Tornillos en Steel Frame: cuál va en cada unión y por qué

El tornillo no es un accesorio: es la unión

En una estructura de hormigón armado, el nudo entre viga y columna es una masa continua: el acero queda embebido y la unión "se cuela". En steel frame no hay nada de eso. Cada perfil llega a obra terminado y se vincula al siguiente por medio de tornillos. El tornillo no ayuda a la unión: el tornillo es la unión.

Eso tiene una consecuencia directa: la resistencia de un encuentro no depende solo de que los perfiles sean los correctos, sino de que la tornillería —tipo, calibre, largo y cantidad por unión— sea la que el cálculo supuso. Un montante impecable atornillado con la mitad de los tornillos que pedía el proyecto es, estructuralmente, una unión distinta a la calculada.

Esta guía ordena la familia de tornillos del sistema tal como la documentamos en nuestro manual de steel frame, dice cuál va en cada unión y por qué, y explica por qué el espaciado pesa tanto como el tornillo. Es el complemento natural de Encuentros en Steel Frame: los detalles constructivos, resueltos: allí vimos qué piezas forman cada nudo; acá vemos con qué se cosen.

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El principio que ordena todo

Antes de mirar tipos y códigos, hay una sola frase que hay que entender. Es la nota que repetimos debajo de cada tipo de tornillo en nuestro manual de steel frame:

El calibre (diámetro del cuerpo) aporta la resistencia a esfuerzo de Corte y el largo del cuerpo aporta la resistencia a tracción. La punta tiene que ver con la perforación.

Tres variables, tres funciones distintas:

• Calibre → corte. El diámetro del cuerpo es la sección que resiste el deslizamiento relativo entre las dos chapas. Cuanto mayor el calibre, mayor la capacidad al corte de cada tornillo. En el sistema los calibres que aparecen son #6, #8 y #10 (a mayor número, mayor diámetro).
• Largo → tracción. El largo define cuánta rosca efectiva queda tomando el material del otro lado. Es lo que resiste el arrancamiento (que el tornillo se salga tirando en el sentido de su eje). Un tornillo corto en un paquete grueso puede quedar prácticamente sin rosca en el perfil: el "clic" del atornillador engaña, pero la unión no tiene capacidad a tracción.
• Punta → perforación. La punta define qué espesor de chapa puede atravesar el tornillo por sí solo. No aporta resistencia: aporta la capacidad de instalarse bien.

Con eso ya se entiende por qué no existe "el tornillo de steel frame": existe el tornillo que corresponde a cada unión, según el esfuerzo que esa unión tiene que transferir y los materiales que tiene que atravesar. La especificación exacta —calibre, largo y cantidad por unión— sale del cálculo estructural y queda en los planos de montaje.

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Para vincular perfiles entre sí: T1 y hexagonal

Estas son las uniones estructurales primarias: montante con solera, montante con montante en un doble o triple PGC, king con jack, dintel con montante, blocking, cenefa. Son las uniones que forman los encuentros del esqueleto.

Tornillo T1 — cabeza plana

• Cabeza plana.
• Permite emplacar por encima de su cabeza.
• Para vincular perfiles entre sí.
• Calibres del sistema: #8 y #10.

Su razón de ser está en esa segunda línea: permite emplacar por encima de su cabeza. En steel frame, casi toda unión perfil-perfil termina tapada por una placa (OSB, yeso, cementicia). Si el tornillo tuviera la cabeza prominente, la placa apoyaría sobre las cabezas y quedaría levantada del perfil: bailaría, se marcaría en la terminación y perdería contacto con la estructura. La cabeza plana del T1 se mantiene al ras y deja que el emplacado apoye contra el ala del perfil como corresponde.

Es, en la práctica, el tornillo por defecto del armado de paneles.

Tornillo HEX (hexagonal) — cabeza prominente

• Cabeza prominente.
• Alta resistencia al corte.
• Para vincular perfiles entre sí.
• Calibres del sistema: #8 y #10.

