Al verter hormigón fresco, los pernos de anclaje embebidos en el momento crean esa conexión sólida necesaria en edificios nuevos donde más importan las cargas pesadas y la resistencia sísmica. Para estructuras antiguas que necesitan mejoras o refuerzos, entran en juego los anclajes postinstalados. Estos pueden ser de tipo mecánico o químico e ir insertados en hormigón ya endurecido posteriormente. Ofrecen a los constructores la flexibilidad necesaria, pero requieren una limpieza cuidadosa de los orificios y pasos precisos de instalación. Los sistemas embebidos soportan muy bien tanto las fuerzas de tracción como los esfuerzos laterales, además de tolerar mejor el movimiento durante terremotos. Los anclajes postinstalados mecánicos funcionan muy bien cuando solo importa la fuerza de tracción directa, mientras que las versiones químicas resisten sorprendentemente bien incluso en situaciones de hormigón fisurado y en unidades de fábrica de hormigón.
La forma en L de estos anclajes doblados ayuda a evitar que se salgan de cimentaciones poco profundas, como las utilizadas para farolas. Su diseño les permite agarrar más hormigón cuando enfrentan fuerzas ascendentes y presión lateral del viento. Para aplicaciones más pesadas, como soportes de maquinaria o conexión de estructuras de acero, los anclajes rectos funcionan mejor cuando se combinan con placas base. Estas distribuyen el peso sobre secciones más grandes de hormigón, razón por la cual los equipos de construcción a menudo los prefieren para proyectos grandes. Las varillas roscadas ofrecen otra solución cuando importan los ajustes. Se adaptan bien a columnas de acero y componentes de estructuras. Cuando los trabajadores instalan estas varillas en pequeños huecos rellenos con lechada, la configuración se vuelve mucho más estable en lugares donde son comunes las vibraciones. Además, esta disposición maneja bastante bien los cambios de temperatura, algo que importa mucho en fábricas y otros espacios industriales.
Los anclajes químicos funcionan mediante resinas epoxi o híbridas para fijar varillas roscadas dentro de agujeros perforados. Esto crea una distribución uniforme del esfuerzo en los puntos de anclaje y mantiene el funcionamiento adecuado incluso cuando se trabaja con hormigón fisurado o Unidades de Albañilería de Hormigón (CMUs, por sus siglas en inglés). Por otro lado, los anclajes mecánicos dependen de fuerzas de expansión como cuñas, manguitos o anclajes de expansión. Estas opciones suelen ser más económicas para hormigón sólido y sin fisuras, pero no resisten tan bien en materiales frágiles o de baja resistencia. Las pruebas durante terremotos muestran que los anclajes químicos conservan aproximadamente el 90 % de su resistencia tras ciclos repetidos de esfuerzo, mientras que los mecánicos solo mantienen alrededor del 60 al 70 %. En el caso de muros CMU, especialmente aquellos con cavidades para conectores de pared, los anclajes adhesivos evitan que los bloques se agrieten. Sin embargo, los anclajes de expansión pueden causar problemas como descascarillado o rotura del material base de los bloques, algo que nadie desea tener que enfrentar.
La resistencia a la tracción de un perno de anclaje básicamente nos indica cuánta fuerza de tracción puede soportar antes de doblarse permanentemente. La norma ASTM F1554 establece las reglas para estos pernos, y el Grado 55 destaca por tener una resistencia mínima a la fluencia de aproximadamente 55,000 psi. Lo que hace especial a este grado es su capacidad de doblarse sin romperse, lo cual ayuda a absorber energía durante los movimientos. Por eso, los ingenieros suelen preferir el Grado 55 cuando trabajan con elementos que vibran o se mueven, como soportes de puentes o conexiones para sismos. Por otro lado, el Grado 105 ofrece una resistencia mucho mayor frente a cargas estáticas, con un mínimo de aproximadamente 105,000 psi. Esto lo hace ideal para estructuras sólidas, como cimentaciones de edificios altos o montajes de maquinaria pesada. Sin embargo, existe un compromiso, ya que el Grado 105 solo se alarga alrededor del 15 %, en comparación con el 21 % del Grado 55. Por tanto, si la aplicación requiere cierta flexibilidad controlada en lugar de solo fuerza bruta, el Grado 55 suele ser la mejor opción, a pesar de sus menores valores de resistencia general.
