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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA PREDIMENSIONAMIENTO ESTRUCTURAL FACULTAD DE ARQUITECTURA, URBANISMO Y ARTES LOSAS COLABORANTES – SALA HABICH INTRODUCCIÓN En la actualidad la industria de la construcción es una de las actividades que más contribuyen al crecimiento y desarrollo del país. El incremento en los índices de construcción es un indicador del crecimiento demográfico, el cual demanda obras y proyectos de infraestructura (vivienda, educación, salud, etc.). De esta manera la atención debe enfocarse en tratar que todo el proyecto de construcción se desarrolle en base en parámetros de desempeño, tiempo, costo, calidad, seguridad y protección al medio ambiente. Una solución innovadora que cumple con estos objetivos es el uso de perfiles metálicos conformados (steel deck) que han ido ganando rápidamente terreno en los últimos años, como una solución práctica a considerar en la ejecución de losas, aportando ventajas muy interesantes desde el punto de vista técnico, económico y de ejecución. La sala Habich (Facultad de arquitectura-UNI) será que se tomará como referencia para realizar la investigación. A continuación se describirá las funciones, utilidad, cualidades, ventajas y desventajas que posee este sistema constructivo frente a los otros. 2014 - I

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA PREDIMENSIONAMIENTO ESTRUCTURAL FACULTAD DE ARQUITECTURA, URBANISMO Y ARTES LOSAS COLABORANTES – SALA HABICH

INTRODUCCIÓN En la actualidad la industria de la construcción es una de las actividades que más contribuyen al crecimiento y desarrollo del país.

El incremento en los índices de construcción es un indicador del crecimiento demográfico, el cual demanda obras y proyectos de infraestructura (vivienda, educación, salud, etc.). De esta manera la atención debe enfocarse en tratar que todo el proyecto de construcción se desarrolle en base en parámetros de desempeño, tiempo, costo, calidad, seguridad y protección al medio ambiente.

Una solución innovadora que cumple con estos objetivos es el uso de perfiles metálicos conformados (steel deck) que han ido ganando rápidamente terreno en los últimos años, como una solución práctica a considerar en la ejecución de losas, aportando ventajas muy interesantes desde el punto de vista técnico, económico y de ejecución.

La sala Habich (Facultad de arquitectura-UNI) será que se tomará como referencia para realizar la investigación. A continuación se describirá las funciones, utilidad, cualidades, ventajas y desventajas que posee este sistema constructivo frente a los otros.

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OBJETIVOS El presente informe ha sido elaborado con la finalidad de comprender las características de uso, funciones y ventajas de la aplicación de la losa colaborante en el diseño arquitectónico.

Los objetivos propuestos por el equipo son los siguientes:

• Cada participante tendrá la capacidad de detectar el tipo de losa que se emplea en las edificaciones, en caso de que esta sea del tipo colaborante, se identificará también las características y cualidades que posee.

• Presentar los beneficios que trae consigo el empleo de este tipo de losa. Siendo la “Sala Habich” el lugar analizado.

• Realizar un replanteo en el tipo de losa que posee la Sala Habich, mostrando como se vería y las ventajas o desventajas que traerá consigo la aplicación de las losas colaborantes.

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ANTECEDENTES

La ingeniería requiere de sistemas económicos y funcionales, en cuanto a diseño y construcción; debido a ello se introduce en el Perú el sistema estructural para la elaboración de losas y entrepisos en general, conocido mundialmente como STEEL DECK, conformado por planchas preformadas hechas de acero estructural con protección galvánica, las cuales después del proceso de preformado logran inercias considerables, permitiendo soportar cargas muy altas durante el proceso de construcción.

A nivel mundial el sistema constructivo con placa colaborante se utiliza desde los años 50 y en el Perú desde mediados de los años 90. La empresa Aceros Procesados S.A., una empresa peruana, introdujo en el Perú el año 2000 el Sistema STEEL DECK, llamándolo Sistema Constructivo con Placa Colaborante ACERO DECK.

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FUNCIONES: Las funciones que cumple el sistema constructivo de losa colaborante, son principalmente tres:

Dentro del sistema constructivo, la placa colaborante cumple con tres funciones principales:

• Actuar como ACERO DE REFUERZO de para contrarrestar los esfuerzos de tracción generados en las fibras inferiores de la losa producidas por las cargas de servicio. Como componente estructural definitivo conforma el refuerzo positivo de la losa. Una vez que el concreto alcanza su resistencia actúa con el acero en forma compuesta para resistir las cargas muertas y las cargas vivas sobreimpuestas. La interacción se forma a partir de una combinación de adherencia superficial entre el concreto y el acero y por medios mecánicos mediante la restricción impuesta por la forma de la lámina a través de resaltes en la superficie, hendiduras o dispositivos para transferencia de cortante uniformemente espaciados. En este estado deben calcularse igualmente los esfuerzos y las deflexiones máximos y compararlos con los permitidos. • Servir de ENCOFRADO para recibir el concreto en estado fresco y las cargas de servicio producidas durante el vaciado del concreto.

