La elección de un anclaje exige comprobar la carga, el soporte, las distancias a borde, el montaje y la evaluación técnica del sistema concreto. Las tablas y fórmulas de esta guía son material de consulta, no sustituyen el dimensionamiento reglamentario ni la documentación del fabricante.
La instalación de anclajes de fijación es una práctica muy común en el montaje de las instalaciones modernas. Mediante ellos se puede fijar de forma segura y económica elementos de metal, madera, etc. sobre fachadas, techos o suelos. Existen muchos tipos de anclajes con características de montaje y resistencia diferentes, lo que complica en ciertas ocasiones su correcta elección y uso.
La metodología de cálculo para el uso de anclajes no siempre se lleva a cabo, se instalan anclajes seleccionados a priori o basándose en experiencias de montajes anteriores. Este tipo de selección en gran parte de los casos provoca la destrucción de la instalación, daños materiales o personales graves.
Tipos de Anclajes
Cada tipo de anclaje tiene sus particularidades y es de vital importancia realizar un análisis previo antes de su selección, la seguridad y vida útil dependerá en gran medida de ello.
- Tipo A: Anclaje de expansión por atornillado.
La expansión se consigue aplicando un par que actúa sobre el tornillo o perno y nos consigue la rigidez del anclaje.
- Tipo B: Anclaje de expansión por golpe
En este tipo de anclaje se consigue golpeando un casquillo o cono garantizando la expansión y anclaje.
- Tipo C: Anclaje por enclavamiento de forma
Se fijan mediante golpeo o rotación del casquillo en un orificio previamente taladrado.
- Tipo D: Anclaje de fijación química
Este tipo de anclaje fija el elemento metálico mediante resina química garantizando una fuerte y estable fijación.
- Fijación de Plástico
La fijación mediante elementos de plástico se realiza por impacto o roscado comprimiendo el taco de expansión contra la pared del orificio (clavos o tornillos).
Seguridad de los anclajes de fijación
Para anclajes diseñados en hormigón, la verificación en estado límite último compara el efecto de las acciones de cálculo, Ed, con la resistencia de cálculo, Rd: Ed ≤ Rd. El marco europeo de referencia para el diseño de fijaciones en hormigón es EN 1992-4:2018, aplicado con el anexo nacional correspondiente y la Evaluación Técnica Europea (ETA) del anclaje cuando proceda. La antigua guía ETAG 001 figura en el archivo histórico de EOTA y sus criterios de evaluación han sido sustituidos por EAD; su anexo C de diseño fue sustituido por EN 1992-4.
El dimensionamiento debe verificar los modos de fallo pertinentes: rotura del acero, cono de hormigón, arrancamiento o extracción, división del soporte, borde sometido a cortante y efecto palanca, entre otros, además de la interacción entre tracción y cortante. La resistencia depende del anclaje, su profundidad y separación, el hormigón fisurado o no fisurado, las distancias a bordes y la información de su ETA; no puede garantizarse mediante un único coeficiente global. Referencias de EOTA: correspondencia ETAG/EAD y documentos de evaluación vigentes.
Cálculo de anclajes de fijación
La expresión general de la verificación en estado límite último se basa en comparar acciones de cálculo y resistencia de cálculo. Los factores parciales para cargas permanentes y variables se aplican según la combinación de acciones exigida por EN 1990 y su anexo nacional; los factores parciales de material se consideran en el cálculo de la resistencia, sin aplicar un segundo coeficiente global sobre acciones ya mayoradas.
Ed ≤ Rd
Para la combinación de acciones, de forma orientativa:
Ed = γG·Gk + γQ·Qk (caso simplificado de una acción permanente y una variable; verificar los coeficientes aplicables).
Rd = Rk / γM para el modo resistente pertinente, según EN 1992-4 y la información de producto.
- G es la carga permanente
- Q es la carga variable.
Nota: Se debe tener en cuenta que para el cálculo en el estado límite último tomaremos el caso más desfavorable de las acciones combinadas.
Ejemplo Resumen del Cálculo
Ejemplificando cómo quedaría la ecuación aplicando los coeficientes tendríamos lo siguiente.
Ed = 1,35 Gk + 1,50 Qk
En el ejemplo anterior, los coeficientes 1,35 y 1,50 ya mayoran las acciones en esa combinación concreta. No corresponde volver a multiplicar la expresión por 1,5. Los coeficientes pueden cambiar según la combinación, el anexo nacional y la situación de proyecto; este ejemplo no sustituye un cálculo estructural completo.
Comprobación: Ed ≤ Rd
Nomenclatura Utilizada:
- G – Carga permanente.
- Qb – Carga de Uso
- W – Acción debida al viento
- Sn – Acción debida a la nieve
- ψ0: coeficiente de combinación de acciones variables, cuyo valor depende de la categoría de acción y de la normativa/anexo nacional aplicable; no es universalmente 0,77.
