Uniones y fijaciones
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Pág. 1 Sesión 1/4 Asignatura Clave Máster y Curso UNIONES Y FIJACIONES MATERIALES Y SISTEMAS Construcción I. Materiales y técnicas. 1r curso Área de Construcción Curso 2015-2016 Revisión 16/03/2016 Autores: Josep Olivé (sirve, asimismo, como esquema de clasificación de los tipos de uniones) 1. Introducción 1.0. Definiciones 1.1. Historia 1.2. Solicitaciones 1.3. Sistemas de clasificación 2. Uniones y fijaciones por geometría 2.1. Uniones Por gravedad (R) Por geometría (SR) Superposición Colgado Plegado Trenzado Cosido y ligado Construcció I Por encaje (R) Por anclaje (SR) 2.2. Fijaciones AR006 Àrea de Construcció Pàg. 2 / 57 Índice Clavado (SR) Clavillas i pasadores (R) Clipeado (R) Atornillado (R) Remachado en caliente (SR) Remachado en frío (SR) 3. Fijaciones y uniones por soldadura (I) 3.1. Por calor Homogénea (fuerte) Heterogénea (débil) 3.2. Química 4. Fijaciones por adherencia (I) 4.1. Adherencia micro-mecánica (geométrica) 4.2. Adherencia química Tornillos y tacos (R) = Uniones Reversibles: (SR) = Uniones Semi-Reversibles 5. Fuentes de información (I) = Uniones Irreversibles AR006 Construcció I Àrea de Construcció Pàg. 3 / 57 •01 INTRODUCCIÓN Àrea de Construcció Pàg. 4 / 57 Introducción l Por geometría l Por soldadura l Por adherencia l Fuentes de información Definiciones La construcción es la adición razonable y eficiente de materiales para conseguir los requerimientos que se le piden a un edificio o sujeto arquitectónico. Por lo tanto estos materiales no sólo deben ser compatibles entre sí sino que tienen que conseguir mantener estable la adición proyectada para garantizar su función y durabilidad. De ahí la importancia de los recursos que usamos para garantizar esta estabilidad. Unir: "Formar con dos cosas o más un todo". * En general, en construcción las uniones están previstas en los materiales a unir. AR006 Construcció I Fijar: "Clavar, pegar, etc. ... algo, de modo que no pueda moverse o desprenderse". * En general, en construcción, las fijaciones entre dos materiales se consiguen con la intervención de un tercer elemento específico de fijación que, como se intuye en la definición del Diccionario *, pueden ser de tipo mecánico o químico. A partir de ahora, en construcción, cuando no tengamos aún definida la forma de unión entre dos elementos, la única acepción correcta para definirla será: fijar si interviene un elemento específico, o unir cuando no interviene. Presentar: En construcción, colocar provisionalmente un elemento en su lugar definitivo sin fijar o con fijaciones provisionales, a fin de comprobar que se ajusta en todo a lo que se le pedía, antes de colocarlo definitivamente. ** (*) Diccionari General de la llengua catalana (**) Diccionari manual del a construcció Àrea de Construcció Pàg. 5 / 57 Introducción l Por geometría l Por soldadura l Por adherencia l Fuentes de información Historia Técnica presente en la naturaleza, utilizada por muchas especies animales (adhesivos de autoproducción y ligados): Tela de arañas, crisálidas de gusanos, bolsas de huevos de peces y anfibios, nidos de pájaros, etc.. Prehistoria: •Adhesivos: Sangre de animal, resina vegetal •Mecánicas: Ligado con cuerda, repunte con fibras vegetales Civilizaciones antiguas (Egipto, Mesopotamia): •Adhesivo: Betún, colas naturales (cáscara de huevo) Construcció I •Mecánicas: Clavos, pasadores Imperio Romano: •Adhesivos: alquitrán, cera de abeja •Mecánicas: remaches en caliente AR006 1800: •Adhesivos: Cola de caseína, caucho, látex. Siglo XIX: •Adhesivos: Fenol formaldehido (contrachapado). Inicio de los sintéticos •Mecánicas: Clavos laminados (1850), tornillos Siglo XX: •Adhesivos: Cianoacrilatos, anaeróbicos, copolimeros, acrílicos, silanos. Resina epoxi (1950) •Mecánicas: Tornillos especializados, tacos, soluciones mecánicas + adhesivos Requerimientos Comportamiento estructural: Tracción, compresión, cortante y flector AR006 Construcció I Àrea de Construcció Pàg. 6 / 57 Introducción l Por geometría l Por soldadura l Por adherencia l Fuentes de información Clavos Tornillos Ligados y repuntes AR006 Construcció I Àrea de Construcció Pàg. 7 / 57 Introducción l Por geometría l Por soldadura l Por adherencia l Fuentes de información Tipos de clasificaciones. Factores de sostenibilidad Hay muchos tipos de clasificación, durante la clase iremos mostrando los que nos interesan, a medida que vayamos describiendo los tipos de fijación. Reversibilidad En términos generales, se puede hacer servir la clasificación del índice: GEOMETRIA, SOLDADURA Y ADHERENCIA y combinarla con la de reversibilidad de la unión, que es importante sobretodo para la deconstrucción o aprovechamiento de los materiales, el que afecta su grado de sostenibilidad, aun que no sea el único factor para medirlo. Otros factores que también intervienen son: Los productos y procesos industriales