| Propiedad | ASTM F1554 Grado 55 | ASTM F1554 Grado 105 |
|---|---|---|
| Resistencia a la fluencia | 55,000 psi | 105,000 psi |
| Resistencia a la Tracción | 75,000–95,000 psi | 125,000–150,000 psi |
| Alargamiento | mínimo 21% | 15% mínimo |
| Caso de uso típico | Dinámico/vibración, sísmico | Cargas estáticas altas |
La resistencia al corte de un perno de anclaje básicamente nos indica qué tan bien puede soportar fuerzas laterales que actúan sobre él desde los lados, en lugar de cargas directas; algo que a los ingenieros les preocupa especialmente cuando enfrentan condiciones como vientos fuertes, terremotos que sacuden edificios o maquinaria que vibra cerca. Ahora hablemos de la distancia al borde, que simplemente significa medir cuán lejos se encuentra el centro de nuestro perno del borde más cercano del elemento de hormigón en el que estamos anclando. Según las directrices del AISC Design Guide 1, si queremos que nuestros pernos funcionen correctamente sin perder resistencia, debemos mantener esta distancia al menos siete veces mayor que el tamaño real del propio perno. Por ejemplo, si alguien instala un perno de una pulgada de diámetro, debe dejar al menos siete pulgadas completas entre el perno y el borde de la pared o suelo de hormigón. Seguir estas reglas ayuda a garantizar que todo permanezca estable bajo esfuerzo y evita esos desagradables imprevistos en los que el hormigón se agrieta inesperadamente justo donde menos lo esperamos.
El tipo de material que se utiliza en los pernos de anclaje realmente marca la diferencia en cuanto al rendimiento con el tiempo y a su duración. El acero al carbono es bastante asequible y ofrece buena resistencia a la tracción para instalaciones en interiores donde no hay humedad. Pero si se dejan esos pernos al aire libre o en áreas húmedas sin protección, comienzan a oxidarse bastante rápido. La galvanización por inmersión en caliente cambia las cosas porque une el zinc a la superficie del acero a nivel molecular, lo que combate eficazmente la corrosión en condiciones exteriores normales. Aun así, vale la pena señalar que este tratamiento también se degrada con el tiempo si está expuesto a suelos ácidos o productos químicos agresivos. Cuando se trata de estructuras costeras, plantas de tratamiento de aguas residuales o fábricas que manejan productos químicos, el acero inoxidable se convierte en la opción preferida. Específicamente, según normas ASTM como A193 B8M o B8 (que incluyen los grados 316 y 304), estos materiales resisten todo tipo de fuerzas corrosivas, incluyendo picaduras, daños por hendiduras y grietas por tensión. Pruebas en condiciones reales muestran que estos pernos pueden seguir funcionando correctamente durante medio siglo o más, incluso cuando están constantemente expuestos al agua de mar.
| Material | Mejor para | Limitación |
|---|---|---|
| Acero al carbono | Proyectos de presupuesto, interiores secos | Propenso a la corrosión sin recubrimiento |
| Acero Galvanizado | Estructuras exteriores, climas suaves | El zinc se degrada en suelos ácidos |
| Acero inoxidable | Exposición costera/química | Costo inicial más alto |
Una especificación adecuada evita la incompatibilidad galvánica (por ejemplo, combinar anclajes de acero inoxidable con arandelas de acero al carbono) y mitiga la fisuración por corrosión bajo tensión inducida por cloruros—consideraciones clave para conexiones duraderas y conformes con el código.
Obtener la especificación ASTM correcta es muy importante en cuanto a la fiabilidad de las estructuras. Tomemos por ejemplo la ASTM A307. Estos son básicamente pernos de acero al carbono de baja a media resistencia, destinados para usos comunes, nada realmente trascendental. La mayoría de las personas no los recomiendan para puntos de anclaje estructurales principales porque simplemente no están diseñados para ese tipo de esfuerzos. Ahora consideremos la ASTM F1554, que trata sobre esos pernos de anclaje de alta resistencia que han sido tratados térmicamente. El Grado 55 ofrece un buen equilibrio entre flexibilidad y resistencia, lo que lo hace adecuado para lugares donde podría haber sacudidas o movimientos provocados por terremotos. El Grado 105 va aún más allá, con resistencia adicional necesaria para cimientos sólidos que deben mantener todo unido sin doblarse. Cuando se trabaja en zonas propensas a óxido y corrosión, los ingenieros suelen optar por pernos de acero inoxidable ASTM F593 fabricados con aleaciones de cromo-níquel como el Tipo 304 o 316. Estos duran mucho más que las alternativas regulares de acero al carbono o galvanizadas, que tienden a degradarse con el tiempo. Antes de finalizar cualquier diseño, los profesionales revisan cuidadosamente los informes de prueba de laminación y se aseguran de que todas las certificaciones cumplan con lo que el proyecto necesita realmente en términos de cargas, factores ambientales y normativas locales de construcción, incluyendo los estándares IBC, las directrices ACI 318 y los requisitos ASCE 7. Los pequeños detalles también importan: la profundidad adecuada de empotramiento, orificios correctamente alineados, ajustes precisos de par torsional e inspecciones exhaustivas según las especificaciones AISC DG1 y ACI 355.4, todos contribuyen a mejores resultados. El Instituto Nacional de Estándares y Tecnología investigó este tema y descubrió algo alarmante: puentes que utilizaban pernos no debidamente especificados mostraron aproximadamente un 30 % menos de resistencia a la fatiga. Así que recuerde, cumplir con estas normas no es solo trámite burocrático, sino una cuestión de mantener edificios seguros y firmes.
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