El documento describe diferentes tipos de uniones, conexiones y anclajes utilizados en estructuras de acero. Explica uniones rígidas y articuladas, así como conexiones atornilladas, soldadas y con placas. También cubre diseños de anclajes de pernos para conectar perfiles de acero a plintos de hormigón. El propósito es garantizar la integridad estructural y evitar colapsos progresivos bajo cargas accidentales.

1. UNIVERSIDAD TÉCNICA ESTATAL DE QUEVEDO
INGENIERÍA MECÁNICA
INSTALACIONES INDUSTRIALES
NOMBRE: Álvaro Javier Pérez Oñate FECHA: 22-02-2019
TIPOS DE CONEXIONES, UNIONES Y ANCLAJES
1. UNIONES
El colapso parcial de Punta de Ronan en el Reino Unido en 1968 alertó a la
industria de la construcción para el problema de colapso progresivo que surge
de una falta de unión positiva entre los elementos principales de una estructura
[BS 5950]. Las estructuras están
obligados a tener una solidez mínima
para resistir la carga accidental. Un
método para conseguir esto es
mediante la vinculación de todos los
elementos principales de una
estructura juntos. Esto significa que
las conexiones viga-columna de un
marco de acero deben ser capaces
de transferir una fuerza de atado
horizontal con el fin de preservar la integridad de la estructura y evitar el colapso
progresivo en el caso de daño accidental.
Las uniones pueden ser:
- Uniones de resistencia total, en las que su capacidad de carga es igual o
superior a la del elemento más débil de la unión.
- Uniones de resistencia parcial, aquellas que su capacidad de carga es inferior
a la del elemento más débil de la unión pero, lógicamente, superior a los
esfuerzos de cálculo.
Las uniones resistentes a esfuerzo de flexión podemos clasificarlas como: -
Rígidas, las que mantienen los ángulos que forman entre sí las piezas
enlazadas. El giro del nudo es igual al de las barras a él unidas.
- Simples, son enlaces que se comportan como uniones articuladas, en los que
la barra se une al nudo sin coartar sus giros [1].
Figura1.- unionesapernadas

2. 1. Típicos atornilladas
Conexiones de taco típico atornillado doble ángulo alrededor tanto del eje mayor
y menor de una columna se muestran en la Figura 5.1. Estos tipos de conexión
son populares porque tienen la facilidad para proporcionar ajustes menores en
el sitio cuando se utilizan tornillos en un torque d 2 mm agujeros de paso.
Normalmente los sistemas de fijación se utilizan en pares.
Usando este modelo, el grupo del perno que conecta los listones a la alma de la
viga debe estar diseñado para la fuerza de corte y el momento producido por el
producto de la fuerza cortante de extremo y la excentricidad del grupo de tornillos
de la cara de la columna. Los pernos que conectan los listones a la cara de la
columna deben ser diseñados para sólo el cizallamiento aplicado. La mayor parte
de la rotación de las conexiones proviene de la deformación de los ángulos,
mientras que la deformación de cierre es muy pequeña. Para minimizar la
resistencia de rotación (y aumentar la capacidad de rotación) el espesor del
ángulo debe mantenerse a un mínimo y el perno transversales centros debe ser
tan grande como sea prácticamente posible [2].
Figura 2.- Distintostiposde uniones
apernadas
Figura 3.- Conexionesgrapadoble ángulode ejemayorymenortípico

3. 2. Placas de extremo flexible (placas de cabecera)
Este tipo de conexión se muestra en la Figura 5.4. Al igual que la conexión de
doble ángulo de cala, el ala superior de la viga de apoyo tiene una muesca para
permitir que se ajuste a la web de la
viga de soporte. Si ambos haces son
de una profundidad similar se hacen
muescas ambas bridas. En cualquier
caso si la longitud de las muescas
exceda de ciertos límites la web sin
restricciones y la viga se deben
comprobar para tronzado torsional
latera [3]l.
3. Uniones angulares
Es conveniente realizar la unión por medio de angulares, debido a la dificultad
de conseguir la necesaria exactitud dimensional. Nunca deben soldarse las alas
y, además, la longitud de los cordones debe ser la requerida estrictamente por
el cálculo.
Si la unión se realiza soldando directamente el alma de la viga a la columna
mediante cordones en ángulo la disposición será la de la figura inferior,
recomendándose como valor de la longitud del cordón de soldadura, lv, el
comprendido entre la mitad y dos tercios de la altura útil del alma. Una longitud
de soldadura superior a este valor hace que esta unión no sea considerable
como articulada, ya que se crea un momento de empotramiento que, al no ser
despreciable, puede originar el agrietamiento de la soldadura.
a. Uniones viga – soporte atornilladas articuladas
Es, posiblemente, la unión más aconsejable si la unión se tiene que realizar en
obra. La unión al pilar y el juego que proporcionan los tornillos permiten
considerar este enlace como una articulación. La unión se ejecuta enlazando el
alma de la viga con dos angulares con el ala o alma del pilar.
Figura 4.- Haz típicoa laviga de conexión de laplacade extremoflexible
Figura 5.- unionesangulares