que se utilizan para su fabricación, su efectividad, la posible contaminación en la aplicación o vida útil, etc. SISTEMAS FÍSICOS Reversibles: se pueden deshacer, recuperando tanto las piezas a unir como las mismas uniones Semi-reversibles: se pueden deshacer, recuperando las piezas a unir pero no las piezas de unión Irreversibles: se pueden deshacer pero es prácticamente imposible recuperar sin dañar ni las piezas a unir ni el material de unión (Soldadura) SISTEMAS QUÍMICOS Irreversibles: no se pueden deshacer, ya que implican reacciones químicas, a excepción de algunos adhesivos de poca fuerza que permiten el desenganchado y la reutilización y de algunos otros que disponen de un disolvente que los deshace. AR006 Construcció I Àrea de Construcció Pàg. 8 / 57 •02 UNIONES Y FIJACIONES POR GEOMETRIA Superposición Definición: Método de unión consistente en colocar elementos un encima de los otros que pueden mantener la su posición por fricción, por geometría o por combinaciones de las anteriores. Propiedades relacionadas: Los materiales han de ser capaces de soportar el esfuerzo de compresión Tipos: Hay que son íntegramente en seco (troncos, piedra seca, etc.), pero en muchos casos encontramos que se superponen elementos haciendo servir un material que contiene agua sea en masa (tapia o hormigón en masa) o sea con un material de unión diferente de las piezas que se superponen (morteros) AR006 Construcció I Àrea de Construcció Pàg. 9 / 57 Introducción l Por geometría l Por soldadura l Por adherencia l Fuentes de información Pirámides de Giza. Egipto. Pabellón Suizo. Hanover, Alemania. 2000. Peter Zumthor Rugosidad y traba Rugosidad: Se trata en que la geometría de la cara horizontal de las piezas sea suficiente irregular como para que el rozamiento entre las piezas, debido al peso de la superior impide el deslizamiento de una respecto a la otra Traba: Es la disposición intercalada (a soga) en filas sucesivas cuando las piezas son geométricamente regulares) de las piezas, de manera que las juntas verticales no formen un plano continuo. Así se evita la formación de "columnas" yuxtapuestas, separadas por planos verticales que podrían favorecer roturas o deslizamientos de una columna de piezas respecto las adyacentes siguiendo este plano. AR006 Construcció I Àrea de Construcció Pàg. 10 / 57 Introducción l Por geometría l Por soldadura l Por adherencia l Fuentes de información Muro de piedra seca Fuente: La «Feixa» piedra seca Muro sin adhesivo Matchu Pichu. Perú. S. XV AR006 Construcció I Àrea de Construcció Pàg. 11 / 57 Introducción l Por geometría l Por soldadura l Por adherencia l Fuentes de información Colgado Definición: Método de unión mecánica, en seco, consistente a colocar unos elementos suspendidos de otros suportes. La geometría de las piezas es básica por asegurar la estabilidad. Propiedades relacionadas: Los materiales colgados han de ser capaces de soportar el esfuerzo de tracción o cortante, si más no para soportar su propio peso. Tipos: Casi siempre se trabaja con uniones totalmente en seco, si bien en algunas ocasiones se asegura la inmovilidad de los elementos con algunos tipos de fijación Plegado Definición: Método de unión mecánica, en seco, que aprovecha la conformación por plegado (vid. Procesos de conformación) de algún elemento por tal que el cambio de forma que adopta le haga imposible, por geometría, desvincularse de otro elemento plegado al mismo tiempo con el primero. Propiedades relacionadas: Los materiales han de ser capaces de ser plegados, por tanto han de ser plásticos. Se suele aplicar en chapas metálicas. Tipos: Es habitual encontrar uniones plegadas en acabados de chapa de cubiertas y fachadas, donde aseguran la estanqueidad al agua de lluvia entre piezas. AR006 Construcció I Àrea de Construcció Pàg. 12 / 57 Introducción l Por geometría l Por soldadura l Por adherencia l Fuentes de información Aluminio Zinc AR006 Construcció I Àrea de Construcció Pàg. 13 / 57 Introducción l Por geometría l Por soldadura l Por adherencia l Fuentes de información Trenzado Definición: Método de unión mecánica, en seco, que aprovecha la flexibilidad de elementos lineales por tal que, por fricción de unos contra los otros, trabajen conjuntamente. Propiedades relacionadas: El material ha de ser capaz de soportar esfuerzos de tracción Tipos: Se suele ver aplicado en tejidos, mallas, cables, cuerdas, elementos de sombra, etc. AR006 Construcció I Àrea de Construcció Pàg. 14 / 57 Introducción l Por geometría l Por soldadura l Por adherencia l Fuentes de información Cosido Definición: Método de unión mecánica, en seco, que aproveche la tenacidad de elementos lineales por tal que, por repuntado, se unen a otra pieza o piezas entre sí. Propiedades relacionadas: El material ha de ser capaz de soportar esfuerzos de desgarro Tipos: Se suele ver aplicado en tejidos Ligado Definición: Método de unión mecánica, en seco, que aproveche la tenacidad de elementos lineales por tal que, de manera envuelta , una piezas entre sí. Se suelen ayudar de técnicas de nudos Propiedades relacionadas: El material de ligado ha de ser capaz de suportar esfuerzos de tracción Tipos: Se suele ver aplicado en construcciones vegetales simples AR006 Construcció I Àrea de Construcció Pàg. 15 / 57 Introducción l Por geometría l Por soldadura l Por adherencia l Fuentes de información Villa Mairea. Pori. Finlandia. 