sistemas de anclaje y sujecion

Tecnología de anclajede instalación posterior

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Sistemas de anclaje de instalación posteriorINTRODUCCIÓN

Los anclajes de instalación posterior se usan desde principios del siglo XX para asegurar los componentes delos edificios. En esa época, los orificios para los anclajes se efectuaban con una agujereadora de tipo estrellay un martillo. Los anclajes eran tapones de madera o plomo que se tallaban o moldeaban hasta el tamañoadecuado y luego se introducían en la perforación. Cuando se insertaba un tornillo o un clavo en el tapón,este se expandía contra las paredes del orificio. Los anclajes de fabricación comercial se comenzaron aproducir con plomo o materiales de fibra en diversos tamaños para los distintos pernos o tornillos.

A medida que los materiales y las técnicas utilizados en la construcción cambiaron, se desarrollaron nuevosanclajes para otras aplicaciones. Durante la Segunda Guerra Mundial se desarrollaron los sistemas de fijaciónaccionados a pólvora para reparar los daños en los barcos. Después de la guerra, el uso de la tecnología defijación accionada a pólvora se desarrolló rápidamente y se convirtió en el método estándar de fijación paramuchas aplicaciones livianas en el sector de la construcción. Actualmente existe una amplia variedad deanclajes y sistemas de fijación, incluidas la fijación por gas y las tecnologías con adhesivos. Si bien la diversidadbrinda al usuario la oportunidad de elegir el mejor producto para una aplicación específica, también hace queel proceso de selección sea más difícil. Por este motivo, deben tenerse en cuenta las capacidades de carga ylos demás criterios utilizados para determinar el tipo, el tamaño y la cantidad de anclajes o fijaciones que seutilizarán en cada aplicación. Como en todas las aplicaciones, la capacidad de carga y otros criterios utilizadospara determinar la adecuación de un sistema de anclaje deberán ser revisados y verificados por el profesionalde diseño responsable de la instalación del producto real.

A continuación se busca brindar una guía al usuario de esta información sobre los sistemas de anclajeo fijación más adecuados para cada aplicación.

Antes de seleccionar, debe considerar y revisar varios factores paradeterminar su efecto sobre la aplicación. En primer lugar, debemosconsiderar los componentes principales del ensamblaje con fijaciones.El siguiente diagrama muestra un ensamblaje con fijaciones típicoque utiliza un anclaje.

Algunos elementos críticos a considerar en la selección de un productoincluyen los siguientes:

1. El material de base en la que serán instalados el anclaje o la fijación.2. Las cargas aplicadas por el montaje de sujeción o material a fijar.3. El material del anclaje o de la fijación y el perno/la varilla roscada.4. Los procedimientos de instalación, incluidos el método de perforación,

la preparación del agujero, o la herramienta de instalación utilizada.5. Las dimensiones del material de base, incluidos el grosor, la separación

entre anclajes o fijaciones, y la distancia a los bordes.6. Los efectos de la corrosión y el entorno de servicio.

CONTENIDOS DE LA SECCIÓN

Introducción

Ensamblaje con fijaciones

Materiales de base

Resistencia a la corrosión

Aspectos básicos de las pruebasy los datos

Cargas aplicadas

Comportamiento de los anclajes

Selección del materialde los anclajes

Criterios de instalación

Recomendaciones para el diseño

ENSAMBLAJE CON FIJACIONES

Material de base

Anclaje

AplicadoCarga

Perno/varilla

Montaje de sujeción

MATERIALES DE BASELos materiales de base utilizados en la construcción varían mucho. Si bien lasfijaciones pueden aplicarse a gran cantidad de materiales, el eslabón más débilen el diseño de los ensambles suele ser el material de base. El material de basees un factor crítico para la selección de un anclaje o una fijación, ya que debeser capaz de sostener las cargas aplicadas. La resistencia del material de basepuede variar ampliamente y es un factor clave para el desempeño de losanclajes y las fijaciones. Por lo general, los productos instalados en piedra yconcreto denso pueden resistir cargas mucho mayores que aquellos instaladosen materiales más blandos, como concreto liviano, bloques, o ladrillos. Lascargas medias a pesadas no pueden aplicarse de manera segura a materialescomo el estuco, el mortero, el concreto proyectado, ni el yeso. Antes deinstalar el producto deben curarse completamente los materiales de base.Las siguientes secciones brindan como referencia un resumen descriptivo sobrelos materiales de base típicos. Consulte las secciones de cada producto paraacceder a los detalles sobre los materiales de base adecuados. Debenconsultarse las normas y los códigos locales, y las jurisdicciones conautoridad para completar los detalles del diseño.

ConcretoEl concreto armado se forma con concreto con una determinada resistencia decompresión, combinado con acero de refuerzo (barra de refuerzo). La funcióndel concreto es resistir las fuerzas de compresión mientras que el acero de

INTRODUCCIÓN

refuerzo resiste las fuerzas de tracción. Dos de los factores principales sonla capacidad de trabajo y la resistencia. El concreto fresco debe tener laconsistencia o la capacidad de trabajo adecuadas para su correctacolocación. El concreto endurecido debe ser capaz de alcanzar losniveles de desempeño especificados, incluida la resistencia de compresiónnecesaria. Los requisitos para el diseño y la construcción de edificios conconcreto armado son publicados por el Instituto Estadounidense delConcreto (American Concrete Institute, ACI) en su documento ACI 318,Requisitos del código de edificación para concreto armado (BuildingCode Requirements for Reinforced Concrete).

El concreto es una mezcla de agregado, cemento, agua y aditivos. Suresistencia se consigue mediante la hidratación del cemento (habitualmentePortland) que se usa para aglomerar el agregado. El tipo de cementoutilizado depende de los requisitos de la estructura en la que se colocará elconcreto. Los requisitos se describen en la norma ASTM C 150. Una mezclade concreto está compuesta por agregados finos y gruesos. Los agregadosfinos suelen ser partículas de arena con un diámetro menor a 3/16 in,mientras que los agregados gruesos son piedras trituradas o grava conun diámetro mayor a 3/16 in, según se indica en la norma ASTM C 33para el concreto de peso normal.

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MATERIALES DE BASE (continuación)El peso del agregado utilizado en concreto de peso normal varía entre135 y 165 pcf. Para el concreto estructural liviano, los agregados, como losfabricados con esquisto expandido, pizarra, arcilla o escoria, tienen un rangode peso entre 55 y 75 pcf, según se indica en la norma ASTM C 330. El pesounitario para el concreto de peso normal varía entre 145 y 155 pcf, mientrasque para el concreto estructural liviano va de 100 a 115 pcf. El concretoestructural liviano se utiliza cuando se desea reducir el peso de la estructuradel edificio. Tiene además una mejor resistencia al fuego que el concreto depeso normal. La resistencia y la dureza del agregado afectarán la velocidadde perforación, y el desgaste de las brocas y su vida útil. Los anclajes yfijaciones instalados en concreto liviano pueden tener capacidades de cargade hasta un 40 % menos que los instalados en el concreto de peso normal.Se recomienda efectuar pruebas en el sitio si no se cuenta con datosespecíficos disponibles para el material de base.

Otro tipo de concreto es el concreto aislante liviano. Este tipo de concretose utiliza para la aislación térmica y no debe confundirse con el concretoestructural liviano. La norma ASTM C 332 detalla dos grupos de agregadosutilizados en el concreto aislante liviano. El Grupo I incluye agregados comola perlita y la vermiculita. Estos agregados habitualmente producen concretocuyo peso varía entre 15 y 50 pcf. Los agregados en el Grupo II se preparanpor expansión, calcinación o aglutinación de productos, como escoria de altohorno, ceniza fina, esquisto o pizarra. En el Grupo II también se incluyenmateriales naturales como piedra pómez, escoria y toba, que producenconcreto con un rango de peso entre 45 y 90 pcf. El concreto aislanteliviano habitualmente presenta resistencias a la compresión que van de100 a 300 psi. Siempre son necesarias pruebas de desempeño en el sitiopara las instalaciones con concreto aislante liviano.

El concreto aireado pretensado autoclavado (AAC) es un materialde construcción de concreto liviano relativamente nuevo en Estados Unidos,pero que se ha usado en otras partes del mundo durante más de 70 años.Las materias primas utilizadas para fabricar el AAC son arena pulverizada,agua, cemento y cal –, los mismos ingredientes que en el concretoconvencional, excepto que no hay agregados gruesos en la mezcla. Lasmaterias primas se dosifican para formar una lechada. La lechada se vierteen moldes de acero. Debido a las reacciones químicas que ocurren en lalechada, el material se expande y encapsula pequeñas burbujas de airedentro del soporte macizo. Después del fraguado, pero antes delendurecimiento final, la masa se corta con máquinas en unidades detamaños diversos. Esas unidades luego son curadas al vapor bajo presiónen autoclaves, donde el material se transforma en productoscompletamente curados y endurecidos.

El AAC se presenta en forma de bloques, disponibles en una multitud decombinaciones de grosor, altura, largo y resistencia de compresión. El AACtambién se produce en forma de paneles reforzados que pueden utilizarsecomo paneles exteriores no portantes horizontales y verticales para paredes,paneles verticales portantes, y paneles para pisos y techos. Los productos deAAC se han utilizado exitosamente en diversos tipos de construccionescomerciales y residenciales, así como en protecciones acústicas en autopistas,minas, cortafuegos y muros para huecos. Puede encontrar lasespecificaciones del AAC en la norma ASTM C 1386 sobre los elementos debloque no reforzados y en la ASTM C 1452 para los paneles reforzados. Elrango de resistencia mínima de compresión va de 300 a 1000 psi; el valormás frecuente es 580 psi.

El rango de la densidad aparente en seco va de 25 a 50 pcf. Los productosmás comunes se fabrican con densidades de 31 a 37 pcf. Las pruebas dedesempeño en el sitio son siempre necesarias para las instalaciones en AAC.

Los aditivos se especifican en el diseño de la mezcla para modificar elconcreto, ya sean sus características para la colocación o sus propiedadesde endurecimiento. Los aditivos incorporadores de aire dispersan pequeñasburbujas de aire en la mezcla de concreto para ayudar a mejorar laresistencia al congelamiento y descongelamiento, y aumentar su capacidadde trabajo. Otros ejemplos de aditivos utilizados son los superplastificantes,que permiten reducir la cantidad de agua en la mezcla y obtenerproporciones de agua a cemento mucho menores, y otros productosque aceleran o reducen la velocidad de fraguado del concreto.

Si bien el tipo de cemento, el agregado y otros aditivos inciden sobrela resistencia de compresión del concreto, la proporción agua cementoes el factor que más incide. A medida que disminuye la proporciónagua cemento, aumenta la resistencia de compresión del concreto. Paradeterminar la resistencia de compresión del concreto, se forman probetasen cilindros de aproximadamente 6 in de diámetro y 12 in de largo, según lanorma ASTM C 31. Los cilindros se rompen a intervalos especificados segúnla norma ASTM C 39, habitualmente a los 7 y 28 días, y la resistenciaresultante se calcula al incremento de 10 psi más próximo.

Las capacidades de carga para las instalaciones en concreto de peso normalque se detallan en este manual corresponden al concreto que alcanzasu resistencia de compresión designada de 28 días. Se considera que elconcreto está «inmaduro» si tiene menos de 21 días; eso puede afectarel desempeño de los anclajes y las fijaciones. No se recomienda que losanclajes y las fijaciones se coloquen en concreto con menos de 7 díasde curado. Si el concreto no se ha curado por al menos 21 días, lascapacidades de carga esperadas serán para la resistencia de compresiónreal al momento de la instalación. Se recomienda efectuar pruebasen el sitio para las instalaciones en concreto cuando su resistenciao condición es desconocida o cuestionable. En algunas secciones se detallantambién las capacidades de carga para instalaciones en concreto estructuralliviano. Las capacidades de carga detalladas en este manual se calcularon enmiembros de prueba no reforzados, para proporcionar datos iniciales útilesaún sin tener en cuenta el posible beneficio de los refuerzos, a menos que seindique lo contrario.

Para resistir las fuerzas de tracción, se colocan refuerzos de acero en losencofrados, como barras de refuerzo deformadas o mallas de alambresoldado, antes de verter el concreto. Para las construcciones con concretopretensado o postensado, pueden utilizarse barras, alambres o cables comorefuerzo. También se usan clavijas lisas, principalmente para resistir cargas decorte. Los refuerzos de acero no deben ser perforados ni punzados sinautorización del profesional de diseño responsable del proyecto. La siguientepágina contiene tablas que detallan las dimensiones y resistencias de barrasde refuerzo deformadas estándar de Grado 40 y Grado 60 según la normaASTM A 615 y los códigos de edificación.



