Publicado originalmente el 27 de julio de 2021, actualizado el 10 de mayo de 2023
Una muestra de posibles soluciones constructivas que nos brindan las bondades de dos materiales tan versátiles como el acero y el hormigón.
Las estructuras mixtas en la construcción se refieren a la utilización de diferentes materiales para construir una estructura, como hormigón y madera, concreto y acero o cualquier combinación que reúna los requerimientos técnicos. Algunas personas consideran que se trata de la mejor opción de diseño para distintos tipos de edificios.
Esto se debe a que las estructuras mixtas ofrecen un nivel óptimo de resistencia y durabilidad a un coste razonable. Además, elementos como una estructura mixta de hormigón y acero son capaces de satisfacer los requisitos locales y nacionales en lo referente a regulaciones técnicas, así como todo tipo de normativas especiales restringidas. La versatilidad de una estructura mixta también permite que los arquitectos incorporen fácilmente sus propios conceptos creativos.
Es un principio muy básico aquel de combinar dos materiales para obtener los beneficios de ambos y mejorar el resultado. Este es el principio del que parten las estructuras mixtas en hormigón y acero, dos materiales que desde tiempos antiguos son conocidos por ser complementarios entre sí, muchas grandes obras de la ingeniería moderna y no tan moderna, son fruto de las bondades de la sinergia de estos dos materiales.
Estructuras mixtas
El hormigón armado es el mejor de los ejemplos de estructuras mixtas y de la excelente relación entre acero y hormigón, y también el más común.
Fuente: https://grupovillaescusa.com/
Sin embargo, en esta ocasión nos interesa abordar la utilización de la combinación de ambos más allá de la armadura interna del hormigón, ya que existe una amplia variedad de soluciones constructivas, tal vez no tan conocidas, pero que pueden brindar importantes ventajas a la hora de proyectar una estructura. Estas son:
Vigas Mixtas Forjados mixtos
Consiste en la combinación entre vigas de acero y forjados de hormigón, es una de las combinaciones más antiguas que se conocen. Esta solución implica que se debe asegurar de que la viga de acero y el forjado de hormigón actúen conjuntamente, como un único elemento. Esto se logra a través de la incorporación de elementos “conectores” que aseguran que una vez hormigonado el forjado, éste quede vinculado a la viga.
La principal ventaja de este tipo de elemento estructural mixto, reside en que al estar unido el forjado con la viga, el espesor de dicha viga puede disminuirse debido al apoyo que recibe del forjado de hormigón, que a su vez suele tener internamente una armadura de acero.
Forjados mixtos
Este tipo de forjados, por otro lado, es mucho más habitual en el sector de la construcción, muy difundido en Latinoamérica y Europa, la lámina ondulada de acero para forjados de hormigón se ha convertido en un elemento estructural muy versátil y económico.
Fuente: www.fontdarquitectura.com
En este sistema las tensiones de tracción en la parte inferior del forjado son resistidos gracias al excelente comportamiento de la chapa de acero, mientras que la compresión en la parte superior es resistida por el hormigón, y comúnmente un mallazo de armado.
Es un sistema que se utiliza en su mayoría en estructuras de pórticos en acero, y que logra economizar eliminando la necesidad de tener un encofrado perdido solo para dar forma al forjado, además de aligerar drásticamente la estructura.
Columnas mixtas
En este caso, podemos encontrar dos subtipos de elemento estructural. El primero de los casos serían los confeccionados con perfiles de acero embutidos dentro de un pilar de hormigón; y el segundo serían perfiles tubulares de acero rellenos de hormigón.
Fuente: Imagen generada por IA
Cuando un perfil de acero está embutido en el hormigón, se necesita de una armadura interna para contener el hormigón en su forma, y a pesar de aumentar su resistencia al pandeo, el único motivo para la utilización de este método suele ser la protección al fuego. En el segundo caso, los perfiles tubulares actúan como encofrado para el hormigón y al mismo tiempo como parte de una armadura transversal o longitudinal, también admitiendo añadir una estructura de acero interna para mejorar la resistencia.
Estructuras Mixtas. Fuente: Arquitectura de Acero
Arriostramientos mixtos
Para los arriostramientos, las soluciones mixtas suelen ser muy similares a lo expuesto anteriormente con los pilares. Nos volvemos a encontrar con ambas soluciones: perfiles de acero embutidos en el hormigón y el hormigón dentro de una “camisa” compuesta por un perfil tubular de acero. De hecho, en el caso de los arriostramientos estos métodos son aún más eficientes, con la salvedad de que requieren de una mayor inversión económica.
En forma de arriostre, perfiles cruciformes en el interior del hormigón brindan gran resistencia a las cargas axiales de compresión y tracción, y el hormigón se encarga de brindar resistencia al pandeo. Sin embargo, este tipo de soluciones suelen estar limitadas a productos prefabricados con fabricantes exclusivos.
Como podemos observar, existen distintas soluciones que combinan las bondades de ambos materiales, y que pueden llegar a ser la diferencia a nivel tanto económico como de diseño en la eficiencia de una estructura. Por lo que, este tipo de soluciones en estructuras mixtas deben formar parte del abanico de herramientas de un calculista estructural, eso sí siempre de la mano de una formación especializada.