La losa de concreto con METALDECK y la viga de acero o concreto reforzado que sirve de apoyo a la misma, pueden interconectarse convenientemente mediante conectores de cortante para producir una sola unidad estructural a flexión la cual tiene mayor resistencia y rigidez que una losa y viga independientes. En el caso de losas de entrepiso diseñados para actuar en construcción compuesta con las vigas de apoyo se requiere de la instalación de conectores de cortantes entre los dos elementos y se hacer énfasis en el recubrimiento de concreto alrededor de los mismos. • Actuar como PLATAFORMA DE TRABAJO, permitiendo tener una superficie de tránsito libre y seguro para poder realizar las labores necesarias sobre la placa colaborante, como la instalación de tuberías, perforaciones de la placa colaborante, armado del refuerzo o de las mallas de temperatura, soldadura de los conectores, etc.

Durante el proceso constructivo sirve como formaleta permanente o para conformar una plataforma segura de trabajo. Esta elimina la necesidad de

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA PREDIMENSIONAMIENTO ESTRUCTURAL FACULTAD DE ARQUITECTURA, URBANISMO Y ARTES LOSAS COLABORANTES – SALA HABICH armar y removerlas formaletas temporales utilizadas en los sistemas tradicionales. Antes del endurecimiento del concreto fresco, la lámina debe soportar su propio peso más el peso propio del concreto fresco y las cargas adicionales de construcción. Se deben verificar tanto los esfuerzos como las deflexiones máximos y compararlos con los valores máximos permitidos.

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CARACTERÍSTICAS DE USO El sistema constructivo acero-deck puede aplicarse básicamente para construir cualquier tipo de losas de entrepisos y sus variaciones; podemos nombrar algunos usos que se da al sistema en la actualidad:

• Edificios industriales y plantas de proceso: En estructuras de acero son fáciles y rápidas de colocar.

• Almacenes: El forjado colaborante dota al almacén de la flexibilidad que

éste siempre requiere, permitiendo además colocar instalaciones suspendidas y aspersores antiincendios.

• Oficinas y edificios administrativos: Las estructuras de acero con losas

mixtas disponen de grandes espacios libres y se adaptan a la colocación de conductos e instalaciones en falsos techos.

• Edificios de viviendas y servicios comunitarios: Las losas mixtas tienen buena

capacidad de aislamiento térmico y acústico. • Remodelaciones: Se suele requerir losas de formas irregulares; además, el

acceso a la zona de construcción normalmente es complicado, por lo que la ligereza de las losas facilita su aplicación en estos casos.

• Centros Comerciales. • Estacionamientos. • Mezanines. • Últimos techos y techos inclinados. • Plataformas para muelles. • Losas para puentes peatonales y vehiculares. • Losas de entrepisos en general

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SUPERMERCADOS ESTACIONAMIENTOS

EDIFICIOS PUENTES PEATONALES

TECHOS

ENTREPISOS

MEZANINES ESCALERAS

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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 aceros se combinan estructuralmente con el hormigón endurecido y actúan como armadura de tracción en la losa terminada, comportándose como un elemento estructural mixto hormigón-acero.

Se entiende que en esta estructura mixta la parte superior de hormigón trabaja compresión. En términos resumidos el “steel deck”, es un sistema constructivo para losas de entre piso que se compone por una chapa de acero nervada inferior, apoyado sobre un conjunto de vigas que permite recibir el hormigón vertido, completando así la losa. La chapa nervada actúa como encofrado perdido y queda i8ncorporada al conjunto actuando como “enfierradura” de refuerzo a tracción en la parte inferior de la losa. Esta configuración básica se complementa con una malla de acero de refuerzo superior que permite repartir las cargas y absorber los esfuerzos de retracción.SE DEBE TENER EN CUENTA LA GEOMETRÍA DEL ÁREA A CUBRIR Y SE DEBE EMPEZAREN UN LADO PARA TERMINAR EN EL OTRO COMO INDICA LA FIGURA.

¿CUÁNDO SE USA EN UN SENTIDO, CUÁNDO SE USA EN OTRO?

