En una nave o un entrepiso metálico, cada unión se decide dos veces: en el cálculo, que fija cuánto tiene que transmitir, y en el detalle, que elige cómo. La regla de práctica es conocida: se suelda en el taller y se abulona en la obra. Casi siempre funciona, pero no siempre alcanza: hay casos en que el reglamento decide por vos, y otros en que la elección cambia el plazo, la inspección o lo que se puede galvanizar. Para chequear una unión con tus números armamos la calculadora de uniones.
Respuesta corta
- La regla de práctica: soldar en el taller, abulonar en la obra.
- Lo que obliga el reglamento: uniones pretensadas, de deslizamiento crítico o soldadas en estructuras con grúas de más de 50 kN, en uniones de máquinas y cargas con impacto, y en edificios de 38 m o más (CIRSOC 301-2018, art. J.1.10).
- No se suman: en una unión nueva, la soldadura no colabora con bulones en uniones tipo aplastamiento (art. J.1.8).
- Cuánto resisten: un bulón M20 8.8, 77,8 kN al corte; un filete de 6 mm, 73,3 kN cada 10 cm.
Lo que decide el reglamento
El CIRSOC 301-2018, vigente para estructuras de acero, contempla tres tipos de unión con bulones de alta resistencia (art. J.3.1):
- Ajuste sin juego. Bulones apretados hasta que las chapas quedan en contacto firme, sin pretensado. La unión trabaja por corte del bulón y aplastamiento de la chapa. Es la más simple y la más habitual.
- Pretensada. Los mismos bulones, apretados hasta una tracción mínima que fija la Tabla J.3.1: 142 kN para un M20 8.8. Se exige con fatiga sin inversión de cargas, con vibraciones o efectos dinámicos y con bulones 10.9 a tracción.
- Deslizamiento crítico. Bulones pretensados y superficies preparadas: la fuerza pasa por rozamiento y las chapas no se deslizan. Se exige con agujeros holgados, con fatiga con inversión de cargas, con agujeros ovalados no perpendiculares a la fuerza y cuando el deslizamiento afectaría el servicio o la resistencia.
Y el art. J.1.10 manda a usar uniones de deslizamiento crítico, pretensadas o soldadas en estos casos:
- Empalmes de columnas en estructuras de pisos múltiples de 38 m o más, y uniones de vigas con columnas en estructuras de más de 38 m.
- Estructuras que soportan grúas de más de 50 kN: empalmes de cabriadas y su unión con las columnas, empalmes de columnas, arriostramientos, tornapuntas y apoyos de las grúas.
- Uniones de apoyo de máquinas en operación o de cargas móviles que producen impacto o inversión de tensiones.
Fuera de esos casos, alcanza con bulones comunes o de alta resistencia con ajuste sin juego. Si la nave va a llevar un puente grúa de más de 5 toneladas, conviene saberlo antes de detallar: cambia el tipo de bulón, el apriete y el control.
Bulones y soldadura no se suman. Es el error más común cuando alguien "refuerza" una unión abulonada con un cordón. El art. J.1.8 lo dice sin vueltas: en uniones nuevas, la soldadura no colabora con bulones comunes ni con bulones de alta resistencia en uniones tipo aplastamiento; si se suelda, la soldadura tiene que tomar toda la fuerza. Solo pueden trabajar juntos con bulones de alta resistencia en uniones de deslizamiento crítico.
Cuánto resiste cada una
| Unión | Resistencia de diseño |
|---|---|
| Bulón M16 8.8, rosca en el plano de corte | 49,8 kN |
| Bulón M20 8.8, rosca en el plano de corte | 77,8 kN |
| Bulón M20 8.8, rosca excluida | 97,8 kN |
| Bulón M24 8.8, rosca en el plano de corte | 112,0 kN |
| Bulón M20 10.9, rosca excluida | 121,8 kN |
| Filete de 5 mm, cada 10 cm | 61,1 kN |
| Filete de 6 mm, cada 10 cm | 73,3 kN |
| Filete de 8 mm, cada 10 cm | 97,7 kN |
Bulones al corte simple con φ = 0,75 y la Tabla J.3.2; filetes con φ = 0,60, Fnw = 0,60·FEXX y electrodo de 480 MPa (Tabla J.2.5). Cálculos de EDICI con el CIRSOC 301-2018.
Dos detalles que cambian estos números:
- El bulón no siempre manda. Su resistencia efectiva es la menor entre el corte y el aplastamiento de la chapa en el agujero, que depende del espesor y de la distancia al borde (art. J.3.10). En chapas finas o con el bulón cerca del borde, manda la chapa.
- El filete argentino es más conservador. El CIRSOC 301-2018 usa φ = 0,60 para el filete, donde el reglamento norteamericano AISC 360 usa 0,75: el mismo cordón rinde un 20 % menos en el cálculo. Además, el lado del filete tiene un mínimo según el espesor más grueso (Tabla J.2.4) y un máximo según el borde: con chapas de 6,4 mm, el mínimo es 5 mm y el máximo 4,4.
El mismo empalme, abulonado y soldado
Una chapa de 10 mm de acero F-24 que transmite 250 kN mayorados, en tracción. Las dos soluciones salen de la calculadora:
- Abulonado: 4 bulones M20 8.8 en dos líneas, con paso de 70 mm, gramil de 80 y 40 y 45 mm a los bordes, en una chapa de 170 mm de ancho. Resiste 311 kN, y manda el corte de los bulones: la sección neta de la chapa daría 339 kN y el bloque de corte, 388.
