Las placas de anclaje de acero son láminas metálicas con espesores y dimensiones variables, así como con un determinado número de orificios para colocar distintos tipos de pernos y tuercas encargados de fijar, junto a las placas, columnas metálicas con diversos perfiles.
La función principal de las placas de anclaje de acero es lograr una unión eficiente entre la columna metálica y la superficie de hormigón armado. Desempeñan un papel esencial al distribuir y transmitir la carga al concreto, que, en comparación al acero, presenta una capacidad estructural inferior.
Qué elementos intervienen en el cálculo del anclaje
La instalación de placas de anclaje, así como otros aspectos vinculados a estos materiales, está directamente relacionada con las características del proyecto donde se requieren, aspectos que rigen su diseño y la manera en la que se fijarán.
Los pernos de anclaje son elementos esenciales en la cimentación de estructuras metálicas, ya que conectan las bases estructurales con el suelo, proporcionando estabilidad y resistencia.
El cálculo del diámetro adecuado garantiza que los pernos puedan soportar las cargas aplicadas, evitando fallas estructurales que podrían comprometer la seguridad y durabilidad del proyecto.
Existen diversos tipos de pernos de anclaje diseñados para cumplir con diferentes necesidades estructurales.
- Placa de anclaje de acero.
- Pernos de anclaje.
- Tuercas por uno o ambos lados.
- Perfil de acero de la columna.
- Pedestal o superficie de hormigón armado.
- Armadura de la columna o del pedestal.
- Superficies de contacto entre placa y hormigón o entre chapas.
Tipos y dimensiones de las placas de anclaje
Varían en función del proyecto para el que se utilizarán, por lo mismo existen distintos tipos de placas de anclaje con contornos y espesores específicos.
Considera que en esta tabla solo aparecen las dimensiones de las placas cuadradas, pero también se fabrican con forma rectangular y con otras especificaciones basadas en su responsabilidad estructural y el sitio donde se anclarán.
Medidas de la placa a partir del número de pernos previsto.
Sumado a ello, existen placas de anclaje de acero que cuentan con aberturas adicionales, ya sea pequeñas o de mayor tamaño; se ubican en su centro y están destinadas a facilitar la liberación del aire atrapado bajo la lámina durante el proceso de hormigonado.
La manera en que se diseñan los diferentes tipos de placas de anclaje, así como la disposición de sus pernos depende del proyecto determinado.
| Aspecto | Consideración |
|---|---|
| Geometría | Placas cuadradas, rectangulares y con otras especificaciones |
| Espesor | Variable según la responsabilidad estructural |
| Orificios | Dependen del número y disposición de los pernos |
| Aberturas centrales | Facilitan la liberación del aire atrapado durante el hormigonado |
| Ubicación | Se define según el sitio donde se anclarán |
Diseño de la placa base bajo compresión
El caso más simple de diseño de placas base consiste en el diseño de la placa a compresión pura.
La placa base debe tener una superficie de contacto que distribuya la carga de la columna hacia el pedestal de concreto de manera satisfactoria.
Si se cuenta con un programa de cálculo, conviene proceder por tanteos dándonos dimensiones tentativas de A1 y así conocer la fuerza resistente del concreto ɸPp (ya que A1 no puede ser despejada de manera sencilla).
La carga Pu deberá ser menor o igual a ɸPp.
La superficie A2 debe ser tal que cumpla los requisitos del comentario ACI 318-14 22.8.3.2.
El comentario indica que la superficie A2 debe ser la extensión de la placa de anclaje a una pendiente 2 a 1 sobre el pedestal (ver figura).
Notemos que la superficie A2 se hace más pequeña si la placa no está centrada respecto al pedestal.
Dimensiones de la placa y voladizos
Con la dimensión de A1 encontrada, se pueden encontrar las dimensiones de la placa en función a la forma de la columna.
Idealmente «m» y «n» deberán ser iguales para que el momento flector en la dirección X y Y sean similares.
En el caso de placas de anclaje para columnas rectangulares, la longitud de voladizo se calcula a partir de la mayor entre «m» y «n» simplemente, sin calcular n’.
Structural Steel Design - McCormac. 5th ed.
Base connection design for steel structures - AISC.
Comprobación de los pernos de anclaje
Una placa base bien diseñada es tan fuerte como su anclaje.
Esta herramienta verifica la cantidad de anclaje, y tamaño, ayudar a los ingenieros a confirmar la adecuación estructural.
Si diseñando un solo ancla o un grupo, la calculadora clasifica y evalúa cada caso en consecuencia.
Verificar manualmente las dimensiones puede llevar mucho tiempo.
Esta calculadora garantiza el cumplimiento y la construcibilidad al verificar las autorizaciones, dimensiones mínimas y máximas requeridas, distancias al borde, espaciado, y cubierta de concreto.
La comprobación del anclaje no debe limitarse al diámetro del perno. También deben revisarse la cantidad de anclajes, el tamaño, la separación entre ellos, las distancias a los bordes, la cubierta de concreto y la interacción con la armadura.
Si te fijas en la TR 029 (que es la que tengo abierta), en la figura 5.5 te habla del cono que se rompe de hormigón.
Pernos con tuerca por ambos lados
Mis pernos, con tuerca por ambos lados, lo que hacen es comprimir el hormigón, por lo tanto, las comprobaciones de anclaje se simplifican (no puede haber un fallo de anclaje, salvo rotura por tracción del anclaje).
