Estructuras Mixtas

POR: In g. Luis Garza Ingeniero Civil. Profesor Universidad Nacional de Colombia, sede Medellín. Gerente General de Industrias de Hierro

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Hasta la década de los 90, los edificios más altos e importantes en el mundo eran en acero estructural únicamente, y solo se utilizaba concreto para las losas de piso. Sin embargo, a partir de esa década, la construcción de los grandes rascacielos, en Asia principalmente, cambió a estructuras mixtas, como en las Torres Petronas, Taipéi 101 o el edificio más alto del mundo, Burj Khalifa.

Y es que el concreto fue por mucho tiempo el único material utilizado en estructuras en Colombia, hasta 1995, año en el que por la apertura económica se permitió la importación de acero estructural a precios competitivos.

Las estructuras de concreto reforzado con varillas de acero tienen muchas ventajas. Sin embargo si se sustituyen algunas de esas varillas por acero estructural, se pueden sumar fortalezas de ambos materiales. A la conocida rigidez, resistencia al fuego, durabilidad y economía del concreto reforzado, el acero estructural le aporta su resistencia (17 veces mayor), ductilidad, facilidad de ensamblar y montaje rápido.

La reducción en el peso de la estructura que se logra con este tipo de estructuras permiten economías significativas en las cimentaciones y reducciones importantes en las solicitaciones sísmicas.  Por estas razones, se han construido numerosos edificios con estructuras mixtas en Colombia, como por ejemplo el Centro comercial Iserra 100, en Bogotá, el Hotel Spiwak Chipichape, en Cali o la Biblioteca EPM, en Medellín.

Una de las mayores ventajas del sis – tema, además de su peso reducido, es la rapidez de su construcción, debido a que es un sistema prefabricado y montado con tornillos, a la manera de un mecano. La tecnología digital que permite hacer planos con un nivel de detalle impensable en velocidad hasta hace pocos años, y alimentar con ellos máquinas robotizadas (de control numérico) que realizan las operaciones de fabricación práctica – mente sin mediciones manuales, permite una gran precisión y agilidad que reemplaza a los antiguos y artesana – les métodos de soldar las estructuras en la obra, con grandes riesgos de calidad en su ejecución y tiempos de ejecución muy grandes, por quedar sujetos a las condiciones climáticas.

El detalle más importante en el diseño, detallado, fabricación y montaje de estas estructuras son las conexiones de los elementos. No solo porque la conexión entre concreto reforzado y acero necesita de detalles especiales, debido a la precisión incompatible de estos sistemas, sino porque este es el ‘talón de Aquiles’, en especial en estructuras en zonas sísmicas.

De acuerdo con la norma sismorresistente colombiana, que solo a partir de su última actualización ha incorporado los requisitos para estructuras mixtas (también llamadas compuestas), solo deben utilizarse uniones que hayan sido probadas en laboratorios. Los ensayos consisten en aplicarles cargas de sismo hasta su máxima capacidad, para comprobar que tienen la suficiente resistencia para garantizar un comportamiento adecuado.

En el caso de las uniones del edificio Serramontti, estas fueron ensayadas en la Universidad Industrial de Santander (U IS), que tiene actuadores dinámicos de última tecnología. Finalmente, en los gráficos siguientes se muestran diferentes aspectos de los modelos y la secuencia constructiva que se utiliza en estos sistemas.