N.° 3 0.110 2200 4400 7700 2640 6600 9900(71.0) (9.9) (19.8) (34.7) (11.9) (29.7) (44.6)

N.° 4 0.200 4000 8000 14 000 4800 12 000 18 000(129.0) (18.0) (36.0) (63.0) (21.6) (54.0) (81.0)

N.° 5 0.310 6200 12 400 21 700 7440 18 600 27 900(200.0) (27.9) (55.8) (97.7) (33.5) (83.7) (125.6)

N.° 6 0.440 8800 17 600 30 800 10 560 26 400 39 600(283.9) (39.6) (79.2) (138.6) (47.5) (118.8) (178.2)

N.° 7 0.600 12 000 24 000 42 000 14 400 36 000 54 000(387.1) (54.0) (108.0) (189.0) (64.8) (162.0) (243.0)

N.° 8 0.790 15 800 31 600 55 300 18 960 47 400 71 100(509.7) (71.1) (142.2) (248.9) (85.3) (213.3) (320.0)

N.° 9 1.000 20 000 40 000 70 000 24 000 60 000 90 000(645.2) (90.0) (180.0) (315.0) (108.0) (270.0) (405.0)

N.° 10 1.270 25 400 50 800 88 900 30 480 76 200 114 300(819.4) (114.3) (228.6) (400.1) (137.2) (342.9) (514.4)

N.° 11 1.560 31 200 62 400 109 200 37 440 93 600 140 400(1006.4) (140.4) (280.8) (491.4) (168.5) (421.2) (631.8)

N.° 14 2.250 45 000 90 000 157 500 54 000 135 000 202 500(1451.6) (202.5) (405.0) (708.8) (243.0) (607.5) (911.3)

N.° 18 4.000 80 000 160 000 280 000 96 000 240 000 360 000(2580.6) (360.0) (720.0) (1260.0) (432.0) (1080.0) (1620.0)

Tamañode la

barra derefuerzo

d

Área dela barra

derefuerzo

Abrin2 (mm2)

Tracciónpermisible

lb(kN)

Resistenciaúltimalb

(kN)

Resistenciade fluencia

lb(kN)

Tracciónpermisible

lb(kN)

Resistenciaúltimalb

(kN)


lb(kN)

Barra de refuerzo de Grado 40 Barra de refuerzo de Grado 60

20 000 40 000 60 000 24 000 60 000 90 000(138.0) (276.0) (414.0) (165.6) (414.0) (621.0)

Tracciónpermisible

psi(MPa)

Resistenciaúltimapsi

(MPa)


psi(MPa)

Tracciónpermisible

psi(MPa)

Resistenciaúltimapsi

(MPa)


psi(MPa)

Barra de refuerzo de Grado 40 Barra de refuerzo de Grado 60

MATERIALES DE BASE (continuación)

Las resistencias indicadas en la tabla anterior se calculan segúnlos siguientes esfuerzos. El esfuerzo de tracción permisible, fs,para los refuerzos se basa en los requisitos del código de edificación.

Generalmente, el concreto puede soportar mayores cargas que los ladrilloso los bloques. A medida que la profundidad de empotramiento de unanclaje o una fijación aumenta, también lo hará la carga de tracción, hastaun punto en que se alcanzará la capacidad de extracción o resistencia delmetal del anclaje, o se llegará al límite de capacidad del concreto y elmaterial de base fallará de manera local.

En las siguientes figuras se muestran los métodos comunes de construcciónen los que puede usarse concreto.

Concreto vertido en el sitio con sistema de encofrado

Losas compuestas vertidas sobre lámina de acero

T premoldeadas Vigas y columnas premoldeadas

Placa pretensada Paneles de muro con premoldeadohorizontal en obra

Losas y vigas postensadas

Materiales de mamposteríaLa resistencia de los materiales de mampostería habitualmente esmenor que la del concreto, y la consistencia de esos materiales puedevariar según la región. Para formar un muro se unen los componentesindividuales de mampostería con una argamasa de cemento. Las filashorizontales se llaman hiladas, y las secciones verticales, paños. Laresistencia de la argamasa a menudo es el factor crítico para eldesempeño del producto. Los anclajes o fijaciones pueden instalarseen la junta horizontal de la argamasa o directamente en algunos tiposde unidades de mampostería. En las pruebas de campo los productosdeben instalarse y cargarse para simular su ubicación real. El sistemade prueba de anclajes utilizado debe cubrir la junta o la unidad paraproporcionar una prueba sin restricciones.

Nota: Los materiales de base huecos requieren especial cuidado,ya que el anclaje o la fijación deben tener el tamaño adecuadopara coincidir con el grosor de la pared, o ser elegidos paraexpandirse adecuadamente en las zonas huecas en el caso de lospernos acodados. Cuando use anclajes pueden ocurrir desprendimientosdurante el proceso de perforación, lo que reducirá aún más el grosorde la pared. Habitualmente los fabricantes de materiales de basehuecos especifican la carga máxima que se puede aplicar al material.Como la resistencia de los materiales de mampostería varía mucho,se recomienda realizar pruebas en el sitio para determinar lascapacidades de carga reales para las aplicaciones críticas.

Bloques de concretoSe pueden encontrar bloques de concreto para mampostería dediversos tamaños y formas, según la antigüedad y ubicación deledificio. Se utilizan estilos huecos y macizos que pueden clasificarsecomo portantes o no portantes. Los bloques portantes, conocidoscomo unidades de mampostería de concreto (CMU) suelen seradecuados para los anclajes o las fijaciones.



La resistencia de compresión mínima según la especificación ASTMes 1900 psi. Las dimensiones nominales típicas son 8 in x 8 in x 16 in,con un grosor mínimo en las caras exteriores de 1-1/4 in a 1-1/2 in.En los bloques macizos de 75 % el grosor típico de las caras exterioreses 2-1/4 in. Para los anclajes el grosor de las caras exteriores puedereducirse hasta en 1/2 in durante la operación de perforación debidoa los desprendimientos en el lado posterior de la cara externa.

Los muros de bloques rellenos con mortero se construyeron utilizandolos bloques huecos descritos anteriormente, que fueron rellenadoscon mortero fino según se indica en la norma ASTM C 476.

LadrilloSe pueden encontrar unidades de ladrillo de distintos tamaños, formas yresistencias según la antigüedad y la ubicación del edificio. El ladrillo sefabrica con arcilla o esquisto, que luego se extruye o corta con alambre,se moldea a máquina o a mano, y después se endurece a través de unproceso de cocción. En su estado natural se obtiene un acabado colorante cuando se utiliza arcilla, mientras que el esquisto produce un tonorojizo. Se agregan pigmentos minerales, esmaltes u otros compuestospara cambiar el impacto visual del ladrillo. El ladrillo estructural puedeutilizarse para construir muros portantes, o como revestimiento o fachada.

El ladrillo se fabrica en unidades macizas de mampostería, o connúcleos durante la extrusión. Los núcleos reducen el peso de ladrilloy facilitan su colocación. La norma ASTM C 652 describe las unidadesde mampostería de ladrillo hueco. El ladrillo hueco se define comoaquel con una superficie transversal portante menor al 75 % de su áreabruta medida en el mismo plano. Los requisitos de las propiedadesfísicas de las unidades de ladrillo hueco son más estrictos que para lasunidades de loseta cerámica estructural. A menudo, los núcleos generanproblemas cuando se intenta instalar anclajes tradicionales con expansión,ya que los muros angostos resultantes no pueden soportar los elevadosesfuerzos portantes generados por el mecanismo de expansión.En este caso, debe considerarse un anclaje alternativo, por ejemplo,uno adhesivo. Los muros de ladrillo habitualmente no son adecuadospara las fijaciones colocadas con herramientas eléctricas.

La norma ASTM C 62 describe los ladrillos macizos para construcción,mientras que la C 216 describe los ladrillos macizos para fachadas.Para proporcionar una mayor resistencia a las cargas laterales a menudose refuerzan los muros con barras de refuerzo de acero. Los paños deladrillo se atan entre sí y luego se llenan con mortero para que puedanactuar junto con las barras de refuerzo.

MATERIALES DE BASE (continuación)Se recomienda efectuar pruebas en el sitio para las aplicaciones críticashan debido a las amplias variaciones en estos materiales, a menos quese indique lo contrario. La norma ASTM C 90 describe las unidades demampostería de concreto huecas y macizas portantes fabricadas concemento Portland, agua y agregados minerales, tanto normales comomedianas y livianas.

En los siguientes diagramas se muestran las formas típicas de lasunidades de mampostería de concreto. El término «cara externa»se refiere a la parte lateral exterior del bloque, mientras que «paredinterna» se refiere a las paredes interiores que dividen las celdas huecas.

La diferencia entre los bloques huecos y macizos se basa en lasuperficie transversal portante del bloque. Los bloques macizos sedefinen como aquellos con una superficie transversal portante de nomenos del 75 % de la superficie bruta del bloque medida en el mismoplano. Las dimensiones mínimas típicas de la cara externa y el grosorde las paredes interiores o se indican en la norma ASTM C 90. Unode los factores críticos que contribuyen a la resistencia de una paredde mampostería es el tipo de argamasa utilizado para unir las unidadesde mampostería. La argamasa se prepara con una mezcla de cemento,un agregado muy fino y agua. La norma ASTM C 270 describe lasargamasas de cal-cemento y de mampostería. Cada uno de ellosestá disponible en cuatro tipos, según se resume en la norma. Paraproporcionar una mayor resistencia a las cargas laterales, a menudose refuerzan las unidades de mampostería de concreto con barrasde refuerzo de acero. En este caso las unidades huecas se llenancon mortero para permitirles actuar conjuntamente con las barrasde refuerzo.

La experiencia ha demostrado que la consistencia de los bloques rellenoscon mortero varía mucho. Las zonas huecas a menudo son un problema,por eso se recomienda efectuar pruebas de desempeño en el sitio.

En este manual se publican las capacidades de carga de guía paraalgunos productos instalados en la cara externa de las unidades huecasde mampostería de concreto portantes y de varios empotramientos enunidades rellenas con mortero. Las capacidades de carga detalladas eneste manual se calcularon en miembros de prueba no reforzados paraproporcionar datos iniciales útiles aún sin tener en cuenta el posiblebeneficio de los refuerzos, a menos que se indique lo contrario.

Para las unidades huecas, la mayoría de los anclajes se probaron enmuros construidos con bloques de concreto de peso normal acordes ala norma ASTM C 90, Grado N. Grado N significa que son adecuadospara su uso en muros exteriores por encima o debajo del grado quepueden estar o no expuestos a humedad.

Pared interna

Ancho

Formas típicas de las CMUCara externa Celda hueca

Mampostería de concreto con mortero

Cuando se usan ladrillos para la fachada de un edificio, es importanteasegurarlos adecuadamente al muro de soporte y a la estructura conanclajes de materiales resistentes a la corrosión, como el acero inoxidable.

Típico muro portante de ladrillo



Loseta cerámica estructuralSe pueden encontrar unidades de loseta cerámica estructural de distintostamaños, formas y resistencias. Se usan principalmente en muros. Las unidadesde loseta se fabrican con arcilla, esquisto o arcilla refractaria, que se extruyepara darle forma y luego se endurece mediante cocción. Las unidadesterminadas pueden tener un acabado natural o esmaltado. Durante elproceso de extrusión, se forma una gran cantidad de células continuaso espacios huecos dentro de la loseta. El grosor típico de la cara exterior es3/4 in, con paredes internas de 1/2 in de grosor. Las losetas de punta estándiseñadas para ser colocadas en muros con el eje de las celdas en sentidovertical, mientras que las losetas de canto están diseñadas para su colocacióncon el eje de las celdas en sentido horizontal.

Estos materiales presentan un problema cuando se trata de instalar anclajes,ya que los muros resultantes son angostos y no toleran las elevadas cargasde esfuerzo que les imponen los anclajes mecánicos. Para las cargas livianaspuede usarse un anclaje para muros huecos, que se abre detrás de la caraexterior. Para cargas más pesadas se sugiere un anclaje adhesivo colocadocon un tamiz instalado a través de la cara exterior y la pared interna. Parala mayoría de los casos se recomiendan pruebas en el sitio. Las losetascerámicas estructurales no son un material de base adecuado paralas fijaciones colocadas con herramientas eléctricas.

Las unidades de loseta cerámica estructural se pueden usar para construirmuros portantes y como revestimiento o fachada. La norma ASTM C 34describe las losetas cerámicas estructurales para muros portantes. Las losetasde Grado LBX resisten la exposición a las condiciones climáticas, mientrasque las de Grado LB suelen usarse en entornos protegidos. La resistenciade compresión mínima en este tipo de unidades varía entre 500 y 1400 psi,según su orientación y grado. En la norma ASTM C 212 se describenlas losetas cerámicas estructurales para fachadas.

La norma ASTM C 56 describe las losetas cerámicas estructurales paraaplicaciones no portantes, utilizadas principalmente en tabiques. A veces, aeste tipo de ladrillo se lo llama terracota arquitectónica, aunque este términose aplica mejor a unidades de construcción ornamentales. No se especificala resistencia mínima de compresión para este tipo de ladrillo.

Lámina de aceroLas láminas de acero se fabrican en muchas configuraciones distintas,para su uso como plataformas en pisos (compuestos y no compuestos) oplataformas para techos. Habitualmente se forman en frío a partir de hojasde acero para proporcionar la combinación de tipo de lámina, profundidady calibre (grosor) para cumplir las especificaciones de la aplicación.

PiedraHay distintos tipos, colores y texturas de piedra natural para diversasaplicaciones de construcción. La roca natural cortada en tamaños y formasespecíficos suele llamarse piedra dimensionable, a diferencia de la piedraquebrada o triturada, como la que se usa para agregar al concreto. Lastres clases habituales de roca utilizadas para fabricar piedra dimensionableson la ígnea, la metamórfica y la sedimentaria. El granito es un materialígneo, mientras que la piedra de mármol para la construcción esmetamórfica. Ambas piedras tienden a ser más duras que la caliza o laarenisca, que son materiales sedimentarios. La resistencia y la calidad de lapiedra pueden variar enormemente según la cantera y la ubicación geológica.