1937-39. Alvar y Aino Aalto Por encaje Definición: Método de unión de elementos a partir de su geometría. Muchos de los sistemas de unión se podrían incluir en este grupo, como por ejemplo el atornillado. Hay clasificaciones específicas para muchos materiales, en especial para la madera. Propiedades relacionadas: Los materiales han de ser capaces de mantener su geometría AR006 Construcció I Àrea de Construcció Pàg. 16 / 57 Introducción l Por geometría l Por soldadura l Por adherencia l Fuentes de información Encaje llamado cola de milano Anclajes Tipos: anclajes mecánicos en hormigón Definición: Método de unión mecánica, que aprovecha la geometría de elementos lineales por tal que, por encajes o fricción, unan piezas entre sí. Se suelen fijar previamente en el elemento a fijar Propiedades relacionadas: El material de unión ha de ser capaz de soportar esfuerzos de tracción AR006 Construcció I Àrea de Construcció Pàg. 17 / 57 Introducción l Por geometría l Por soldadura l Por adherencia l Fuentes de información Fuente: CYPE ingenieros Detalles de una placa de anclajes de acero del programa de cálculo de ingeniería CYPE AR006 Construcció I Àrea de Construcció Pàg. 18 / 57 Introducción l Por geometría l Por soldadura l Por adherencia l Fuentes de información Anclajes Tipos: Patas o pates Definición: Método de unión mecánica, que aprovecha la geometría de elementos lineales por tal que, por encajes o fricción, unan piezas entre sí. Se suelen fijar previamente en el elemento a fijar Propiedades relacionadas: El material de unión ha de ser capaz de soportar esfuerzos de tracción AR006 Construcció I Àrea de Construcció Pàg. 19 / 57 Introducción l Por geometría l Por soldadura l Por adherencia l Fuentes de información Anclajes Tipos: Grapas, flejes Definición: Método de unión mecánica, que aprovecha la geometría de elementos lineales por tal que, por encajes o fricción, unan piezas entre sí. Se suelen fijar previamente en el elemento de soporte Propiedades relacionadas: El material de unión ha de ser capaz de soportar esfuerzos de tracción flejes grapas (o lañas) Font imatges: Constructalia AR006 Construcció I Àrea de Construcció Pàg. 20 / 57 Introducción l Por geometría l Por soldadura l Por adherencia l Fuentes de información Anclajes Tipos: Lañas Definición: Método de unión mecánica, que aprovecha la geometría de elementos lineales por tal que, por encajes o fricción, unan piezas entre sí. Se suelen fijar previamente en el elemento de soporte Propiedades relacionadas: El material de unión ha de ser capaz de soportar esfuerzos de tracción Anclajes Tipos: anclajes químicos con resinas, grouts o morteros Definición: Método de unión química, por adherencia. Se hace el agujero, se introduce la resina o el mortero y a continuación el elemento a anclar. Las resinas adhesivas suelen ser de poliestireno, vinílicas o epoxídicas. Es muy importante que durante el proceso de curado, el elemento a anclar no se mueva en absoluto. Propiedades relacionadas: El material de suporte ha de ser capaz de ser perforado y de soportar los esfuerzos sin disgregarse, ya que la resina tiene más resistencia que la mayoría de materiales AR006 Construcció I Àrea de Construcció Pàg. 21 / 57 Introducción l Por geometría l Por soldadura l Por adherencia l Fuentes de información Gamma de diferentes tipos de anclajes químicos Fuente y imágenes: IBMH Corp. Constructalia i Vikipedia Àrea de Construcció Pàg. 22 / 57 Introducción l Por geometría l Por soldadura l Por adherencia l Fuentes de información Fijaciones, clasificación Clavos Clavillos Tornillos AR006 Construcció I Tornillos con tuerca Tornillos de madera con tirafondos Tornillos para chapas Tacos mecánicos Tacos por grosor laminado Pared Hormigón Tacos químicos Remaches en caliente Remaches en frío AR006 Construcció I Àrea de Construcció Pàg. 23 / 57 Introducción l Por geometría l Por soldadura l Por adherencia l Fuentes de información Clavado Definición: Método de unión mecánica, en seco, consistente en insertar un clavo, normalmente metálico, dentro de la masa de otro material, generalmente sin hacer ninguna perforación previa. Es el mismo clavo que se hace lugar dentro de la pieza a unir, apartando material. Este intenta volver a su posición original, ejerciendo una presión sobre el fuste del clave que garantiza su posición. Hay que evitar que el clavo sea expulsado del material. Haciendo esto mismo con diferentes piezas y con un solo clavo hacen solidarias las dos piezas que clavamos conjuntamente. Propiedades relacionadas: Normalmente el material del clavo es más duro que los materiales a unir. El material que acoge el clavo ha de ser suficiente elástico como para poderse deformar para dejar lugar al clavo. El clavo ha de poder resistir esfuerzos de tracción, cortante y compresión. Tipos: Si bien el tipo más conocido de clavado es de clavos de acero en piezas de madera también disponemos de clavos de otros metales (latón, acero inoxidable, etc.), y podemos clavar tanto sobre madera como sobre cerámica, hormigón, metales, etc. Hay métodos de clavado manuales (martillos), eléctricos y de aire comprimido (clavadoras) e incluso con detonación de pólvora (pistolas). Clavado Tipos: clavos, con puntas o sin y tornillos auto- roscantes, que son unos clavos mixtos que primero perforan y después una vez hecho el agujero, se atornillan en el material a fijar AR006 Construcció I Àrea de Construcció Pàg. 24 / 57 Introducción l Por geometría l Por soldadura l Por adherencia l Fuentes de información clavo o tornillo auto-roscante Clavillas y pasadores Tipos: Elemento lineal que se introduce dentro de una perforación hecha con un diámetro exactamente igual al del pasador de forma que por rozamiento, la clavilla queda fijada a su emplazamiento. Propiedades relacionadas: Los materiales han de ser capaces de mantener su geometría y de trabajar a cortante. AR006 Construcció I Àrea de Construcció Pàg. 25 / 57 Introducción l Por geometría l Por soldadura l Por adherencia l Fuentes de información Unión de madera que combina el encaje llamado rayo de Júpiter, con pasadores que aseguran la estabilidad de la unión AR006 Construcció I Àrea de Construcció Pàg. 26 / 57 Introducción l Por geometría l Por soldadura l Por adherencia l Fuentes de información Clipado Definición: Método de unión mecánica, en seco, que aprovecha la elasticidad de un elemento para que este, en ser deformado y querer volver a su forma original ejerza una presión sobre los demás elementos, asegurándose la posición. Propiedades relacionadas: Los materiales de la pieza de unión han de ser elásticos. Habitualmente son elementos metálicas (chapas metálicas) o plásticas. Tipos: Es muy utilizado en acabados con chapas metálicas, en carpinterías de aluminio y en sistemas de pavimentos en seco. También en elementos plásticos desmontables o registrables, instalaciones, etc. Atornillado con tuerca Definición: Método de unión mecánica, en seco, utilizando tornillos. Siempre trabajan conjuntamente como mínimo un macho y una tuerca. A menudo se acompaña de volanderas para repartir mejor la carga a los elementos a unir. Hace falta siempre una perforación previa de las piezas a unir, que pueden ser roscada o no. Propiedades relacionadas: El material del tornillo ha de ser capaz de soportar esfuerzos de tracción y cortante, por esto a menudo siempre son metálicos Tipos: Normal y de alta resistencia AR006 Construcció I Àrea de Construcció Pàg. 27 / 57 Introducción l Por geometría l Por soldadura l Por adherencia l Fuentes de información •Atornillado normal •El tornillo trabaja a cortante, trasladando las cargas de un elemento a otro a través de el. La presión que ejerce sobre las piezas ayuda, pero no es el mecanismo básico de traslado de tensiones. Conceptualmente trabaja como lo hace un pasador. Atornillado con tuerca AR006 Construcció I Àrea de Construcció Pàg. 28 / 57 Introducción l Por geometría l Por soldadura l Por adherencia l Fuentes de información •Atornillado de alta resistencia •El tornillo solo comprime unas piezas contra las otras, de manera que solo trabaja a tracción - compresión. Los esfuerzos entre piezas se transmiten a través del rozamiento de las caras de las piezas, y no a través del tornillo. AR006 Construcció I Àrea de Construcció Pàg. 29 / 57 Introducción l Por geometría l Por soldadura l Por adherencia l Fuentes de información Atornillado. Puesta en obra Preparación de las piezas A la vez de plantear una estructura atornillada hace falta tener en cuenta los trabajos previos que comportan, la preparación de las piezas por tal de que el montaje en obra sea correcto. AR006 Construcció I Àrea de Construcció Pàg. 30 / 57 Introducción l Por geometría l Por soldadura l Por adherencia l Fuentes de información Atornillado por madera Definición: Método de unión mecánica, en seco, utilizando tornillos (tirafondos si son muy largos) de punta cónica que se introducen al elemento a fijar, al girar. No hace falta siempre, pero a veces se hace una perforación previa de las piezas a unir. Propiedades relacionadas: El material de los tornillos ha de ser capaz de soportar esfuerzos de tracción y cortante, por eso casi siempre son metálicos. Tipos: Por el tipo de cabeza, por si tienen o no una parte lisa para fijar la pieza superior y por los tipos de madera (o derivados) con aletas mas grandes y separadas por las blandas que para las duras. Atornillado para chapas de metal Definición: Método de unión mecánica, en seco, utilizando tornillos de punta cónica que se introducen al elemento a fijar, al girar. No hace falta siempre, pero a veces se hace una perforación previa de las piezas a unir. Cuando no se hace la perforación previa, se utilizan tornillos auto-roscantes que primero la perforan y luego hacen el paso de rosca. La aplicación se hace con una pistola especial. Propiedades relacionadas: El material de los tornillos ha de ser capaz de soportar esfuerzos de tracción y cortante, por eso casi siempre son metálicos. Tipos: Por el tipo de cabeza, por el tipo de metal y protección del tornillo y por el tipo de grosor de chapa a fijar. AR006 Construcció I Àrea de Construcció Pàg. 31 / 57 Introducción l Por geometría l Por soldadura l Por adherencia l Fuentes de información Tornillos para chapa metálica Tornillo auto-roscante Tacos mecánicos Definición: Método de unión mecánica, en seco, utilizando tornillos que se introducen al elemento a fijar, al girar y los tacos que hacen la transición entre el elemento mineral y el tornillo. Hace falta siempre una perforación previa de la pieza mineral para introducir el taco (excepto en los de grosor laminado). Al introducir el tornillo, este hace que el taco se expanda y presione fuertemente las paredes del agujero de forma que, por rozamiento, quede anclado y no se mueva. Propiedades relacionadas: El material del tornillo ha de ser capaz de soportar esfuerzos de tracción y cortante, por esto casi siempre son metálicos. AR006 Construcció I Àrea de Construcció Pàg. 32 / 57 Introducción l Por geometría l Por soldadura l Por adherencia l Fuentes de información Font de la imatge: Hilti Tacos mecánicos Definición: Método de unión mecánica, en seco, utilizando tornillos que se introducen al elemento a fijar, al girar y los tacos que hacen la transición entre el elemento mineral y el tornillo. No siempre hace falta una perforación previa de la pieza mineral para introducir el taco. Propiedades relacionadas: El material del tornillo ha de ser capaz de soportar esfuerzos de tracción y cortante, pero no más que el propio yeso, por eso casi siempre son de plástico Tipos: Para yeso laminado. AR006 Construcció I Àrea de Construcció Pàg. 33 / 57 Introducción l Por geometría l Por soldadura l Por adherencia l Fuentes de información diferentes tipos de tacos para yeso laminado Fuente: catálogo Pladur AR006 Construcció I Àrea de Construcció Pàg. 34 / 57 Introducción l Por geometría l Por soldadura l Por adherencia l Fuentes de información Tacos mecánicos Definición: Método de unión mecánica, en seco, utilizando tornillos que se introducen al elemento a fijar, al girar y los tacos que hacen la transición entre el elemento mineral y el tornillo. Siempre hace falta una perforación previa de la pieza mineral para introducir el taco ( excepto los de yeso laminado) Propiedades relacionadas: El material del tornillo ha de ser capaz de soportar esfuerzos de tracción y cortante, por eso casi siempre son metálicos. Tipos: Para paredes de obra. Para cargas pequeñas, de plástico, para cargas mayores, metálicos. s l r i Pàg. 35 / 57 Àrea de Construcció ó r Construcció I e s t AR006 , e Introducción l Por geometría l Por soldadura l Por adherencia l Fuentes de información Tacos mecánicos Definición: Método de unión mecánica, en seco, utilizando tornillos que se introducen al elemento a fijar, al girar y los tacos que hacen la transición entre el elemento mineral y el tornillo. Los tacos se expanden en ser atornillados, creando una fricción muy alta entre el anclaje y el soporte. Siempre hace falta una perforación previa de la pieza mineral para introducir el taco ( excepto los de yeso laminado) Propiedades relacionadas: El material del tornillo ha de ser capaz de soportar esfuerzos de tracción y cortante, por eso casi siempre son metálicos. Fuente e imagen: Hilti Tacos químicos Tipos: Para soportes heterogéneos o disgregados Definición: Método de unión mecánica y química, combinada, utilizando tornillos que se introducen al elemento a fijar, que al girar rompen una botella de vidrio con el adhesivo, que se endurecen con el contacte con el aire y que hace la transición y la adherencia entre el elemento de anclaje (usualmente mineral) y el tornillo. Hace falta siempre una perforación previa de la pieza mineral para introducir el taco. Propiedades relacionadas: El material del tornillo ha de ser capaz de soportar esfuerzos de tracción y cortante, por eso casi siempre son metálicos. AR006 Construcció I Àrea de Construcció Pàg. 36 / 57 Introducción l Por geometría l Por soldadura l Por adherencia l Fuentes de información Fuente: Brikomark AR006 Construcció I Àrea de Construcció Pàg. 37 / 57 Introducción l Por geometría l Por soldadura l Por adherencia l Fuentes de información Roblonado