出来ます、クラウドのように簡単にサーバー増強が出来ない環境で将来的にスケールアウトを考えているのならギリギリ分からなくもないと言えなくもない瀬戸際のようなやっぱり分からないな・・・
負荷分散目的でリクエストを受けたnginxが一部のリクエストをそのまま処理するだけならありですが、負荷分散目的のLVSを立ててるサーバー上でWEBサーバー起動してそっちにリクエストを流すとなると無駄ですね
追記
LVSはL4でnginxはL7という事と、LVSは本当に本格的にロードバランサーとして使えるけどnginxは結局ただのプロキシーです。細かい機能の違いは検索してください。
静的コンテンツが多いならLB代わりにnginx入れて静的コンテンツだけnginxで返してそれ以外はそのまま別のWEBサーバーに流せば良いんじゃないか?と思います。nginxは導入の手間もかからず簡単ですからね。
修正依頼コメントに書かれているLB自体も負荷分散したいという事は、既にLVSを導入してパケットを他のサーバーに横流ししているのに耐えきれないって事ですか?ネットワークがしょぼくなければ
問題無いと思うのですが
nginxをLB代わりにしてるなら耐えきれない場合は仕方ないのでL4スイッチ追加するしかないですね
リクエスト→LVS>nginx(2台以上)>WEBサーバー(複数台)
雑に構成書くと上記の通りにして、必要に応じてlvsより後ろを増強してくんでいいんじゃないでしょうか?