Generalmente, los anclajes instalados en materiales más blandos, como lapiedra caliza o la arenisca, tendrán capacidades similares a las del concreto de2000 psi. En piedras más duras, como el granito o el mármol, las capacidadesserán similares a las del concreto de 4000 o 6000 psi. Se recomiendaefectuar pruebas en el sitio debido a la gran variación en la resistencia dela piedra natural. Por lo general no se considera la piedra como un materialde base adecuado para las fijaciones colocadas con herramientas eléctricas.

Las unidades de piedra dimensionable pueden utilizarse para formar unmuro portante, y como revestimiento o fachada. La mampostería construidacon piedra con pocas formas o sin formas estandarizadas suele llamarseacabado rústico, mientras que cuando se usa piedra con cortes precisosse llama sillar. Cuando se la utiliza en fachadas de edificios, es importanteque la piedra se ajuste adecuadamente al muro de soporte con anclajesde materiales resistentes a la corrosión, como el acero inoxidable. La normaASTM C 119 describe a las piedras dimensionables para la construcciónde edificios. Las especificaciones para tipos individuales de piedras incluyenla C 503 para el mármol, la C 568 para la piedra caliza, la C 615 parael granito y la C 616 para los materiales de cuarzo.

Ladrillo (continuación)

En este manual se publican capacidades de carga de referencia paraanclajes instalados en ladrillo macizo y muros de ladrillo con múltiplespaños. A menos que se indique lo contrario, los anclajes se probaronen muros construidos con ladrillos que cumplen los requisitos de la normaASTM C 62, Grado SW. Grado SW significa que son adecuados parasu uso en muros exteriores expuestos a condiciones climáticas severas.La resistencia mínima de compresión según la especificación ASTMes de 1250 a 3000 psi. Sin embargo, las resistencias reales pueden llegara entre 6000 y 8000 psi. Tanto los muros de ladrillo con un solo pañocomo aquellos con varios paños fueron construidos con argamasa decemento-cal Tipo S, según la norma ASTM C 270.


Formas típicas de las losetas cerámicas

Piedra con soporte de loseta Fachada de piedra Tabique de cerámica estructural



Las nervaduras, con distintas profundidades y tamaños, agregan resistenciade flexión según la distancia entre apoyos.

Las láminas de acero se proporcionan sin recubrimiento, pintadas ogalvanizadas, y de varios grosores según la norma ASTM A 525. Losgrosores habituales de los galvanizados son Grado 90 (0.90 oz/ft2) yGrado 60 (0.60 oz/ft2). El siguiente diagrama muestra un corte típicode una lámina de acero.

Las normas de la industria para el diseño, la fabricación y el uso de lasláminas de acero son provistos por Steel Deck Institute (SDI), Factory MutualResearch Corporation (actualmente conocida como FM Global), y

Underwriters Laboratories (UL). Los requisitos para los materiales tambiénse indican en las normas ASTM A 611 y A 446. La resistencia de fluenciade las láminas de acero varía entre 25 000 y 80 000 psi, según su grado.

Actualmente, el grosor de las láminas de acero se especifica según elsistema decimal más que por su calibre. Las láminas de acero para pisosutilizadas para construcciones compuestas con relleno de concretotípicamente tienen nervaduras de 1-1/2 in, 2 in, y 3 in de profundidad.Existen otras profundidades, de hasta 7-1/2 in. Este tipo de lámina suelefabricarse con una resistencia mínima de fluencia de 33 000 psi. Las láminasde acero no compuestas se utilizan como encofrados permanentes paralosas de concreto con nervaduras de entre 1/2 in y 2 in de profundidad.

En el caso de las láminas de acero para techos, las nervaduras se clasificancomo angostas, intermedias o anchas, con una profundidad mínima de 1-1/2 in a intervalos de 6 in de centro a centro. También existen láminascon nervaduras profundas, de un mínimo de 3 in y una separación de 8 inde centro a centro. Otros tipos de láminas de acero incluyen las láminaspara pisos o techos acústicos, las láminas largas para techos, y las láminascelulares para techos.

AG

B D

E FC

A – Nervadura E – Pared internaB – Reborde superior F – ProfundidadC – Solapamiento lateral G – Ancho de la coberturaD – Módulo


RESISTENCIA A LA CORROSIÓNDebe considerarse el entorno corrosivo en el que se instalará un anclajeo una fijación. La corrosión puede describirse de manera general comola destrucción del material por reacciones químicas o electroquímicasdebidas al entorno de la aplicación. Las estimaciones de la industriasobre el costo anual de la corrosión son del orden de miles de millonesde dólares. La corrosión es un tema muy complejo. Continuamente seadquiere más conocimiento relacionado por la experiencia que se generaen la industria. En las siguientes dos secciones se describen lascorrosiones química y electroquímica para proporcionar una comprensiónbásica del proceso.

Corrosión químicaEl ataque químico directo ocurre cuando un anclaje o una fijación sesumergen en la sustancia corrosiva, habitualmente un líquido o un gas.Por ejemplo, un anclaje utilizado para inmovilizar equipos en un tanquede tratamiento de agua deberá ser de un material resistente al clorou otros líquidos corrosivos presentes. Este tipo de corrosión tambiénpuede ocurrir cuando se coloca una fachada de piedra sobre un muro desoporte. Pueden formarse ácidos suaves en las cavidades del muro debidoa la reacción de la condensación con la piedra colocada. El productoseleccionado tendrá que ser resistente al tipo de ácido que se forme.

Corrosión electroquímicaTodos los metales tienen un potencial eléctrico, que ha sido medidoen investigaciones y clasificado en una serie de fuerzas electromotrices.Cuando dos metales con diferente potencial eléctrico se ponen encontacto en la presencia de un electrolito, el metal con menor potencial(el menos noble) será el ánodo, mientras que el metal con el mayorpotencial (el más noble) será el cátodo.

A medida que la corriente eléctrica fluye del ánodo al cátodo, tendrálugar una reacción química. El metal que constituye el ánodo se corroeráy depositará una capa de material sobre el metal que funciona comocátodo. Cuanto mayor sea el potencial eléctrico entre dos metalesdiferentes, mayores serán el flujo de corriente y la tasa de corrosióncorrespondiente. La tasa de corrosión también se verá influida porla conductividad del electrolito.

Serie galvánica+ Extremo corroído (anódico, o menos noble)

- Extremo protegido (catódico o más noble)

MagnesioAleaciones de magnesioZincAluminio 1100CadmioAluminio 2024-T4Acero o hierroHierro fundidoFerrocromo (activo)Hierro fundido Ni-ResistAcero inoxidable Tipo 304 (activo)Acero inoxidable Tipo 316 (activo)Soldadura de plomo y estañoPlomoEstañoNíquel (activo)Aleación de níquel-cromo Inconel (activo)Aleación Hastelloy C (activo)LatonesCobreBroncesAleaciones de cuproníquelAleación de cuproníquel MonelSoldadura de plataNíquel (pasivo)Aleación de níquel-cromo Inconel (pasivo)Ferrocromo (pasivo)Acero inoxidable Tipo 304 (pasivo)Acero inoxidable Tipo 316 (pasivo)Aleación Hastelloy C (pasivo)PlataTitanioGrafitoOroPlatino



RESISTENCIA A LA CORROSIÓN (continuación)

Para proporcionar un enfoque más práctico a la comprensión de la seriede fuerzas electromotrices, se efectuaron pruebas en aleaciones ymetales comerciales en agua de mar para desarrollar un cuadro llamadoSerie galvánica. Uno de los motivos por los que se usó agua de marcomo electrolito fue su alta conductividad. La tabla anterior detallauna muestra representativa de metales diferentes e indica su potencialrelativo de corrosión galvánica. Cuando dos metales diferentes estánen contacto (acoplados) en presencia de una solución conductora oelectrolito (es decir, agua) la corriente eléctrica fluye desde el metalmenos noble (anódico) hacia el más noble (catódico). En todos lospares, el metal menos noble es más activo y se corroe, mientrasque el más noble recibe una protección galvánica.

Para evitar la corrosión galvánica, puede recurrirse a las siguientesprecauciones:

1. Usar el mismo metal o metales similares en los ensambles. Elegirmetales cercanos entre sí en la Serie galvánica.

2. Cuando se conectan metales diferentes en presencia de una soluciónconductora, sepárelos con materiales dieléctricos, como aislantes,unavunta, o un revestimiento. Debe cuidarse el mantenimientode los revestimientos para evitar ataques acelerados en los puntoscon imperfecciones.

3. Evite las combinaciones donde la superficie del material menos noblesea relativamente pequeña. Es una buena práctica utilizar anclajes ofijaciones de un metal más noble que aquel que está siendo asegurado.

En las aplicaciones críticas deben llevarse a cabo pruebas para simularlas condiciones reales.

Según la aplicación, es posible que deba considerar otros tipos decorrosión electroquímica, como la corrosión bajo esfuerzo. En todoslos casos es importante evaluar la aplicación y el entorno de serviciopara efectuar una selección adecuada.

Recubrimientos y capasExisten diversos recubrimientos y capas contra ciertos extremos decorrosión. Por lo general, se elige una capa de un metal menos noble(con menor potencial eléctrico) que el metal de base que debe proteger.Al ser expuesto a una reacción electroquímica, la capa se corroerá osacrificará y el metal de base quedará protegido. Una vez que la capase haya reducido significativamente, el material de base comenzará acorroerse. Si se elige un metal más noble para la capa y este se daña,el metal de base comenzará a corroerse inmediatamente.

Galvanizado y zincadoEn el caso de los anclajes y las fijaciones de acero al carbono, el zinces uno de los materiales más comunes para las capas, ya que puedeaplicarse en una gran variedad de grosores y es menos noble que el aceroal carbono. Se puede aplicar el zinc a través de galvanoplastia, métodosmecánicos o galvanizado por inmersión en caliente.

La siguiente tabla muestra la típica tasa media de corrosión del zinc segúndatos recopilados por ASTM. En teoría, la expectativa de vida de una capade zinc será su grosor dividido por la tasa de corrosión. Estos valores debenusarse solo en forma orientativa, ya que los resultados serán diferentessegún las condiciones locales.

El zincado estándar utilizado en los anclajes de acero al carbono seaplica por galvanoplastia (a menudo denominado zinc «comercial»).Los componentes del anclaje se sumergen en una solución de basede agua que contiene un compuesto de zinc. Después, se induce unacorriente eléctrica en la solución, que causa que el zinc se precipitey se deposite sobre los componentes. Los productos Powers de aceroal carbono habitualmente son zincados por electrodeposición segúnla norma ASTM B 633, SC1, Tipo III. SC1 significa Condición deservicio 1, adecuada para un entorno benigno, con un grosor promediodel recubrimiento de 5 micrones (0.0002 in). Esta condición tambiénse clasifica como Fe/Zn 5. Tipo III indica que se aplica sobre el zincadoun tratamiento adicional con cromato transparente. Antes de aplicarel tratamiento con cromato, los productos tratados al calor zincadospor electrodeposición se suelen hornear para eliminar el hidrógenoque pueda haber quedado atrapado en el soporte granular, o seutilizan procesos de limpieza sin ácido para garantizar que no seintroduzca hidrógeno.

Nota: Las fijaciones aplicadas con herramientas eléctricas están diseñadaspara ser utilizadas en atmósferas no corrosivas, a menos que se hayanefectuado pruebas específicas de corrosión para esa aplicación. Parareducir la posibilidad de fatiga del material de una pieza tratada concalor, el acabado estándar de todas las fijaciones aplicadas conherramientas eléctricas de Powers es el zinc aplicado mecánicamente,según la norma ASTM B 695, Clase 5. Clase 5 significa que elrecubrimiento tiene en promedio un grosor mínimo de 5 micrones(0.0002 in).

Los zincados o recubrimientos con zinc más pesados suelen llamarse«galvanizados». Otro zincado disponible en algunos anclajes de aceroal carbono se aplica de manera mecánica (p. ej., galvanizado mecánico).Para aplicar este recubrimiento, los componentes del anclaje se colocan,junto con cuentas de vidrio, en la cámara de una máquina agitadora.Mientras se agita la cámara se agrega gradualmente un compuestode zinc en polvo y se permite que las cuentas de vidrio golpeen el zinccontra la superficie de los componentes del anclaje. Los productos deacero al carbono recubiertos con este método se galvanizanmecánicamente según la norma ASTM, B 695. La norma ASTM A 153,Tipo C describe los requisitos para aplicar un galvanizado utilizandoel método de inmersión en caliente. Según esta especificación, loscomponentes del anclaje se colocan en un baño de zinc fundido duranteun tiempo determinado para permitir una reacción metalúrgica que uneel zinc a la superficie de acero.

Atmósfera Tasa media de corrosiónIndustrial 5.6 micrones (0.00022 in) por añoUrbana no industrial o marina 1.5 micrones (0.00006 in) por añoSuburbana 1.3 micrones (0.00005 in) por añoRural 0.8 micrones (0.00003 in) por añoCubierta Considerablemente menos que 0.5 micrones

(0.00002 in) por año



RESISTENCIA A LA CORROSIÓN (continuación)Recubrimientos protectoresPara proporcionar una mayor protección contra la corrosión en losanclajes y las fijaciones de menor diámetro que se usan en algunasaplicaciones de techado, se ha desarrollado un recubrimientopatentado de fluoropolímero denominado Perma-Seal™. Esterecubrimiento proporciona una mejor resistencia a la corrosióny a la abrasión que el zincado por electrodeposición tradicional oel galvanizado mecánico. A menudo, los recubrimientos de este tipose denominan de protección, ya que sellan la pieza, a diferencia delos zincados, que se sacrifican.