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VENTAJAS Las ventajas que ofrece este sistema son múltiples, más aún si las comparamos con los sistemas tradicionales para el diseño y construcción de losas, las ventajas más resaltantes que posee este sistema son las siguientes:

. Eliminación de encofrados: evitan el uso de encofrados de entrepisos para efectos de vaciado de la losa así como para efectos de montaje.

. Acero como refuerzo para Momentos Positivos: el Acero-Deck, trabajando en conjunto con el concreto, contribuye como el acero de refuerzo positivo.

. Durabilidad: el acero empleado para la fabricación de las planchas, es de alta resistencia a la intemperie gracias a su recubrimiento de galvanizado pesado.

. Hecho a la medida: acorde a los diseños en planos para cada proyecto, las planchas son cortadas longitudinalmente a la medida exacta requerida, evitando hacer cortes innecesarios de las mismas, garantizando así una óptima eficiencia para su colaboración.

. Limpieza en Obra: su maniobrabilidad, fácil almacenamiento y no ser necesario cortar las planchas en obra, se ven reflejados en el orden y limpieza de la misma.

. Liviano: gracias a la forma del perfil, el conjunto acero / concreto, reduce el peso muerto de la losa; hablamos de losas que pesan desde 158.3 kgf/m².

. Fácil Transporte, Manejo e Instalación: al ser planchas livianas, uniformes y cortadas a medida, son fácilmente apilables para ser transportadas, permitiendo también una fácil y rápida maniobralidad e instalación de las mismas.

. Estética: las planchas vistas desde el nivel inferior, brindan una visión uniforme, agradable y segura.

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA PREDIMENSIONAMIENTO ESTRUCTURAL FACULTAD DE ARQUITECTURA, URBANISMO Y ARTES LOSAS COLABORANTES – SALA HABICH . Económico: en el mercado actual, el costo de las planchas para el sistema Acero-Deck es económico lo que lo hace un sistema muy competitivo en el mercado.

. Las láminas de acero sirven de formaleta para el vaciado de la losa de concreto, logrando evitar el encofrado de este. . Las láminas de acero una vez fraguado el concreto funciona como refuerzo positivo de la losa. . Las planchas se pueden cortar longitudinalmente a la medida exacta requerida en los diseños. . Una vez fundida las losas puede dejarse a la vista, puesto que presenta una apariencia estéticamente agradable. . Es altamente durable, reconocido por muchos países en los cuales se ha utilizado durante décadas. . Es un sistema limpio y de gran seguridad en obra. . El sistema minimiza el desperdicio de material a la hora de vaciar el concreto, además de que requiere un menor volumen de concreto comparado con otros sistemas constructivos de losas convencionales. . El sistema es más liviano debido a lo mencionado anterior mente y a la forma del perfil, el conjunto acero / concreto, reduce el peso muerto de la losa. Para viviendas puede apoyarse convenientemente sobre muros estructurales en mampostería o concreto. OBSERVACIONES • Se realizará obligatoriamente el proceso de vibrado al concreto para garantizar así la adherencia mecánica entre el acero y el concreto, y para lograr la uniformidad del concreto. • El curado del concreto se efectuará como mínimo hasta 7 días posteriores al vaciado. No se deben utilizar aditivos que contengan sales clorhídricas en su composición ya que éstos pueden producir corrosión sobre la lámina de acero.

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ELIMINA ENCOFRADOS

REDUCE EL TIEMPO DE EJECUCIÓN DE OBRA

AHORRO EN MANO DE OBRA Y MATERIALES

LIMPIEZA EN OBRA

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RÁPIDO Y FÁCIL DE INSTALAR

CORTE A LA MEDIDA

CREA UNA PLATAFORMA SEGURA DE TRABAJO

LIVIANO Y APILABLE

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DESVENTAJAS

. Se trata de un sistema de forjado muy específico, adaptable muy bien a estructuras mixtas o metálicas, presentando una mayor dificultad en otros tipos. . Tiene limitada, generalmente, sus luces hasta el entorno de los 5 metros en estos momentos, salvo aplicaciones muy particulares. . Es necesario utilizar personal especializado para el montaje del mismo, debiendo cuidar mucho las condiciones de limpieza. . Deben existir planos de montaje, pues no permite habitualmente la improvisación. . Hoy en día, la fabricación de chapas de elevadas prestaciones, es decir con un diseño más eficiente que permiten llegar a luces importantes, exige montajes en fábrica de medios de elevado coste. CONSIDERACIONES ADICIONALES Es importante mencionar que los sistemas de steel deck, al dejar la chapa inferior a la vista y puesto que ella cumple una función estructural y no sólo de contención (tomar los esfuerzo de tracción en la cara inferior de la losa), quedan expuestos también a la acción del fuego y deben protegerse adecuadamente frente a ello con recubrimientos según las consideraciones de resistencia al fuego exigibles o deseadas.