- Soldado: dos cordones de filete de 6 mm y 18 cm, sobre una chapa de 12 mm. Hacen falta 17 cm; con 18, resiste 264 kN.
Las dos funcionan. Lo que cambia es todo lo demás: el abulonado lleva cuatro agujeros precisos y se monta en minutos; el soldado no tiene agujeros, pero lleva un soldador calificado y su inspección.
Si esa unión tuviera que ser de deslizamiento crítico, el número cambia: con superficies clase A, un M20 8.8 resiste 48,1 kN al deslizamiento, contra 77,8 al corte. Si el deslizamiento se verifica con cargas mayoradas, harían falta seis bulones en lugar de cuatro.
Lo que decide en la práctica
- Dónde se ejecuta. Soldar en el taller es soldar en posición, con la pieza quieta y bajo techo. Soldar en la obra suma andamios, viento, lluvia y energía, y es más lento. Abulonar en la obra es rápido.
- La precisión. Una unión abulonada exige que los agujeros estén donde tienen que estar: es trabajo de plano de taller, y de los archivos que van a la máquina, como contamos en del modelo al taller. Una soldadura de obra perdona más diferencias de medida, a cambio de tiempo.
- El control. Las soldaduras se ejecutan con soldadores calificados según el CIRSOC 304 y se inspeccionan como fije el proyecto. Los bulones pretensados se aprietan y se controlan por un método reconocido: giro de la tuerca, indicador directo de tracción, llave calibrada o bulón calibrado (art. J.3.1).
- El galvanizado. Soldar una pieza galvanizada quema el zinc alrededor del cordón y obliga a repararlo. Si la estructura va galvanizada, las uniones de obra se piensan abulonadas. Cuánto dura el galvanizado y cuándo conviene pintar, en galvanizado o pintura.
- Si se va a desarmar. Una estructura abulonada se desarma y se vuelve a montar; una soldada, se corta. Lo vemos en comprar un galpón usado desarmado.
Lo que la calculadora no hace
- Bulones a tracción y su combinación con corte, uniones de momento y cargas excéntricas.
- Fatiga, agujeros holgados u ovalados y soldaduras a tope.
- El diseño de la unión completa: cartelas, rigidizadores y el detalle que llega al plano de taller.
En EDICI calculamos las uniones con el resto de la estructura y las detallamos en los planos de taller, a distancia: bulones, cordones con su simbología, planillas y lista de materiales. Pedinos presupuesto o mirá el servicio de ingeniería de detalle. Para las bases de columna está la calculadora de placa base y anclajes.
Preguntas frecuentes
¿Es mejor abulonar o soldar una estructura metálica?
Depende de dónde se hace la unión y de lo que pida el reglamento. La regla de práctica es soldar en el taller y abulonar en la obra: el taller tiene posición, control y protección para soldar, y en la obra un bulón se coloca rápido y se controla fácil. Pero el CIRSOC 301-2018 obliga a usar uniones pretensadas, de deslizamiento crítico o soldadas en algunos casos, como las estructuras que soportan grúas de más de 50 kN.
¿Cuánto resiste un bulón M20 8.8 comparado con un cordón de filete?
Con el CIRSOC 301-2018, un bulón M20 de calidad 8.8 con la rosca en el plano de corte resiste 77,8 kN al corte simple, y 97,8 kN con la rosca excluida. Un filete de 6 mm con electrodo de 480 MPa resiste 73,3 kN cada 10 cm. En nuestro ejemplo, un empalme de 250 kN se resuelve con 4 bulones M20 o con dos cordones de 6 mm de 18 cm.
¿Se pueden combinar bulones y soldadura en una misma unión?
En una unión nueva, no se suman. El art. J.1.8 del CIRSOC 301-2018 dice que la soldadura no colabora con bulones comunes ni con bulones de alta resistencia en uniones tipo aplastamiento: si se suelda, la soldadura tiene que tomar toda la fuerza. Solo colaboran con bulones de alta resistencia en uniones de deslizamiento crítico.
¿Qué es una unión de deslizamiento crítico?
Es una unión con bulones de alta resistencia pretensados que transmite la fuerza por rozamiento entre las chapas, sin que se deslicen. Rinde menos por bulón: un M20 8.8 con superficie clase A resiste 48,1 kN al deslizamiento contra 77,8 kN al corte. El CIRSOC 301-2018 la exige con agujeros holgados, con fatiga con inversión de cargas o cuando el deslizamiento afectaría el servicio o la resistencia.
Fuentes: CIRSOC 301-2018, capítulo J: arts. J.1.8 y J.1.10, J.2.2 con la Tabla J.2.4, Tabla J.2.5, J.3.1 con la Tabla J.3.1, Tablas J.3.2 a J.3.4, arts. J.3.3, J.3.5, J.3.8 y J.3.10, y J.4.1 a J.4.3, leídos en el PDF oficial; Ejemplos de Aplicación del CIRSOC 301-2018, ejemplos 1 y 2 (acero F-24 con Fy 235 y Fu 370 MPa, electrodo de 480 MPa), que reproduce el test de la calculadora. CIRSOC 304-2007 (soldadura) y Recomendación CIRSOC 305-2007 (bulones de alta resistencia), citados por el 301. Los números del ejemplo son cálculos de EDICI con la calculadora de este post.