Cuando se recubre un componente con Perma-Seal, se aplica primeroa la superficie una base de fosfato enriquecido con zinc, y despuésse aplica un proceso patentado durante el cual se une un polímeroal recubrimiento de base. Esto crea un acabado que resiste el entornocorrosivo creado por el elevado contenido salino de la mayoría de lostableros de aislamiento, la lluvia ácida y los ácidos producidos por aguaestancada en la mayoría de los techos con sistemas de capa única oimpermeabilizados. Los recubrimientos de este tipo suelen probarsesegún la norma DIN 50018, 2.0S, un método de prueba denominadoPrueba de Kesternich. Con este método para medir la resistencia ala corrosión, la norma Factory Mutual Standard 4470 (actualmenteFM Global) establece un límite permitido de corrosión de la superficie(óxido rojo) del 15 % después de 15 ciclos de exposición. Elrecubrimiento Perma-Seal supera este requisito y tolera 30 ciclos deexposición con menos del 15 % de corrosión de la superficie (óxidorojo). Pruebas adicionales realizadas en una cámara de rociado consal según la norma ASTM B 117 demuestran que el recubrimiento Perma-Seal puede resistir más de 1000 horas de exposición conuna corrosión inferior al 5 % de la superficie.

Materiales resistentes a la corrosiónAdemás de los recubrimientos y de las capas, existen otros materialespara los anclajes y fijaciones que proporcionan diversos niveles deresistencia a la corrosión.

Acero inoxidableLos aceros inoxidables originalmente recibieron sus nombres por suscontenidos de cromo y níquel. Uno de los primeros tipos desarrolladoscontenía un 18 % de cromo y un 8 % de níquel. Fue, por lo tanto,denominado acero inoxidable 18-8. A medida que se desarrollaronnuevos tipos de acero inoxidable con propiedades específicas paraciertas aplicaciones, el Instituto Estadounidense del Hierro y delAcero (American Iron and Steel Institute, AISI) estableció un sistemade numeración estándar para clasificarlos. Para que una aleación fueraconsiderada acero inoxidable según el sistema del AISI, debía conteneral menos el 11.5 % de cromo. Las aleaciones con cromo-níquel fuerondenominadas serie 300 de aceros inoxidables, y las aleaciones concromo, serie 400.

Los aceros inoxidables desarrollan su resistencia a la corrosiónformando una película pasiva fina autoprotectora de óxido de cromosobre su superficie. Durante el proceso de formación o maquinado,la superficie de los componentes fabricados con acero inoxidablepuede contaminarse con pequeñas partículas de otros materiales.Para mantener el desempeño óptimo contra la corrosión del aceroinoxidable, los componentes se pasivan luego de la fabricación.

El proceso básico de pasivado implica la limpieza o el desengrasadode los componentes, su inmersión en un baño de ácido nítrico, suenjuague y su secado. Una vez que se ha completado el proceso, lapelícula de óxido vuelve a formarse sin capturar partículas extrañas.

La serie 300 de aceros inoxidables está formada por aleacionesausteníticas no magnéticas y no tratables con calor, aunque selas puede templar. Los anclajes fabricados con la serie 300 de acerosinoxidables pueden exhibir propiedades levemente magnéticas debidoa su proceso de fabricación. Para lograr una mayor resistencia detracción, esta serie de aceros inoxidables debe trabajarse en frío. Paraalgunos componentes se especifica una resistencia mínima de fluenciasegún el endurecimiento que ocurre durante el proceso de formaciónen frío. En la industria, aún se usa el término 18-8 para describirgenéricamente a la serie 300 de aleaciones, en especial a los Tipos 302,303, y 304. Powers produce anclajes fabricados con los Tipos 303,304, 304 Cu y 316 de acero inoxidable. El Tipo 303 se utiliza cuandoes necesaria la capacidad de maquinar los productos. Este tipo de aceroinoxidable tiene un mayor contenido de azufre que el Tipo 304, lo quereduce la resistencia sobre las herramientas de corte, en especial cuandose fabrican roscas internas. Los aceros inoxidables de Tipo 304 y 304Cu (302 HQ) se utilizan para formar componentes de anclajes en frío.Este tipo de acero inoxidable es uno de los más especificados. Se utilizahabitualmente en exteriores y entornos no marinos, y para aplicacionesen el sector de procesamiento de alimentos. Para entornos más corrosivos,está disponible el acero inoxidable de Tipo 316. El Tipo 316 tiene mayorcontenido de níquel que el Tipo 304, y se le agrega molibdeno. Estoproporciona una mayor resistencia a las picaduras causadas por loscloruros (sales) y el ataque corrosivo por ácidos sulfurosos, como losutilizados en la industria del papel. Sin embargo, debe evitarse el usode acero inoxidable de Tipo 316 en entornos donde es probable lacorrosión por esfuerzo y las picaduras, debido a la posibilidad defallas repentinas del material sin aviso visual.

Las aleaciones ferríticas y martentísicas constituyen la serie 400 de acerosinoxidables. Por lo general, las aleaciones martentísicas en esta serie puedentratarse con calor; sin embargo, su resistencia a la corrosión es muy inferiora la de los aceros inoxidables de la serie 300. También pueden ser tratadoscon una capa protectora adicional para prevenir el desarrollo temprano dela corrosión. Los aceros inoxidables de la serie 400 también pueden exhibirpropiedades magnéticas.

Otros materialesSegún el entorno corrosivo, Powers también ofrece varios materialesalternativos que pueden utilizarse en lugar del acero inoxidable.Estos materiales incluyen:

Aleación Zamac Plásticos industrializados



RESISTENCIA A LA CORROSIÓN (continuación)Pruebas de corrosiónDos métodos utilizados para evaluar la resistencia relativa a la corrosión sonlas pruebas en niebla salina y un método europeo según la norma DIN 50018,2.0S, conocido como prueba de Kesternich.

Pruebas en niebla salinaLas pruebas en niebla salina, también conocidas como pruebas de rociadocon sal, se efectúan según la norma ASTM B 117. Este tipo de pruebas esconsiderado útil para evaluar el comportamiento de los materiales expuestos aentornos marinos o costeros. Los componentes que serán probados se preparany suspenden en una cámara sellada, donde se los somete a ciclos de rociadoo niebla, habitualmente con una solución neutral salina al 5 % pulverizadaa una temperatura de 95 °F.

Prueba de KesternichEste método de prueba proporciona una medición mucho más severa dela resistencia a la corrosión que el de la niebla salina. Los componentes queserán evaluados se preparan y se colocan en una unidad especial denominadagabinete para pruebas de Kesternich. Las pruebas de corrosión se llevan a cabosegún la norma DIN 50018, 2.0S. Se colocan dos litros de agua destilada en laparte inferior del gabinete y luego se lo sella. Una vez sellado el gabinete, seinyectan dos litros de dióxido de azufre y se establece la temperatura internaen 104 °F para el ciclo. Cada ciclo de 24 horas comienza con una exposiciónde 8 horas al baño ácido creado en el gabinete.

Después, se purga y abre el gabinete, se enjuagan las probetas con aguadestilada, y se las seca a temperatura ambiente durante 16 horas. Se examinanlas probetas en busca de corrosión en la superficie (óxido rojo) al final de cadaciclo. La siguiente tabla compara la corrosión relativa en la superficie (óxido rojo)de diversos recubrimientos, capas y materiales después de hasta 30 ciclos deexposición en un gabinete para pruebas de Kesternich.

Nota: Los valores porcentuales de las pruebas de corrosión se obtuvieron porobservación visual de las fijaciones a intervalos regulares durante las pruebas.El desempeño en las pruebas se refiere a fijaciones no instaladas y puede noreflejar el desempeño real en el uso. La información se proporciona solo aefectos comparativos, ya que no pueden ofrecerse estimaciones de la duraciónen uso de las fijaciones debido a la gran cantidad de variables que influyen enla corrosión.

Madera tratada a presiónLos conservantes químicos protegen la madera de la descomposiciónpor insectos y agentes microbianos. Sin embargo, las formulacionesmás recientes de los conservantes químicos utilizados en madera tratadaa presión para aplicaciones en construcciones comerciales y residencialesson más corrosivas para las fijaciones metálicas en contacto directo conla madera.

Las investigaciones y pruebas han mostrado que las fijaciones de aceroinoxidable de Tipo 304 y 316 se corroen menos que otras alternativascuando se utilizan en madera tratada a presión. Cuando no es posibleusar acero inoxidable (o no resulta adecuado, como sucede con lasfijaciones aplicadas con herramientas eléctricas), Powers Fastenersofrece varios anclajes y fijaciones compatibles para responder a lasnecesidades del mercado. Consulte las secciones sobre los productospara obtener más información.

Los aspectos básicos del diseño de los anclajes y las fijaciones incluyen elcálculo de las capacidades diseñadas de carga según los datos de las pruebasen laboratorio para simular las condiciones de campo habituales. Powerspublica las capacidades de carga de diseño para los anclajes instalados enunidades de concreto, mampostería y otros materiales de base apropiados.

Procedimientos y criterios para las pruebasLos datos de las pruebas para los anclajes publicados en este manual sedesarrollaron según la norma ASTM E 488, Métodos estándar para pruebasde resistencia de anclajes en elementos de concreto y mampostería (y segúnla norma ASTM E 1512 cuando corresponde). Los valores de carga publicadoscorresponden a cargas últimas (de falla) promedio basadas en pruebas realessobre los materiales de base indicados en las secciones de cada producto.Cada dato corresponde habitualmente al promedio de cinco o más pruebasindividuales. En el caso de las fijaciones eléctricas, se obtuvieron los datos delas pruebas según la norma ASTM E 1190, Métodos estándar para pruebasde resistencia en fijaciones accionadas a pólvora instaladas en miembros

estructurales. Los valores publicados son cargas últimas (de falla) promediobasadas en pruebas reales sobre los materiales de base indicados en lassecciones correspondientes a cada fijación. Cada dato habitualmentecorresponde al promedio de un mínimo de 10 pruebas individuales segúnel coeficiente de variación obtenido.

Como la resistencia de compresión del concreto influirá sobre la resistencia delos anclajes y las fijaciones, habitualmente se efectúan pruebas con resistenciasdiversas. Normalmente, los materiales de base no están reforzados paraproporcionar una simulación del peor de los casos.

Datos sobre pruebas de tracciónLos datos de las pruebas de tracción a veces se denominan datos de pruebasde extracción. En el siguiente diagrama se muestra un ensamble de pruebahidráulica típico para pruebas de tracción en anclajes. Para las pruebas enlas fijaciones eléctricas se utiliza un sistema similar, excepto que no midela deflexión a menos que se especifique (p. ej., criterios ICC-ES AC70).

ASPECTOS BÁSICOS DE LAS PRUEBAS Y LOS DATOS

Recubrimiento/capao/material % de corrosión en superficie

Cadmio 100 % después de 4 ciclos

Recubrimiento Perma-Seal® 5 a 10 % después de 30 ciclos

Acero inoxidable – Tipo 304 Ninguna después de 30 ciclos

Aleación de zinc Ninguna después de 30 ciclos

Acero inoxidable – Tipo 316 Ninguna después de 30 ciclos

Acero inoxidable – Tipo 410 100 % después de 3 ciclosAcero inoxidable – Tipo 410con recubrimiento de Clase 4 5 a 10 % después de 30 ciclos

Zinc con cromatado transparente(ASTM B 633,SC1) 100 % después de 3 ciclos

Zinc con tratado de dicromato amarillo(ASTM B 633,SC1) 100 % después de 3 ciclos

Galvanizado mecánico, sin tratamiento decromatado (ASTM B 695) 100 % después de 3 ciclosRecubrimiento/capao/material % de superficie corroída

(óxido rojo)

Recubrimiento Perma-Seal® 5 a 10 % después de 1500 horas

Acero inoxidable – Tipo 304 Ninguna luego de 500 horas

Acero inoxidable – Tipo 316 Ninguna luego de 500 horas

Acero inoxidable – Tipo 410 Más del 10 % después de 500 horasAcero inoxidable – Tipo 410con recubrimiento de Clase 4

Menos del 5 % después de 1500 horas

Zinc con cromatado transparente(ASTM B 633,SC1) Más del 15 % después de 500 horas

Galvanizado mecánico sin tratamiento de cromatado (ASTM B 695, Clase 55) 10 % después de 500 horas

INFORMACIÓN DEL PRODUCTOTecnología de anclajede instalación posterior


La estructura del equipo para pruebas está diseñada para sostener a launidad de prueba hidráulica y cubrir el área de prueba para que la cargade reacción no afecte los resultados de la prueba. Durante la prueba seaplica una carga al anclaje de manera gradual en dirección axialmediante un cilindro hidráulico y se mide el desplazamiento utilizandoun sensor electrónico de desplazamiento. La carga se mide con unacélula de carga de núcleo hueco y el desempeño resultante se registraen una unidad de captura de datos. Se continúa aplicando carga hastaalcanzar la carga última (falla). La capacidad de carga última registradapuede basarse en cualquiera de los modos indicados más adelante eneste manual, o en una combinación de ellos.

Durante la prueba, la capacidad de tracción de los anclajes y de lasfijaciones puede aumentar con empotramientos más profundos. Esto sedebe a la mayor cantidad de material de base disponible para resistir lasfuerzas de compresión aplicadas por un anclaje con expansión mecánica,la mayor área de compresión contra el vástago de una fijación accionadaa pólvora, o una mayor superficie disponible para la adherencia con unanclaje de tipo adhesivo. En algunos anclajes, la capacidad del mecanismode expansión puede haberse alcanzado en el empotramiento mássuperficial y la carga no aumentará.

