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Joe
Nasvik.
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Sugerencias
de instalación
Aun el sistema de anclaje mejor fabricado, técnicamente evaluado
y probado, puede fallar si no se lo instala apropiadamente. A continuación
tenemos algunas pautas importantes para seguir en la instalación
de anclajes:
- Taladre
el agujero del anclaje perpendicular a la fuerza del torque en
el anclaje, de modo que el anclaje no se doble cuando esté en
tensión.
- Limpie
todo el polvo y los residuos de los agujeros taladrados antes
de insertar los anclajes. En el caso de anclajes lechadeados,
lave con agua abundante y limpie los agujeros, y permita que se
sequen. Para los anclajes adhesivos, siga con precisión las instrucciones
del fabricante.
- Siga
las recomendaciones del fabricante para los diámetros de los agujeros.
Los agujeros que son demasiado grandes para el dispositivo de
anclaje, darán como resultado una falla en el anclaje. El diámetro
de la broca y la manera en que se taladra el agujero controlan
el tamaño de éste. Si usted no sujeta firmemente el taladro, el
diámetro del agujero puede llegar a ser demasiado grande.
- Al
instalar sistemas adheridos, coloque el material de adherencia
en el agujero y luego instale el anclaje. Si se hace en sentido
inverso, se pueden crear huecos de aire entre el material adherente
y el anclaje, dando como resultado una capacidad de carga significativamente
reducida.
- Si
se instala un anclaje lechadeado usando material a base de cemento,
use únicamente lechados preempaquetadas sin contracción, graduadas
para anclajes lechadeadas. Usar una mezcla de cemento portland
y arena puede ser riesgoso, ya que no siempre se forma una buena
adherencia con el concreto existente.
- Evite
usar sistemas adhesivos epóxicos en condiciones de altas temperaturas.
Tales sistemas tienen una expansión térmica mucho más alta que
el concreto y empiezan a perder resistencia por encima de los
38 °C.
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Poco
después que sus cuadrillas han completado un enorme colado de concreto,
usted descubre que se olvidaron accidentalmente los anclajes necesarios
colados en obra. No tiene por qué cundir el pánico. Los anclajes que se
adhieren o fijan mecánicamente por medio de agujeros taladrados pueden
servir como sustitutos. De hecho, estos anclajes instalados posteriormente
pueden ser tan resistentes, o más, que los sistemas colados en obra. Pueden
localizarse con precisión, y con frecuencia son menos costosos.
Existe una amplia variedad de sistemas de anclajes adheridos y mecánicos
adecuados para distintas aplicaciones. A fin de elegir el mejor producto
para el trabajo, usted debe determinar primero qué cargas se aplicarán
a los anclajes.
Valoración de las condiciones de carga
La consideración más importante es saber si la carga aplicada será estática
o dinámica. Los objetos estacionarios, tales como los tubos anclados al
techo de un edificio, ejercen una carga estática o muerta. Los objetos
en movimiento, tales como una montaña rusa o maquinaria vibratoria y el
viento, imponen cargas dinámicas. Como las cargas dinámicas crean esfuerzos
además de la carga muerta, generalmente son menos predecibles. Al determinar
el anclaje correcto que se va a usar, los ingenieros del proyecto y los
arquitectos, deben estimar las cargas dinámicas y estáticas y luego aplicar
un factor de seguridad apropiado.
Los anclajes pueden estar sometidos a cargas cortantes (a un ángulo recto
respecto al ancla), cargas de tensión (paralelas al ancla), o una combinación
de cortante y tensión. La mayoría de los anclajes para muros experimentan
tanto cargas de cortante como de tensión, de modo que estas cargas también
deben ser consideradas al seleccionar el tamaño y el tipo de anclaje.
Anclajes adheridos
Los anclajes adheridos se mantienen en su lugar por medio de resinas adhesivas
o materiales de lechada preempaquetados.
El epóxico es el adhesivo más ampliamente utilizado debido a que es barato,
resistente y fácil de aplicar. Otros sistemas resinosos incluyen ésteres
de vinilo, poliésteres, metacrilatos y acrílicos. Los epóxicos pueden
requerir de hasta 24 horas para curarse, mientras que algunos sistemas
adhesivos de polímeros pueden curarse en menos de una hora.
Usted puede aplicar el adhesivo usando pesadas máquinas aplicadoras o
sistemas de cartuchos, dependiendo de cuántos agujeros taladrados requiera
el trabajo. Los sistemas de cartuchos son convenientes para trabajos más
pequeños y tienen boquillas que dosifican y mezclan los componentes a
medida que el material es exprimido de los cartuchos. Usted puede también
instalar cápsulas que mantienen tanto el adhesivo como el catalizador.
Simplemente, coloque la cápsula en el fondo del agujero taladrado, coloque
el anclaje y golpéelo a través de la cápsula para romperla, permitiendo
que el adhesivo y el catalizador se mezclen.
Para instalar anclas lechadeadas, mezcle las lechadas de anclaje preempaquetadas
y compensadoras de contracción con cantidades medidas de agua, vierta
la lechada en el agujero taladrado, y luego inserte un perno con o sin
cabeza en la lechada. Las lechadas patentadas a base de cemento pueden
alcanzar resistencias a la compresión de 280 kg/cm2 en 3 horas y 490 kg/cm2
en 24 horas.