4. En los tres ejemplos anteriores se transmite un momento flector tan pequeño que
la unión responde, a efectos prácticos, como una articulación. Además los
ensayos y la experiencia adquirida han confirmado que estas uniones permiten
las rotaciones necesarias que exigen los cálculos teóricos para ser consideradas
de todo punto como articuladas [3].
b. Uniones rígidas viga – soporte atornilladas
En la figura a) el nudo llega a obra ya ejecutado, y en esta se realiza el empalme
de la viga utilizando cubrejuntas atornillados.
La figura b) dispone una placa de testa en el extremo de la viga, para unirse al
pilar mediante tornillos de alta resistencia.
En la figura c) se ejecutan en taller los cubrejuntas de alas de la viga y casquillo
de placa. Esta disposición puede presentar problemas de desgarro laminar, y
Figura6.- Unionesviga– soporte atornilladasarticuladas
e
Figura7.- Distintasuniones de viga
e

5. también es posible que, como consecuencia de un mal transporte del pilar, las
chapas voladas sufran torceduras.
En la figura d) se sustituye el cubrejuntas inferior por un casquillo de apoyo y un
taco ajustado. En la figura e) las posibles dificultades surgidas de un mal
transporte desaparecen al incorporarse al nudo cubrejuntas atornillados,
formados por medios perfiles de sección en doble T.
c. Uniones resistentes a tracción
Las uniones de piezas solicitadas a tracción se pueden realizar según los
esquemas de la figura siguiente.
La figura a) representa un empalme por soldadura “a tope”, la b) uno con
cubrejuntas soldados y el c) mediante cubrejuntas atornillados.
En el caso de los cubrejuntas sus superficies se distribuyen de manera
proporcional a las áreas de los elementos que componen los perfiles de base.
En estos tipos de enlaces a tracción es preferible el uso de los empalmes
soldados, debido a que las uniones atornilladas pueden fallar frágilmente a lo
largo de la sección neta [4].
d. Uniones resistentes a compresión
Para realizar los empalmes de piezas comprimidas se usan habitualmente nudos
similares a los de la figura inferior.
Para las uniones sometidas a estos esfuerzos, el Código Técnico indica que se
admitirá la transmisión por contacto en elementos comprimidos únicamente si
las superficies en cuestión se han preparado para resultar suficientemente
planas y se evita toda posibilidad de desplazamiento en cualquier situación de
dimensionado. En este caso, el empalme asegurará la continuidad de rigidez. Si
los elementos no se han preparado para transmitir los esfuerzos por contacto,
Figura8.- Uniones resistentesatracción

6. se dimensionarán los elementos de empalme para que sean capaces de
transmitir las fuerzas y momentos existentes en la sección de la unión. Se
mantendrá la alineación de los extremos enfrentados mediante platabandas u
otros medios.
En las estructuras de edificación soldadas los enlaces en obra entre pilares se
realizarán por encima del nivel de las alas superiores de las vigas [1].
DISEÑO DE PERNOS DE ANCLAJE
Por lo general se proporciona una pequeña placa de acero de base en las
columnas. Su propósito es recibir los pernos necesarios para anclar el perfil de
acero conectado a la placa base al plinto de hormigón
Figura9.- Uniones resistentesalacompresión

7. F = Fuerza de tensión requerida para el perno de anclaje, klb
do = Distancia entre centros de pernos de anclaje, in
n = Número de pernos de anclaje a cada lado.
a < 5 veces el diámetro del perno de anclaje.
PROCEDIMIENTO LRFD
Determinar la resistencia requerida del perno de anclaje:
Se determina la longitud del perno de anclaje dentro del plinto de hormigón:
Donde d es el diámetro del perno de anclaje

9. ANEXO
Bibliografía
[1] AmericanSocietyforMetals,Atlasof Microstructures,OH,1972.
[2] W. Callister,Introducciónalacienciae ingenieríade losmateriales,Barcelona:Reverte,
1996.
[3] EURO INOX,Aceroinoxidable,Belgica:Bruselas,2006.
[4] N.Werner,MicroscopiaIntergranular- MATERIALES-INSTRUMENTAL-METODOS,Houston:
OMEGA, 1991.
Tabla 1.-Propiedadesmecánicasde la varillacorrugadaADELCA