Estructuras mixtas: acero - hormigón

Podría pensarse que unos materiales son mejores que otros, e incluso hay diseñadores que tiene sus preferencias, pensando que sus diseños son mejores por aplicar uno u otro.

La realidad es que en ingeniería, para cada caso concreto, tendremos un abanico de soluciones posibles, y cada material aportará pros y contras que tendrán que evaluarse correctamente.

De entre los materiales habituales en estructuras, el hormigón y el acero, han sido los preferidos por su versatilidad y adaptación en todo tipo de estructuras. La unión de ambos, acero y hormigón, genera las conocidas como estructuras mixtas que, hoy en día, son muy utilizadas porque optimizan considerablemente las soluciones constructivas.

A diferencia del hormigón armado, en donde el acero que se utiliza es de unas características resistentes particulares para trabajar básicamente a tracción, en las estructuras mixtas, el acero utilizado es el habitual de calidad estructural S-275 Mpa o S-355 Mpa, laminado en caliente.

El hormigón es un material barato, de fácil puesta en obra, que tiene unas excelentes cualidades para trabajar a compresión, con el añadido de que, a diferencia de las secciones equivalentes de acero, presenta un excelente comportamiento frente al pandeo, al presentar secciones, generalmente poco esbeltas. Así parece lógico que aprovechemos al máximo las cualidades de cada material por separado, buen trabajo a compresión del hormigón, excelente trabajo del acero trabajando indistintamente a tracción o a compresión, para crear las estructuras mixtas.

Forjados colaborante preparado para recibir el hormigón.

Cuando en los EEUU, se empiezan a popularizar los edificios en altura, con estructura metálica, a mitad de la década de los años 50 del siglo XX, se ponen a punto los forjados mixtos a partir de la patente de la unión entre la chapa grecada que, actuando como encofrado, recibe el hormigón fresco y el perfil laminado en caliente, mediante una conexión que permite que los dos materiales puedan trabajar conjuntamente.

Es la primera utilización de los forjados mixtos. Las chapas grecadas han ido evolucionando, y hoy en día existe una gran variación de identaciones. Esto es la forma de plegado del perfil de la chapa, con diferentes geometrías, que permiten una correcta conexión entre el hormigón y la propia chapa metálica.

Diferentes tipos de plegados de chapas colaborantes.

Fruto de este desarrollo en el nuevo continente, a finales de la década de los años 60, se desarrollan nuevos sistemas que estudian cómo resolver sobre todo, la conexión del esfuerzo rasante entre los dos materiales estructurales, hormigón y acero.

Así durante los siguientes años, aparece en la normativa europea, en diferentes países, textos técnicos sobre el nuevo sistema constructivo.

Las British Standard recogen en su documento BS-5950-82 la referencia de los forjados colaborantes. Más adelante, a partir de los estudios y directrices de la investigación de Francia, con la publicación de los documentos “Avis Techniques”, se edita el Eurocode nº 4 para las estructuras mixtas.

Sección tipo de un forjado mixto .

Uniones de absorción de esfuerzo rasante.

Pero si este tipo de estructuras presentan, desde el punto de vista mecánico, unas mejoras evidentes, también, por la utilización del hormigón, tienen un muy buen comportamiento frente al fuego, lo que más modernamente ha permitido, ampliar el abanico de sus posibilidades, como en el caso de los pilares mixtos, acero-hormigón.

Los pilares de acero, a partir del recubrimiento del hormigón, presentan menos superficie expuesta al fuego, en caso de incendio, lo cual les permite, con gran rendimiento ser utilizados en estructuras como aparcamientos e industriales con elevado riesgo a incendio.

Estructura de vigas y pilares de sección mixta

Este artículo es una parte del contenido de: