¿Qué anclajes para bloques de hormigón son adecuados para su proyecto? Una guía completa de selección e instalación

el derecho anclajes para bloques de concreto Depende del tipo de carga, la densidad del material del bloque y si el anclaje se utilizará en la cara, el alma o el núcleo hueco del bloque; y elegir el tipo incorrecto puede provocar fallas por extracción a una fracción de la carga nominal. Anclajes para bloques de hormigón (también llamados anclajes CMU, anclajes para mampostería o sujetadores de bloques huecos) son sistemas de sujeción mecánicos o adhesivos diseñados específicamente para asegurar conexiones estructurales y no estructurales a paredes de unidades de mampostería de concreto (CMU), bloques de retención y bloques decorativos. Esta guía cubre todos los tipos principales de anclaje, sus capacidades de carga, requisitos de instalación y las diferencias críticas entre ellos para que pueda seleccionar e instalar el sujetador correcto la primera vez.

¿Qué diferencia a los anclajes para bloques de hormigón de los anclajes para hormigón macizo?

Anclajes para bloques de hormigón deben diseñarse de manera diferente a los sujetadores de concreto sólido porque los bloques CMU son huecos (generalmente tienen entre un 50 y un 75 por ciento de espacio vacío), lo que significa que un anclaje de expansión estándar que funciona acuñándose contra el material circundante agrietará la capa de cara delgada o atravesará el vacío por completo. Los anclajes de expansión de hormigón estándar dependen de la presión lateral contra una masa de material continua; Las paredes de CMU no proporcionan esa masa en la ubicación del anclaje a menos que el anclaje esté diseñado específicamente para atravesar o apoyarse en la geometría del bloque.

Los tres desafíos estructurales exclusivos de anclaje de bloques son:

• Conchas de cara delgada: Las carcasas frontales de CMU estándar tienen solo 1,25 a 1,5 pulgadas (32 a 38 mm) de espesor: área de soporte insuficiente para fuerzas de expansión elevadas.
• Núcleos huecos: El vacío detrás de la cara exterior no proporciona material para que los anclajes mecánicos se apoyen a menos que el diseño del anclaje lo tenga en cuenta específicamente.
• Fuerza de bloque variable: La resistencia a la compresión de CMU varía desde 1000 psi en bloques decorativos livianos hasta más de 3000 psi en bloques estructurales densos, lo que requiere una selección de anclaje que se ajuste al tipo de bloque específico.
• Interferencia de juntas de mortero: Los anclajes colocados dentro o cerca de juntas de mortero se enganchan con material más débil que la cara del bloque, lo que reduce significativamente la resistencia al desprendimiento.

¿Cuántos tipos de anclajes para bloques de hormigón existen?

Hay seis categorías principales de anclajes para bloques de concreto , cada uno de los cuales utiliza un mecanismo diferente para desarrollar la fuerza de sujeción dentro o a través de la estructura de la CMU. Comprender el principio de funcionamiento de cada tipo es esencial para hacer coincidir el ancla con la aplicación.

1. Anclajes de manga

Anclajes de manga están entre los más versátiles anclajes para bloques de concreto para aplicaciones de carga media. Un anclaje de manguito consta de un perno roscado rodeado por un manguito metálico segmentado. Cuando se aprieta la tuerca, el perno empuja un expansor en forma de cono hacia arriba dentro del manguito, forzando los segmentos del manguito hacia afuera contra el material circundante. En el bloque CMU, los anclajes de manga deben instalarse únicamente en la cara del armazón; la expansión debe ocurrir dentro del espesor del armazón, no en el vacío. Los anclajes de manga están disponibles en diámetros de 1/4 de pulgada a 3/4 de pulgada y longitudes de 2 pulgadas a 8 pulgadas. En CMU de peso estándar, un anclaje de manga de 3/8 de pulgada logra una extracción por tracción de aproximadamente 1300 a 1900 libras dependiendo de la profundidad de empotramiento y la resistencia del bloque.

2. Anclajes con pernos de palanca (anclajes para paredes huecas)

Anclajes de perno de palanca son los mas apropiados anclajes para bloques de concreto cuando el vacío en el núcleo del bloque debe usarse para la transferencia de carga. Un perno de palanca pasa a través de un orificio perforado en la carcasa frontal y las alas accionadas por resorte o de palanca por gravedad se abren detrás de la pared de la carcasa en el núcleo hueco. Cuando se aprieta el perno, las alas se apoyan contra la cara interior del armazón, distribuyendo la carga en un área más grande que el orificio de perforación solo. Los pernos de palanca en el bloque están clasificados para un corte de 50 a 200 lb por ancla, según el espesor de la carcasa y el tamaño del ala de palanca. Son adecuados para aplicaciones no estructurales: soportes para estantes, accesorios de iluminación, correas para conductos y similares.

