Con columnas de acero y vigas de concreto se busca mayor resistencia sísmica

Las edificaciones que se construyen combinando concreto y acero se conocen como estructuras híbridas y se utilizan para aprovechar las características de estos dos materiales: por parte del concreto reforzado, mano de obra no especializada, bajos costos de protección contra el fuego y cierta libertad en las dimensiones; y del lado del acero estructural, menos tiempo de construcción y la posibilidad de reciclaje cuando termine la vida útil de la edificación.

El ingeniero civil Óscar Andrés Gutiérrez Bolaños, magíster en Ingeniería - Estructuras de la UNAL Sede Manizales, menciona que “las especificaciones para el diseño y la construcción de edificaciones con sistema de resistencia sísmico en concreto reforzado o en acero estructural se han desarrollado de forma independiente, lo cual dificulta los procesos, e incluso alarga los tiempos de construcción”.

Después de indagar sobre la experiencia de países como Estados Unidos y Japón con la construcción de edificaciones en estructuras mixtas o híbridas, el ingeniero propone hacer algo similar en Colombia, ¿cómo? Conectando columnas de acero estructural con forma de H y vigas de concreto reforzado.

“Para evaluar el comportamiento de esta conexión se construyeron 3 especímenes de prueba o probetas; 2 se configuraron con aditamentos metálicos, especie de láminas para proveerle integridad al nudo de modo que el concreto localizado en el amarre no falle y el daño se desplace sobre la viga más allá del nudo, y para generar la articulación plástica sobre la viga, buscando una columna fuerte, viga débil”.

“Además, la transferencia de las fuerzas de la viga a la columna se realizó por medio de barras roscadas de acero, las cuales atravesaron los patines de la columna y se fijaron por medio de tuercas”, explica el ingeniero.

En promedio, los 3 especímenes resistieron hasta 9,5 toneladas de fuerza, pero los aditamentos especiales dieron protección a la conexión híbrida propuesta.

“Esta conexión híbrida es viable siempre y cuando se proteja el nudo mediante estos aditamentos metálicos soldados a los patines de la columna y ancladas a la viga de concreto, ya que en el espécimen sin aditamentos metálicos tuvo un daño localizado en el nudo, lo cual no puede suceder en columnas fuertes vigas débiles”, señala el investigador, quien realizó los ensayos en el Laboratorio de Estructuras de la Sede Manizales.

A las probetas se les impusieron desplazamientos cíclicos que simulan un evento sísmico o temblor y las dos elaboradas con aditamentos metálicos superaron con gran satisfacción los criterios mínimos de validación para cualquier conexión metálica, es decir que cumplirían el Reglamento Colombiano de Construcción Sismorresistente NSR-10 de 2010.

“Esta conexión híbrida tiene gran potencial para ser implementada en edificaciones bajas y en proyectos en donde se busque reducir el tiempo de construcción sin un incremento considerable de los costos”, concluye el ingeniero de la UNAL.