Autor
Carles Romea
Co-director del Máster Internacional en Estructuras de Edificación con CYPE y Director del Máster de Estructuras Metálicas y Mixtas en Edificación en en Zigurat Global Institute of Technology.
Forjados: Su Tipología
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La palabra forjado, la asociamos a los pisos, entrepisos o suelos de las estructuras. En realidad se trata de un abuso de lenguaje, dado que la forja no deja de ser una manera de modelar el hierro o el acero, y por tanto, desde el punto de vista estructural, aquellos pisos que se construyeron con vigas metálicas forjadas, sí que podían llamarse con propiedad, pisos forjados.
Hoy en día, cualquier tipología de piso o suelo, construida con el material que sea, acero, hormigón, madera…queda dentro del amplio concepto de forjado. A lo largo de este artículo desarrollaremos este tema que forma parte del contenido tratado en el Máster Internacional en Estructuras de Edificación con CYPE.
Por tanto un forjado actúa como una placa, apoyada o empotrada sobre los elementos portantes sobre los cuales descarga las acciones que recibe, deformándose, y transmitiendo dichas acciones sobre sus apoyos. En primera instancia, pues el modelo de placa, es decir un elemento estructural de gran superficie y poco canto, es el que mejor se ciñe a nuestra definición.
Si inicialmente los pisos se construyeron de madera, los carpinteros aprendieron a construir emparrillados que mediante encajes determinados, redujeron la deformación, mientras apoyaban o empotraban el perímetro contra las fachadas y cargaderos.
Torroja , en su “Razón y ser de los tipos estructurales”, reflexiona sobre cómo, la substitución de la madera por el hierro, solo se variaron los tipos de enlace. Parece que su mayor resistencia, habría de poder substituir las tablas de madera por chapas más delgadas; pero, aparte de su mayor coste, y su posibilidad de oxidación, su aspecto aconsejó no ser alternativa a la madera.
El hormigón armado, propone desde el principio soluciones originales y también más eficaces. Las vigas cruzadas, y los emparrillados se construyen de forma más sencilla y continua. Pero donde el hormigón armado mejora de manera notable la solución estructural, es en su monolitismo. La losa resultante reduce considerablemente el canto, y por tanto el volumen de material empleado. Como mejora a esta solución, aparece la viga de sección en T, que aligera el conjunto, y distribuye mejor las tensiones de tracción y compresión en su sección.
El efecto de la continuidad que le permite la armadura interna, permite una mayor distribución de las cargas y del sistema resistente. Como evolución de los forjados de hormigón, se llega a la losa bidimensional maciza, o aligerada que además permite que los apoyos no estén necesariamente alineados, con un comportamiento altamente hiperestático. Pero a pesar de sus bondades, el encofrado de los forjados, es caro, y se buscan soluciones que permitan abaratar los costes, lo cual ha conducido hacia el empleo de las viguetas prefabricadas, bien sea armada o pretensada. Este sistema combina el hormigón y los bloques de aligeramiento, que cuando las vigas resistentes son bidireccionales, se logra el mismo efecto que la losa-placa, pero con una carga muerta mucho menor.
Con la llegada de los sistemas mixtos, de acero y hormigón, los forjados colaborantes tienen cada día mayor aplicación. Permiten una construcción industrializada, y la propia chapa grecada hace las veces de encofrado, quedando integrada en el conjunto resistente una vez ha fraguado el hormigón.
Desde un punto de vista resistente, vemos que solo existen dos sistemas diferentes: los forjados unidireccionales y los forjados bidireccionales. Y que se deformen en una sola dirección, o en dos direcciones, no solo depende de que sus elementos resistentes puedan deformarse en una o dos direcciones ortogonales, sino también de sus condiciones de contorno. No por construir un forjado bidireccional, su deformación lo será si por ejemplo las distancias entre los pilares son muy desproporcionadas.
Ya finalmente, la introducción de los sistemas de postensado en los forjados de hormigón, ha permitido, controlando la fisuración de la sección, aprovechar al máximo las secciones resistentes del material, lo cual nos ha conducido a un aumento considerable de las luces entre apoyos, aun a costa de un aumento mucho menor de los cantos resultantes.