3. Anclajes de tornillo (tornillos para mampostería/estilo Tapcon)

Anclajes de tornillo para mampostería (a veces llamados genéricamente anclajes estilo Tapcon) son tornillos de acero endurecido con un patrón de rosca especializado que corta directamente en orificios previamente perforados en concreto o bloque sin requerir un cuerpo de anclaje separado. En aplicaciones de bloques CMU, los tornillos para mampostería funcionan mejor cuando se introducen en el alma sólida o en el material del refuerzo transversal en lugar de en la carcasa de la cara, ya que el enganche de la rosca requiere una profundidad mínima del material. Los tornillos para mampostería estándar de 3/16 de pulgada logran aproximadamente de 200 a 500 lb de corte y de 100 a 350 lb de tensión en CMU de peso normal, dependiendo de la profundidad de empotramiento (mínimo 1 pulgada, óptimo de 1,5 a 1,75 pulgadas). Estos se encuentran entre los de instalación más rápida. anclajes para bloques de concreto — no se requiere un cuerpo de anclaje separado, removible y reutilizable en el mismo orificio hasta aproximadamente 5 veces antes de que se degrade el enganche de la rosca.

4. Anclajes adhesivos/epoxi

Anclajes adhesivos para bloques de concreto, use resinas epoxi de dos componentes o resinas híbridas de poliéster inyectadas en un orificio perforado a través de una boquilla de mezcla estática antes de insertar una varilla roscada o una barra de refuerzo. Los anclajes epoxi en el bloque CMU requieren tubos de pantalla (cilindros de malla de alambre insertados en el orificio antes del adhesivo) porque, de lo contrario, el hueco permitiría que el epoxi fluido fluya hacia el núcleo en lugar de adherirse a las paredes del orificio. El tubo de pantalla confina el adhesivo dentro de la profundidad de la carcasa de la cara. La varilla roscada anclada con epoxi (1/2 pulgada de diámetro) en CMU de peso normal con tubo de pantalla logra valores de tracción de 2500 a 5000 libras después del curado completo: las clasificaciones de carga más altas disponibles para individuos anclajes para bloques de concreto . El tiempo de curado varía de 20 minutos a 70°F a 4 horas a 40°F y debe transcurrir por completo antes de cargarlo.

5. Anclajes de martillo (anclajes de accionamiento)

Anclajes de martillo (también llamados anclajes de accionamiento o anclajes de clavos) son la opción de instalación más rápida para trabajos livianos. anclaje de bloques de hormigón . Se introduce un clavo premontado a través de una funda de metal insertada en un orificio previamente perforado; el clavo expande el manguito contra la pared del agujero. En aplicaciones CMU, los anclajes de martillo deben usarse solo en las secciones sólidas del bloque (cara o alma) y están limitados a cargas de corte ligeras, generalmente de 100 a 400 libras en corte y de 50 a 200 libras en tensión, según el tamaño (disponibles en diámetros de 1/4 y 3/8 de pulgada). No se pueden quitar una vez instalados y son más adecuados para accesorios permanentes y no críticos, como anclajes de conductos, listones de enrasar y aplicaciones similares.

6. Anclajes de perno pasante

Anclajes de perno pasante Pase una varilla roscada o un perno completamente a través de todo el espesor de la pared de la CMU, con una placa de soporte o tuerca en cada cara. Este método evita por completo la limitación del núcleo hueco al apoyarse contra el conjunto de pared completo en lugar de depender del acoplamiento del anclaje dentro de una carcasa de una sola cara. Los pernos pasantes logran las capacidades de carga más altas de cualquier ancla de bloque de hormigón método: una varilla roscada de 1/2 pulgada a través de una pared CMU estándar de 8 pulgadas con placas de soporte cuadradas de 3 pulgadas puede desarrollar cargas de tracción que exceden 10,000 libras antes de que falle el bloque o la varilla. La limitación es el acceso: ambas caras de la pared deben ser accesibles, lo que no es posible en paredes terminadas o paredes a ras de suelo.

¿Qué tipo de anclaje para bloques de hormigón funciona mejor para cada aplicación?

Seleccionando el óptimo ancla de bloque de hormigón requiere hacer coincidir la capacidad de carga del anclaje y el método de instalación con los requisitos específicos de la aplicación. La siguiente tabla compara los seis tipos según los criterios más importantes en el campo.

Tabla 1: Comparación de rendimiento y aplicación de seis tipos de anclajes para bloques de concreto por capacidad de carga, velocidad de instalación, capacidad de remoción y mejor caso de uso.

