Importancia de reforzamiento de estructuras mixtas para soportar sismos

Tips imperdibles para reforzar estructuras mixtas: Estribos y junta sísmica

Aprende lo más fundamental y la importancia de reforzar las estructuras mixtas para optimizar al máximo y aumentar la resistencia contra sismos.

¿Sabes cómo reforzar un sistema de estructura mixta? Te presentamos algunos consejos importantes que debes saber para hacer de tu estructura mixta algo fuerte y duradero. 

Por ejemplo, cómo reforzar los encuentros entre una columna y la parte del muro de ladrillo. Asimismo, qué son los estribos, los traslapes, juntas sísmicas y otros temas muy interesantes. ¡Aprende con nosotros!

4 Consejos vitales a tener en cuenta para el Reforzamiento de la Estructura Mixta

Muchos ingenieros civiles cuentan con el conocimiento para hacer de una estructura mixta reforzada. Por ende, aquellos que aún son nuevos en la materia, les invitamos a tomar en cuenta estos 4 tips de expertos en construcción.

Dentado de Muros con Columnas

Para reforzar los sistemas mixtos en el armado de una columna. Lo primero que se debe tener en consideración es la longitud de traslape. Por ejemplo, cuando se está construyendo por etapas, tenemos el primer piso, luego vamos a continuar la columna en el segundo piso. 

En este punto, tenemos que dejar algo que al colocar el acero esté reforzado ante fuerzas de flexión compresión, flexión mecánica, fuerzas sísmicas de cortante y demás. Él traslape se hace con varillas de 5 octavos y 70 cm en la columna, esto es un buen traslape. 

Los expertos recomiendan que para mejorar sus proyectos, él traslape se puede hacer de un metro, porque te asegura una buena longitud de traslape en la columna. No vean que van a gastar un poco más de acero, sino que será más seguro su proyecto mixto.

Importancia de los Estribos

Los estribos tienen la función de absorber la fuerza de corte, el cortante, es una fuerza que suscita cuando vienen cargas laterales. Cuando el sismo viene, entra a empujar la columna y es cuando se somete a un esfuerzo de corte. Lo cual, los estribos mitigan esta fuerza cortante.

Es importante que las fuerzas de corte estén concentradas en los extremos, tanto en la parte de abajo como en la parte de arriba. Es por eso que, en la parte de abajo, los estribos están más pegados. El primero, segundo y tercero cada 5 cm y a partir del cuarto, empieza cada 10 cm, luego cada 15 y así.

De abajo hacia arriba

El estribo se empieza abrir menos abajo porque la fuerza cortante es, digamos que en el empotramiento, es donde el sismo quiere romper. Por ende, al mover una columna, los empotramientos son los que agarran, porque en la parte central se desfasa. Pero en la parte de abajo, por estar restringido con el nudo, justamente es la fuerza cortante que se incrementa. 

Materiales de calidad

Esto es lo que nace de la mecánica de materiales y la resistencia. Donde se hacen los diagramas de cortantes y demás cálculos. También existen ganchos sísmicos de acero duradero que deben ser 8 veces el diámetro como mínimo. Deben estar mirándose uno y otro, es decir, frente a frente en cada uno de los estribos. 

Importancia de las Juntas Sísmicas

Para hacer un buen refuerzo de una Estructura Mixta, es vital tomar en cuenta excelentes juntas sísmicas. En este ejemplo, se ha dejado una pulgada o 2,54 cm. Los supervisores de obras, mencionan que han visto que dejan 5 cm. Pero, ¿cuál es lo correcto? 

Tenemos una fórmula S=0,006 h mayor que (≥) 0,03 m

Aquí la h es la altura medida desde el nivel del terreno natural hasta el nivel considerado para evaluar s. Esta fórmula va a depender de la altura de cada edificación, mientras más alta mayor serán las juntas sísmicas.

Para qué sirve

Por ejemplo, cuando viene una fuerza sísmica, la columna va a intentar moverse y va a golpear, lo que se llama fenómeno de golpeteo. La columna va a golpear con la otra estructura y si no tuviera las juntas sísmicas, lo que haría es que la columna golpearía de forma abrupta el muro y causaría derrumbe.

Ejemplo de importancia

Usualmente, si el vecino tiene una casa de cinco pisos, igual que ustedes y si el vecino se retira cinco. Lo correcto y estimado es que usted también retire los 5 cm para esta junta de polietileno expandido y eso es de vital importancia para evitar el golpeteo con una eficiencia estructural.

Reforzamiento del Sistema Mixto

El sistema de Estructura Mixta va a ver pórticos, columnas y vigas peraltadas. En el otro eje, trabaja la albañilería. Pero para trabajar en la albañilería no hay estudios, realmente la norma no dice nada. Los expertos dicen que quizás aporte rigidez, pero nadie ha estudiado la interacción y es un muy buen tema de investigación.

