que se materializan en las caras de la chapa (algo similar a los resaltes de las barras de refuerzo de hormigón).

Por último, a fin de asegurar un comportamiento estructural óptimo, el sistema constructivo del steel deck debe asegurar una conexión y continuidad efectiva entre el plano de la losa y las vigas que la soportan. Para ello, se deben instalar conectores de corta (o de cortante) entre las vigas y el hormigón. Estos son, usualmente, pernos de alta resistencia cuyas características, espesores, distanciamientos y longitudes se determinan en el proyecto de cálculo estructural.

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Existen, sin embargo, una gran variedad de soluciones que perfeccionan esta conexión cuya aplicación deberá ser validada por el proyecto de cálculo estructural en consideración a las cargas pero, especialmente, a la disponibilidad y oportunidad de ejecutarla eficientemente.

3. Producción
Existen diversos perfiles de las nervaduras de las chapas de steel deck, las que presentan diferentes soluciones y prestaciones, según diseño y espesor. En general, se usan bobinas chapas de acero estructural galvanizado en caliente (hdg) (ver aceros y productos especiales/acero galvanizado/galvanización de bobinas) las que son sometidas a un proceso de conformado en frío (ver materiales/revestimientos y cubiertas/conformado) que les otorga el perfil característico según el diseño de cada productor. En América Latina existe una gran variedad de productores de chapas de steel deck que cubren, progresivamente los requerimientos de los diferentes mercados.

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4. Proceso Constructivo
El proceso de construcción es muy sencillo y variará en algunos detalles dependiendo de la materialidad de la estructura soportante. Como hemos mencionado, el steel deck se puede usar sobre estructuras de envigados metálicos o vigas de hormigón armado e incluso, sobre estructuras de madera. Es necesario considerar y respetar estrictamente las recomendaciones de diseño estructural emitidas por los productores y por el profesional responsable del cálculo estructural del edificio. Las recomendaciones de instalación que se presentan a continuación son genéricas y no reemplazan en ningún caso el diseño y proyecto estructural específico a cada situación de proyecto. Las etapas son, al menos, las siguientes

Estructura soportante: la faena de confección de una losa de entrepiso mediante el uso de losa colaborante se puede enfrentar una vez completa y recibida la estructura base que servirá de apoyo a la losa. El diseño y cálculo de la estructura principal del edificio deberá considerar oportunamente el uso del sistema de steel deck a fin de proveer los apoyos necesarios a los distanciamientos recomendados por el fabricante y el calculista que aseguren el comportamiento esperado para el edificio y la losa, habida consideración de las cargas vivas y muertas que actuarán sobre él.

Instalación de las láminas o chapas de steel deck: las chapas se disponen en el área a cubrir por la losa de entrepiso asegurando los apoyos recomendados (en general 40mm) considerando la instalación del sistema de alzaprimas o apoyos temporales que se requiera.

Instalación de Pernos de Corte: para asegurar la conexión entre la losa de hormigón y la estructura de vigas soportantes, se deben instalar los pernos de corte (o de cortante) según disposición, sección y distanciamiento, detalladas en el proyecto de cálculo. Estos pernos conectores de cortante materializan efectivamente la conexión entre la losa de hormigón y las vigas de la estructura de edificio, evitando los deslizamientos relativos entre estos elementos estructurales y permitiendo que la estructura resultante responda como una estructura mixta acero-hormigón.

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Instalación de Instalaciones embutidas: en el paso siguiente se deben instalar los tendidos de las instalaciones que quedarán embutidas en la losa que típicamente son instalaciones eléctricas y de corrientes débiles e instalaciones de calefacción (losa radiante). Las instalaciones de agua se tratan de reducir al máximo mientras en muchos países ya no se recomienda ni se acepta el tendido de instalaciones de gas. Es importante que el tendido de estas instalaciones se haga según las recomendaciones usuales para este tipo de trabajos, cuidando los distanciamientos recomendados a los tendidos paralelos de servicios incompatibles y evitando densidades de tuberías que generen discontinuidades en la losa o dificulten el vertido y vibrado del hormigón.

Instalación de malla electro soldada: Una vez hechas y recibidas los tendidos de las instalaciones se procede a la instalación de las mallas electro soldadas de refuerzo las que deberán cumplir con lo detallado en el proyecto de cálculo estructural. Adicionalmente, en los casos que corresponda, se deben instalar la enfierradura de refuerzo en las zonas que corresponda a proyecto. Es importante cuidar que ni la malla electro soldada ni la enfierradura de refuerzo queden en contacto con el nervio del steel deck. Se recomienda que exista una separación de a lo menos 25mm entre la malla de retracción y el steel deck, para lo cual se recomienda el uso de distanciadores o separadores.

Instalación de los testeros: finalmente, se deberán instalar, asegurar y sellar los elementos que actuarán como encofrado en los bordes y que darán la altura de la losa.

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Vaciado del Hormigón: el proceso de vaciado, vibrado y curado del hormigón se debe ajustar a la especificación correspondiente en cada caso.

5. Ventajas
Es interesante observar que hay una buena línea de argumentos que señalan las ventajas en el uso y la aplicación de las soluciones de diseño y constructivas usando el sistema del steel deck. Muchos de ellos son de fácil lectura en los manuales y catálogos que ofrecen los diferentes productores. Sin embargo y más allá de las consideraciones comerciales, el steel deck ofrece ventajas objetivas que podrán (o deberán) ser evaluadas por los desarrolladores en cada caso y en debida consideración a condiciones, requerimientos y ventajas o dificultades locales. Quizá si sólo a modo de anécdota, podemos mencionar que en la construcción (actualmente en obra final) de la que por el momento será la torre más alta de Sudamérica (el Costanera Center, en Santiago de Chile), pese a tratarse de un edificio cuya estructura principal es de hormigón armado, todas las losas de entrepiso de sus más de 70 pisos de altura, fueron diseñadas y construidas con el sistema steel deck. Aunque no hemos podido acceder a los análisis hechos por los desarrolladores que podrían haber enriquecido el comentario, mencionamos el caso por su singularidad.

Aún así, las ventajas generalmente aceptadas del uso del encofrado colaborante son:

• Menor peso
• Diseño optimizado con ahorro de concreto debido a su geometría.
• Facilidad de transporte
• Rapidez de montaje
• Seguridad y facilidad de instalación
• Reduce utilización de alzaprimas
• Facilita trabajos en pisos inferiores a los del vaciado del hormigón
• Reducción de Plazos de construcción
• Funciona como una efectiva plataforma de trabajo durante su instalación
• Reduce encofrados de losas

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