en caliente Tipos: Por unió de chapas de metal Definición: Método de unió mecánica histórica, en caliente, utilizando roblones o pernos. Primero tiene que hacerse la perforación hecha. El roblón, con una cabeza ya formado, se coloca a presión, introduciéndolo en caliente hasta que la cabeza toca el elemento, y se golpean el extremo que sobresalen por la otro lado, deformándolo por formar el la otra cabeza. Al enfriarse el fuste del roblón, este se contraen, juntándose las dos cabezas y haciendo que este ejercen cierta presión contra las piezas a unir. El roblón trabaja a cortante, trasladando las cargas de un elemento al otro a través de el. La presión que ejerce sobre las piezas ayuda, pero no es el mecanismo básico de traslado de tensiones. Conceptualmente trabaja como lo hace un pasador, con la seguridad añadida que le dan las cabezas, que evitan cualquier movimiento del perno. AR006 Construcció I Àrea de Construcció Pàg. 38 / 57 Introducción l Por geometría l Por soldadura l Por adherencia l Fuentes de información Roblonado en caliente Propiedades relacionadas: Los materiales han de ser capaces de soportar muy altas temperaturas sin quemarse, tener un coeficiente de dilatación térmica alta y soportar bien esfuerzos de tracción, cortante y compresión. Normalmente son de fundición. AR006 Construcció I Àrea de Construcció Pàg. 39 / 57 Introducción l Por geometría l Por soldadura l Por adherencia l Fuentes de información Roblonado en frio Tipos: Por unión de chapas de metal Definición: Método de unión mecánica, en seco, utilizando remaches. Los remaches son pequeños elementos tubulares de un metal suficiente deformable y plástico como para poderlo trabajar en frio. Trabaja igual que el roblonado, pero se ejecuta en frio. Hace falta primero el agujero y posteriormente con una herramienta llamada remachadora se estira el eje del remache ya colocado en su lugar hasta que se produce la unió con el elemento de soporte. Finalmente se corta por el eje. Propiedades relacionadas: Los material de los remaches han de ser plásticos, han de ser capaces de soportar el esfuerzo de compresión. AR006 Construcció I Àrea de Construcció Pàg. 40 / 57 •03 UNIONES I FIJACIONES POR SOLDADURA AR006 Construcció I Àrea de Construcció Pàg. 41 / 57 Introducción l Por geometría l Por soldadura l Por adherencia l Fuentes de información Soldadura por calor Definición: Método de unión física irreversible que se basa en aplicar calor a un material hasta a fundirlo, que en solidificar unirán los diferentes elementos. Muy aplicado a metales, pero también a plásticos y derivados del petróleo como las telas asfálticas o el PVC. Propiedades relacionadas: Los materiales han de ser capaces de fundir y volverse a solidificar sin quemarse. En el caso de los metales, en elevar la temperatura los ponemos en una situación de riesgo, porque este acelera la oxidación; para prevenir se crean atmósferas protectoras durante el proceso. Àrea de Construcció Pàg. 42 / 57 Introducción l Por geometría l Por soldadura l Por adherencia l Fuentes de información Soldadura per calor. Tipos Soldadura homogénea o fuerte: cuando el material de unión y el de las piezas a unir es el mismo (p.ej. acero estructural, o bien telas asfálticas). Cuando soldamos metales con soldadura homogénea, siempre se funden parte de las piezas a unir, de manera que en solidificar, los metales, lo hacen a la vez reconstruyendo la trama cristalina y formando finalmente un solo elemento metálico sin discontinuidades. Soldadura heterogenia o floja: cuando los materiales de unión y el de las piezas a unir no son del mismo material. Un ejemplo seria el estaño para hacer soldaduras en conductos de cobre, o en circuitos eléctricos. Soldadura homogénea AR006 Construcció I . Soldadura heterogénea . Soldadura por calor. Tipos de aportación de calor Calentamiento por aire caliente Calentamiento con sopletes , fundiendo las dos piezas a unir Calentamiento con arcos voltaicos , eléctricos , añadiendo material a la soldadura Calentamiento con láser Por ultrasonidos, "encajando" los cristales de las dos piezas. No une exactamente por calor AR006 Construcció I Àrea de Construcció Pàg. 43 / 57 Introducción l Por geometría l Por soldadura l Por adherencia l Fuentes de información Soldaduras con soplete Soldadura con arco voltaico Soldadura por aire caliente Soldadura láser Soldadura química Definición : Método de unión irreversible que se basa en crear una reacción química en un material hasta enlazar molecularmente los diferentes elementos a unir. Muy aplicado a materiales sintéticos como el EPDM y el PVC. Propiedades relacionadas : Los materiales debe ser capaces de fundirse y volverse a solidificar sin perder sus características . Tipos: soldadura por vulcanización del EPDM soldadura de tubos de PVC, con un adhesivo que funde el plástico AR006 Construcció I Àrea de Construcció Pàg. 44 / 57 Introducción