Conexiones Metalicas

“Conexiones para elementos compuestos”
Por Ricardo Herrera M., Ph.D. 1

Resumen
La construcción mixta en que se combinan elementos de acero y hormigón armado ofrece innegables ventajas desde el punto de vista del diseño y de la construcción. Para lograr el trabajo conjunto de un sistema estructural mixto, es necesario que las conexiones entre elementos sean pensadas y diseñadas de acuerdo alos posibles modos de falla que se generan al tener elementos mixtos, por lo que, en general, no es posible utilizar directamente las uniones comunes en construcción convencional en acero o en hormigón armado. Este artículo presenta una muestra de conexiones propuestas o utilizadas en construcción mixta previamente, con énfasis en los aspectos que pueden controlar su diseño.

Introducción
Lasindiscutibles ventajas de la construcción mixta usando acero y hormigón en conjunto, que incluyen la rapidez de construcción, resistencia, capacidad de cubrir grandes luces y baja relación peso/resistencia (aportadas por el acero), y la rigidez, amortiguamiento y economía (aportadas por el hormigón), han hecho que este tipo de construcción esté ganando terreno. Al utilizar las mejorescaracterísticas de cada material, su combinación resulta en estructuras más eficientes y económicas. Independientemente de si se trata de sistemas estructurales convencionales conformados por elementos estructurales mixtos, sistemas estructurales convencionales que combinan elementos de hormigón, acero y elementos mixtos, o sistemas donde la principal resistencia y rigidez del sistema está dada por elementosmixtos, las conexiones entre elementos estructurales representan un desafío para el diseñador. Históricamente, la forma de detallar y diseñar uniones es diferente si se trata de elementos de hormigón armado o elementos de acero estructural. El diseño de uniones para construcción mixta requiere que el ingeniero esté bien preparado en ambas “escuelas” de detallamiento, de manera de poder hacer undiseño seguro, considerando todos los posibles modos de falla asociados al acero, al hormigón armado y los que puedan aparecer por la interacción de los dos materiales de construcción

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Profesor Asistente, Departamento de Ingeniería Civil, Universidad de Chile. Blanco Encalada 2002, Santiago, Chile. Email: riherrer@ing.uchile.cl

Este artículo presenta algunas uniones que se utilizan comúnmenteo que han sido propuestas por investigadores para conectar elementos estructurales de diferente materialidad. Para mayor claridad, las conexiones han sido separadas de acuerdo al tipo de elementos estructurales que conectan.

Conexiones entre elementos estructurales de acero y de hormigón armado
Dentro de esta categoría se encuentran las uniones entre columnas de hormigón armado y vigas deacero, y muros de hormigón armado y vigas de acero. Eventualmente se podría considerar uniones entre columnas de acero y vigas de hormigón armado, sin embargo no se cubrirá ese caso en este artículo, debido a que es una aplicación poco común.

Conexión entre viga de acero y muro de hormigón armado
La Figura 1 muestra dos tipos de uniones que se pueden tener entre un muro de hormigón armado y unaviga de acero. En la Figura 1(a), se muestra una unión de momento típica, donde la viga de acero queda embebida en el hormigón, de manera de poder transferir el momento al muro. En la Figura 1(b) se muestra una unión de cortante, donde una plancha queda embebida en el muro, sujeta con conectores de corte, y la viga se conecta a la plancha a través de soldadura o, en este caso, pernos de altaresistencia. Por supuesto, el hormigón debe tener armadura adecuada para poder lograr la transferencia de esfuerzos, pero esta armadura se ha omitido, para mejor claridad de la figura.

Viga de acero

Viga de acero

Muro hormigón armado

Muro hormigón armado

(a) Unión de momento

(b) Unión de cortante

Figura 1: Conexiones entre elementos convencionales

La Figura 2 muestra el...