Cómo instalar correctamente los anclajes para bloques de hormigón

Instalación correcta de anclajes para bloques de concreto es tan importante como seleccionar el tipo correcto: un anclaje de cualquier tipo instalado incorrectamente funcionará por debajo de su capacidad nominal, a veces de manera dramática. Los siguientes pasos se aplican a todos los tipos de anclajes mecánicos; Los anclajes adhesivos tienen requisitos adicionales que se detallan por separado.

Pasos generales de instalación para anclajes mecánicos para bloques de concreto

1. Localice el material sólido: Antes de perforar, utilice un detector de vigas configurado en modo AC o mampostería, o golpee la superficie de la pared para identificar la ubicación del alma del bloque y las secciones sólidas de la carcasa frontal. Marque las ubicaciones de las perforaciones dentro del material sólido, no en el núcleo hueco ni en las juntas de mortero. La resistencia de las juntas de mortero es sólo del 40 al 60 por ciento de la resistencia del bloque; el anclaje en juntas de mortero reduce la capacidad proporcionalmente.
2. Seleccione la broca correcta: Utilice una broca para mampostería con punta de carburo del tamaño de las especificaciones del fabricante del anclaje. Para la mayoría anclajes para bloques de concreto , el diámetro de la broca coincide con el diámetro del cuerpo del anclaje para los tipos mecánicos, o es 1/16 de pulgada más grande que la varilla roscada para los anclajes adhesivos. Las brocas estándar no cortarán la mampostería, se sobrecalentarán y fallarán.
3. Utilice el modo taladro percutor: Configure su taladro en modo taladro percutor para todas las perforaciones CMU. Un taladro solo giratorio funcionará, pero es significativamente más lento y genera más calor, lo que puede causar que la broca se embote y el orificio se sobredimensione debido a la expansión del calor. Un orificio de 1/2 pulgada en una CMU estándar debería tomar aproximadamente de 15 a 30 segundos en modo martillo.
4. Taladre a la profundidad correcta: Perfore al menos 1/2 pulgada más profundamente que la profundidad de empotramiento del anclaje requerida para permitir la acumulación de polvo de perforación en el fondo del orificio. Una profundidad insuficiente impide que el anclaje alcance el empotramiento total, lo que reduce la capacidad de carga.
5. Limpiar bien el agujero: Sople todo el polvo y los residuos con aire comprimido (mínimo dos pasadas) y cepille el orificio con un cepillo de alambre (mínimo dos pasadas). El polvo de perforación que queda en el orificio es la causa más común de un rendimiento del anclaje inferior al nominal, tanto en sistemas mecánicos como adhesivos. En el caso de anclajes adhesivos, el orificio también debe estar completamente seco.
6. Instale y apriete según las especificaciones: Inserte el anclaje y aplique el torque de instalación recomendado por el fabricante. Un torque insuficiente deja la expansión incompleta; un torque excesivo puede romper la carcasa de la cara. La mayoría de los anclajes de manga de 3/8 de pulgada en CMU especifican un torque de instalación de 25 a 35 pies-libras.

Pasos adicionales para la instalación de anclajes epoxi en bloques CMU

1. Inserte el tubo de la pantalla: Empuje el tubo de malla de alambre dentro del orificio limpio hasta que llegue al fondo. El tubo de la malla debe coincidir con el diámetro del orificio y ser lo suficientemente largo para extenderse desde la parte inferior hasta 1/4 de pulgada de la abertura del orificio.
2. Dispense y deseche las primeras 2 pulgadas de adhesivo mezclado: El primer material dispensado a través de una boquilla mezcladora nueva no está completamente mezclado. Descargue siempre las primeras 2 pulgadas sobre el cartón antes de inyectar en el orificio. El uso de adhesivo parcialmente mezclado da como resultado una fuerza de unión significativamente reducida.
3. Rellenar de abajo hacia arriba: Inserte la boquilla hasta el fondo del tubo de la malla y retírela lentamente a medida que dispensa. Llene el orificio hasta aproximadamente 2/3 de su capacidad: la varilla roscada desplaza el volumen cuando se inserta y el exceso de adhesivo rebosará el orificio en los niveles de llenado correctos.
4. Insertar y girar la varilla roscada: Empuje la varilla roscada a través del tubo de la pantalla con una rotación lenta para asegurar un contacto adhesivo completo en todas las superficies de la rosca. No mueva la varilla hasta que haya transcurrido por completo el tiempo de curado indicado por el fabricante.
5. Observe el curado completo antes de cargar: Los sistemas de anclaje epoxi tienen tiempos de curado que dependen de la temperatura. A 70°F, la mayoría de los sistemas curan en 45 a 90 minutos. A 40°F, el tiempo de curado se extiende de 4 a 6 horas. Cargar un anclaje epóxico antes de que se complete el curado completo puede dar como resultado valores de extracción tan bajos como del 20 al 30 por ciento de la capacidad nominal.