l Por geometría l Por soldadura l Por adherencia l Fuentes de información Soldadura de EPDM con bandas vulcanizadoras Soldadura de EPDM con adhesivo vulcanizador AR006 Construcció I Àrea de Construcció Pàg. 45 / 57 •04 FIJACIONES POR ADHERÉNCIA Pàg. 46 / 57 Introducción l Por geometría l Por soldadura l Por adherencia l Fuentes de información Definición de adhesivo Sistema de fuerzas Construcció I Àrea de Construcció - Adhesión (sustrato - adhesivo) adherencia por geometría: Parte mecánica o física similar a la de encaje pero a nivel microscópico. Depende de la rugosidad, acabado superficial y porosidad del sustrato. adherencia por afinidad: Adherencia propiamente dicha (química) por fuerzas termodinámicas y enlaces secundarios entre moléculas del adhesivo y del sustrato. La mayoría de adhesivos funcionan aprovechando los dos fenómenos - Cohesión (entre moléculas de adhesivo) Capacidad de mantenerse unidas las moléculas del adhesivo al someterlas a fuerzas de todo tipo AR006 Funcionamiento del adhesivo Contacto: Humectación del sustrato. Cuanto más superficie de contacto más efectividad en la adhesión Endurecimiento o curado: Paso del adhesivo fluido (usualmente líquido) a sólido con diversos grados de elasticidad, en función de los requerimientos. Puede durar desde segundos hasta semanas, según el tipo de adhesivo Este proceso puede ser gracias a un disolvente que se evapora o una reacción química entre dos componentes. Àrea de Construcció Pàg. 47 / 57 Introducción l Por geometría l Por soldadura l Por adherencia l Fuentes de información Clasificación de los adhesivos Existen muchas clasificaciones según los parámetros que se tengan en cuenta : Fase del curado : Reactivos: cuando el curado se realiza después de la aplicación (epoxi, cianocrilato, poliuretano) No reactivos : cuando el pre-curado se ha realizado ya antes de la aplicación (colas blancas y de contacto , cintas adhesivas , PVC ) Material : Termoplásticos ( PVC ) Elastómeros vulcanizados o con enlaces cruzados ( siliconas ) AR006 Construcció I Termoestables (epoxídicas) Origen : Naturales, de origen animal o vegetal (caseína, colágenos y almidones, pegamento arábiga ) . Sintéticos: Resina fenólica , epoxi, poliuretanos, termoplásticos y elastómeros Tipo de adhesión : Micro - mecánica ( morteros, pastas, cola blanca) Química (adhesivos , colas y resinas) En el ámbito de la construcción , esta última será la clasificación que más nos interesará ya que su efectividad dependerá de las características de la llanura y porosidad de los materiales a unir que es usualmente- un dato conocido . Adhesión micro-mecánica Definición : El adhesivo penetra en las rugosidades -a nivel microscópico- los materiales a unir y una vez curado crea formas geométricas que impiden su separación. Depende de la rugosidad , acabado superficial y porosidad de los dos sustratos a unir. Cuanto más superficie de contacto más efectividad en la adhesión. Son adhesivos que trabajan principalmente por geometría : - Todos los aglomerantes minerales, como el cemento, la cal, el yeso y la escayola - la cola blanca y la amarilla Propiedades relacionadas : A nivel microscópico , el cemento portland tiene un poder de adherencia y cohesión mayor que otros aglomerantes - adhesivos debido a que , en su curado , las moléculas del cemento portland cristalizan en forma de finas agujas que penetran muy fondo en los poros de los sustratos y se enlazan entre sí fuertemente , de forma que tiene también mucha cohesión AR006 Construcció I Àrea de Construcció Pàg. 48 / 57 Introducción l Por geometría l Por soldadura l Por adherencia l Fuentes de información Esquema de la forma de trabajar de estos adhesivos Cristales de cemento portland al microscopio AR006 Construcció I Àrea de Construcció Pàg. 49 / 57 Introducción l Por geometría l Por soldadura l Por adherencia l Fuentes de información Adhesión micro-mecánica por fraguado Definición : Método de unión por adhesión propio de los componentes hidráulicos cuando reaccionan con el agua. Endurecimiento inicial de muchas mezclas utilizadas en la construcción por desecación y recristalización. Esta reacción se da en el cemento ( y por tanto en mortero y hormigón ) , a la cal y el yeso. Tiene un tiempo de inicio determinado a partir el cual se dan procesos de cristalización delicados. Una vez se ha iniciado la toma hay que evitar que el material se mueva, se seque demasiado rápidamente o se congele. De otro modo la compacidad y resistencia final del material se ve afectada muy negativamente. Propiedades relacionadas : Los materiales de unión (los adhesivos ) deben reaccionar en presencia de agua. AR006 Construcció I Àrea de Construcció Pàg. 50 / 57 Introducción l Por geometría l Por soldadura l Por adherencia l Fuentes de información Adhesión micro-mecánica por fraguado También puede colaborar el mismo efecto, a nivel macroscópico , si se le ha dado la geometría