¿Qué es una viga compuesta?

Una viga mixta es un elemento de construcción que consiste típicamente en una losa de hormigón armado unida y soportada por vigas de acero perfiladas. Las vigas compuestas son más fuertes que la suma de sus partes constituyentes y exhiben una combinación favorable de las características de resistencia de ambos materiales. Esto significa que una viga compuesta de acero y hormigón poseerá tanto la resistencia a la compresión del hormigón como la resistencia a la tracción del acero. Hay varios otros tipos de vigas compuestas utilizadas en la industria de la construcción que combinan varios grados de hormigón con compuestos plásticos y madera. La viga mixta de acero y hormigón armado es, sin embargo, la más utilizada.

Unir dos materiales diferentes para formar un compuesto no solo combina las fuerzas colectivas de los dos materiales. La formación de una unión entre materiales relevantes en realidad mejora sus características físicas y hace que el compuesto sea más fuerte que la suma de sus fuerzas. En la construcción a gran escala, el acero y el hormigón son las combinaciones más utilizadas para vigas mixtas. El concreto le da al compuesto masa, rigidez y resistencia a la compresión y reduce la deflexión y la vibración en la losa. Los miembros de acero le dan a la viga su resistencia a la tracción con una excelente relación resistencia-peso y tiempos de construcción rápidos.

Una de las partes más importantes de una viga mixta son los puntos de fijación o conectores de cortante entre los dos materiales. La conexión correcta de las dos partes del compuesto permite que los materiales actúen como una unidad y le da a la viga compuesta su resistencia inherente. Estos conectores de corte suelen ser pernos soldados a las vigas de acero y colocados en la losa de hormigón. El número y el tamaño de estos conectores de corte se calculan cuidadosamente, ya que representan una parte fundamental del rendimiento mecánico de los materiales compuestos.

Una viga mixta de hormigón y acero puede utilizar losas de hormigón coladas previamente o colarse in situ. Las losas prefabricadas se construyen con ranuras o cavidades que aceptan los montantes de fijación. Estos bolsillos se rellenan con hormigón cuando la losa está correctamente colocada. La fabricación de losas en el sitio es un poco más compleja y requiere que se coloque una lámina de cubierta perfilada antes de verter el hormigón. Esta plataforma suele ser de chapa de acero de calibre ligero con diferentes perfiles según la aplicación.

La lámina se coloca encima de las vigas y luego se fijan los conectores de corte a las vigas mediante un proceso de "soldadura a través de la plataforma" o mediante tiro con perdigones. Una vez que la plataforma está en su lugar, se vierte el concreto encima y se agregan barras de refuerzo. La plataforma sirve para encofrar o contener el concreto húmedo y también brinda resistencia al compuesto una vez que la losa se ha curado.

Varios otros tipos de vigas compuestas se utilizan en la construcción a menor escala. Estos incluyen vigas de madera que soportan tiras de concreto liviano que se usan como losas de piso en muchas casas de madera. Las cajas compuestas de resina rellenas de hormigón se utilizan a menudo en la construcción de puentes. Son fuertes, rápidos de fabricar y relativamente livianos y requieren un mínimo de maquinaria pesada para instalarlos. Aunque muy diferentes en los materiales utilizados, todos estos elementos estructurales hacen uso del mismo principio de fuerzas compartidas que las vigas de acero y hormigón más tradicionales.

¿Cuál es la diferencia entre viga compuesta y sellada?

Como se mencionó anteriormente, las estructuras y los edificios contienen una amplia gama de tipos de vigas. Las vigas compuestas son solo uno de los más de 20 tipos que se utilizan en la construcción moderna. Pero tal vez te hayas topado con el término "haz sellado" y lo encuentres un poco confuso. ¿Una viga sellada tiene algo que ver con la construcción?

Resulta que las vigas selladas no son del mundo de la construcción. Son un tipo de diseño de faro de automóvil que incorpora una bombilla colocada detrás de una lente y sellada en una unidad autónoma. Estos eran del tipo de la vieja escuela con los que la mayoría de los autos venían equipados antes de 1990. En su mayoría, encontrará faros delanteros de haz compuesto en los vehículos de hoy:son específicos de marca/modelo, lo que le permite reemplazar solo la bombilla si se quema. Por el contrario, tenía que reemplazar un faro sellado completo si funcionaba mal.