El hexagonal resuelve el otro lado del problema: alta resistencia al corte. Se usa donde la unión está muy exigida a deslizamiento entre chapas y hace falta la capacidad que ese tornillo puede dar —por ejemplo en fijaciones de ángulos, en el blocking de entrepiso, en encuentros muy solicitados—.

El costo de esa capacidad es geométrico: su cabeza sobresale. Por eso el HEX va donde no se emplaca encima, o donde el paquete de terminación previó ese espesor. Poner un HEX en una unión que después hay que emplacar es un error clásico: la placa no apoya.

Regla mental: ¿esta unión queda tapada por una placa? Si sí, cabeza plana (T1). Si no, y además está muy exigida al corte, hexagonal.

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Para vincular las placas a los perfiles: T2 y ALAS

Acá cambia el problema. Ya no se trata de coser dos chapas de acero entre sí, sino de fijar una placa a la estructura. Y la placa tiene dos requisitos nuevos: la cabeza tiene que embutirse en el material sin destruirlo, y la placa tiene que apoyar contra el perfil, no quedar suspendida.

Tornillo T2 — placa de yeso

• Cabeza trompeta.
• Para atornillar placa de yeso a los perfiles de steel frame.
• Calibre del sistema: #6.

La cabeza trompeta (un cono suave, sin arista viva) se hunde en la placa desplazando el yeso y el cartón en lugar de cortarlos: deja un hoyuelo limpio, sin romper el papel, listo para tomar con masilla. Si el papel se rasga, el tornillo pierde agarre en la placa y la junta se fisura en la terminación.

Es el tornillo del emplacado de terminación: no es el que arma la estructura ni el que hace el diafragma.

Tornillo ALAS — placa de OSB o cementicia

• Cabeza trompeta nervada.
• Alas provisorias.
• Para vincular placa de OSB o cementicias a los perfiles de steel frame.
• Calibre del sistema: #8.

Este tornillo tiene dos rasgos que valen la pena entender, porque explican por qué no se puede reemplazar por un T2 más largo:

• Las alas provisorias. Son dos aletas cerca de la punta. Mientras el tornillo atraviesa el OSB o la placa cementicia, las alas fresan un hueco algo mayor que el diámetro del cuerpo: así la rosca no muerde la placa mientras avanza y no la va levantando del perfil. Al llegar al acero, las alas se rompen contra la chapa y a partir de ahí la rosca trabaja solo sobre el metal, apretando la placa contra el perfil. De ahí lo de "provisorias".
• La cabeza trompeta nervada. Las nervaduras hacen de fresa en la superficie de la placa y permiten que la cabeza se embuta en un material mucho más duro y fibroso que el yeso, sin dejarla resaltada.

Y hay algo más importante todavía: en el emplacado estructural de OSB, este tornillo no está haciendo terminación, está haciendo estructura. Es el que transfiere el corte del diafragma a los perfiles. Volvemos a eso en el próximo punto.

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Autoperforantes y autorroscantes

Dos términos que se usan como sinónimos y no lo son:

• Autorroscante: forma su propia rosca en el material, pero necesita que la perforación exista (o un material lo suficientemente blando como para que la punta entre).
• Autoperforante: lleva en la punta una broca que perfora la chapa y, en el mismo movimiento, rosca. No requiere pretaladrado.

La tornillería de steel frame es autoperforante: por eso las láminas aclaran que "la punta tiene que ver con la perforación". La punta se elige según el espesor de acero que el tornillo tiene que atravesar. Cuando la punta es insuficiente para el espesor de la chapa (típicamente al atornillar contra un doble o triple perfil, donde hay dos o tres espesores superpuestos), el tornillo no perfora: calienta, gira en falso, se recalca la punta y termina o quemándose o deformando la unión. Ese "no entra" que se resuelve apretando más es, casi siempre, un tornillo mal elegido para el espesor.

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El espaciado importa tanto como el tornillo

Este es el punto que más se subestima en obra, y el que más rigidez cuesta.