Ejemplo de reforzamiento

La interacción entre el tabique y la columna, puesto que si en la albañilería confinada, el desplazamiento, es decir, este desfase que hace este movimiento hace el muro con la columna cuando hay un sismo. 

Es porque la columna es delgada desde el mismo espesor del muro y le permite trasladarse a moverse el muro con la columna. Pero en este ejemplo, la columna es muy grande y al ser muy grande es más rígida.

Entonces, el movimiento lateral no sabemos realmente si el muro podrá colaborarle a la columna y moverse con la columna, porque es una columna muy robusta. Los dientes o espesor de mezcla del muro, según la norma, nos dicen que son de 5 cm.

Es importante saber que si la columna va a una dirección diferente al muro y se suelta, puede llegar a fracturar el ladrillo y romperlo. Lamentablemente, el muro va a quedar aislado de la columna. Por lo tanto, al sistema ya no lo va a poder arrastrar el muro.

Expertos hablando del reforzamiento

Los expertos dicen que es mejor considerar que el muro no aporta rigidez. Pero si lo van a considerar como aportante rigidez y no van a poner una columna pequeña aislándola de la columna principal y lo van a preferir unir. Al menos traten de asegurar la unión o interacción entre el muro y la columna.

¿Cómo lo hacemos? 

Se pueden usar varillas de ¼ para generar más refuerzo. Al menos tiene que penetrar 20 cm y tiene que quedar 15 cm hacia abajo como un gancho. La varilla va a hacerse de columna hacia la otra columna. 

¿Qué se asegura con eso?

Que las interacciones generen una buena conexión y al menos que el muro no se separe de la columna, si en dado caso el diente falla. Ya que el gancho como es corrugado lo va a mantener.

Considerar una placa

Los profesionales recomiendan colocar una placa frente a frente para evitar el tema de torsión. Pero si no quieren invertir en una placa porque es cara, por lo menos, tratan de reforzar la zona de interacción de la columna con el tabique. Lo cual es vital para soportar la fuerza lateral o fuerza sísmica.

Oportunidades de Mejora para el Reforzamiento de una Estructura Mixta

Para reforzar una estructura mixta, trataremos de hacer estas juntas sísmicas como la norma, 11,5 cm como máximo. 

La jornada de trabajo de un muro debe ser de máximo 120 cm. Es importante porque si haces un muro completo de una vez, el mortero de abajo se empieza aplastar porque no tiene la suficiente resistencia.

Por otro lado, es muy relevante generar una buena plantilla, usar un cordel y usar plomada. Cuando está plomado, la cuerda o cordel se pega el tambor arriba en el muro o ladrillo y abajo en el trompo se tiene que notar que esté pegado al muro. Esto quiere decir que el muro está completamente vertical, siendo un correcto proceso constructivo.

El King Kong 18 huecos siempre se usa para la columna con el muro dental y si quieren que esto aporte rigidez. 

No van a usar una pandereta, porque pondrán la vivienda vulnerable. Los 18 huecos son una muy buena opción porque el mortero se incrusta en los ladrillos haciendo una llave y haciendo que el muro sea rígido.

Hay muros portantes, que son aquellos que cargan y soportan el peso que transporta los elementos verticales. Por ende, es importante humedecer el ladrillo antes de sentarlo para que no le quiten agua al mortero y le quite resistencia.

Combinaciones mixtas existentes

Estas combinaciones mixtas, también se llaman soluciones constructivas que se pueden usar en diferentes edificaciones y que son una gran ventaja para el reforzamiento de las estructuras mixtas, es decir, entre las bondades del acero y el concreto. Desde vigas, forjados, columnas hasta arriostramientos mixtos.

Forjados

Los forjados se usan mucho en la construcción de los continentes Europa y Latinoamérica. 

Todo esto porque son elementos estructurales, económicos y versátiles. Gracias a la chapa de acero que tiene el forjado en su parte inferior, su sistema de tensión de tracción es resistente. 

Por otro lado, en su parte superior, la compresión resistente gracias al hormigón y frecuentemente por la malla de armado. 

Los forjados mixtos se usan en los pórticos de acero, logrando bajar el presupuesto porque no es necesario encofrar, más bien, pone más ligera la estructura.

Columnas

Existen dos tipos de columnas mixtas, una es una confección con perfil de acero embutido dentro de un pilar de concreto. Y el otro es el perfil tubular de acero que está relleno de hormigón. 

• Perfil de acero con hormigón. Se refiere cuando los perfiles de acero embutidos con el concreto, se amerita un armado interno que pueda contener el mortero, ya que se usa como método de protección al fuego. 

• Perfil tubular con concreto. También se usa como una armadura longitudinal o una armadura transversal que añade una estructura de acero que hace la función de resistencia interna.

