Hay varios tipos de conexiones de vigas de acero utilizadas en las estructuras. Las conexiones de vigas de acero se clasifican en dos grupos: conexiones enmarcadas y asentadas.
En las conexiones de vigas de acero enmarcadas, la viga se conecta al elemento de acero de soporte a través de accesorios, mientras que en el caso de las conexiones asentadas, la viga se coloca en el asiento de forma similar al caso en el que la viga se coloca en los muros de mampostería.
En este artículo, se discuten diferentes tipos de conexiones de vigas de acero.
Fig.1: Diferentes tipos de uniones entre vigas de acero
Fig.2: Conexiones de viga de acero a viga
Tipos de conexiones de vigas de acero
A continuación se presentan diversos tipos de conexiones de vigas:
- Conexiones enmarcadas atornilladas
- Conexiones asentadas atornilladas
- Conexiones enmarcadas soldadas
- Conexiones de asiento soldadas
- Conexiones de placa extrema
- Conexiones especiales
- Simples, conexiones rígidas y semirrígidas
Conexiones de vigas de acero atornilladas
En este tipo de conexión, las vigas de acero están unidas a los elementos de soporte ya sean vigas de acero o columnas con ángulo de conexión del alma como se ve en la Figura-3.
Fig.3: Conexión de vigas de acero atornilladas
Comúnmente, la conexión se diseña en base a las cargas en el extremo de la viga. Es necesario tener en cuenta la resistencia, el tipo y el tamaño de los elementos de fijación y la resistencia de los materiales de base mientras se diseña la conexión.
La longitud mínima del ángulo de conexión debe ser al menos la mitad de la profundidad del alma libre de la viga. Esta medida se especifica para garantizar una rigidez y estabilidad suficientes.
Existen varios tamaños estándar de uniones atornilladas de marcos junto con su capacidad proporcionada por los códigos. El propósito de dicha conexión estandarizada es aumentar la velocidad del diseño.
Se recomienda utilizar la conexión mínima suficiente para soportar la carga aplicada para que el diseño sea lo más económico posible.
Conexión de vigas de acero atornilladas
Hay dos tipos principales de conexiones atornilladas, incluyendo las conexiones de asiento atornilladas no rigidizadas y las conexiones de asiento atornilladas rigidizadas, como se ilustra en la Figura 4 y la Figura 5.
Fig.4Conexión de asiento atornillado no reforzado
Figura 5Si las reacciones en el extremo de la viga son grandes, se recomienda considerar las conexiones de asiento reforzadas porque tienen la capacidad adecuada para resistir grandes fuerzas, mientras que la capacidad de la conexión de asiento no reforzada está restringida debido a la limitada capacidad de flexión de la pata del ángulo del asiento que sobresale horizontalmente.
La ventaja más destacada de la conexión de asiento es que la viga puede fabricarse de forma económica y el asiento proporcionaría un apoyo inmediato durante el montaje.
La función del ángulo superior utilizado en la conexión de asiento es evitar que la viga sufra rotaciones accidentales.
Cabe mencionar que este tipo de conexión no necesita un detalle considerable en el taller. Las conexiones atornilladas son deseadas desde el punto de vista medioambiental porque la estructura puede ser desmontada y los elementos pueden ser utilizados en otros proyectos. Además, las uniones atornilladas pueden montarse con gran facilidad.
Conexión de vigas de acero con armazón soldado
Al igual que los otros dos tipos de uniones de vigas, existen varios tamaños de uniones con armazón soldado con sus capacidades y están previstos en los códigos.
La soldadura de la unión está sometida a tensiones de cizallamiento directas y a tensiones causadas por las cargas en la viga que afectan al patrón de la soldadura. Por lo tanto, se requiere considerar estas tensiones.
Claramente, parte de la soldadura se lleva a cabo en el campo, lo cual es un reto ya que es difícil lograr una soldadura de alta calidad debido a los movimientos de los miembros de acero causados por los vientos u otros factores.
Conexiones de vigas de acero de asiento soldadas
Es similar a la conexión de asiento de pernos pero la soldadura se utiliza para la fijación en lugar de pernos. Las cargas sobre la viga afectan excéntricamente al patrón de soldadura y generan tensiones. Por lo tanto, al igual que en las uniones soldadas con armazón, es necesario tener en cuenta dichas tensiones.
Los tipos de uniones de asiento soldadas incluyen el asiento no rigidizado y el asiento rigidizado. El primero se utiliza en el caso de pequeñas cargas aplicadas mientras que el segundo es adecuado para el caso de grandes cargas.
Se aconseja utilizar pernos para conectar el ala inferior de la viga al asiento. Estos pernos pueden retirarse o dejarse en su posición una vez finalizado el proceso de soldadura. La conexión soldada no es deseada desde el punto de vista ambiental y del trabajador. Esto se debe a que este tipo de conexión no se puede desmontar ni montar fácilmente.
Conexión de vigas de acero con placa final
Este tipo de conexión se hace posible mediante el uso del arte de la soldadura. La placa final se conecta al alma de la viga a través de la soldadura porque su capacidad y tamaño se rige por la capacidad de corte del alma de la viga adyacente a la soldadura.
La carga aplicada en la conexión en el extremo del miembro no tiene excentricidades. Existen diferentes tipos de uniones de placas extremas, incluyendo las flexibles, las semirrígidas y las rígidas.
Debe saberse que, las fabricaciones y los cortes deben realizarse con el máximo cuidado para evitar errores. Por ejemplo, el corte de las vigas a la longitud debe ser lo más preciso posible.
Por último, las conexiones de placa extrema no son adecuadas para las estructuras de acero de gran altura.
Conexiones especiales de vigas de acero
Este tipo de conexiones se utiliza para el caso en que las disposiciones del elemento estructural son de tal manera que las conexiones estándar no se pueden utilizar.
Por ejemplo, los ángulos de intersección pueden ser diferentes en cierto grado y cuando los centros de las vigas están desplazados respecto a los centros de los pilares.
Ejemplos de conexiones especiales son las de placa doblada, placa de alma simple, placa de alma unilateral, placa de alma equilibrada y conexión tipo Z.
La capacidad de las conexiones para transferir momentos a los pilares se basa en el grado de fijación de las conexiones. Cuanto mayor sea el grado de fijación de la conexión de la viga, mayor será la capacidad de transferir momentos a los pilares.
Si la conexión está diseñada para transferir momentos, entonces debe ser capaz de soportar las fuerzas de corte de la viga y transferir momentos a los pilares.
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