¿De qué material deben estar hechos los anclajes para bloques de hormigón?

La especificación del material de un ancla de bloque de hormigón determina su resistencia a la corrosión a largo plazo y su durabilidad de carga, particularmente en ambientes exteriores, húmedos o químicamente agresivos donde un anclaje corroído puede fallar años antes de que su clasificación mecánica lo sugiera.

Tabla 2: Guía de selección de materiales para anclajes de bloques de concreto por resistencia a la corrosión, resistencia, ambiente adecuado y costo relativo.

Para exteriores ancla de bloque de hormigón Aplicaciones: muros de contención, anclajes para postes de cercas, conexiones de largueros exteriores. La especificación mínima es galvanización en caliente o acero inoxidable 304. En ambientes costeros dentro de 1000 pies de agua salada, se requiere acero inoxidable 316. El bloque CMU en sí es alcalino (pH 12 a 13), lo que acelera la corrosión de los anclajes de acero al carbono desprotegidos incluso en ubicaciones interiores si hay humedad presente.

Cómo calcular la cantidad de anclajes para bloques de concreto necesarios

Cálculo correcto de la cantidad de anclaje para un ancla de bloque de hormigón la instalación requiere aplicar un factor de seguridad a la carga de trabajo; las clasificaciones de carga de anclaje publicadas son valores de falla final, no cargas de trabajo seguras. Nunca diseñe una instalación según el valor de carga máxima publicado.

Requisitos de factor de seguridad por tipo de aplicación

Tabla 3: Requisitos de factores de seguridad para cálculos de carga de anclaje de bloques de concreto por categoría de aplicación, con ejemplos de derivación de carga de trabajo.

Ejemplo práctico: Un estante de almacenamiento montado en la pared impone una carga total de 600 libras en cuatro anclajes para bloques de concreto en corte. Con un factor de seguridad de 4:1, cada anclaje requiere una capacidad de corte de trabajo de al menos 600 ÷ 4 ÷ 4 = 37,5 libras por anclaje contra la carga de trabajo (o el anclaje debe tener una capacidad de corte último de al menos 150 libras cada uno). Un tornillo para mampostería estándar de 3/16 de pulgada con una capacidad de corte máximo de 200 a 300 libras cumpliría cómodamente este requisito con margen. Para un pasamanos estructural con una carga puntual de diseño de 250 lb y un factor de seguridad de 5:1, cada anclaje necesita un corte final de 1250 lb, lo que requiere como mínimo un anclaje de manga de 3/8 de pulgada o un anclaje de epoxi.

Preguntas frecuentes sobre anclajes para bloques de hormigón

Conclusión: elegir e instalar los anclajes para bloques de hormigón adecuados

La gama completa de anclajes para bloques de concreto – desde un anclaje con martillo de $0,30 para una correa de conducto hasta un sistema de anclaje epoxi completamente diseñado para una conexión de larguero estructural, todos comparten el mismo requisito fundamental: el anclaje debe coincidir con el tipo de bloque, la geometría del hueco, la carga aplicada y las condiciones ambientales. Ningún tipo de anclaje tiene un rendimiento óptimo en todas las aplicaciones, y la diferencia entre la elección correcta e incorrecta no es una cuestión de reducción incremental del rendimiento: es la diferencia entre un sistema que funciona de forma segura durante décadas y uno que falla catastróficamente con una fracción de su carga prevista.

Para instalaciones interiores de uso liviano, los tornillos para mampostería ofrecen la mejor combinación de velocidad, capacidad de ajuste y capacidad de carga adecuada. Para aplicaciones estructurales de servicio mediano en material de revestimiento frontal accesible, los anclajes de manga brindan un rendimiento confiable con una fácil instalación. Para las conexiones estructurales de carga más alta o donde se debe acoplar el núcleo hueco, los anclajes epoxi con tubos de pantalla son la solución de grado de ingeniería. Y cuando ambas caras de la pared son accesibles y se requiere una carga máxima, el anclaje con pernos pasantes con placas de soporte elimina por completo las limitaciones del anclaje solo de la cara.

Aplique siempre factores de seguridad apropiados, especifique el grado de material correcto para el medio ambiente, limpie minuciosamente los orificios perforados antes de la instalación y consulte a un ingeniero estructural autorizado para cualquier aplicación de seguridad humana o diseño sísmico de anclajes para bloques de concreto . La inversión en las especificaciones correctas rinde dividendos en términos de rendimiento confiable y a largo plazo para cada conexión a la que sirve el ancla.