Comprendiendo la Estabilidad y Uniones en Estructuras Metálicas: Conceptos Clave

Abolladura del Alma en Vigas Metálicas

La abolladura del alma es un fenómeno de inestabilidad que se manifiesta como una deformación fuera del plano. Se trata de un pandeo local del alma de la viga, que puede originarse por diversos motivos:

Tensiones Tangenciales Generadas por el Cortante

• Este fenómeno se produce en la zona del alma cercana a los apoyos, donde las tensiones tangenciales (τ) debidas al cortante son máximas.
• Solución: Se emplean rigidizadores transversales (verticales) que dividen la placa del alma en cuadros más pequeños, acortando la longitud de pandeo entre rigidizadores.

Tensiones Normales de Compresión

• Estas tensiones proceden de la flexión o de la combinación de esta con esfuerzos axiales, afectando a una zona del alma próxima al ala comprimida.
• Los abollamientos que se forman se disponen longitudinalmente.
• En esbelteces habituales, la flexión no provoca por sí misma la abolladura.
• Solución: Se evita con rigidizadores transversales, aunque son menos eficaces en este caso. En almas de gran altura (más de 2 metros), se disponen, además, rigidizadores longitudinales.

Clasificación de las Uniones en Función de su Rigidez

Uniones Rígidas

• No permiten el giro relativo entre los elementos unidos y pueden transmitir momentos.
• Debido a la posibilidad de sufrir efectos locales, deben rigidizarse para no modificar el comportamiento global del modelo.
• Deben ser capaces de transmitir íntegramente todas las fuerzas y momentos obtenidos en el cálculo.

Uniones Semirrígidas

• Permiten cierto giro relativo entre los elementos unidos y, por lo tanto, pueden transmitir parcialmente los momentos.
• Son capaces de absorber un determinado porcentaje del momento que se transmite entre las piezas a unir, y todas las fuerzas que se canalizan desde la pieza apoyada sobre la de apoyo, para conseguir el equilibrio.

Uniones Articuladas

• No transmiten apenas momentos, pero sí deben transmitir todas las fuerzas desde la pieza apoyada sobre la de apoyo, para conseguir el equilibrio.
• Permiten el giro relativo entre los elementos unidos, sin transmitir momento.

Tipos de Soldadura en Estructuras Metálicas

Soldadura a Tope

Puede ser en V, U sencilla, X, U doble (en "T" o a solape). En soldaduras a tope con penetración total, la soldadura abarca todo el espesor de la chapa de la pieza a unir y no precisan cálculo. Las soldaduras a tope con penetración parcial, que se emplean poco, sí precisan cálculo.

Soldadura en Ángulo

Puede ser en chaflán, J, chaflán doble, J doble. Tendrá una garganta no menor a 3.0 mm. Normalmente, "a" estará entre 0.3t y 0.7t, siendo "t" el espesor de la chapa más delgada a unir. Las soldaduras se calculan según las tensiones que existen en su plano de garganta, que es el plano bisector del triángulo isósceles antes descrito.

Mortero de Nivelación en la Unión de Pilares Metálicos y Cimentación

El pilar metálico transmite la carga a la cimentación a través de la placa de anclaje. Se utiliza un elemento intermedio entre la placa de anclaje y la cimentación para regularizar el apoyo de la placa en la superficie superior del hormigón de la cimentación. De esta forma, la presión transmitida por la placa de anclaje se reparte lo más uniformemente posible en el cimiento. Este procedimiento se aplica, en general, en cualquier apoyo de una placa de anclaje metálica en hormigón (cimiento o muro). El mortero de nivelación tiene un espesor de 2-3 cm y consiste en una mezcla de cemento (arena + cemento + agua) con un aditivo especial que le otorga una retracción nula o muy baja, impidiendo que se fisure y se agriete al fraguar.