En el emplacado estructural, la placa no es un revestimiento: es el diafragma que lleva las cargas horizontales de viento y sismo hasta los muros arriostrados y de ahí a la fundación. Y un diafragma transfiere el corte a la estructura a través de su línea de tornillos perimetral. Por eso, en steel frame:

el paso de tornillos en el borde de la placa es más denso que en el interior del paño, y de eso depende la rigidez del diafragma.

Dicho de otro modo: los tornillos del interior de la placa sirven básicamente para que la placa no vibre ni se abolle. Los tornillos del borde son los que trabajan. Un paño con el interior perfecto y los bordes salteados es, para el cálculo, un diafragma que no existe. Y como explicamos en el post de encuentros, en muchos proyectos el diafragma de OSB es el arriostramiento principal de la casa: las cruces de San Andrés quedan para los paneles con más demanda o con muchas aberturas.

El paso de borde, el paso interior y la distancia mínima al canto de la placa son datos de proyecto. Salen del cálculo y se dibujan en los planos de montaje, panel por panel.

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Errores comunes con la tornillería

• Usar el tornillo equivocado. Un HEX donde después hay que emplacar (la placa no apoya, queda levantada). Un T2 en OSB (sin alas, la rosca muerde la placa y la separa del perfil). Un tornillo de yeso en una unión perfil-perfil estructural (calibre insuficiente para el corte que tiene que transferir).
• Apretar de más y pasar de rosca. El chapón galvanizado es fino: si el atornillador sigue girando después del asiento, la rosca barre el material y el tornillo queda loco. Un tornillo pasado de rosca pierde prácticamente toda su capacidad a tracción, aunque a la vista esté puesto. Se cambia de posición, no se aprieta más.
• Embutir de más la cabeza en la placa. En yeso, romper el papel; en OSB, hundir la cabeza fresando la fibra: en ambos casos el tornillo pierde agarre sobre la placa y deja de aportar al diafragma.
• Tornillos escasos o salteados en los bordes de placa. El error más caro de todos, porque no se ve: el muro parece terminado y el diafragma quedó a media rigidez.
• No respetar la cantidad de tornillos por unión que fija el cálculo. "Con dos alcanza" es una frase de obra, no de proyecto. La cantidad es la resistencia de la unión.
• Reutilizar un agujero. Si un tornillo se saca, el agujero perdió la rosca formada. Se coloca uno nuevo en otra posición, no se vuelve a entrar en el mismo hueco.

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Qué define el cálculo (y qué queda en los planos)

La tornillería no se elige de un catálogo en el momento de atornillar: se dimensiona junto con los perfiles. En un proyecto de steel frame según CIRSOC 303 (perfiles conformados en frío) con perfiles normalizados IRAM IAS U 500-205 —verificando las cargas de CIRSOC 101, el viento de CIRSOC 102 y el sismo de INPRES-CIRSOC 103— el cálculo define, para cada tipo de unión:

• el tipo de tornillo (T1, HEX, T2, ALAS),
• el calibre y el largo (corte y tracción, respectivamente),
• la cantidad de tornillos por unión,
• el paso de tornillos en bordes e interior del emplacado estructural.

Todo eso se documenta en los planos de montaje, con planillas de tornillería por tipo de nudo. El montador ejecuta esa especificación. Cuando la tornillería se improvisa en obra —"le pongo tres y listo", "no tenía ALAS, puse T2"—, la estructura construida deja de ser la estructura calculada, y las consecuencias aparecen después: paneles flexibles, fisuras en juntas, entrepisos que vibran, diafragmas que no responden al viento como se supuso.

Es el mismo criterio que aplicamos al resto de los detalles del sistema, desde los encuentros y anclajes hasta el paquete de entrepiso. En EDICI ese trabajo es parte del cálculo estructural y de la ingeniería de detalle que entregamos firmada por ingeniero matriculado.

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Preguntas frecuentes

¿Por qué el tornillo es un elemento estructural en steel frame?