Para sistemas adheridos, el elemento que ha de ser anclado generalmente
es una varilla roscada, una varilla R u otros pernos corrugados. Para
que se salga, o para que falle, el anclaje debe cortar el material adherente
o el material adherente debe cortarse en la interfase entre el concreto
y el adhesivo o lechada. Para ayudar a evitar esta última falla, usted
debe sopletear los agujeros taladrados hasta que queden limpios antes
de instalar los anclajes (véase "Sugerencias de Instalación" en el recuadro).
Los anclajes adheridos trabajan bien en condiciones de carga dinámica
y estática, y pueden colocarse más cerca uno de otro que los anclajes
mecánicos. Si los anclajes mecánicos guardan entre sí un espaciamiento
demasiado apretado, el concreto alrededor de ellos puede fallar. Sin embargo,
es difícil instalar anclajes adheridos en concreto vertical o por encima
de uno, a menos que se use un tapón para evitar que el material escurra
del agujero.
Anclajes mecánicos
Pueden encontrarse en el mercado muchos tipos diferentes de anclajes mecánicos,
pero la mayoría de ellos caen en una de las tres categorías principales:
anclajes de expansión de torque controlada, anclajes de deformación y
anclajes con muescas. Los anclajes en las primeras dos categorías funcionan
comprimiendo el concreto que rodea el mecanismo de expansión -generalmente
localizado cerca del extremo del anclaje.
Los anclajes de expansión constituyen la categoría más amplia y pueden
transferir tanto cargas dinámicas como estáticas. Son también los más
ampliamente utilizados, particularmente las de tipo cuña o de camisa.
La instalación de los anclajes de cuña implica apretar una tuerca o perno
para expandir el anclaje contra los lados del agujero.
Los anclajes de camisa tienen una camisa formada por una placa de metal
que rodea al clavo, el cual tiene un mandril de forma cónica en la parte
de abajo. Cuando la tuerca en el anclaje es apretada, el mandril empuja
la camisa contra los lados del agujero. Los anclajes de deformación incluyen
anclajes tipo clavo, que se dejan caer. Para instalar los anclajes de
caída, los trabajadores colocan un mecanismo de cuña en el fondo del agujero
taladrado, y usan una herramienta de colocación para empujar la cuña contra
una camisa. Después se aprieta un perno al mecanismo de la cuña. Se golpean
los anclajes de clavo en el agujero taladrado, causando que la parte baja
del ancla se expanda contra los lados del agujero. En este caso, el clavo
es parte del aditamento de expansión.
Los anclajes con muescas funcionan de una manera muy diferente que los
anclajes de expansión o de deformación. Como su nombre lo indica, estos
anclajes requieren una muesca en la parte inferior del agujero, la cual
puede conseguirse usando una broca especial o un anclaje con un dispositivo
taladrado construido en el extremo del perno. Cuando el perno es apretado,
éste se expande dentro del área de la muesca. Así que en vez de comprimirse
contra la pared del agujero, el anclaje jala contra la cara amuescada
cuando está en tensión. Este es un buen sistema para cargas dinámicas,
aun cuando el anclaje no esté tan apretado como lo especifique el diseño.
Otro tipo de ancla que vale la pena mencionar no encaja de una manera
precisa en ninguna de las categorías anteriores. Se trata de un perno
de espiral que se instala posteriormente, usado principalmente para anclar
apuntalamientos en los muros en construcción. El perno tiene un extremo
cónico roscado en el cual se coloca una espiral helicoidal (llamada "rabo")
antes de insertar el perno en el agujero taladrado y apretarlo. Cuando
se quita el apuntalamiento, el perno puede usarse una y otra vez con un
nuevo rabo, y el agujero taladrado se resana fácilmente.
¿Qué anclaje utilizar?
Para aplicaciones en la obra que no involucren fijaciones críticas, los
contratistas deciden habitualmente el anclaje que hay que emplear. A menudo
la decisión es simple, con base en factores tales como qué es lo que tiene
en existencia el proveedor local y cuál tipo de anclaje es más fácil y
más rápido de instalar para una aplicación particular.
Pero para situaciones en que la transferencia de carga es importante,
se hace necesaria la evaluación profesional de la aplicación propuesta.
Además de las fuerzas de carga estáticas y dinámicas, otros factores que
hay que considerar incluyen la seguridad y el cuidado del medio ambiente,
el material en el cual se fija el anclaje, consideraciones dimensionales,
y cuál será el comportamiento del anclaje a través del tiempo.
El Comité 355 del ACI, Anclajes al Concreto, bajo la conducción de Richard
Wollmershauser, desarrolló recientemente un documento titulado "Método
de Prueba Provisional para Evaluar el Comportamiento de los Anclajes Mecánicos
Post-Instalados en el Concreto". Este estándar de precalificación de anclajes
eventualmente será sometido a un comité del ASTM para su aceptación como
la medida de prueba que ha de usarse para evaluar el comportamiento de
cada tipo de anclaje, en concreto agrietado y no agrietado. La aceptación
de este documento en el ACI (y más tarde en el ASTM) establecerá guías
generales uniformes, simplificando el proceso de selección de anclajes.
Colaboradores Richard Wollmershauser, el más reciente ex presidente del
Comité 355 del ACI. Paul Campbell, consultor en diseño técnico.
Este artículo se publicó en Concrete Construction y se reproduce con la
autorización de The Aberdeen Group.
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