Los sistemas de forjados de losas de hormigón armado prefabricado y semimonolítico comenzaron a generalizarse en la década de 1950, contribuyendo a una construcción más eficiente y económica. Gracias al uso de elementos pertenecientes a estos sistemas, es posible ejecutar losas de casi cualquier tamaño (dentro de ciertos límites) y adaptarlas a un sistema modular. Estos sistemas de forjado no requieren cálculos estructurales específicos y pueden ejecutarse sin necesidad de encofrado. No es necesario colocar armaduras de forma individual, salvo en las zonas que deban hormigonarse "in situ", si así se requiere.
1. Forjado de losa de hormigón armado prefabricado con bovedillas
En nuestro ejemplo mostramos un forjado clásico con viguetas tipo E, con una separación entre muros de 240 a 660 cm.
La estructura portante principal de los forjados prefabricados de hormigón armado con bovedillas son normalmente las viguetas, dispuestas con una separación axial de 60 cm en una dirección del forjado. Cuando se superan ciertas luces, es necesario duplicar las viguetas para aumentar la capacidad portante y reducir la flecha. Para conseguir menores deformaciones y evitar fisuras, se recomienda utilizar un sistema con viguetas pretensadas. Importante: No se deben cortar las viguetas pretensadas, ya que esto liberaría la tensión y pondría en peligro su integridad estructural.
La longitud mínima de apoyo de los elementos sobre el muro debe ser de entre 10 y 15 cm, dependiendo del tipo y la luz del forjado. La viga de atado debe contar con armadura específica y un encofrado que permita elevar las viguetas 5 cm sobre la superficie del muro. Así, las armaduras longitudinales inferiores del zuncho perimetral pueden colocarse por debajo de las viguetas, permitiendo que queden completamente embebidas.
Las bovedillas, que se apoyan sobre los bordes superiores de las viguetas, rellenan los espacios entre estas. Suelen ser elementos huecos y ligeros, fabricados en hormigón, cerámica o incluso fibras de madera aglomeradas con cemento. Tienen normalmente una altura de 19 cm, similar a la de las viguetas.
Sobre el sistema de losa se vierte una capa de hormigón armado de 5 cm de espesor, con una malla de armadura. El proceso de hormigonado se realiza simultáneamente con el zuncho perimetrral y las zonas monolíticas, rellenando los huecos entre viguetas y bovedillas
2. Forjado semimonolítico de hormigón armado con bovedillas
Las versiones más modernas de los forjados prefabricados de hormigón armado incorporan viguetas especiales, lo que permite que las partes monolíticas participen de forma más activa en la resistencia estructural. El tipo que se presenta aquí es el sistema de forjado Wienerberger Porotherm, diseñado con el mismo sistema modular que sus elementos de fábrica para fábricas de ladrillo, con una separación entre muros de 225 a 700 cm.
Las viguetas son pretensadas. Su base, de baja altura (6,5 cm), está formada por un núcleo de hormigón armado y una envolvente cerámica en su parte inferior. Desde esta base sobresalen la armadura en celosía cada 25 cm. Las viguetas se disponen con una separación axial de 45 a 60 cm, y necesitan un apoyo mínimo de 12 cm. La parte superior de los muros debe protegerse contra la humedad mediante lámina impermeabilizante, colocando también un lecho de mortero de base cementosa bajo las viguetas. Durante la obra, las viguetas deben apuntalarse cada 160-175 cm, y los puntales deben retirarse solo una vez que el forjado haya fraguado completamente (exactamente a los 21 días).
Las bovedillas están diseñadas también con menor altura (10 o 17 cm), lo que permite mayor espesor para la capa monolítica de hormigón armado vertida in situ. Deben colocarse de manera que la carga se reparta de forma equilibrada entre las viguetas, en filas perpendiculares a estas.
