Francisco J. Granados - Ingeniero Civil
Fotografías y dibujos: Acesco, Photodisc®
 

Carrefour Calle 170 - Bogotá.



Las construcciones en acero se hacen cada vez mas frecuentes en nuestro medio. Edificios de varios pisos, bodegas industriales, viviendas y en general todo tipo de estructuras, día a día tienden a involucrar de una u otra manera la construcción metálica.

La estructura metálica permite construir y desarrollar proyectos a gran escala muy rápidamente. Para
poder aprovechar al máximo las bondades del acero es necesario contar con materiales compatibles, que se conviertan en una solución eficiente, económica y a la vez permitan ir acorde a los tiempos de ejecución de obra de las estructuras metálicas.

Los entrepisos son un elemento esencial en el tiempo de ejecución de una obra, ya que inevitablemente se debe involucrar concreto, el cual tiene un tiempo de fraguado considerable.




El sistema Metaldeck se desarrolla como un elemento compatible con la estructura metálica, que permite optimizar la fabricación de entrepisos y cubiertas utilizando eficientemente los aspectos positivos tanto del acero como del concreto. Aunque inicialmente se presenta como un sistema para utilizar sobre estructura metálica, con los años se ha demostrado que se puede utilizar sobre casi cualquier tipo de estructura principal, ya sea acero, concreto, mampostería reforzada, etc.

Utilizado desde los años 50 en Estados Unidos, el Metaldeck fue introducido en Colombia por la empresa Acerías de Colombia - Acesco S.A. en el año de 1997, después de un riguroso estudio y ensayos de laboratorio que permitieron garantizar el buen funcionamiento del sistema con materiales nacionales y mano de obra local.

Características

El sistema Metaldeck consiste en una lámina de acero formada en frío, que debido a su geometría y características presenta una rigidez suficiente para soportar por si misma cargas de construcción. Esto permite utilizar las láminas inicialmente como plataforma de trabajo y como formaleta para el concreto fresco de placas de entrepiso o de cubierta. Posteriormente, el Metaldeck trabaja como refuerzo a flexión positivo de la losa. Para esto la lámina cuenta con una serie de corrugaciones que se encargan de proporcionar un anclaje mecánico entre el acero y el concreto, garantizando el buen funcionamiento del sistema como una placa compuesta.

Entre las características más destacadas se pueden nombrar:

n Tiene una gran funcionalidad, pues se acomoda a múltiples condiciones y aplicaciones.

n Genera una resistencia estructural con menos peso que otros sistemas debido a que se utilizan los materiales eficientemente.

n Su instalación se puede realizar en cualquier tipo de clima, eliminando retrasos en obra.

n
Utilizado en otros países por más de 50 años y por más de 5 años en Colombia, presenta un comportamiento satisfactorio, el cual da una garantía de durabilidad del producto.

n
El sistema minimiza casi en su totalidad el desperdicio de material y en general requiere de menor volumen de concreto que otros sistemas de entrepiso.

n
El tiempo de ejecución de obra se reduce hasta en un tercio con respecto a otros
sistemas.


Entrepiso con viguetas intermedias.



Tipos y especificaciones

En el mundo existen diversas compañías que fabrican láminas para entrepisos. Por lo tanto la diversidad de geometrías es casi tan grande como el número de empresas que las producen.

En Colombia el Metaldeck se produce en dos geometrías, y cada una de ellas en cuatro calibres. Las láminas se denominan de acuerdo a la altura de la ondulación de la cresta. Metaldeck 2” y Metaldeck 3” se refieren a láminas de 2” o 5.1 cm de altura y 3” o 7.6 cm de altura respectivamente. La referencia de 2” cuenta con 91cm de ancho útil y la de 3” con 61 cm de ancho útil. Las longitudes varían de acuerdo al proyecto y pueden ir desde 1.50 m hasta 12.0 m siendo esta última longitud limitada básicamente por manejo y transporte del material. Los calibres comerciales son 22, 20, 18 y 16, siendo los dos primeros los más utilizados.






