International Textbook Company, 1920

PRESENTACIÓN: Los insertos ahogados antes del vaciado han proporcionado históricamente el medio de sujeción en el concreto reforzado.

Puesto que es difícil perforar agujeros en el concreto reforzado, durante la construcción se deben proveer sujeciones para asegurar sistemas de ejes, equipo u otras instalaciones a las losas, vigas o trabes. Existen numerosos dispositivos que están pensados para ser ahogados en el concreto con el objeto de sujetar pernos con cabeza T o roscados, de una manera segura, de modo de explotar al máximo la resistencia de los pernos. Tales insertos deben ser acomodados en los moldes antes de vaciar el concreto.

Los insertos usados son de dos grandes tipos: no ajustables y ajustables.

Tamaño y epaciamiento de los insertos en el concreto. En casi todos los grandes edificios comerciales o industriales, es necesario fijar equipo o maquinaria al techo y, puesto que el costo de los insertos es comparativamente pequeño, se debe proveer de un número suficiente de éstos en todas las vigas o trabes para ajustarse a cualquier propósito. Habitualmente, los insertos deben ser con rosca para pernos de 3/4 de pulgada, pero en lugares donde ha de emplearse maquinaria pesada o sistemas de levantamiento es mejor usar rosca interior de 7/8 de pulgada en los insertos y proveer de pernos de anclaje de 7/8 de pulgada. Los receptáculos y otro tipo de sujeciones se deben proveer cerca de los extremos de los puntos de apoyo de cada viga y cada trabe, y es recomendable no espaciar los insertos en más de 1.20 o 1.50 m a lo largo de cada viga o trabe.

Insertos no ajustables

Inserto unitario. El inserto unitario, que es la característica sobresaliente del sistema unitario de una construcción con marcos de trabes, es uno de los mejores dispositivos para sujetar con pernos los sistemas de ejes y asegurar tuberías u otros equipos en lecho bajo de vigas o trabes. Este inserto, del cual se muestra un detalle en la figura 1, es particularmente eficiente porque se agarra al refuerzo de acero y no puede desprenderse del concreto sin desprender el metal del refuerzo, el cual está firmemente adherido a la viga o trabe monolítica por medio de estribos o por su propia adherencia.

El inserto unitario que se muestra está arreglado para una viga angosta de concreto reforzado en donde se colocan las cuatro varillas de refuerzo en pares, un par encima del otro. El inserto a, que puede ser de acero maleable o acero fundido, se le hace rosca para un perno roscado de ¾ de pulgada b, por medio del cual el inserto y el acero de refuerzo al que está fijado por el perno c, se mantienen en una posición correcta en los moldes.

La parte inferior del perno b se proyecta a través de un agujero en la base del molde, al cual está temporalmente sujeto por medio de una tuerca que está atornillada hacia arriba en el extremo inferior. El perno c es suficientemente largo para extenderse entre las varillas de refuerzo, y por medio de la gruesa placa de la rondana d y la pieza fundida e sujeta las varillas del marco de las trabes. Así pues, además de ayudar a mantener las varillas juntas, este perno asegura el inserto a al refuerzo de acero de tal manera que evita que se salgan del elemento, haciendo que el punto más débil del dispositivo esté en la raíz del perno roscado de 3/4 de pulgada.

Este dispositivo es relativamente caro y complicado de fijar en su lugar, pero tomando en cuenta su seguro anclaje a la estructura, es preferible a los pernos de mayor tamaño. Se puede improvisar rápidamente un anclaje de perno similar para sujeciones a cualquier tipo de refuerzo. Por esta razón, este método tiene una amplia aplicación. Para los requisitos usuales en la práctica comercial, sin embargo, un inserto de hierro fundido o hierro maleable de suficiente extensión proporciona amplio anclaje para pernos de 3/4 o de 7/8 de pulgada, y es más económico en costo y en tiempo de colocación.

Otros tipos de insertos no ajustables. Existen muchos tipos de insertos; algunos de ellos han sido patentados y otros son simplemente recursos que se han diseñado de vez en cuando para cumplir con los requisitos en la práctica de la construcción. La figura 2 muestra cuatro formas de receptáculos de hierro fundido o hierro maleable. El inserto que se muestra en la vista (a) consiste en una pieza fundida con puntas en forma de horqueta, con rosca interior para el perno requerido como se indica en a. Las puntas están fundidas con un gancho en los extremos para proporcionar adherencia o amarre adicional en el concreto, y, cuando el inserto se coloca en el centro de la viga o la trabe, esta forma se adapta admirablemente al refuerzo que consiste en tres varillas, porque la varilla del centro puede descansar en la horqueta. Estos inserto se aseguran a la tabla molde por medio de pequeñas lengüetas b, que tienen muescas para recibir clavos que se fijan a la tabla del molde.

El inserto que se muestra en (b) es algo similar en su diseño al inserto horquetado, y su forma asegura un buen amarre al concreto. Este tipo de inserto puede tener puntas fundidas en el lado como se muestra, o puede mantenerse en su lugar apoyando la parte superior lateralmente contra la cimbra de la viga, en cuyo caso el extremo inferior se mantiene en su lugar clavando un gran clavo en la tabla del molde, y permitiendo que el agujero, con rosca para el perno, se deslice sobre él.

