Los anclajes representan la unión de la estructura a la cimentación. En los casos de estructura combinada con vigas metálicas y pilares de hormigón también se le suele denominar anclajes a la unión en coronación de pilares entre ambas. Por lo tanto vamos a diferenciar básicamente 3 casos:
- Anclaje Tipo 1 de pilar de estructura metálica en cimentación
- Anclaje Tipo 2 de viga metálica sobre pilar de hormigón
- Anclaje Tipo 3 de pilar de hormigón sobre cimentación.
ANCLAJE TIPO 1.
Pilar metálico sobre cimentación: Éste es el caso habitual de la estructura metálica. La solución más habitual es utilizar pernos redondos en diferentes configuraciones y materiales, embebidos en la zapata en el momento del hormigonado. Es importante diseñar el detalle constructivo de forma completa sin obviar ningún elemento.
Es posible la idealización del anclaje como nudo articulado o empotrado, aunque la realidad nunca va a ser uno de los extremos puramente. Por tanto la configuración debe aproximarse en lo posible al caso idealizado para que el cálculo estructural sea correcto.
A nivel pórtico, en edificios altos, es habitual que las uniones se planteen empotradas a fin de aumentar la rigidez global del mismo y contener los desplazamientos horizontales en el plano. Sin embargo en pilares secundarios como testeros, apeos o huecos es habitual utilizar pilares articulados.
La placa base típica está formada por pernos corrugados, con su parte superior roscadasobresaliendo de la cimentación, embebidos en la cimentación, normalmente doblados en patilla.
En cuanto a la forma de fijar la placa base del pilar la solución de perno roscado significa una prefabricación completa de la unión, mientras que la solución de utilizar pernos soldados a la placa base en taller y disponerla así en obra significa que la cara inferior del pilar debe ser soldada en otra a la placa dispuesta.
Siempre debe evitarse en lo posible trabajos de soldadura en obra debido a las condiciones en que se realiza de aire, suciedad, posición de soldadura, mayor tiempo de montaje, calidad de la soldadura, limitación del método de soldadura, etc. Además el sistema de perno roscado permite la nivelación en valores en torno a 8-10 cm, muy importante a la vista de la experiencia de la nivelación superior de la cimentación.
La placa que lleva los pernos soldados se deja enrasada con la cara superior de la cimentación. Sin embargo la placa base que tiene los pernos roscados exige que una vez se coloque el pilar debe disponerse un mortero sin retracción bajo la misma para evitar que la placa base no funcione como un elemento apoyado en toda su superficie comprimida ni que los pernos trabajen a flexión frente a cortante en la base del pilar, que puede originar su colapso por un flector sobre cada perno no previsto.
Es muy importante en este apartado prever la fase de montaje en obra ya que existe un momento en el que el pórtico está colocado, incluso con estructura secundaria, en el que presenta un frente a viento nada despreciable y que los pernos funcionan a axil de compresión por el peso y a flector por sujetar el cortante del viento.
Aquí deben disponerse pernos que aunque por cálculo en momento de servicio puedan ser casi simbólicos, en fase de montaje soporten todas las situaciones (FIGURA C19), recomendándose pernos como mínimo de 20mm de diámetro o 25mm para estructuras de altura media o elevada.
FIGURA C19. COLAPSO DE PALCA DE ANCLAJE SIN MORTERO
Otro factor a tener en cuenta es el tipo de perno a utilizar. Pueden ser lisos o corrugados. Lospernos lisos funcionan por anclaje y no por adherencia como los corrugados. Por tanto los pernos lisos utilizar la patilla inferior como elemento anclado o pueden ser rectos utilizando una placa inferior soldada o atornillada.
El perno corrugado utiliza su adherencia como método de fijación, por lo que su longitud es proporcional a su capacidad de soportar la tracción (FIGURA C20)
FIGURA C20. PLANTILLA DE ANCLAJE CON PERNO CORRUGADO
Además, en ambos casos, podemos jugar con las diferentes calidades de redondos por su capacidad resistente. Además, en ambos casos, existe otra posibilidad para anclajes con esfuerzos importantes (FIGURA C21) y cantos de cimentación rbajos como es la utilización de durmientes (FIGURA C22)
FIGURA C21. DISPOSICION DE LOS PERNOS EN OBRA
FIGURA C22. ANCLAJE CON DURMIENTES
Finalmente, como última solución, utilizada normalmente como sistema de solucionar problemas sobre cimentación existente están los anclajes Mecánicos o químicos.
Su capacidad resistente es más limitada pero permite colocar anclajes sobre cimentación ya ejecutada. Deben dimensionarse en cada caso en función del tipo de hormigón, esfuerzos y requerimientos de cada tipo
FIGURA C23. PRUEBA DE CARGA DE ANCLAJE QUIMICO
ANCLAJE TIPO 2.
Pilar metálico sobre pilar de hormigón (FIGURA C24): En este caso el anclaje se dispone sobre un elemento prefabricado de hormigón. Por tanto su colocación no se realiza en obra sino en el taller donde se hace la prefabricación del pilar. Se utiliza habitualmente pernos corrugados rectos ya que no es posible por dimensiones ni realizar patillas ni disponer placas, arandelas o durmientes.
FIGURA C24. DISPOSICION DE ANCLAJE SOBRE PILAR
Tanto en el caso 1 como en el caso 2, la unión a nivel de cálculo y modelizado puede ser articulada o empotrada. La unión articulada implica desplazamientos elevados al permitir el giro libre en la unión, mientras que la unión empotrada coarta este giro y eleva la rigidez estructural disminuyendo los desplazamientos.
Aunque la idealización no es exactamente lo ejecutado, jugando con la distancia entre anclajes y la superficie de contacto se suelen formar las uniones articuladas que no transmiten momento flector.