Datos de pruebas de corteLa configuración típica de las unidades de prueba hidráulica utilizadaspara aplicar cargas de corte a los anclajes se muestra en el siguientediagrama. Para las pruebas de fijaciones eléctricas se utiliza unaconfiguración similar.

La carga de prueba se aplica en forma perpendicular al anclaje utilizandoel equipo hidráulico descripto anteriormente. Durante la prueba de losanclajes mecánicos, la resistencia de corte aumentará con el empotramientode los anclajes, sin embargo, el aumento puede no ser tan significativocomo en la tracción. Cuando se aplica una carga de corte a un anclajemecánico, su cuerpo resiste la carga aplicada transmitiendo un esfuerzoportante al material de base. Aumentar el empotramiento incrementaráel área sobre la que se aplica esta fuerza, lo que a su vez aumenta laresistencia del material de base a la carga aplicada. Además, un anclajemetálico tenderá a flexionarse cuando se aplica una carga de corte y elmaterial de base comienza a triturarse. La carga aplicada será enrealidad resistida por una combinación de la capacidad portante delmaterial de base y la resistencia de tracción del anclaje. Los anclajes detipo adhesivo habitualmente pueden desarrollar la resistencia de cortedel material de la varilla del anclaje con un empotramiento mediano oprofundo cuando se los instala en concreto. Como la carga de corte en lamayoría de las aplicaciones se aplica a través de la parte roscada de unanclaje o un perno, todas las pruebas de corte simulan esta situación. Enlos anclajes con pernos o tornillos, la carga de diseño debe ser la menorentre la carga permisible para el anclaje y la carga para el perno o tornilloutilizados.

Evaluación de los datos de las pruebasDiseño por esfuerzos permisibles (ASD)

En la industria se utilizan actualmente dos métodos para evaluar losdatos de las pruebas y determinar las cargas de trabajo permisiblespara los anclajes o las fijaciones. La primera y más frecuente, debidoa su facilidad de uso, es el método del factor de seguridad. Con estemétodo, se aplica un factor de seguridad adecuado a la carga últimapromedio obtenida en las pruebas.

Carga permisible = carga última / factor de seguridad

Los factores de seguridad se utilizan para considerar las variaciones encampo, que pueden diferir de las condiciones de prueba en laboratorio.Los factores de seguridad mínimos típicos establecidos por la industriason 4:1 para el concreto y 5:1 para los materiales de mampostería.

El profesional de diseño responsable de la aplicación e instalacióndel producto debe determinar los factores reales de seguridad quese utilizarán, según el código de edificación pertinente, y despuésde considerar todos los factores relevantes.

Otro método, utilizado menos frecuentemente pero que a vecesconstituye una alternativa a la aplicación directa de los factores deseguridad, es un método estadístico que basa parcialmente las cargasde trabajo permisibles en el coeficiente de variación (CV) obtenidodurante las pruebas. En la mayoría de los casos, los resultados obtenidosmediante el método del factor de seguridad son similares a los delmétodo estadístico, a menos que los valores del CV sean muy elevados(p. ej., más del 20 %). Los coeficientes de variación típicos son los quese muestran en la página siguiente:

ASPECTOS BÁSICOS DE LAS PRUEBAS Y LOS DATOS (continuación)

Ensamblaje típico para prueba de corte

Sistema típico de prueba estática de tracción

Núcleo huecoCilindro hidráulico

A la bomba hidráulicaMedidor de carga

Puente de reacción

Material de base

Mordaza

Sensor dedesplazamiento

A la unidad de obtención de datos

Núcleo huecoCilindro hidráulico

A la bomba hidráulica

Medidor de cargaPuente de reacción

Material de base

Sensor de desplazamiento

A la unidad deobtención de datos

Placa de corteA la unidad de

obtención de datos

Anclaje deprueba

Placa de esfuerzo

Espaciadores para proporcionar separación



INFORMACIÓN DEL PRODUCTO

Carga combinadaLa mayoría de las instalacionesde anclajes se ven sujetas a unacombinación de cargas de cortey de tracción.

Para anclajes con cargas de corte yde tracción, la combinación debe serproporcionada, según se indica a continuación, de acuerdocon el diseño por esfuerzos permisibles (ASD):

[Ecuaciones de rectas y de interacción parabólica]

Donde: Nu = carga de tracción de servicio aplicadaNn = carga de tracción permisibleVu = carga de corte de servicio aplicadaVn = carga de corte permisible

o proporcionada según se indica a continuación en base al diseñode resistencia:

Donde: Nua = carga de tracción factorizada aplicadaa un anclaje o grupo de anclajes

Nn = resistencia nominal de tracciónVua = carga de corte factorizada aplicada

a un anclaje o grupo de anclajesVn = resistencia nominal en corte

Carga de flexiónUn resultado a menudo pasado por alto de la carga estática es laflexión. Suele ser necesario colocar cuñas o espaciadores entre elmontaje de sujeción y el material para la alineación o nivelación.Cuando esto sucede, suele ser la resistencia del material del anclajeo del perno la que determina la capacidad de la conexión. La cargase aplica a una distancia de la superficie del material de base y hacepalanca sobre el anclaje. Los ejemplos típicos de este tipo de carga sonla instalación de ventanas con cuñas plásticas en forma de herradura, ode máquinas con cuñas debajo de la placa base. En este tipo de cargas,suele ser la resistencia física del material del anclaje, no las resistenciasde corte y tracción, la que limita la resistencia del anclaje.

El tipo de carga y la forma en que la aplica el montaje de sujeciónu otro accesorio es una consideración fundamental para la selección deun anclaje. Las cargas aplicadas pueden describirse de manera genéricacomo estáticas, dinámicas o de impacto. Algunos tipos de anclaje sonadecuados solo para cargas estáticas, mientras que otros puedensometerse a cargas dinámicas o de impacto. La adecuación de un anclajepara una aplicación específica debe ser determinada por el profesionalde diseño cualificado responsable de la instalación del producto.

Cargas estáticasSon cargas inmóviles y constantes,como las producidas por letreros,gabinetes, equipos y otros elementosen interiores. Una carga estática típicapuede ser una combinación de lacarga muerta (el peso del montaje desujeción) y la carga variable que debe soportar el montaje de sujeción.Las condiciones básicas de las cargas estáticas son la tracción, el corte,o una combinación de ambas. Para determinar la carga estática detrabajo permisible, lo habitual en la industria es reducir la capacidadde carga última de un anclaje con un factor mínimo de seguridad.En casos de carga combinada pueden ser necesarios otros factoresde reducción.

Carga de tracciónSe aplica una carga de tracción directamente en línea con el eje del anclaje.

Carga de corteUna carga de corte se aplicade manera perpendicular a travésdel anclaje y directamente sobrela superficie del material de base.

Diseño de resistencias (LRFD)

Los métodos de diseño de resistencias (LRFD) para el concreto estánconvirtiéndose en lo habitual, ya que se ha adoptado y aceptado elCódigo internacional de edificación (International Building Code, IBC)en la mayoría de las jurisdicciones. Este método incorpora los factoresde reducción a los valores característicos de las pruebas de calificacióny considera distintos tipos de modos de falla. En el Apéndice D de lanorma ACI 318 se indican los detalles sobre el diseño de resistencias(el método CDD) según se aplica al anclaje para concreto. Este métodoes mencionado por el código y se recomienda cuando pueda aplicarse.

Se incluyen detalles sobre el uso adecuado de los factores de seguridaden las secciones que describen las guías para la selección de anclajesy fijaciones eléctricas.

ASPECTOS BÁSICOS DE LAS PRUEBAS Y LOS DATOS (continuación)

CARGAS APLICADAS

NuNn( ) Vu

Vn( )+

53

53

≤ 1NuNn( ) Vu

Vn( )+ ≤ 1O BIEN

Nua

fNn( ) VuafVn( )+ ≤ 1.2

Nu

Vu

Producto CVAnclajes mecánicos 10 - 15%Anclajes adhesivos 10 - 15%Fijaciones eléctricas en acero 10 - 15%Fijaciones eléctricas en concreto 10 - 20%



Modos de fallaCuando se carga un anclaje hasta su capacidad última, pueden ocurrirlos siguientes modos de falla.

Extracción del anclajeEste tipo de falla se da cuando la carga aplicada es mayor que la fuerza decompresión o la fricción desarrollada entre el cuerpo del anclaje y el material debase. El anclaje es incapaz de transferir completamente la carga para desarrollarla resistencia del material de base. En los anclajes adhesivos, esto puede ocurrircon productos que tengan una resistencia adhesiva baja o que hayan sidoinstalados en orificios mal preparados para el anclaje.

Falla del material de baseCuando la carga aplicada es mayor que la resistencia del material de base,el material cede o falla. En el concreto, saldrá un prisma o cono de corte,habitualmente en el caso de los anclajes instalados con poca profundidad.Se supone un ángulo del prisma o cono de corte de 35-45°, sin embargo,esto puede variar ligeramente según el estilo del anclaje y la profundidaddel empotramiento.

Cuando el empotramiento de algunosanclajes se aumenta hasta seis diámetros omás, el concreto puede resistir la fuerza decompresión aplicada y la capacidad de cargadel anclaje aumentará hasta un punto en elque se alcanzará la capacidad del mecanismo de expansión o la deladhesivo. En la mampostería, parte de la unidad individual puede salirsede la pared, especialmente cuando la resistencia de la argamasa es baja.

CARGAS APLICADAS (continuación)

La carga de flexión permisible deberíaser calculada por un profesional deldiseño según el material con queesté fabricado el anclaje. Paralos materiales de concreto omampostería, debería ampliarse el brazo de flexión utilizado enel cálculo para permitir los desprendimientos alrededor de la partesuperior del orificio del anclaje, aproximadamente entre 1/2 y 1del diámetro del anclaje.

Cargas dinámicas y de impactoCargas dinámicasLas cargas dinámicas sonintermitentes y variables, comolas impuestas por las unidadesde acondicionamiento de aire,las maquinarias de fabricación olos terremotos. Normalmente son lascargas alternadas o intermitentes asociadas con la vibración.

Cargas de impactoLas cargas de impacto son instantáneasy periódicas, con alta intensidad, comolas aplicadas por un automóvil quegolpea el soporte de una valla deseguridad, o un camión que golpeael parachoques de una dársena. Lasprácticas estándar en la industria respecto de los factores de seguridadvarían según la frecuencia y la intensidad de la carga. Sin embargo,los factores de seguridad para las condiciones de cargas dinámicaso de impacto pueden ser de 10:1 o mayores. La determinación delfactor de seguridad adecuado deberá estar a cargo del profesionalde diseño a cargo de la instalación del producto real.

COMPORTAMIENTO DEL ANCLAJE

Carga

Desplazamiento

2

1

3

La selección y la especificación de un anclaje requieren la comprensióndel comportamiento o del desempeño básicos de los anclajes. Segúnel tipo o estilo del anclaje, pueden esperarse diversos atributos dedesempeño.

DesplazamientoCuando se carga un anclaje hasta su capacidad de carga última(de falla), se moverá o desplazará el anclaje respecto del material debase. El desplazamiento se verá afectado por la precarga del anclaje,la resistencia del material del anclaje, el diseño del mecanismo deexpansión, y la resistencia del material de base. En el diagrama siguientese muestran las curvas típicas de carga vs. desplazamiento para tres tiposde anclaje.

La curva 1 muestra el desempeño típico de un anclaje de tipo adhesivo. Estosanclajes suelen exhibir un comportamiento elástico hasta que se alcanza sucapacidad de carga última. El desempeño variará según el tipo de adhesivoutilizado, la resistencia del material de base, y la resistencia de la varilla de anclaje.Un anclaje con deformación controlada, como el anclaje de rosca interna, tambiénpuede exhibir este tipo de comportamiento, aunque la capacidad de carga últimaserá habitualmente mucho menor que la de un anclaje adhesivo. La fuerza decompresión desarrollada por un anclaje de rosca interna habitualmente es muyelevada respecto de los anclajes controlados por apriete, y da como resultadocaracterísticas de bajo desplazamiento.

El desempeño típico de un anclaje controlado por apriete se muestra en la curva 2.El desplazamiento comienza después de que se supera la precarga inicial enel anclaje y hasta alcanzar la capacidad de carga última.

Los anclajes para aplicaciones livianas a menudo exhiben el comportamientoque se muestra en la curva 3. Una vez que se ha excedido la carga de trabajo,el anclaje comienza a desplazarse o estirarse hasta que falla.



COMPORTAMIENTO DEL ANCLAJE (continuación)Falla del material del anclajeTendrá lugar una falla en el cuerpo oen la varilla del anclaje cuando la cargaaplicada exceda la resistencia del materialcon que está fabricado el anclaje. En elcaso de los anclajes mecánicos, esto suele suceder en los anclajesempotrados con suficiente profundidad como para desarrollar la resistenciacompleta del mecanismo de expansión y del material de base. En los anclajesadhesivos, esto sucederá cuando el material de base y la resistencia deadherencia del adhesivo sea mayor que la resistencia de la varilla del anclaje.

Falla de espaciamiento o bordeLa distancia de espaciamiento y a los bordesde los anclajes instalados afectará el modode falla junto con la capacidad de cargaúltima resultante. Los anclajes con pocaseparación entre sí tendrán una influenciacompuesta sobre el material de base, quedará como resultado menores capacidades individuales de carga última.Los anclajes instalados cerca de un borde sin soporte verán afectada sucapacidad de carga tanto por la dirección de la carga como por la distanciaal borde. Cuando se aplique una carga, ocurrirá una falla tipo de cono deconcreto. Esto puede deberse a las fuerzas de compresión generadas porel mecanismo de expansión o a la resistencia causada por la carga aplicada.

Agrietamiento del material de baseLas unidades de concreto y de mamposteríadeben tener el tamaño suficiente para evitarlas rajaduras o el agrietamiento durante lainstalación de los anclajes y a medida quese aplica a la carga. Las dimensiones críticasincluyen el grosor y el ancho del materialde base.

Precarga y apriete de los anclajesLa precarga de los anclajes se desarrolla por la acción de fijación en unanclaje con desplazamiento controlado, o por el ajustamiento de un perno ouna tuerca en un anclaje controlado por apriete. Cuando se aplica una cargaa un anclaje, no ocurrirá un desplazamiento significativo hasta que se superesu precarga. El nivel de precarga habitualmente no tiene efectos sobrela capacidad de carga última siempre que el anclaje esté colocadocorrectamente. Al ajustar un anclaje controlado por apriete con unadeterminada cantidad de vueltas o a un nivel específico de apriete, seprecarga inicialmente el anclaje. Esta acción reducirá el desplazamientototal del anclaje y por lo general garantizará que ocurra un comportamientoelástico dentro del intervalo de carga de trabajo (pero no debería contarsecon ello cuando es posible un resquebrajamiento del concreto, p. ej.,durante un evento sísmico). También se puede aplicar una precarga paralograr una fuerza de sujeción entre el montaje de sujeción y el materialde base. El diagrama a continuación muestra el efecto de la precarga sobrelas características de desempeño de dos anclajes de muestra tipo cuña.

Efectos de la precarga sobre el desempeño de los anclajes

En la curva 1 el anclaje ajustado no experimenta un desplazamientosignificativo hasta que se supera ampliamente la carga de trabajo. La curva 2muestra el desempeño del anclaje sin ajustar, que experimenta un marcadodesplazamiento dentro del intervalo de la carga de trabajo.

Relajación de la precargaEn el concreto, los anclajes precargados por ajuste o aplicación de tensiónde apriete en la instalación experimentarán un fenómeno llamado relajaciónde a precarga. Esto también ocurrirá en los materiales de base de mampostería.En una instalación típica de anclaje mecánico, se transmite mucho esfuerzo decarga al material de base de concreto alrededor del mecanismo de expansióndel anclaje a medida que se lo precarga. Estos fuertes esfuerzos de cargaprovocan que el concreto se deforme en la zona del mecanismo de expansión,lo que da como resultado un ligero movimiento del anclaje. Este ligeromovimiento genera una reducción de la precarga y una correspondientedisminución en el apriete medido. La experiencia de la industria ha demostradoque se puede prever una reducción de la precarga del orden del 40 % al 60 %en concreto de peso normal. Esto variará según el módulo de elasticidad delconcreto. La precarga final habitualmente es de entre 1.5 a 2.0 veces la cargade trabajo cuando se utiliza un factor de seguridad de 4. La relajación típica dela carga se muestra el siguiente diagrama.

Relajación típica de la precarga

La relajación comienza en forma inmediata después del ajuste. La mayor partede la relajación tiene lugar durante las primeras horas después de la instalación.Por ejemplo, en una aplicación donde se aplica un apriete de 60 joule en lainstalación, una disminución en el apriete medido 24 horas más tarde a unnivel de 30 joule debido a la relajación de la precarga se considera normal.Volver a apretar los anclajes puede aumentar ligeramente el valor final dela precarga, sin embargo esto no se recomienda, ya que los ajustes reiteradospueden empujar eventualmente el anclaje fuera del material de base,en especial cuando se trata de anclajes de expansión y las elevadas fuerzasde compresión desarrolladas por el mecanismo de expansión pueden causarfallas localizadas en el concreto.

Carga

Desplazamiento

2

1Cargaúltima

Carga detrabajo

Anclaje no precargado

Anclaje precargado

Precarga

100

20

40

60

80

Porc

enta

je d

el v

alor

inic

ial

5 201510Tiempo (días)



COMPORTAMIENTO DEL ANCLAJE (continuación)

SELECCIÓN DEL MATERIAL DE LOS ANCLAJES

Comportamiento a largo plazoEs posible que haya que considerar varias influencias adicionales parael comportamiento adecuado a largo plazo de los sistemas de anclaje ofijación. Estas importantes consideraciones incluyen, sin limitarse a ellos,los efectos del estado del concreto (fisurado o no fisurado), las cargas porterremotos, la fatiga, los efectos del congelamiento y descongelamiento,

las cargas sostenidas (es decir, la deformación), las temperaturas elevadas,el fuego, la corrosión, o la resistencia química. Por ejemplo, la oferta actualde sistemas de anclaje adhesivo de Powers ha sido probada en formaindependiente y se determinó que cumple los requisitos de deformación de lasnormas ICC-ES AC308 y AC58, o los supera. Podrá encontrar la informaciónespecífica para cada producto en las secciones correspondientes.

Por lo general, el material con que se fabrican los anclajes es capaz de soportarlas cargas de tracción y de corte publicadas. Sin embargo, deben controlarseotras condiciones, como las cargas de flexión. En cierta situaciones de carga,la resistencia del material puede ser el eslabón más débil. Los pernos u otrosmateriales utilizados junto con los anclajes deben ser capaces de soportar lacarga aplicada y se los debe instalar con el acoplamiento mínimo de la roscarecomendado. Como referencia, las propiedades mecánicas mínimas esperadasdel acero al carbono y del acero inoxidable se indican en diversas normas. Lasnormas típicas utilizadas son para las partes roscadas externas según lo indicanla Sociedad de Ingenieros Automotrices (Society of Automotive Engineers,SAE), el Instituto Estadounidense del Hierro y el Acero (American Iron andSteel Institute, AISI), o la Sociedad Estadounidense de Pruebas y Materiales(American Society for Testing and Materials, ASTM). Las variaciones en laresistencia tendrán lugar debido a los tratamientos con calor, el endurecimientopor deformación, o el forjado en frío. Consulte cada norma para obtenermás detalles.

Resistencia permisible del aceroEn algunos casos puede ser deseable calcular la resistencia permisible delacero para un perno o la varilla de anclaje roscada. Un método para calcular laresistencia permisible del acero se basa en los esfuerzos indicados en el Manualde construcción con acero, diseño por esfuerzos permisibles (Manual of SteelConstruction, Allowable Stress Design) del Instituto Estadounidense deConstrucción con Acero (American Institute of Steel Construction, AISC).Con este método, el esfuerzo de tracción permisible, Ft , y el esfuerzode corte permisible, Fv, se calculan de la siguiente manera:

Ft = 0.33 x FuFv = 0.17 x Fu

Donde Fu = resistencia de tracción última mínima especificada para el acero.Este esfuerzo después se aplica a la superficie bruta nominal de la secciónroscada para calcular la carga en libras.

Además de la capacidad de carga del material, los anclajes deben fabricarsecon materiales compatibles con su uso previsto. Por ejemplo, los anclajesfabricados con materiales con puntos de fusión por debajo de los 1000 °Fno se recomiendan habitualmente para instalaciones desde el techo debidoa las consideraciones para incendios, a menos que se hayan efectuadopruebas específicas de clasificación de resistencia al fuego. Es posibleque sean necesarios materiales especiales para los entornos corrosivosy las reacciones galvánicas.

Powers se reserva el derecho utilizar en los anclajes materiales alternativoscon desempeño similar según los requisitos de producción.

Certificaciones de los materialesPowers proporciona los siguientes tipos de certificación para los productoscuando el usuario los solicita.

Certificado de cumplimientoEste tipo de certificación, a veces denominado Certificado de conformidad,indica los materiales y recubrimientos utilizados en la fabricación de unproducto y hace referencia a las especificaciones pertinentes

o a listados como los de AISI, ASTM, SAE, UL, FM Global, o ICC-ES.Se describen todos los componentes principales, incluidas tuercas yarandelas. Este es el tipo de certificación habitualmente más solicitado.Puede solicitar un Certificado de cumplimiento para cualquiera de losproductos de Powers al Departamento de Atención al Cliente.

Aceros certificadosPara los anclajes de acero, puede solicitar la documentación de aceroscertificados. Los aceros certificados permiten la trazabilidad completa delos productos terminados hasta el lote original de materia prima a partirdel cual fueron producidos. Generalmente se incluyen la capacidad térmica,la identificación del material, el análisis químico y las propiedades físicas.Para producir piezas de acero certificado, la materia prima debe seridentificada al comienzo del proceso de fabricación. Powers ofrece estetipo de servicio, sin embargo, esas certificaciones habitualmente solopueden proporcionarse para pedidos especiales.

Puede solicitar una cotización con el precio y el plazo de entrega paracualquier producto que requiera acero certificado a través de su sucursalde Powers más próxima. Determinados proyectos en Estados Unidosespecifican que los componentes de acero instalados deben ser fabricadoscon materia prima de acero fundido, laminado, cableado, etc., en losEE. UU. Las condiciones de mercado al momento de la fabricación decada tipo de anclaje y sus componentes determinarán el origen de lamateria prima. Habitualmente no es posible certificar el origen de lamateria prima utilizada para la fabricación de los anclajes que ya seencuentran almacenados o son vendidos por los distribuidores autorizadosde Powers. Es necesaria una cotización de pedido especial para fabricaranclajes con acero 100 % estadounidense. Existen requisitos decantidades mínimas, y deben esperarse tiempos mínimos dedemora de varias semanas.



Como con todos los componentes de construcción, una vez que se hadiseñado y seleccionado adecuadamente el anclaje, su instalación adecuadaes clave para una aplicación exitosa.

Perforación de los orificiosLa perforación adecuada de los orificios es un factor crítico, tanto para lafacilidad de instalación como para el desempeño óptimo del anclaje. Losanclajes seleccionados y las brocas correspondientes deben especificarse comoparte del sistema total de anclajes. La mayoría de los anclajes de Powers hansido diseñados para su instalación en orificios perforados con brocas conpuntas de carburo según la norma B212.15 del Instituto NacionalEstadounidense de Normas (American National Standards Institute, ANSI),a menos que se especifique lo contrario. Si se utilizan brocas alternativas, latolerancia de la puntas debe encontrarse dentro de los intervalos especificadospor el ANSI, a menos que se autorice lo contrario. La siguiente tabla indica eldiámetro nominal de broca y el intervalo de tolerancia establecido por el ANSIpara las puntas de carburo.

Cuando se perfora un orificio para los anclajes con brocas con punta decarburo, el rotomartillo o martillo perforador utilizado transfiere la energíade los impactos a la broca, que perfora principalmente a través de unaacción de cincelado. Esta acción produce un orificio para el anclaje conparedes ásperas. Los anclajes mecánicos no deben instalarse en orificiosperforados con brocas tubulares con punta de diamante, a menos quese hayan efectuado pruebas para verificar su desempeño. También debenprobarse los anclajes adhesivos. Las brocas con punta de diamante hacenperforaciones con paredes muy lisas, que pueden causar que algunosanclajes resbalen y fallen prematuramente. Por lo general, se debenlimpiar y raspar las paredes lisas para que queden más ásperas.

Durante la perforación, deben controlarse las brocas para garantizar que eldesgaste de la punta de carburo no supere los siguientes límites y asegurar elfuncionamiento adecuado de los anclajes. Esto es particularmente importantecuando se utilizan anclajes mecánicos (incluidos los anclajes de tornillo).Por lo general, los anclajes mecánicos se pueden instalar en perforacionesefectuadas con brocas desgastadas dentro del intervalo aceptable.Esto depende del material de base, por lo que la información debeconsiderarse orientativa.

Las perforaciones para anclajes deben tener la profundidad adecuada,que depende del estilo del anclaje. Las profundidades de perforaciónrecomendadas se indican en las instrucciones de instalación de cadaproducto. Cuando se instala un anclaje con un solo paso de instalación,como los anclajes tipo cuña, el mecanismo de expansión raspa las paredesdel orificio del anclaje. Este raspado empuja las partículas de polvo deconcreto a medida que avanza el anclaje. Cuando se usa este estilo deanclajes, la profundidad recomendada de la perforación incluye espaciodonde pueda asentarse el polvo durante la instalación. Las perforacionespara los anclajes deben limpiarse cuidadosamente antes de la instalación,a menos que se indique lo contrario.

Este procedimiento es fácil de realizar con aire comprimido o una aspiradora.Deben quitarse el polvo y demás residuos del orificio para permitir que elanclaje se instale con el empotramiento requerido y garantizar queel mecanismo de expansión pueda accionarse adecuadamente. Tengaespecial cuidado al usar adhesivos. Debe limpiar cuidadosamente losorificios perforados, cepillando y sopleteando el orificio del anclaje conequipos adecuados para garantizar una correcta adherencia. Consultela información específica de cada producto para instalaciones enentornos húmedos o sumergidos.

Alineación de los anclajesLos anclajes deben instalarse de manera perpendicular a la superficie delmaterial de base. En la industria se permite generalmente una desviaciónde +/- 6° de la perpendicular. Si se instalan anclajes fuera de estos límites,puede resultar necesario realizar cálculos para garantizar la ausencia decargas de flexión. Pueden ser necesarias pruebas en el sitio para determinarlas capacidades de carga reales si los anclajes no se instalan en formaperpendicular a la superficie del material de base.