Tipos de vigas de construcción

Entonces, ahora que sabemos que las vigas selladas no tienen conexión con el mundo de la construcción, hagamos una revisión rápida de los tipos de vigas más comunes. Los encontrará clasificados según algunas características lógicas, incluidas las condiciones de soporte, los materiales de construcción, la geometría, las formas de las secciones transversales y el método de construcción.

Materiales de vigas y condiciones de apoyo

Las vigas compuestas entran en la misma categoría que el hormigón armado, el acero y la madera. La mayoría se fabrica combinando acero con hormigón armado, pero otros estilos combinan compuestos plásticos y madera con hormigón. Otras vigas clasificadas por materiales de construcción incluyen acero puro, madera y hormigón armado.

Las vigas de construcción también se clasifican según la forma en que se apoyan. Las vigas simplemente apoyadas descansan sobre soportes articulados en un extremo y soportes de rodillos en el otro. Gracias a esta configuración, es libre de rotar. Las vigas fijas, por otro lado, tienen soportes en ambos extremos pero no pueden girar. Las vigas en voladizo están unidas a una superficie vertical y se extienden hacia afuera. Se usan comúnmente para crear estructuras como ventanales y balcones. Las vigas continuas están equipadas con más de dos soportes a lo largo de toda su longitud.

Geometría de vigas y formas de sección transversal

La forma y la geometría también juegan un papel clave en la función de una viga. Los que tienen formas de sección transversal suelen estar hechos de hormigón armado, acero o una combinación de ambos. Los diseños típicos incluyen rectangular, en forma de T, en forma de L, recto, curvo o cónico.

Método de Construcción

Las vigas de hormigón se pueden moldear mediante métodos de fabricación específicos para proporcionar el mejor soporte posible. Las vigas de hormigón colado in situ se fabrican en el sitio, mientras que las vigas de hormigón prefabricado se fabrican en las fábricas antes de que comience la proyección de la construcción. También existen vigas de hormigón pretensado, que contienen hilos metálicos pretensados ​​en el interior de cada viga para mejorar su rendimiento.

¿Qué tipo de espumas se utilizan para vigas compuestas?

Ya aprendió sobre vigas compuestas y otros tipos de vigas utilizadas en la construcción de edificios. Pero en entornos de alto rendimiento se utiliza otro tipo de viga mixta:la viga sándwich. Esta estructura se usa típicamente en la producción aeroespacial, de automóviles, de embarcaciones marinas y de turbinas eólicas. Las vigas compuestas tipo sándwich tienen muchos beneficios:fuerza, resistencia a la fatiga, durabilidad y rigidez.

Cómo se construyen las vigas sándwich

Las vigas compuestas tipo sándwich generalmente consisten en un núcleo interior de baja densidad y baja rigidez emparejado con dos revestimientos exteriores y un adhesivo fuerte. Los revestimientos exteriores a menudo contienen fibra de carbono o aluminio de grado aeroespacial, pero también pueden fabricarse con laminados de vidrio, termoplásticos reforzados con fibra de carbono o polímeros termoestables. Sus interiores de baja densidad están compuestos de espuma de celda abierta o cerrada. Los fabricantes pueden elegir entre una variedad selectiva de materiales cuando fabrican vigas compuestas tipo sándwich:

• Espuma Nomex
• Panal de abeja metálico
• Espumas de polímero plástico

Espumas Nomex

Nomex es un polímero de meta-aramida duradero, resistente al calor y a las llamas, creado por primera vez por DuPont a principios de la década de 1960. Nomex cuenta con una resistencia a la tracción de 340 megapascales, aproximadamente equivalente a 49,300 psi. También puede manejar temperaturas de hasta casi 700 grados Fahrenheit.

Espumas poliméricas

Las espumas de polímero plástico también son opciones populares para los núcleos de vigas compuestas tipo sándwich. El poliuretano, el cloruro de polivinilo, el polietileno y el poliestireno son los más utilizados. Al igual que Nomex, crean un interior de baja densidad.

Beneficios de las vigas compuestas sándwich

Las vigas compuestas tipo sándwich brindan algunas ventajas importantes desde el punto de vista de la ingeniería. Al combinar revestimientos exteriores rígidos con núcleos interiores de baja densidad, estas vigas brindan una resistencia superior y reducen el peso total. Este diseño da como resultado una alta resistencia a la flexión y rigidez en relación con el peso de las vigas. Dependiendo de los materiales específicos dentro de cada viga, también pueden ofrecer propiedades de aislamiento térmico además de resistencia a la corrosión y estabilidad. También ofrecen una resistencia superior a los choques, la capacidad de absorber la energía del impacto durante las colisiones.