Arriostramientos

Los arriostramientos son un método eficiente, pero se necesita mayor inversión. Dado que, los arriostramientos se forman con perfiles de acero embutidos también en el hormigón, como el concreto dentro de una camisa que es hecha por perfiles tubulares de acero.

Por otro lado, también está el perfil cruciforme que se encuentra en el interior del mortero, lo que logra una gran resistencia en cargas axiales de tracción y compresión. 

El concreto se encarga de darle más resistencia al pandeo. Solo son elementos estructurales que usan para los productos prefabricados. Por eso, son más costosos.

Ventajas de las Estructuras Mixtas en la Construcción

La Estructura mixta se caracteriza por ser resistente gracias al conjunto entre la estructura de acero y el mortero, que trabajan solidariamente. 

Por ende, los avances de la tecnología en cuanto a estos elementos hacen una adaptación inmediata y potencia el empleo notablemente. 

Entre las ventajas más resaltantes en la estructura mixta en las obras civiles y públicas se pueden destacar:

Mayor resistencia y durabilidad

La combinación del acero con el hormigón es sorprendente, porque ambos materiales tienen diversas propiedades mecánicas que permiten crear estructuras duraderas y resistentes que al ser manejadas por separado.

Por ejemplo, el acero brinda una alta resistencia a la tracción, y el concreto proporciona resistencia en la compresión. Cuyas combinaciones hacen que las estructuras puedan soportar grandes cargas y puedan resistir mucho mejor cualquier tipo de condiciones ambientales hostiles.

Mayor rigidez y estabilidad

Una estructura mixta expone una mayor estabilidad y rigidez que las estructuras normales con un solo material. 

Esto se debe por las combinaciones de materiales que permiten hacer la distribución de las cargas de una forma mucho más uniforme y supereficiente; lo cual va reduciendo el de pandeo y la deflexión.

Optimización del peso

Estas dos combinaciones de materiales que son hechas estratégicamente logran reducir considerablemente el peso total de una estructura mixta. Lo más ventajoso de estas combinaciones es que no sacrifica ni la rigidez ni la resistencia de la estructura. 

Por eso, reduce costos en la construcción en general, por ejemplo, disminuye el costo del transporte y cimentación. Asimismo, genera estructuras mixtas mucho más sostenibles en relación con el ambiente.

Flexible, eficiente en diseño y construcción

Estos tipos de estructuras mixtas brindan una gran flexibilidad a los arquitectos e ingenieros civiles en cuanto a los diseños arquitectónicos y estructurales. Puesto que facilita crear espacios y formas desafiantes y complejas, haciendo que, se abra un gran abanico de posibilidades en los diseños innovadores.

La construcción es mucho más eficiente porque optimizan los tiempos de ejecución y los procesos constructivos. Existen prefabricaciones de estructuras metálicas con el mortero que hacen los trabajos más rápidos.

Versatilidad, aplicabilidad, sustentabilidad

¿Sabes por qué las construcciones mixtas son versátiles? Todo gracias a que tienen una amplia gama de aplicaciones: puentes, edificios de gran altura, puentes y naves industriales.

Así es, su gran capacidad de adaptación es muy diversa y se convierten en una de las opciones más usadas y atractivas en los proyectos de construcción.

Además de esto, las estructuras mixtas son sostenibles, porque optimizan la reducción del consumo energético, minimizan el impacto ambiental y optimizan el uso de sus diversos materiales, haciendo que la vida útil de la estructura sea duradera.

Estéticamente atractivas

Como las estructuras mixtas se conjugan con la arquitectura, ofrece una variedad de acabado y estéticas muy atractivas, tanto vanguardistas como modernas. La combinación entre el concreto y el acero, sin duda, posibilita el diseño de formas arquitectónicas visuales impactantes. Puede crear un edificio, vivienda u otro establecimiento con una apariencia única y llamativa.

Desafíos que tiene un ingeniero civil en la construcción de una Estructura Mixta

Como vimos, una estructura mixta cuenta con muchos beneficios, pero también viene con algunos desafíos para cada uno de los arquitectos e ingenieros civiles del mundo. Por eso, es vital importancia considerar los siguientes desafíos en cuanto a su diseño y construcción:

• Diseño complejo. Para hacer un diseño mixto (concreto y acero) se requiere mucho conocimiento de cada uno de los materiales. Así como también, de sus técnicas utilizadas, asimismo saber cómo hacer cálculos precisos asegurando su estabilidad y resistencia.

• Complicaciones al construir. Es fundamental que el arquitecto o ingeniero civil sepa cómo hacer una coordinación eficaz entre las técnicas y materiales de acero y mortero. Puesto que, no es la misma que una estructura convencional de solo concreto.

• Problemas de compatibilidad y corrosión. Por otro lado, el supervisor de la obra debe conocer cómo usar los diferentes materiales para que no exista corrosión a largo plazo. Es decir, saber a través de los estudios existentes y experiencia profesional si son compatibles o no.