Orificios de pasoLos anclajes Powers han sido diseñados para su instalación en orificiosperforados en materiales de base de concreto y de mampostería conbrocas de punta de carburo según los requisitos de la norma ANSI B212.15mencionados en la sección anterior, a menos que se indique lo contrario.El diámetro real de los orificios perforados en el material de base con brocasde punta de carburo según la norma ANSI es mayor que el diámetronominal. Por ejemplo, un diámetro nominal de 1/2 in tiene un diámetroexterno de 0.520 in a 0.530 in. Cuando seleccione el diámetro del orificioque se preperforará en un montaje de sujeción, el diámetro de orificioseleccionado debe permitir la correcta instalación del anclaje.

Para instalaciones de montajes de sujeción pasantes es necesario preperforaro punzar en los montajes de sujeción un orificio de paso mínimo losuficientemente grande para permitir el paso de la broca con puntade carburo y del anclaje.

Los anclajes con expansión mecánica de instalación en un paso requierenuna perforación previa en el montaje de sujeción que sea suficientementegrande para que pase el mecanismo de expansión. Normalmente, paraanclajes con expansión mecánica de hasta 7/8 in, el orificio de paso mínimodebe tener 1/16 in más de diámetro que el anclaje. Para tamaños de 1 iny más, el orificio de paso mínimo debe tener el diámetro del anclaje más1/8 in. Este orificio de paso debe ajustarse para tener en cuenta losrevestimientos aplicados al montaje de sujeción.

Como en todas las aplicaciones, el profesional de diseño responsable de lainstalación debe determinar el orificio de paso según el anclaje seleccionadoy los requisitos pertinentes del código.

1/8 in 0.134-0.140 in 11/16 in 0.713-0.723 in5/32 in 0.165-0.171 in 3/4 in 0.775-0.787 in11/64 in 0.181-0.187 in 27/32 in 0.869-0.881 in3/16 in 0.198-0.206 in 7/8 in 0.905-0.917 in7/32 in 0.229-0.237 in 15/16 in 0.968-0.980 in1/4 in 0.260-0.268 in 1 in 1.030-1.042 in9/32 in 0.296-0.304 in 1-1/8 in 1.160-1.175 in5/16 in 0.327-0.335 in 1-1/4 in 1.285-1.300 in3/8 in 0.390-0.398 in 1-3/8 in 1.410-1.425 in7/16 in 0.458-0.468 in 1-1/2 in 1.535-1.550 in1/2 in 0.520-0.530 in 1-5/8 in 1.655-1.675 in9/16 in 0.582-0.592 in 1-3/4 in 1.772-1.792 in5/8 in 0.650-0.660 in 2 in 2.008-2.028 in

Brocanominal

Brocanominal

NormaANSI

NormaANSI

3/16 in 0.190 in 5/8 in 0.639 in1/4 in 0.252 in 3/4 in 0.764 in5/16 in 0.319 in 7/8 in 0.897 in3/8 in 0.381 in 1 in 1.022 in1/2 in 0.510 in 1-1/4 in 1.270 in

Brocanominal

Brocanominal

Desgasteinferior

Desgasteinferior

CRITERIOS DE INSTALACIÓN



Perforaciones sobredimensionadasA menos que se indique lo contrario, los valores de desempeño delos sistemas de anclajes adhesivos de Powers se basan en pruebas deanclajes instalados en perforaciones con brocas con punta de carburo,típicamente 1/16 in o 1/8 in mayores que el diámetro nominal delelemento del anclaje de acero (consulte la información específica enlas secciones de cada producto). Algunos casos pueden justificar quelas perforaciones tengan un tamaño mayor (p. ej., debido a cuestionesde colocación o ajustes constructivos). Si bien las perforaciones demayor tamaño pueden estar justificadas por la aplicación y la situación,pueden afectar el desempeño. Se recomienda efectuar pruebas en elsitio cuando se considere implementarlas.

Como con todas las aplicaciones, el profesional de diseño responsablede la instalación debe determinar el orificio de paso según el anclajeseleccionado y los requisitos pertinentes del código.

Nota: No se recomienda instalar anclajes mecánicos en perforacionessobredimensionadas.

Par de apriete de instalaciónCiertos estilos de anclaje, a veces denominados anclajes controlados porapriete, son accionados mediante el ajuste de un perno o una tuerca.Para las instalaciones típicas en terreno, especialmente cuando no espráctico medir el par de apriete, el mecanismo habitualmente sugeridopara esos anclajes es aplicar entre 3 y 5 vueltas a la cabeza del pernoo la tuerca después de ajustarlos a mano, o dentro del rango máximode par de apriete indicado como guía. Habitualmente esto suficientepara la expansión inicial de los anclajes y constituye la práctica estándaren la industria. En algunos casos puede ser deseable especificar el parde apriete de instalación para los anclajes.

Las características friccionales que rigen la relación entre el par de aprietey la tracción en los anclajes variarán según el tipo de anclaje y el materialde base. Otros factores que pueden afectar la relación son los efectos delos recubrimientos o las capas de los montajes de sujeción, la lubricaciónde los componentes del anclaje por el uso de selladores alrededor delorificio del anclaje, y el material del anclaje. Powers publica valores depar de apriete como guía para los anclajes accionados por el ajuste depernos o tuercas. Estos valores se basan en instalaciones estándar delos productos y, con excepción de los anclajes de expansión controladospor par de apriete con valores específicos basados en pruebas, deberíanusarse como guía, ya que el desempeño puede variar según la aplicación.Para otros tipos de anclajes, como los anclajes adhesivos, puedenpublicarse pares de apriete máximos como guía para evitar la sobrecargacuando se aplica una fuerza de sujeción a un montaje de sujeción.

Es posible que haya que reducir estos valores para instalaciones enmateriales de mampostería. El intervalo de valores de par de aprietepermisibles también se indica en las secciones de los productos.

TemperaturaLa temperatura de instalación del producto y del material de base puederepercutir sobre el desempeño de los anclajes adhesivos. El productoseleccionado debe ser adecuado para la aplicación y las condicionesde instalación. Para obtener los mejores resultados, se recomiendaque el producto se prepare e instale según las instrucciones publicadas.

Para las temperaturas de servicio y los efectos de congelamiento ydescongelamiento, consulte la información provista en las seccionesespecíficas de cada producto.

Nota: Cuando se instalan anclajes adhesivos en concreto dentro de losparámetros de congelamiento, pueden formarse hielo o escarcha en lasparedes del orificio del anclaje. Si esto ocurre, los adhesivos de inyecciónpodrían no adherirse adecuadamente a las paredes del orificio delanclaje. Los sistemas giratorios de cápsulas que raspan las paredesdel orificio del anclaje durante la instalación son menos sensibles a esteproblema. Por lo general no debe usarse un soplete, ya que carburizael concreto de las paredes del orificio del anclaje y genera un polvoresidual. Se recomiendan pruebas en el sitio cuando se utiliza unsoplete para secar el orificio del anclaje.

Par de apriete de pruebaPara establecer valores específicos de para de apriete para las aplicacionesse recomienda efectuar pruebas en el sitio. Un procedimiento típicoincluye lo siguiente: Instalar el anclaje replicando la aplicación real.Con una llave de torsión, aplicar la cantidad recomendada de vueltascompletas después del ajuste a mano. La cantidad de vueltas puede variarsegún la resistencia del material de base. Al finalizar la última vuelta,registre el par de apriete que indica la llave. Esto debería realizarsesobre una muestra mínima de 5 anclajes para obtener un promedio de losresultados y establecer un intervalo de pares de apriete para la instalación.El profesional de diseño responsable de la instalación deberá tomar lasprecauciones necesarias para considerar la resistencia del material y lacomposición del anclaje para que las pruebas no dañen el anclaje nicausen daños indebidos en el sitio de la prueba.

Si ocurren fallas de los anclajes durante esta prueba en el sitio, losvalores promedio de los pares de apriete últimos deben compararsecon las recomendaciones publicadas y se debe aplicar un factor deseguridad adecuado (habitualmente de entre 2 y 2.5) sujeto a laaprobación del profesional de diseño o de la autoridad responsable,según corresponda.

Si se inspeccionarán con una llave de par de apriete los anclajesya instalados, tenga en cuenta que los anclajes experimentan unarelajación de precarga que comienza inmediatamente luego del ajuste,debido a la deformación en el concreto o el material de mampostería.Este fenómeno se analiza en una sección anterior. El valor del par deapriete medido después de la instalación habitualmente correspondeal 50 % del aplicado inicialmente para fijar el anclaje.

CRITERIOS DE INSTALACIÓN (continuación)


17

Capacidades de carga permisible (ASD)La carga permisible aplicable a un anclaje se calcula mediante la aplicaciónun factor de seguridad a la capacidad de carga última promedio obtenidaen las pruebas. Un propósito del factor de seguridad es permitir lasvariaciones en terreno que pueden diferir de las condiciones de prueba enlaboratorio. Algunos ejemplos de estas variaciones incluyen diferencias enel tipo y la resistencia del material de base, el método de instalaciónutilizado, y factores de desempeño a largo plazo. La industria haestablecido como norma la reducción de la capacidad de carga última porun factor de seguridad mínimo de 4 o 5 (o mayor), según el tipo dematerial de base y el código de edificación correspondiente para calcular lacarga de servicio permisible. Por ejemplo, un anclaje con una capacidad decarga última de tracción promedio de 12 000 lb en concreto de pesonormal macizo tendrá un anclaje con una carga de servicio permisiblemáxima de 3000 lb. Las aplicaciones críticas, como las instalaciones desdeel techo o las cargas dinámicas, pueden requerir factores de seguridad máselevados. De todas formas, las cargas permisibles son recomendaciones, ydebe consultar los códigos locales de edificación para determinar losfactores de seguridad requeridos. Para los anclajes adhesivos, los intervalosde par de apriete máximo se publican junto con las tablas de capacidad decarga para cada sistema de anclajes adhesivos. Deben considerarse tanto laresistencia del adhesivo como la del perno de acero del anclaje. Como entodas las aplicaciones, los factores de seguridad reales y las capacidades decarga de diseño que se utilizan deben ser revisados y verificados por unprofesional de diseño responsable de la instalación del producto real.

Profundidad de empotramientoLa profundidad de empotramiento publicada para cada anclaje en lastablas de capacidad de carga es crítica para alcanzar las capacidades decarga esperadas. Esta profundidad se mide desde la superficie del materialde base hasta la parte inferior del anclaje. Para los anclajes de expansiónmecánica, esta será la profundidad medida hasta la parte inferior delanclaje antes del accionamiento. Para cada tipo de anclaje se especificauna profundidad de empotramiento mínima. Esta profundidadhabitualmente es la mínima necesaria para la instalación adecuada delanclaje y su funcionamiento confiable. Intentar instalar un anclaje a unaprofundidad menor que la mínima puede generar esfuerzos excesivospara el material de base y provocar su falla cuando se expande el anclaje.En algunos materiales de mampostería, la profundidad mínima puedereducirse según el estilo del anclaje, como se indica en las tablas de carga.

Como se indicó anteriormente, la capacidad de carga de algunos tiposde anclaje aumentará a mayores profundidades de empotramiento. Paralos anclajes con este comportamiento, se indican múltiples profundidadesde empotramiento y sus correspondientes capacidades de carga. A medidaque aumenta la profundidad de empotramiento, también lo hará lacapacidad de carga hasta un punto de transición. Este punto habitualmentees la profundidad máxima de empotramiento indicada. En este punto, losanclajes mecánicos pueden experimentar fallas de material o fallaslocalizadas en el material de base alrededor del mecanismo de expansión.Los anclajes de tipo adhesivo pueden alcanzar el límite de adherencia, eldel material de la varilla del anclaje, o el del material de base. El siguientediagrama muestra el desempeño típico de un anclaje mecánico instaladoen concreto.

A la profundidad mínima de empotramiento, el modo de falla en lacapacidad de carga última típicamente es un cono de corte de concreto.A medida que aumenta la profundidad de empotramiento del anclaje,también aumenta el tamaño del cono de corte de concreto teórico, loque brinda una mayor capacidad de carga. Cuando la profundidad delempotramiento se acerca al punto 2, el modo de falla cambia de uncono de corte de concreto a una falla localizada alrededor del mecanismode expansión. Pasado este punto, pueden esperarse aumentos marginalesen la capacidad de carga hasta que se alcanza la capacidad del mecanismode expansión o del material del anclaje a las profundidades deempotramiento correspondientes al punto 3. La capacidad de carga noaumentará significativamente para los anclajes instalados a profundidadesde empotramiento superiores a este punto. Este punto habitualmente es elempotramiento más profundo indicado en las tablas de capacidad de cargade los anclajes, y es el máximo recomendado. Las aplicaciones que requierenempotramientos más profundos que los publicados deberán probarse paraverificar el adecuado desempeño de los anclajes. Para las aplicaciones querequieren una instalación con profundidades de empotramiento entre laspublicadas, se permite una interpolación lineal.

Resistencia del material de baseSegún se analizó anteriormente, la resistencia de los materiales de baseen los que pueden instalarse los anclajes varía ampliamente y constituyeun factor clave para el desempeño de los anclajes. Powers publica lascapacidades de carga última promedio para los anclajes instalados enunidades de concreto y mampostería, junto con otros materiales debase adecuados según el producto. Para las instalaciones en concreto, lacapacidad de carga de los anclajes suele aumentar junto con la resistenciade compresión. La mayoría de las capacidades de carga para los anclajesinstalados en concreto se publican para diversas resistencias de compresiónmínimas de entre 2000 y 8000 psi. Se permite la interpolación lineal delos datos para resistencias de compresión intermedias. En el caso de losmateriales de base de unidades de mampostería, las capacidades de cargapublicadas deben tomarse como guía, ya que la consistencia de esosmateriales varía ampliamente. Se recomienda efectuar pruebas en elsitio de trabajo para las aplicaciones críticas en estos materiales.

