Estructuras Mixtas de Acero y Hormigón
De Construmatica
Se denominan Estructuras Mixtas a aquellas estructuras resistentes que poseen secciones mixtas, es decir secciones resistentes en las cuales el acero estructural (Estructuras Metálicas) y el hormigón (Estructuras de Hormigón Armado) trabajan en forma solidaria.
Se agregan a estos elementos básicos otros materiales como armaduras pasivas, armaduras de pretensar, etc.
Fundamento Teórico
El estudio de las acciones mixtas se aplica a casos límite en que el acero estructural desaparece, quedando la sección mixta reducida a una sección típica de hormigón armado o pretensado.
Si alternativamente se omite el hormigón, la sección mixta se reduce a una sección ordinaria de acero estructural, siendo aquí también de validez el paso al límite de la teoría de las secciones mixtas, en este caso en particular.
De cualquier modo, ambas extrapolaciones , hormigón o metálica, no son consideradas como secciones propiamente mixtas.
Cada material por separado ofrece soluciones valiosas en el ámbito de la construcción; por ello, el empleo racional y combinado donde se aprovechan las cualidades de cada uno, limitando o eliminando lo desfavorable, se complementan con una apropiada utilización de técnicas, considerando variables como la zonificación, maquinarias, mano de obra, plazos de ejecución entre otros.
De esta manera se puede obtener una solución con amplias posibilidades de diseño.
Ventajas de las Estructuras Mixtas
- En las construcciones con grandes luces y cargas importantes:
El empleo de estas estructuras mixtas para forjados, dinteles y soportes, ha ido ganado posiciones por sus ventajas tales como: apropiada rigidez, monolitismo y arriostramientos sin fragilidad, economía de bajos costes. Además ofrece grandes posibilidades para el uso de los materiales prefabricados por la facilidad de las uniones, permitiendo la fácil y rápida ejecución.
- Para el refuerzo de antiguas estructuras metálicas o de hormigón:
Es una de las formas más adecuadas para incrementar la capacidad portante del edificio. Al transformar la estructura a mixta, logra soportar el aumento de las sobrecargas si es el caso en que se cambia la función del edificio por nuevas necesidades, y con este recurso consigue sobrepasar y reforzar en forma óptima los dimensionamientos a que fueron calculadas inicialmente.
- Donde más se aprovecha la estructura mixta:
Es en los casos de barras a flexión ya que se produce una doble solicitación de compresión y tracción, favorable a las propiedades de los materiales básicos, y en apropiado paralelismo con las condiciones de uso de las construcciones. Es importante también el empleo en estos casos del hormigón en zonas de trabajo a tracción de las piezas mixtas, ya que puede ser apto tanto como soporte físico de armaduras embebidas en el mismo como para su mejora en las condiciones de estabilidad, inercia o funcionales de las secciones de acero estructural con costos razonables.
- El empleo del hormigón como elemento protector del acero estructural:
Es una manera de protección contra la corrosión y el fuego. Puede utilizarse al hormigón como parte resistente colaborando con el acero, por ejemplo en los casos de elementos comprimidos o en soportes; o como elemento de arriostramiento frente a situaciones de inestabilidad tales como piezas embebidas, soportes, hormigón conectado con delgadas chapas metálicas en las almas o fondos de grandes vigas.
Elementos Estructurales
Una pieza mixta está compuesta básicamente por tres elementos estructurales diferenciados:
- La sección del hormigón
- La sección metálica
- Los conectores
Éstos últimos pueden llegar a reemplazarse total o parcialmente por la adherencia entre el acero y el hormigón.
Como el hormigón colabora con el acero, además de funcionar como distribuidor de cargas, está sometido a posibles deformaciones por la acción de ciertos elementos incluídos en el hormigón y solidarios con las piezas metálicas.
La misión de estos elementos llamados conectadores es evitar o controlar los deslizamientos relativos de ambos materiales. Así, el hormigón colabora en la zona comprimida aumentando la resistencia del conjunto.
Características Estructurales
Las principales características estructurales de las construcciones mixtas son:
- Reducción del Canto en los Dinteles:
A medida que las luces de las piezas aumentan, es apreciable y más acusado el canto. Ésto se debe al gran incremento de inercia y resistencia que la sección parcial del hormigón determina en relación a una solución metálica, y a la mayor rigidez de las zonas sometidas a tracción de la sección en relación a las soluciones de hormigón armado o pretensado.
- Aumento de la Rigidez:
Un factor importante cuando se presentan cargas dinámicas o con impacto : El hormigón varía entre dos y cuatro veces la que logra con los mismos cantos la construcción metálica simple, lo que determina que las limitaciones por flecha o vibración no sean determinantes en casi todos los casos.
- Soportes más Esbeltos:
En gran medida vinculado con las piezas de hormigón, pero es apreciable en relación a los soportes metálicos, si se tiene en cuenta la protección antifuego.
- Economía en el Uso del Acero:
En comparación con una construcción metálica tradicional, puede lograrse un ahorro que oscila entre el 10% y el 50%, incluídos los conectadores necesarios.
Esquema Estructural
La Normativa vigente para grafiar en los planos de obra los distintos elementos estructurales y sus condicIones de apoyo es la NTE-EXV.