La armadura superior del forjado se coloca in situ, haciendo pasar las barras a través de la celosía. Las viguetas se conectan al zuncho perimetral tanto por sus armaduras superiores como inferiores. La barra inferior se coloca sobre la base de la vigueta y tiene una longitud de 200 cm (Ø10). La longitud de la barra superior (Ø10) equivale a un sexto del vano del forjado (mínimo 80 cm). Esta barra atraviesa completamente e zuncho perimetral y se pliega sobre la armadura longitudinal exterior.
El forjado debe rigidizarse también en dirección transversal, lo cual se consigue instalando una cruceta de hormigón armado monolítico. Esta cruceta, de ancho equivalente al de una bovedilla, debe colocarse al menos cada 2 metros. En la línea de las crucetas se utilizan bovedillas de 10 cm de altura para permitir espacio suficiente para el armado (mínimo 4 barras Ø8 y estribos Ø6) y el vertido del hormigón.
La capa de compresión monolítica se realiza con una malla de armadura (Ø6 mínimo) de 4 a 7 cm de espesor y una separación de 150 x 150 mm. El zuncho perimetral, las crucetas, la capa superior monolítica y las partes monolíticas de las viguetas se hormigonan en una sola fase.
3. Forjados semimonolíticos con celosía metálica
En los forjados con celosía metálica (lattice girder slabs), la proporción de la parte monolítica aumenta aún más. La superficie principal está formada por un panel prefabricado delgado de hormigón armado, de entre 5 y 8 cm de espesor, que actúa como encofrado permanente. Sobre él se vierte in situ una capa de hormigón armado monolítico de entre 14 y 30 cm. Estos paneles no se fabrican en serie, sino que son elementos prefabricados personalizados, con un ancho habitual de 1,20 o 2,40 m. Si se realiza un cálculo específico de la armadura, pueden salvar luces de entre 10 y 12 metros. La principal ventaja de este sistema es que no requiere encofrado y los paneles pueden colocarse rápidamente mediante grúa. Como desventaja, hay que destacar que la parte monolítica necesita una gran cantidad de armadura y requiere un sistema de apeos durante la ejecución.
4. Forjados de placas prefabricadas de hormigón armado
a) Losa alveolar prefabricada de hormigón armado
De entre todos los forjados prefabricados comentados hasta ahora, las losas alveolares de hormigón armado permiten cubrir las mayores luces, de hasta 22 metros, y requieren muy poca mano de obra en obra. Estas grandes luces van asociadas a una considerable altura estructural, que puede variar entre 20 cm y 50 cm. El ancho típico de estos elementos es de 120 cm. Dado que son productos a medida, es necesario realizar un cálculo estructural para garantizar su capacidad portante.
Otra ventaja es que normalmente no necesitan una capa superior de compresión de hormigón armado monolítico. Los alvéolos huecos reducen el peso propio del forjado y permiten el paso de instalaciones. Los elementos son pesados, por lo que el zuncho perimetral debe ejecutarse en dos fases: una primera fase para el apoyo de las losas y una segunda fase para que el zuncho perimetral quede a ras de la cara superior de las placas.
Durante el proceso de hormigonado, debe evitarse que el hormigón penetre en los alvéolos utilizando tapones de plástico. En este caso, deben colocarse armaduras de atado entre las losas para garantizar su trabajo conjunto con el zuncho perimetral.
b) Forjado prefabricado con paneles de hormigón celular o aligerado
El hormigón celular es macizo, por lo que no es necesario utilizar alvéolos, ya que su densidad es considerablemente menor que la del hormigón convencional. El ancho típico de estos elementos es de unos 60 cm, aunque su luz máxima está limitada a solo 6 metros, en comparación con las losas de hormigón armado. El espesor de los paneles puede variar entre 12 cm y 36 cm, dependiendo de la carga. Las placas se ensamblan mediante un sistema de machihembrado, lo que complica ligeramente su manipulación y colocación en obra. No se requiere una armadura adicional especial: los paneles ya incorporan toda la armadura necesaria, y en la mayoría de los casos, no es preciso ejecutar una capa superior monolítica de hormigón armado.