Porque en steel frame la unión ES el tornillo. A diferencia del hormigón armado, donde el nudo es monolítico y el acero queda embebido, acá cada perfil se vincula al siguiente por medio de tornillos que transfieren corte y tracción entre piezas. Si faltan tornillos, o son del tipo equivocado, la unión no llega a la resistencia que el cálculo supuso, aunque los perfiles sean los correctos. Por eso el tipo, el calibre y la cantidad de tornillos por unión son datos de proyecto, no una decisión de obra.

¿Qué significan el calibre y el largo de un tornillo de steel frame?

Nuestro manual de steel frame lo resume en una sola frase: el calibre (diámetro del cuerpo) aporta la resistencia a esfuerzo de corte, el largo del cuerpo aporta la resistencia a tracción, y la punta tiene que ver con la perforación. Los calibres que aparecen en el sistema son #6, #8 y #10 (a mayor número, mayor diámetro y mayor capacidad al corte). El largo se elige según el espesor del paquete que hay que atravesar, dejando rosca efectiva del otro lado. La especificación exacta la define el cálculo.

¿Cuál es la diferencia entre el tornillo T1 y el hexagonal?

Los dos sirven para vincular perfiles entre sí, pero resuelven problemas distintos. El T1 tiene cabeza plana, lo que permite emplacar por encima de su cabeza: es el tornillo de las uniones perfil-perfil que después quedan tapadas por una placa. El hexagonal (HEX) tiene cabeza prominente y alta resistencia al corte: se usa donde la unión está muy exigida (por ejemplo fijaciones de ángulos, blocking, encuentros muy solicitados), y su cabeza sobresaliente impide emplacar por encima.

¿Qué tornillo se usa para la placa de yeso y cuál para el OSB?

Para vincular placa de yeso a los perfiles se usa el tornillo T2, de cabeza trompeta (calibre #6): la cabeza trompeta se embute en el cartón sin romper el papel y deja la superficie lista para tomar la junta. Para vincular placa de OSB o cementicias a los perfiles se usa el tornillo ALAS, de cabeza trompeta nervada y con alas provisorias (calibre #8): las alas abren en la placa un hueco de paso apenas mayor que el cuerpo del tornillo y se rompen al llegar al acero, para que la placa apoye contra el perfil sin quedar levantada.

¿Cuál es la diferencia entre autoperforante y autorroscante?

El autorroscante forma su propia rosca en el material, pero necesita que la perforación exista (o un material lo bastante blando). El autoperforante lleva en la punta una broca que perfora la chapa y en el mismo movimiento rosca: no requiere pretaladrado. En steel frame los tornillos del sistema son autoperforantes, y por eso se aclara que "la punta tiene que ver con la perforación": la punta se elige según el espesor de acero que hay que atravesar. Una punta insuficiente para el espesor de chapa hace que el tornillo caliente, no perfore y termine dañando la unión.

¿Por qué el espaciado de tornillos importa tanto como el tipo de tornillo?

Porque en el emplacado estructural la placa no es un revestimiento: es el diafragma que lleva las cargas horizontales de viento y sismo hasta los muros arriostrados y la fundación. Ese diafragma transfiere el corte a la estructura a través de la línea de tornillos del perímetro de la placa, por eso el paso de tornillos en el borde es más denso que en el interior del paño. Con el paso de borde correcto el muro es rígido; con tornillos escasos o mal espaciados, el diafragma pierde rigidez aunque los perfiles estén perfectos. El paso lo define el cálculo y queda en los planos de montaje.

¿Quién define qué tornillo y cuántos van en cada unión?

El proyecto estructural. La tornillería se dimensiona junto con los perfiles según CIRSOC 303 (perfiles conformados en frío) con perfiles normalizados IRAM IAS U 500-205, verificando las cargas de CIRSOC 101, el viento de CIRSOC 102 y el sismo de INPRES-CIRSOC 103. El resultado —tipo, calibre, largo y cantidad de tornillos por unión, más el paso en bordes e interior de placa— se documenta en los planos de montaje. El montador ejecuta esa especificación: improvisarla en obra es una de las fuentes más comunes de patologías del sistema.