El tema es que la única comprobación que se me ocurre hacer para el hormigón, es el aplastamiento debido a los pernos.
Pero nunca antes había hecho comprobaciones de este tipo.
Supongamos que tengo unos tacos no pasantes.
La de abajo no me la creo.
Anclajes pasantes y contraplacas
Lo que yo pretendía era usar placa y contraplaca (no me expliqué bien más arriba).
Lo que puedo decirte a nivel práctico es que perforar de lado a lado el pilar existente puede darte problemas en la ejecución, y respecto del cálculo con anclajes a un macizo de hormigón de las dimensiones del pilar, te faltan pernos, por lo que veo, que ya habías experimentado antes con los anclajes de Hilti, luego tendrás que plantearte más anclajes, no creo que la solución pase por la contraplaca y pernos pasantes, que al final el problema se centra en la zona de transmisión y la primera placa con ese cortante.
Pero bueno, ya veo que solo has introducido cortante.
Transmisión de cortante y uso del collarín
Y ya puestos... El collarín es la solución, sin duda.
El collarín pueden ser cuatro placas de anclaje.
Y comprobará cada una de las placas de forma independiente.
Yo removería el recubrimiento de la columna, en el ancho de placa, para descubrir el acero de refuerzo y poder hacer los barremos de los pernos, ya sean hiltis o barras roscadas a través (que me gustan más), sin preocuparse por estar chocando con el refuerzo de columna.
Una vez colocado el collarín, repongo el recubrimiento removido con mortero no contráctil de alta resistencia (grout).
La solución debe considerar la zona de transmisión entre la columna, la placa, los pernos y el hormigón, especialmente cuando actúa el cortante.
Perfiles abiertos y perfiles cerrados
Unir rígidamente el perfil a la placa de anclaje.
En contraste, esta unión permite los giros relativos entre el soporte y la cimentación alrededor del eje “y” de la sección.
La columna se instala de tal modo que permita los giros relativos entre el soporte y la cimentación alrededor del eje “z”.
Ahora bien, en cuanto a los perfiles cerrados, se siguen las pautas señaladas para los abiertos, solo que los tubulares no se pueden soldar por dentro.
Armadura, contacto y separación de anclajes
Al intentar respetar las separaciones entre anclajes y las separaciones a bordes, la placa de anclaje me salía tan larga que ocupaba toda la planta.
Te doy una pista. Si pulsas en el botón del lápiz que hay junto a "comprobar anclajes", podrás introducir la armadura del pilar que ayuda a resistir más y mejor cuando los tacos están cerca del borde.
Se podrán introducir superficies de contacto, con lo que el contacto de la placa contra el hormigón, a un lado, el otro o los dos, se podrá introducir.
También contactos chapa-chapa.
Herramientas de cálculo y normas
Calculadora de placa base en línea gratuita
Diseño de conexiones de placa de columna de acero a base con anclaje a concreto apoyo.
La calculadora de la placa base de SkyCiv simplifica el diseño y la verificación de conexiones de la placa de columna de acero a base mientras también revisa el anclaje para soporte de concreto.
Es una herramienta valiosa para los ingenieros estructurales, diseñadores, e estudiantes de ingeniería que necesitan rápido, cálculos precisos.
Diseñado por ingenieros estructurales para ingenieros estructurales, esta calculadora cumple con los códigos de diseño de la industria, incluido AISC 360, EN 1992-1-1, EN 1993-1-8, AS 4100, CSA S16, y NSCP 2015 para el diseño de la placa base.
Los cálculos de Anchorage siguen a ACI 318-19, EN 1992-4, AS 5216, CSA A23.3, y NSCP 2015.
Con acceso completo, los usuarios pueden generar informes completos en formato PDF o HTML.
Cada informe presenta cálculos claramente, con desgloses paso a paso y referencias al código de diseño seleccionado.
SkyCiv ofrece una amplia gama de software de análisis y diseño estructural en la nube para ingenieros.
Más herramientas gratuitas disponibles
- Calculadora de Vigas
- Calculadora de Armaduras
- Calculadora de Marcos
- Momento de Inercia
No todo se puede solucionar con "modelado" en algún software.
De vez en cuando toca agarrar el papel y lápiz (yo uso bolígrafo, el lápiz me da dentera) de nuevo y solucionar las cosas a "la antigua".
A veces se pierde un tiempo precioso queriendo modelar el mínimo detalle.
Gracias.
Todavía hago, muchas veces, cálculos a mano.
Suelo programar hojas de cálculo por aquello de la pereza, y de sólo hacerlos una vez.
Para la siguiente ya tengo la hoja de cálculo.
Longitud de desarrollo en barras de anclaje de Placas Base | ACI 318
Instalación de las placas de anclaje
La instalación de placas de anclaje, así como otros aspectos vinculados a estos materiales, está directamente relacionada con las características del proyecto donde se requieren, aspectos que rigen su diseño y la manera en la que se fijarán.
En este sentido, te dejamos un video acerca de cómo puedes instalarlas sobre las vigas de acero de refuerzo de una losa con casetones.
La columna se instala de tal modo que permita los giros relativos entre el soporte y la cimentación alrededor del eje “z”.
Ahora bien, en cuanto a los perfiles cerrados, se siguen las pautas señaladas para los abiertos, solo que los tubulares no se pueden soldar por dentro.