Comportamiento Sísmico de los Anclajes de Fijación
La normativa europea asigna categorías al comportamiento sísmico habiendo tenido en cuenta el nivel sísmico y la importancia del edificio. Las Categorías son (C1 y C2) y lo podemos ver resumido en la siguiente tabla. La asignación de las categorías C1 y C2 es responsabilidad de cada uno de los estados miembros de la Unión Europea.
| Categoría | Requerimientos europeos según el TR 045 | Tipo de ensayo según la ETAG 001 – Anexo E |
| Categoría C1 | para aplicaciones no estructurales | Test alternativo en hormigón no fisurado (ancho fisura 0,5 mm) |
| Categoría C2 | para aplicaciones estructurales y no estructurales | Test más severos con variación del ancho de fisura, simulando un terremoto (ancho fisura 0,8 mm) |
El tipo de Edificación es otra variable a tener en cuenta dentro del análisis sísmico de los anclajes, se dividen en varias clases teniendo en cuenta su responsabilidad.
| Clase | Tipo de Edificio |
| I | Edificios y estructuras que normalmente no albergan a personas (ej.: naves de almacenamiento, graneros, y otros edificios de uso agrícolas) y que no contienen equipos o sistemas con materiales peligrosos o necesarios en caso de desastres. |
| II | La mayoría de edificios y estructuras que albergan personas (ej.: viviendas, comercios y naves industriales) excepto aquellos edificios contemplados en otras categorías (menos 300 personas, altura del edificio ≤ 28 m). |
| III | Edificios y estructuras que: • Tienen una gran ocupación (más de 300 personas, altura edificio ≥ 28 m) ej.: edificios de oficinas altos, centros deportivos, grandes teatros… • Edificios con personas de movilidad reducida (ej.: prisiones, escuelas, algunos centros de salud); • Edificios o instalaciones importantes para la comunidad, (ejem. estaciones eléctricas, de bombeo, etc.); • Edificios o naves que contengan materiales peligrosos para la vida humana. |
| IV | Edificios de estructuras que: • Son esenciales para la asistencia después del terremoto (ejemplo; hospitales, policías, parque de bomberos y centros de emergencia) • Almacenes con grandes cantidades de materiales peligrosos. |
Comprobar Resistencia a Tracción de los Anclajes de Fijación
- Rotura por Cono de hormigón
| Fórmula: NRd,c = N0Rd,c . fb . Ψs . Ψc,N |
| – N0Rd,c: Resistencia en el estado límite último- rotura del cono de hormigón de un anclaje en macizo. – fb: Coeficiente que tiene en cuenta la resistencia del hormigón. – Ψs: Coeficiente que tiene en cuenta la influencia de la distancia entre ejes. – Ψc,N: Coeficiente que tiene en cuenta la influencia de la distancia a los bordes. |
- Rotura por arranque/deslizamiento
| Fórmula: NRd,p = N0Rd,p . fb |
| – N0Rd,p: Resistencia en el estado límite último-rotura por extracción-deslizamiento. – fb: Coeficiente que tiene en cuenta la resistencia del hormigón. |
- Rotura del acero
| – NRd,s: Resistencia de cálculo en el estado límite último -rotura del acero |
Comprobar Resistencia a Cortante de los Anclajes de Fijación
- Rotura del hormigón en el borde de la losa
| VRd,c = V0Rd,c . fb . fβ,V . ΨS-C,V |
| – V0Rd,c: Resistencia de cálculo en el estado límite último de un anclaje situado a Cmin de los bordes. – fb: Coeficiente que tiene en cuenta la resistencia del hormigón. – fβ,V: Coeficiente que tiene en cuenta la dirección de carga a cortante. – ΨS-C,V: Coeficiente que tiene en cuenta la influencia de la distancia entre el anclaje y un borde libre. |
- Rotura del acero
| – VRd,s: Resistencia de cálculo en el estado límite último-rotura del acero. |
- Rotura por efecto palanca
| VRd,cp = V0Rd,cp . fb . Ψs . Ψc,N |
| – V0Rd,cp: Resistencia en el estado límite último -rotura por efecto de palanca de un anclaje en macizo. – fb: Coeficiente que tiene en cuenta la resistencia del hormigón. – Ψs: Coeficiente que tiene en cuenta la influencia de la distancia entre ejes. – Ψc,N: Coeficiente que tiene en cuenta la influencia de la distancia a los bordes. |
| Tengamos en cuenta lo Siguiente: – NRd = min(NRd,p ; NRd,c ; NRd,s) ——– (βN = NSd / NRd) – VRd = min(VRd,c ; VRd,cp ; VRd,s) ——– (βV = VSd / VRd) -βN = NSd / NRd ≤ 1 – βV = VSd / VRd ≤ 1 – βN + βV ≤ 1,2 |
Resumen
Existen muchos tipos de Anclajes de Seguridad, para una gran diversidad de fijaciones en nuestro entorno industrial, es nuestra responsabilidad realizar una correcta selección y comprobación de los mismos. Es fundamental realizar los cálculos de comprobación en cada caso y leer las instrucciones de uso del fabricante en cada caso.
Para tener una mejor comprensión del proceso de cálculo puede revisar la guía técnica desde la que hemos realizado este resumen. Solo tiene que dar clic sobre este enlace Guía Técnica de Fijaciones, esperamos te sea de utilidad.
Para la elección de anclajes, las resistencias declaradas solo son aplicables bajo las condiciones especificadas para el soporte, la instalación y la evaluación del producto. Puede consultar la sección de anclajes mecánicos y químicos y verificar cada referencia antes de dimensionar.