Recomendaciones claves

Los expertos en la materia mencionan que si sigues estas recomendaciones importantes, podrás diseñar y construir cualquier estructura mixta, duradera, segura y eficiente. Es fundamental aprovechar todo lo que se pueda, las bondades del acero y el concreto.

Seleccionar bien los materiales

• Acero. Para crear una estructura mixta, fuerte, el acero debe ser de alta calidad, con dimensiones adecuadas y propiedades mecánicas para poder soportar las cargas de dicha estructura.

• Hormigón. Recuerde que la resistencia del concreto debe tener compatibilidad con el acero a usar y el diseño a realizar.

• Conexiones. Para obtener una rigidez y transferencia de cargas eficientes en la estructura mixta, las uniones entre el concreto y el acero deben ser elaboradas con mucho cuidado.

Diseñar, hacer cálculos precisos y supervisar

• Es indispensable hacer un análisis y cálculo estructural detallado, y considerar las condiciones de apoyo, las cargas, las normas de diseño aplicables y las propiedades de los materiales a usar.

• Dichos cálculos tienen que ser precisos y se debe considerar cada uno de los factores relevantes garantizando la estabilidad y seguridad de la estructura mixta.

• Si no hay una buena coordinación entre los proveedores de materiales, la constructora y el equipo de diseño (sea ingeniero o arquitecto), no habrá un correcto trabajo de ejecución de la obra.

• Es crucial que exista una buena supervisión, esto debe ser constante, es decir, antes, durante y después de la construcción para ir verificando que tanto el diseño y los estándares de calidad se cumplan correctamente.

Hacer inspección y mantenimiento regular

• Cuando hacemos inspecciones regulares a las estructuras mixtas, evitamos desastres en el proyecto, ya que podemos detectar algún tipo de daño o deterioro en la estructura, en sus uniones entre el mortero y acero.

• Por eso es que se debe implementar un programa complejo de mantenimiento regular y adecuado. Esto garantizará que la durabilidad de la estructura sea a largo plazo.

Otras recomendaciones cruciales

• Los ingenieros civiles pueden considerar el uso adecuado de algún software especializado en el diseño, análisis y cálculos de estructuras mixtas.

• También, puede hacer diferentes consultas con los expertos en estas estructuras mixtas. De esa forma, poder obtener una asesoría completa y especializada en obras complejas como estas.

• Es crucial que como ingeniero civil o arquitecto, te mantengas actualizado con las últimas tecnologías, códigos y normas en México y partes del mundo donde hacer diseños mixtos similares.

Preguntas frecuentes

A continuación veremos al menos 3 preguntas que conseguimos en Google que muchas personas se hacen. Ya que, la estructura mixta es una de las construcciones más conocidas y antiguas en la ingeniería civil.

¿Qué es un sistema mixto?

Este se encuentra diseñado de forma correcta y específica para poder otorgar una buena sustentación al sistema. De manera que permita una fijación más eficaz entre los elementos estructurales que sean pertenecientes a las construcciones. Más la estructura metálica de los soportes del sistema, tales como: los tubulares, los perfiles metálicos, rectangulares o cuadrados.

¿Qué es la longitud para traslape?

Se le conoce como uno de los factores principales que pueden influir en la rapidez y el buen desempeño del empalme y no es necesariamente el único. Más bien, es aquel al que también le podemos sumar una excelente calidad en el concreto.

Comúnmente se suele usar en las obras de construcción, ya que todo dependerá de la transferencia y del esfuerzo en sí de los fierros obtenidos por este maravilloso material. Está de más decir que, en un traslape es el resultado de la unión de una varilla con otra, pero sin negar que posee un buen mecanismo del empalme. 

¿Qué materiales se combinan en los sistemas mixtos?

Se pueden agregar o combinar muchos materiales conocidos como: el acero, madera, concreto, materiales compuestos y el vidrio. La magnitud y la elección de materiales para la elaboración una estructura mixta, depende de varios factores, entre ellos:

• Las cargas a soportar.

• La luz entre apoyos.

• Los requisitos estéticos.

• Las condiciones ambientales.

• Un gran presupuesto del proyecto a elaborar. 

Un buen ingeniero civil u operador estructural con mucha experiencia en las estructuras mixtas, nos puede ayudar a realizar un buen análisis detallado y poder seleccionar las combinaciones perfectas de materiales con óptimas condiciones para cada caso.

En resumen, las estructuras mixtas requieren de mucho conocimiento y estudio. Todo para que el proyecto sea eficiente, seguro y resistente ante sismos y climas inclementes. ¿Buscas el mejor acero en México? 3G Aceros lo tiene todo para tu obra de construcción mixta. Sigue leyendo y verás 👇👇👇

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