al sustrato , como en las baldosas o ladrillos a los que se hacen canales, agujeros o ranuras por este motivo. En muchas piezas cerámicas se realizan formas acanaladas en el acabado exterior para aumentar la superficie de contacto entre éstas y el morteros de fijación o los tendidos de acabado, para mejorar la adherencia entre unos y otros. En el ladrillo perforado ( "gero") la geometría de la cara horizontal de las piezas es irregular para que el mortero de unión, en colocarse con una cierta presión contra ella, penetre dentro de los huecos , por lo que una vez colocado fije una forma que impida el deslizamiento de una hilada respecto la siguiente. Adhesión química Definición : Método de unión química, y por tanto irreversible , que se basa en la aplicación de un material fluido a las superficies de los materiales a unir y que después de sufrir una reacción química se convierte en sólido. A menudo el adhesivo inicia la reacción química al entrar en contacto con el aire. Propiedades relacionadas : Los adhesivos deben ser tan afines como sea posible a los materiales a unir , es decir , que deben mojar bien su superficie y si puede ser penetrar a su estructura capilar. AR006 Construcció I Àrea de Construcció Pàg. 51 / 57 Introducción l Por geometría l Por soldadura l Por adherencia l Fuentes de información Fuente: Esquema del articulo : “adhesivos, el reto de unir todo con todo” Estructura microscópica de un adhesivo AR006 Construcció I Àrea de Construcció Pàg. 52 / 57 Introducción l Por geometría l Por soldadura l Por adherencia l Fuentes de información Adhesión química por presión Definición : Método de unión química, y por tanto irreversible , que se basa en la aplicación de un material fluido a las superficies de los materiales a unir y que después de sufrir una reacción química se convierte en sólido. Para favorecer la humectación y la adherencia se aplican fuertes presiones entre los sustratos a fijar . Las resinas de fenol y urea y las colas de impacto ( o de contacto ) son de esta familia, entre otros. Adhesión química de morteros y pastas Definición : Método de unión química, y por tanto irreversible , que se basa en la aplicación de un material pastoso o tipo gel en las superficies de los materiales a unir y que tras sufrir una reacción química se convierte en sólido. Suele ayudarse de presión. Son indicados para unir elementos con caras no regulares que necesitan de una masa con cuerpo que absorba estas irregularidades para poder ser adheridas. El morteros cola y los adhesivos de silicona son los ejemplos más comunes en construcción. También se ha empezado a usar intensamente los adhesivos de poliuretano mono componente Tipo Sika - flex AR006 Construcció I Àrea de Construcció Pàg. 53 / 57 Introducción l Por geometría l Por soldadura l Por adherencia l Fuentes de información Aplicación de mortero-cola Cartucho de adhesivo Sikaflex Adhesión química de morteros y pastas Los morteros-cola o adhesivos para la colocación de baldosas se utilizan para unir materiales de revestimiento y pavimento que presentan muy poca porosidad (gres, gres porcelánico) sobre los cuales los morteros no hacen efecto. Hay una gama extensa de morteros-cola en función de los requerimientos a cumplir: AR006 Construcció I Àrea de Construcció Pàg. 54 / 57 Introducción l Por geometría l Por soldadura l Por adherencia l Fuentes de información Fuente: ANFAPA Prescripción de los adhesivos En resumen, cada vez más, se está especializando el tipo de adhesivo para cada pareja de materiales o sustratos a unir, por lo que hace falta consultar siempre a las empresas fabricantes sobre el tipo de adhesivo más adecuado en cada situación o requerimiento AR006 Construcció I Àrea de Construcció Pàg. 55 / 57 Introducción l Por geometría l Por soldadura l Por adherencia l Fuentes de información Ejemplo: Cuadro de compatibilidades de algunos tipos de adhesivos con los respectivos sustratos Fuentes: cuadro del articulo : “el ABC de los pegamentos” AR006 Construcció I Àrea de Construcció Pàg. 56 / 57 •05 FUENTES DE INFORMACIÓN Àrea de Construcció Pàg. 57 / 57 Introducción l Por geometría l Por soldadura l Por adherencia l Fuentes de información Fuentes de información Propietats dels materials i elements de construcció (Ramon Sastre, Edicions UPC) Diccionari manual de la construcció (ITEC) Diccionari dels arts i els oficis de la Construcció. (Miquel Fullana). Ed Bosch. Entrada “EMPALMAR” Diccionari visual de la construcció (ITEC) (Baixable en format PDF) http://www10.gencat.net/ptop/AppJava/cat/documentacio/llengua/terminologia/diccvisual.jsp Construcció I Diccionario Visual de Arquitectura. (Francis D.K. Ching). GG. Entrada “UNIÓN” Article : “adhesivos, el reto de unir todo con todo”. (Javier Oñoro) UPM Article: “el ABC de los pegamentos”. (V. Alberto Herrera Carrera) AR006 Fulletó ANFAPA. Asociación Nacional de fabricantes de morteros industriales