El acero utilizado para producir láminas de Metaldeck debe ser un acero calidad estructural con un esfuerzo de fluencia mínimo nominal igual a 2.325 kg/cm² (228Mpa) y debe cumplir la norma ASTM- A 611 grado C.

El concreto a utilizar en la fundición de la placa debe estar acorde con la Norma Colombiana de Diseño y Construcción Sismo Resistente. Se debe utilizar un concreto mínimo de 210 kg/cm² (21Mpa) y en lo posible se recomienda no utilizar aditivos o acelerantes de concreto. Si se hace necesario utilizar algún tipo de aditivo, se debe garantizar que éste no contenga sales clorhídricas debido a que la lámina de acero se puede ver gravemente afectada por este componente.

El recubrimiento mínimo de la lámina establece que para una placa fabricada con Metaldeck 2” la altura mínima debe ser 10 cm y para el Metaldeck 3” debe ser 12 cm.

Existe otro elemento indispensable para la fabricación de cualquier placa de concreto: la malla de acero de refuerzo. En el caso del sistema Metaldeck, este refuerzo se utiliza para controlar la retracción de fraguado del concreto y los esfuerzos por cambios térmicos que se puedan presentar en la placa. El refuerzo consiste en barras de acero o malla electrosoldada, que han demostrado ser eficientes en el control de grietas si se colocan cerca de la superficie del concreto. Por lo tanto se recomienda situar el refuerzo entre 2 cm y 2.5 cm por debajo del nivel de concreto.

En ciertas ocasiones la especificación de este refuerzo puede aumentarse y trabajar como refuerzo negativo de la losa. Este caso se presenta normalmente cuando se quiere diseñar una losa con varias luces continuas.


Diseño

En el mercado colombiano existen manuales tanto técnicos como de instalación que explican completamente todos los pasos necesarios para el correcto diseño y fabricación de este tipo de entrepisos. Siendo un tema extenso este escrito se limita a explicar los aspectos más importantes del diseño.

El primer paso para el diseño de una placa de entrepiso es el estudio de los planos estructurales, en los cuales se pueden establecer las condiciones críticas para el diseño de la placa como son la luz máxima y las cargas que debe soportar el sistema. Teniendo estos datos, se realiza un prediseño de la placa y se establece si es necesario colocar apoyos intermedios temporales o definitivos, de acuerdo a las necesidades y preferencias del proyecto.


Una vez definida la geometría del proyecto y las cargas a soportar, se procede a diseñar la placa teniendo en cuenta dos condiciones básicas:

n El Metaldeck debe funcionar como formaleta para la fundición del concreto. Se debe garantizar que la lámina tenga una resistencia suficiente para soportar su peso propio, el peso del concreto fresco y las cargas adicionales que por construcción se presenten en la placa. Así mismo se debe asegurar un adecuado control de las deflexiones máximas de la lámina.

n
Una vez fraguado el concreto sobre la lámina, los dos elementos comienzan a funcionar como un sistema compuesto que debe estar en capacidad de resistir las cargas vivas y muertas que se quieran colocar sobre la placa o descolgada de la misma. Igualmente se debe controlar la deflexión máxima de la placa.

Para cumplir con la primera condición, se debe revisar que la deflexión de la lámina sea menor que la deflexión admisible. También se debe verificar la lámina para que soporte el peso del concreto y las cargas de construcción. Estas cargas deben ser como mínimo 100 kg/m² de carga distribuida y 300 kg/m2 de ancho de carga concentrada. En este punto se establece si la lámina necesita o no un apoyo o apuntalamiento temporal para construcción.

La segunda condición implica varios chequeos. Al igual que en el punto anterior se debe revisar la deflexión de la placa compuesta. También se debe revisar la tensión en el acero, la compresión en el concreto, el cortante en el acero y la resistencia a adherencia a cortante. En general los tres primeros chequeos no son extraños al diseñador, pero el último es poco conocido y de mucha importancia en este tipo de sistemas.