Forjados
Desde el punto de vista estructural, un forjado, es generalmente un elemento resistente horizontal que ha de soportar acciones perpendiculares a su plano, por lo cual, la directriz del plano se deformará en funciones de estas acciones, generalmente gravitatorias. Pero los forjados de las estructuras de varias plantas, sometidas a la acción del viento, por ejemplo, o acciones debidas a la presión del terreno, o hidráulicas, también cumplen el papel de estructuras resistentes a dichas acciones, que siguen la directriz del plano, y con su rigidez, ayudan a arriostrar el conjunto estructural, cosiendo los pilares, y haciendo que la estructura colabore de manera conjunta.
Por tanto un forjado actúa como una placa, apoyada o empotrada sobre los elementos portantes sobre los cuales descarga las acciones que recibe, deformándose, y transmitiendo dichas acciones sobre sus apoyos. En primera instancia, pues el modelo de placa, es decir un elemento estructural de gran superficie y poco canto, es el que mejor se ciñe a nuestra definición.
Si inicialmente los pisos se construyeron de madera, los carpinteros aprendieron a construir emparrillados que mediante encajes determinados, redujeron la deformación, mientras apoyaban o empotraban el perímetro contra las fachadas y cargaderos.
Torroja , en su “Razón y ser de los tipos estructurales”, reflexiona sobre cómo, la substitución de la madera por el hierro, solo se variaron los tipos de enlace. Parece que su mayor resistencia, habría de poder substituir las tablas de madera por chapas más delgadas; pero, aparte de su mayor coste, y su posibilidad de oxidación, su aspecto aconsejó no ser alternativa a la madera.
El hormigón armado, propone desde el principio soluciones originales y también más eficaces. Las vigas cruzadas, y los emparrillados se construyen de forma más sencilla y continua. Pero donde el hormigón armado mejora de manera notable la solución estructural, es en su monolitismo. La losa resultante reduce considerablemente el canto, y por tanto el volumen de material empleado. Como mejora a esta solución, aparece la viga de sección en T, que aligera el conjunto, y distribuye mejor las tensiones de tracción y compresión en su sección.
El efecto de la continuidad que le permite la armadura interna, permite una mayor distribución de las cargas y del sistema resistente. Como evolución de los forjados de hormigón, se llega a la losa bidimensional maciza, o aligerada que además permite que los apoyos no estén necesariamente alineados, con un comportamiento altamente hiperestático. Pero a pesar de sus bondades, el encofrado de los forjados, es caro, y se buscan soluciones que permitan abaratar los costes, lo cual ha conducido hacia el empleo de las viguetas prefabricadas, bien sea armada o pretensada. Este sistema combina el hormigón y los bloques de aligeramiento, que cuando las vigas resistentes son bidireccionales, se logra el mismo efecto que la losa-placa, pero con una carga muerta mucho menor.
Con la llegada de los sistemas mixtos, de acero y hormigón, los forjados colaborantes tienen cada día mayor aplicación. Permiten una construcción industrializada, y la propia chapa grecada hace las veces de encofrado, quedando integrada en el conjunto resistente una vez ha fraguado el hormigón.
Desde un punto de vista resistente, vemos que solo existen dos sistemas diferentes: los forjados unidireccionales y los forjados bidireccionales. Y que se deformen en una sola dirección, o en dos direcciones, no solo depende de que sus elementos resistentes puedan deformarse en una o dos direcciones ortogonales, sino también de sus condiciones de contorno. No por construir un forjado bidireccional, su deformación lo será si por ejemplo las distancias entre los pilares son muy desproporcionadas.
Ya finalmente, la introducción de los sistemas de postensado en los forjados de hormigón, ha permitido, controlando la fisuración de la sección, aprovechar al máximo las secciones resistentes del material, lo cual nos ha conducido a un aumento considerable de las luces entre apoyos, aun a costa de un aumento mucho menor de los cantos resultantes.
El contenido de este artículo forma parte del Máster Internacional en Estructuras de Edificación con CYPE