Grosor del material de baseEl grosor mínimo recomendado para materiales de base macizos deconcreto o mampostería, h, cuando se usa un anclaje mecánico o adhesivo,habitualmente es el 150 % del empotramiento que se usará, a menos quese indique lo contrario. Por ejemplo, cuando se instala un anclaje a 4 in deprofundidad, el material de base debe tener al menos 6 in de grosor. A suvez, el empotramiento máximo debe ser dos tercios del grosor del materialde base. Si una losa de concreto tiene 12 in de grosor, 8 in será laprofundidad máxima recomendada para el empotramiento del anclaje.Esto no se aplica a los productos diseñados para instalaciones enmateriales de base huecos, como se indica en las secciones de cada anclaje.

RECOMENDACIONES PARA EL DISEÑO

2

Carg

a de

tra

cció

n

Aumento marginal de la carga

1

3

Profundidad de empotramiento

Empotramiento mínimo

Sin aumento significativode la carga

d h

ss

ss

c

d = Tamaño del anclajes = Espaciamientoc = Distancia al bordeh = Grosor del material de base

Powers EE. UU.: (800) 524-3244 o (914) 235-6300 Canadá: (905) 673-7295 o (514) 631-4216 www.powers.com

c



Anclajes para diseños antisísmicosEl diseño antisísmico basado en los códigos de edificación exige quelas estructuras edificadas resistan los efectos del movimiento del sueloinducido por un terremoto. Cada estructura corresponde a unacategoría o zona de diseño sísmico según la ubicación del edificioindicada en los códigos de edificación.

El diseño antisísmico es complejo, ya que considera muchos factoresque inciden, como la geología del sitio y las características del suelo,las categorías de ocupación edilicia, la configuración del edificio,los sistemas estructurales y las fuerzas laterales. Las fuerzas lateralesson críticas, ya que los terremotos tienden a sacudir la estructura delos edificios horizontalmente.

Los anclajes para cargas sísmicas no recibirán su carga completa hastaque ocurra un terremoto. Se han desarrollado métodos de prueba parabrindar criterios de evaluación del desempeño de los anclajes adhesivosy mecánicos cuando se los expone a cargas sísmicas simuladas. Losanclajes son expuestos a un ciclo de cargas sísmicas simuladas. Los anclajesse prueban en corte y se los somete a aplicaciones alternadas de carga.

Los criterios que deben usarse como condiciones de aceptación se basanen las pruebas realizadas según los Criterios de aceptación de ASTMe ICC-ES, incluida la cualificación sísmica de diversos productos deanclaje. Consulte la sección correspondiente a cada producto paraobtener más información.

Ejemplo de diseño por esfuerzos permisibles (ASD)El siguiente ejemplo se proporciona como referencia para familiarizaral diseñador con el uso de los factores de reducción por espaciamientoy distancia a los bordes. En esta aplicación se fijará un ángulo de aceroa una estructura premoldeada de 6000 psi para reforzar las conexionesa la columna y la viga existentes como se muestra en el siguientediagrama. El diseñador ha calculado previamente las cargas de servicioy prefiere usar 4 anclajes. Según los cálculos, las cargas de servicionecesarias para un anclaje en la ubicación n.° 1 serían 1500 lb detracción y 2000 lb de corte. Se ha elegido el anclaje Wedge-Bolt+por su acabado.

Para una instalación en concreto de 6000 psi se obtiene la siguienteinformación de la tabla de capacidades de carga del anclaje Wedge-Bolt+ de acero al carbono.

Diámetro del anclaje: 3/4 in

Profundidad del empotramiento: 5 in

Carga de tracción permisible máxima: 4850 lb

Carga de corte permisible máxima: 5425 lb

Los factores de espaciamiento y distancia a los bordes se aplicarían dela siguiente manera. Para el anclaje n.° 1, las reducciones que deberíanaplicarse son por la influencia del espaciamiento con el anclaje n.° 4y dos influencias por distancia a los bordes (6 in horizontales y 7-1/2 inverticales). Consulte las tablas de factores de ajuste de carga paraconcreto de peso normal en la sección de productos de estemanual para obtener los factores de reducción aplicables.

Carga de tracción permisiblePara el espaciamiento de 6 in, FNS = 0.75 (tomado de la tablade espaciamiento para tracción).

Para la distancia al borde de 6 in, FNC = 1.00 (tomado de la tablade distancia al borde para tracción).

Para la distancia al borde de 7-1/2 in, FNC = 1.00 (tomado de la tablade distancia al borde para tracción).

La carga de tracción permisible basada en los factores de reducciónse calcula de la siguiente manera:

Carga permisible = 4850 x 0.75 x 1.00 x 1.00 = 3635 lb

Carga de corte permisiblePara el espaciamiento de 6 in, FVS = 0.88 (tomado de la tablade espaciamiento para tracción).

Para la distancia al borde de 6 in, FVC = 0.62 (tomado de la tablade distancia al borde para tracción).

Para la distancia al borde de 7-1/2 in, FVC = 0.81 (tomado de la tablade distancia al borde para tracción).

La carga de tracción permisible basada en los factores de reducciónse calcula de la siguiente manera:

Carga permisible = 5425 x 0.88 x 0.62 x 0.81 = 2395 lb

Cargas combinadasUna vez que se establecen las capacidades de carga permisibleconsiderando los efectos del espaciamiento y de la distancia alos bordes, debe controlarse la fórmula de cargas combinadas.

(1500/3635)5/3 + (2000/2395)5/3

0.23 + 0.74 = 0.97 ≤ 1 , Correcto.

El enfoque del diseño será similar para los anclajes restantes, utilizandoel diseño por esfuerzos permisibles.

RECOMENDACIONES PARA EL DISEÑO (continuación)

1

7-1/2 in 2 1 4

2 3

9 in 6 in 6 in6 in

12 in



La siguiente es una herramienta de referencia para el diseño de anclajes de instalación posterior en concreto utilizando la norma ACI 318-08.Este documento complementa los siguientes diagramas de flujo y ecuaciones de referencia, que constituyen una recopilación de las ecuaciones relevantespara el diseño de resistencias (en la secuencia de referencia de ACI) para los anclajes de expansión mecánica, anclajes de tornillo y anclajes adhesivos deinstalación posterior.

Nota: En este momento, las ecuaciones del Apéndice D para el diseño de resistencias específico para anclajes adhesivos se consideran una enmiendaa la norma ACI 318. Los detalles que acompañan las ecuaciones de diseño de resistencia enmendadas se encuentran en los Criterios de aceptación308 de ICC-ES, Anexo A, Sección 3.3.

Deben seguirse en los siguientes pasos para determinar la resistencia del diseño de control (resistencia factorizada) del sistema de anclajes:

øVn ≥ Vua

donde fVn es la menor resistencia en corte de diseño de todos los modos de falla adecuados;

• Para los anclajes de expansión mecánica y de tornillo, fVn es la menor resistencia de corte de diseñode un anclaje o un grupo de anclajes según se determine a partir de fVsa, fVcb, fVcbg, fVcp (o fVcpg).

• Para los anclajes adhesivos, øVn es la menor resistencia en corte de diseño de un anclaje o un grupode anclajes según se determine a partir de fVsa, fVcb, fVcbg, fVcp (o fVcpg).

En todos los casos, el sistema de anclajes debe diseñarse de la siguientemanera:

øNn ≥ Nua

donde fNn es la menor resistencia de diseño de tracción de todos los modos de falla adecuados;

• Para los anclajes de expansión mecánica y de tornillo, fNnes la menor resistencia de diseño de tracciónde un anclaje o grupo de anclajes, según se determine a partir de fNsa, fNcb, fNcbg (o fNpn).

• Para los anclajes adhesivos, øNn es la menor resistencia de diseño de tracción de un anclaje o grupo deanclajes según se determine a partir de fNsa, fNcb, fNcbg, fNa, (o fNag,).(el modo de falla de resistencia de adherencia no se ha graficado)

• Es necesario un control adicional de diseño y una reducción adicional de la resistencia para los anclajesadhesivos sujetos a cargas de tracción sostenidas o a combinaciones de cargas con un componente decarga sostenida.Consulte el Anexo A, Sección 3.3.1.1 (D.4.1.4) de AC308.


Guía de referencia SD: Diseño de resistencia de los anclajes para concreto ACI 318 (2008)Apéndice D

Modos de falla:

Falla del acero

Ruptura del concreto

Ruptura del concreto

Falla del acero pordesprendimientodel concreto

Ruptura posterior delconcreto en anclajes

alejados de bordes libres

Extracción



Las siguientes son sencillas indicaciones paso a paso para calcular la resistencia de diseño estática de tracción para un único anclaje mecánicoo adhesivo de instalación posterior:

1. Controle los requisitos de distancia mínima a los bordes y de grosor de los miembros informados en las pruebas de calificación para el anclaje seleccionado;para los anclajes en grupos, es necesario controlar la distancia mínima de espaciamiento.

2. Calcule la resistencia del acero (fNsa) del anclaje.3. Calcule la resistencia de ruptura del concreto (fNcb), incluidos todos los factores apropiados.4. Calcule la resistencia de extracción del anclaje mecánico o determine la resistencia de adherencia del anclaje adhesivo:a. Calcule la resistencia de extracción (fNpn) del anclaje con expansión mecánica o de tornillo. Los valores nominales de extracción (Np) se informan según las pruebas

y varían para cada producto;b. Determine la resistencia de adherencia (fNa) del anclaje adhesivo para el intervalo de temperatura y la condición de perforación adecuados. Incluya todos los factores

adecuados. Nota: Para las cargas de tracción sostenidas o cargas combinadas con componentes de carga de tracción sostenida, consulte la norma AC308, Anexo A, Sección 3.3.1.1 (D.4.1.4).5. Determine la resistencia mínima de control a partir de los posibles modos de falla de tracción (por lo general, agrietamiento en lugar de estallido de las caras lateralesen los anclajes de instalación posterior; por lo tanto, el estallido de las caras laterales no se calcula).

Las siguientes son indicaciones sencillas paso a paso para calcular la resistencia de diseño estática de corte para un único anclaje mecánicoo adhesivo de instalación posterior:

1. Controle los requisitos de distancia mínima a los bordes y de grosor de los miembros, informados según las pruebas de calificación para el anclaje seleccionado.2. Calcule la resistencia del acero (fVsa) del anclaje.3. Calcule la resistencia de ruptura del concreto (fVcb), incluidos todos los factores adecuados.4. Calcule la resistencia de ruptura posterior del anclaje mecánico o determine la resistencia de ruptura posterior del anclaje adhesivo:a. Calcule la resistencia de ruptura posterior (fVcp) del anclaje con expansión mecánica o de tornillo.b. Determine la resistencia de ruptura posterior (fVcp) del anclaje adhesivo.

5. Determine la resistencia de control mínima para los posibles modos de falla de corte.

La siguiente es una guía para la aplicación y el uso de anclajes en diseños antisísmicos:

1. En regiones de riesgo sísmico moderado o elevado, o para estructuras asignadas a categorías de desempeño o diseño sísmico intermedias o elevadas (es decir, C, D, E o F),la resistencia de diseño de los anclajes de instalación posterior (fNn) y (fVn) debe incluir un factor adicional de multiplicación de 0.75 (vea la Sección D.3.3.3 de la normaACI 318-05).

2. El diseño de los anclajes de instalación posterior según el Apéndice D de la norma ACI 318 tiene modificaciones adicionales en la Sección 1908.1.16 del IBC paracombinaciones de cargas que incluyen cargas sísmicas. En resumen, para los anclajes que no cumplen los requisitos de ductilidad del Apéndice D de la norma ACI 318,Secciones D.3.3.4 y D.3.3.5 (con sus modificaciones), «la resistencia mínima de diseño de los anclajes será al menos de 2.5 veces las fuerzas factorizadas transmitidaspor el accesorio». En resumen, si este factor de ductilidad se pasa en la ecuación del lado de la carga (exigencia) al lado de la capacidad de diseño de los anclajes, seaplica como un factor de reducción adicional de 0.40 para los anclajes «no dúctiles».

3. Para anclajes clasificados como componentes, soportes o accesorios no estructurales, consulte el Capítulo 13 de la norma ASCE 7-05.

La siguiente es una guía para el diseño y uso de los anclajes en concreto liviano con arena, y los anclajes únicos instalados a través del plafóno piso de láminas de acero y ensambles de techos en concreto estructural liviano con arena o concreto de peso normal:

1. Para los anclajes en concreto liviano con arena, Nb, Npn, Vcb, y Vcp deberán multiplicarse por un factor de 0.60.2. Para los anclajes instalados a través del canal (plafón) de láminas de acero en concreto, no es necesario evaluar Ncb para determinar la carga de tracción de control.No es necesario aplicar factores adicionales para concreto liviano con arena siempre y cuando se hayan probado los anclajes y hayan sido aprobados para concretoliviano con arena sobre láminas de acero.

3. Para los anclajes instalados a través del canal (plafón) de láminas de acero en concreto, no es necesario evaluar Vcb y Vcp para determinar la carga de corte de control.No es necesario aplicar factores adicionales para concreto liviano con arena siempre y cuando se hayan probado y aprobado los anclajes en concreto liviano con arenasobre láminas de acero.


Guía de referencia: Diseño de resistencia para anclajes en concreto ACI 318 (2008) Apéndice D

sistemas de anclaje y sujecion

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