La capacidad de adherencia a cortante es la capacidad del sistema para evitar un deslizamiento entre la lámina de acero y el concreto. Esta resistencia se da principalmente por los resaltes y hendiduras que generan un anclaje mecánico entre el acero y el concreto. Siendo un elemento de vital importancia, desafortunadamente no existe un método analítico para cuantificarlo. Es necesario por lo tanto realizar ensayos experimentales que proporcionen una serie de constantes con las que se puede realizar el diseño. Estas constantes son únicas para cada geometría y deben ser proporcionadas por el fabricante de la lámina.



Anclajes y accesorios


Existen dos clases de anclaje en el Metaldeck: el anclaje lámina a lámina y el anclaje de las láminas a la estructura principal. Para el primero, la lámina cuenta con un doblez para encajar una lámina a la otra, generando un traslapo lateral. Adicionalmente, por norma internacional este traslapo debe ir unido cada 91cm. El anclaje se puede realizar con tornillo auto perforante referencia 10-16x5/8 o con remache pop. La segunda clase de anclaje (lámina - estructura) depende del tipo de estructura que se tenga. En general si se trata de concreto, se prefiere que la lámina quede embebida en las vigas con lo que se evita otro tipo de anclaje. Cuando se presenta estructura metálica normalmente se utilizan conectores de cortante.

Como accesorios para las láminas de Metaldeck se encuentran las tapas, cuya función principal es cerrar las crestas que se presentan por el ondulado de la lámina y por donde se puede escapar gran cantidad de concreto. También se encuentran los distanciadores de la malla electro-soldada, encargados de mantener la malla alejada de la lámina y a la altura que el diseñador considere adecuada.

Proceso constructivo

A continuación se enumeran los pasos necesarios antes de iniciar la instalación de Metaldeck.

n Transporte: se debe realizar en un vehículo carpado con plataforma rígida para evitar que el material se moje y que pueda sufrir alabeos o deflexiones permanentes en las láminas.

n Descargue y manejo: siendo un material liviano, se puede realizar de manera mecánica o manual, siguiendo las normas de seguridad recomendadas por el fabricante.

n Almacenamiento: es necesario garantizar que el sitio donde se almacena el material no tenga humedad, sea plano y esté cerca al lugar de instalación. También es necesario cubrir las láminas para evitar que se mojen.

n Corte de láminas en obra: si se requiere el corte de alguna lámina se puede utilizar pulidora, acetileno o soldadura.

Para la instalación del Metaldeck se debe verificar si el diseño exige apoyos temporales y, en caso de ser necesarios, se debe chequear la existencia de los mismos pues es un factor crítico en el funcionamiento de las láminas como formaleta. Teniendo la estructura de apoyo y los apoyos temporales listos se procede a colocar las láminas de acuerdo al despiece de material proporcionado por el diseñador. La dirección de instalación depende de la geometría del proyecto, pero en general se debe iniciar donde se tenga una geometría regular y dejar las irregularidades para el final.

Una vez colocadas las láminas, ancladas lateralmente y aseguradas a la estructura, se coloca la malla de refuerzo teniendo en cuenta la altura a la que debe quedar sobre la lámina. Finalmente se vierte el concreto y se vibra de la misma manera que en una placa convencional. El afinado y curado del concreto no difiere de ninguna manera a lo que se trabaja comúnmente.




Costos

El valor de una placa de Metaldeck varía de un proyecto a otro, dependiendo de las condiciones específicas del mismo. Se deben considerar diferentes variables como el nivel de cargas que va a soportar la placa, la necesidad de apuntalamientos temporales, la necesidad de viguetas intermedias y en general la geometría del proyecto encargada de determinar la mayoría de estas variables. El costo de los materiales para la construcción de una placa con Metaldeck puede estar alrededor de $34.000 pesos por metro cuadrado mas IVA. Adicionalmente, es importante analizar el costo de formaletas y rendimiento de obra con respecto a otros sistemas, pues es un ahorro importante que no se ve reflejado en los costos directos de la placa.
 
 

   

 
Introducción
La Torre Eiffel
Edificios con estructura metálica
Concreto vs acero: a manera de paralelo