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA PREDIMENSIONAMIENTO ESTRUCTURAL FACULTAD DE ARQUITECTURA, URBANISMO Y ARTES LOSAS COLABORANTES – SALA HABICH APLICACIONES EN ARQUITECTURA MODERNA

El proyecto “Lugar de la Memoria”, diseñado por los arquitectos SANDRA BARCLAY Y JEAN PIERRE CROUSSE, ubicado en la Costa verde; utiliza el sistema constructivo “STEEL DECK” en una de sus salas de exposición.

EL LUGAR DE LA MEMORIA

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La CASA WOLF, ubicada en Chile y diseñada por los arquitectos MAURICIO PEZO, SOFÍA VON ELLRICHSHAUSEN, emplea un sistema constructivo de pilares y vigas acero IPE240, losa colaborante, carpinterías Metalcon.

CASA WOLF

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En términos generales, la Gran Torre Costanera se constituye por un núcleo central sismo resistente de 26,8 x 24,6 m en piso tipo, con muros de 1,30 m de ancho que se van angostando hacia arriba a medida que se va tomando altura llegando a los 50 cm. También cuenta con 16 pilares en la fachada, 4 en cada una, sin pilares interiores dentro de la planta. Las plantas están formadas por una losa colaborante de metal deck sobre vigas de acero dispuestas en sentido radial.

LA PLANTA DE LA TORRE ALCANZA LOS 2.300 M2, TIENE UNA ALTURA DE 4,10 M. SE UTILIZARON LOSAS COLABORANTES DE METAL DECK SOBRE VIGAS DE ACERO DISPUESTAS EN SENTIDO RADIAL.

PROYECTO COSTANERA CENTER

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CONSIDERACIONES

En ciertos casos, es necesario cortar las láminas debido a geometrías en planta irregulares o despieces que no dan exactamente la modulación de láminas de DECK STEEL. En tales casos es necesario cortar las láminas con sistemas de corte aplicables al acero galvanizado. Se recomienda en lo posible el corte por medio de DISCO ABRASIVO (Pulidora), dado que es el método que maltrata en menor medida la lámina, o en su defecto utilice un soldador eléctrico moderando el amperaje a 80 AMP.

Si la lámina no es capaz de soportar el peso del concreto fresco y las cargas de construcción puede optarse por colocar un punto de apoyo intermedio temporal, mientras el concreto alcanza su resistencia, garantizando que el comportamiento en sección compuesta es capaz de soportar las cargas sobreimpuestas de diseño. Este apuntalamiento crea un sistema de apoyo continuo para la lámina lo que permite la redistribución de los esfuerzos generados en la construcción.

POSICIÓN Y TRASLAPO DE LA LÁMINA

CORTES DE LÁMINAS EN OBRAS

APUNTALAMIENTOS TEMPORALES

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Para el diseño de voladizos, la lámina de METALDECK debe considerarse únicamente como formaleta permanente para el concreto y deberá disponerse el refuerzo negativo (en la parte superior de la losa) para que este absorba la totalidad del momento flector del voladizo .El ingeniero estructural deberá dar el detalle de la posición y diámetro de las varillas de refuerzo. Cuando el voladizo se genera en el sentido de trabajo de la Lámina Colaborante, se pueden manejar voladizos hasta de 0,60m (si se desplaza el paramento de la fachada al borde de la placa) y 1,00m (si se va a utilizar como balcón). Si se requiere un mayor voladizo es necesario, en los valles de la lámina, conformar una serie de viguetas diseñadas con base en los requerimientos del proyecto. Se debe colocar doble malla electro soldada sobre el área del voladizo y el doble de la luz del voladizo hacia adentro del apoyo

VOLADIZOS

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POSIBLES CAMBIOS EN EL TIPO DE LOSA- 3D Para poder plantear alguna modificación, remodelación o cambio en una estructura ya construida; el primer paso que seguimos es realizar un levantamiento de la zona encargada: SALA HABICH. ESQUEMA ESTRUCTURAL DE LA SALA HABICH EN LA ACTUALIDAD A través del levantamiento de la Sala Habich hemos identificado sus principales características físicas: su estructura; en la que resaltan las columnas, la losa inferior y el techo.

Las columnas poseen una característica interesante varían su sección de acuerdo al nivel.

Las columnas de Sala Habich son continuas estructuralmente, y su ubicación depende de cómo fueron definidas en el Hall de la facultad.

