“Disposiciones de diseño para elementos compuestos”

“Disposiciones de diseño para elementos compuestos”
Por Ricardo Herrera M., Ph.D. 1 Juan Felipe Beltrán, Ph.D. 2

Resumen
La utilización de construcción mixta en que se combinan materiales de construcción como el acero
y el hormigón ofrece una serie de ventajas desde le punto de vista del diseño y de la construcción.
Esto ha hecho que cada vez más se utilicen sistemas en que se combinanestos materiales
haciéndolos trabajar en conjunto. Este artículo presenta una muestra de posibles aplicaciones de
construcción mixta, discutiendo sus principales ventajas y limitaciones y presentando disposiciones
de diseño que se pueden utilizar para dimensionar y detallar elementos y sistemas estructurales
mixtos.

Introducción
Acero y hormigón han sido usados por años en conjunto paraobtener elementos que puedan
soportar solicitaciones en forma más eficiente. Ejemplo clásico es el hormigón armado, donde la
tracción es tomada por las barras de acero de refuerzo (muy eficientes en tracción) y la compresión
es resistida por el hormigón.
La construcción mixta usando acero y hormigón en conjunto, utiliza las mejores características de
cada material, combinando la rapidez deconstrucción, resistencia, capacidad de cubrir grandes
luces y baja relación peso/resistencia del acero, con la rigidez, amortiguamiento y economía del
hormigón. El resultado de esta combinación es estructuras más eficientes y económicas. El
concepto de construcción mixta incluye sistemas estructurales convencionales compuestos de
elementos estructurales mixtos, sistemas estructurales convencionalesque combinan elementos de
hormigón, acero o elementos mixtos, y sistemas estructurales mixtos, donde la principal resistencia
y rigidez del sistema está dada por elementos mixtos.
El uso de elementos y sistemas estructurales compuestos de acero y hormigón ha experimentado un
gran desarrollo en los últimos años. Grandes proyectos de investigación han sido llevados a cabo
para estudiar nuevasformas de usar hormigón y acero en conjunto, determinar el comportamiento
de estos nuevos miembros e investigar posibles aplicaciones en estructuras resistentes a viento,
sismos, incendios, etc. Este artículo presenta ejemplos de aplicación donde la construcción mixta
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Profesor Asistente, Departamento de Ingeniería Civil, Universidad de Chile. Blanco Encalada 2002, Santiago, Chile.
Email:riherrer@ing.uchile.cl
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Profesor Asistente, Departamento de Ingeniería Civil, Universidad de Chile. Blanco Encalada 2002, Santiago, Chile.
Email: jbeltran@ing.uchile.cl

puede ofrecer ventajas respecto a los sistemas de construcción convencionales. Se incluyen algunos
detalles de las disposiciones de diseño vigentes y el nivel de desarrollo (conceptual, prototipo,
aplicación práctica) delos sistemas y elementos estructurales mixtos mostrados.

Elementos Estructurales Mixtos
La aplicación más básica de construcción mixta consiste en la utilización en elementos estructurales
de ambos materiales (hormigón y acero) actuando en conjunto. Una de las primeras aplicaciones de
elementos estructurales mixtos tuvo lugar en puentes cuya superestructura estaba formada de vigas
de acero ylosa de hormigón (ver Figura 1). El considerar las vigas de acero actuando en conjunto
con la losa de hormigón permitió utilizar tamaños más pequeños de viga, debido a que la losa de
hormigón aportaba en forma significativa a la rigidez y la capacidad a la flexión del conjunto. Para
poder aprovechar esta ventaja, sin embargo, es necesario asegurar que vigas de acero y losa de
hormigón actúenen conjunto, por lo que se requiere la utilización de conectores de corte entre
ambos materiales.

Conectores de corte

Figura 1: Vigas de acero con losa de hormigón

Una versión modificada de este elemento compuesto se utiliza hoy en día en edificaciones en altura.
En este elemento compuesto, la losa está formada por una placa de acero plegada, sobre la que se
vacía el hormigón fresco,...