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Joe Nasvik.
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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