PLANTA DE LA SALA HABICH

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En cuento al techo pudimos

deducir, por el tipo de

construcción (encofrado) que se

trataba de losa aligerada. Ya

que observamos en el

encofrado gran cantidad de

madera, como suele utilizarse en

la losa aligerada para sostener

las planchas de madera que

van entre los ladrillos huecos

para aligerar el techo.

En la imagen inferior se muestra

cómo el peso de la losa se

transmite a la base a través de

las columnas.

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ESQUEMA ESTRUCTURAL PROPUESTO DE LOSA COLABORANTE – SALA HABICH

Encontramos en el tipo de losa elementos que son indispensables para

su función:

1. Chapa colaborante.

2. Malla a temperatura.

3. Hormigón

4. Viga de apoyo

Esos tres elementos debemos ubicarlos en nuestra estructura para poder

justificar nuestro tipo de losa: Losa colaborante.

SISTEMA MIXTO: LOSA COLABORANTE + LOSA MACIZA Se propone como solución estructural para el techo de la Sala Habich un sistema estructural mixto entre placa colaborante para el interior y losa maciza hacia al borde. El sistema de losa colaborante se ubicará en la parte interna del salón mas no en el voladizo, esta parte interna sería enchapada con un falso techo para cubrir y proteger la placa metálica o chapa colaborante; entre la placa colaborante y el falso techo se colocarían los sistemas de conexión eléctrica.

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA PREDIMENSIONAMIENTO ESTRUCTURAL FACULTAD DE ARQUITECTURA, URBANISMO Y ARTES LOSAS COLABORANTES – SALA HABICH Se elige la losa maciza como sistema

complementario para los voladizos ya

que se busca crear una sola placa

monolítica entre el concreto de la losa

colaborante y la losa maciza

aprovechando la malla de

temperatura que es propia del sistema

colaborante y las dos mallas del sistema

macizo; e intersectando las mallas en

las vigas. Así se busca generar un solo

bloque de concreto superior que en el

medio inferior contara con un refuerzo

de placa metálica que es la loza

colaborante.

PLANTA DE TECHO –ESQUEMAS DE LOSAS

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RECOMENDACIONES Es de suma importancia para cualquier construcción trabajar con los mejores especialistas en la tecnología que necesitamos desarrollar en nuestro proyecto. Por ende trabajaríamos con ingenieros estructurales con estudios especializados en esta tecnología: Losa colaborante.

Análogo a trabajar con buenos especialista requeriríamos contar con materiales de calidad. En nuestro mercado dicha tecnología llego al Perú entre la década de los 90 y el año 2000; y fue insertada al medio por la empresa nacional Aceros Procesados S.A. (sistema constructivo con placa colaborante).

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA PREDIMENSIONAMIENTO ESTRUCTURAL FACULTAD DE ARQUITECTURA, URBANISMO Y ARTES LOSAS COLABORANTES – SALA HABICH Análogo a trabajar con buenos especialista requeriríamos contar con materiales de calidad. En nuestro mercado dicha tecnología llego al Perú entre la década de los 90 y el año 2000; y fue insertada al medio por la empresa nacional Aceros Procesados S.A. (sistema constructivo con placa colaborante).

Se recomienda colocar un falso techo no inflamable para de este modo poder resolver los problemas que generan las instalaciones sanitarias y eléctricas, y también para proteger la placa colaborante, que es la parte estructural de la losa que está expuesta a cualquier ataque.

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA PREDIMENSIONAMIENTO ESTRUCTURAL FACULTAD DE ARQUITECTURA, URBANISMO Y ARTES LOSAS COLABORANTES – SALA HABICH Se recomienda el mayor cuidado en el transporte y almacenamiento del material en especial las planchas de Acero deck; que por ningún motivo deben ser colocadas en la superficie natural o el terreno; por el contrario se deberían colocar sobre maderas elevando de este modo el acero estructural del piso.

Se recomienda un recubrimiento adicional de pintura anticorrosiva sobre las planchas que deberá estar especificado en los planos constructivos por el diseñador., entre estas tenemos: resinas Vinílicas o Imprimantes Vinílicos, resinas epóxicas Poliamidas y Resinas epóxicas con Brea.

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CONCLUSIONES Los forjados de losa colaborante presentan una serie de ventajas derivadas sobre todo de la rapidez de ejecución, lo que los hace ideales para determinados edificios tales como construcciones moduladas de escuelas, edificios de oficinas, o cualquier edificio de construcción repetitiva. También pueden usarse los forjados de losa colaborante en obra civil de pasos peatonales, pequeños puentes, cubriciones de depósitos o canales. La losa colaborante se utiliza bastante en todo tipo de edificación industrial, tanto para forjados como para cubiertas.

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