Los insertos de carrete simple del tipo que se muestra en la figura 2 (c), se han usado ampliamente para pernos de 5/8 y de 3/4 de pulgada.

El inserto Philadelphia que se muestra en la figura 2 (d) tiene la ventaja de no necesitar rosca interior, ya que la tuerca del perno está insertada.

Insertos de tubo y sujeciones de pernos. El tipo de inserto que se ilustra en la figura 3 (a) consiste en un pedazo de tubo cortado y abierto en el extremo superior, como se indica en a, con una barra o bloque de hierro forjado soldado al otro extremo, en donde la porción sólida del bloque está roscado para el perno b, que pasa a través de la tabla inferior c del molde.

El inserto que se muestra en la figura 3 (b) puede usarse en lugares donde no existe objeción a que el extremo del perno se extienda por debajo del sofito de la viga o de la trabe. Consiste en una barra a con rosca en un extremo, y ensanchada en el otro. El extremo inferior está provisto de una tuerca b, la cual forma un apoyo para colocar el perno en los moldes. Enroscando hacia arriba la tuerca b en el extremo con rosca, y pasando este último a través de un agujero en el tablón inferior del molde d, se puede atornillar una tuerca en el extremo saliente, tal como se muestra. De esta manera, el perno puede quedar asegurado al molde y ser mantenido allí rígidamente mientras se está vaciando el concreto. El extremo superior puede ser ensanchado, hendido y cortado, o si la viga o la trabe es de peralte considerable, este extremo se puede dejar tal como está, siendo suficiente la adherencia del concreto para sacar el máximo provecho de la sección neta del perno.

Pernos pasantes. Cuando es necesario instalar un mecanismo de transmisión pesado de un motor grande o de un generador de corriente, o cuando se tiene que instalar un motor pesado, sujetado al techo, se deben usar pernos pasantes, en vez de insertos. Si la posición que ocuparán estos pernos puede determinarse de antemano, se pueden colocar en los moldes y quedar ahogados en el concreto, en cuyo caso los extremos con rosca deben estar salientes. Sin embargo, esta práctica no es tan buena como la colocación de trozos de tubos en los moldes, con un diámetro interior suficientemente grande para permitir que los pernos pasen a través de ellos. Tales trozos de tubos se pueden colocar de manera más conveniente en los moldes que los pernos, y también proporcionan un agujero limpio, revestido de acero, en el concreto, a través del cual los pernos pueden deslizarse hacia adentro y hacia afuera con poca fricción. Tales trozos de tubo han gozado de un uso extendido en grandes construcciones industriales, en donde se colocan horizontalmente a través del núcleo de las vigas y trabes, para proporcionar una buena instalación a sistemas de ejes y de otro tipo, en posición elevada.

Si fuera necesario proveer de agujeros para pernos después de haber sido colocado el concreto, se puede perforar con una broca con punta de diamante. En todos los casos, tales agujeros deben estar localizados en los planos de modo que no se vaya a cortar o a dañar las varillas de refuerzo. Si se topa uno con las varillas, no solamente hay probabilidades de que la construcción se debilite al cortar el acero y dañar el concreto, sino que también será muy difícil hacer agujeros exactos para pernos. Es también difícil colocar cualquier tipo de sujeciones en el sofito de una viga de concreto reforzado, a menos que se tomen las precauciones en la colocación de la obra de concreto. Esto se debe al hecho de que al taladrar en el concreto, el refuerzo de acero se encuentra a una distancia de 1 1/2 a 2 pulgadas a partir de la superficie, y también, a que tales sujeciones deben tener la característica de un perno de expansión, que es un perno atornillado entre dos placas metálicas insertadas en el agujero taladrado. En el mercado existen muchos diseños de pernos de expansión, pero ninguno es confiable cuando se lo sujeta a tensión.

Insertos ajustables

Los insertos no ajustables han sido reemplazados en gran medida por alguna otra forma de insertos que perniten un ajuste en la posición del perno insertado después de que la construcción se ha terminado. El inserto ajustable siempre es ventajoso cuando hay que instalar sistemas de ejes de maquinarias y otros aparatos.

La figura 4 muestra un tipo de inserto ajustable conocido como Hancock. Este dispositivo consiste en una envolvente de hierro maleable o fundido que se hace en mitades flojas a, y que se amarran con alambre a través de lengüetas o cuñas b, vaciadas a los lados. Sin embargo, antes de que las dos mitades del inserto se amarren juntas, se coloca debajo una tuerca c, en la cual se puede atornillar un perno desde abajo. Las piezas fundidas se arreglan con las uñas o los patines d en la cara del extremo por medio del cual el inserto puede ser atornillado o clavado al tablón del molde, y de esta manera asegurado en una posición derecha y segura cuando se coloca el concreto. El patín e en el extremo superior del inserto proporciona una adherencia adicional o una cuña al concreto.

El inserto Hancock está hecho en longitudes de 3, 4 y 6 pulgadas para pernos de 1/4, 3/8, 3/4 y 1 pulgada. Los pernos son capaces de un ajuste considerable, gracias al juego o margen que se hace en la tuerca en el rebajo de la pieza fundida.

El inserto de concreto ajustable conocido como Bigelow, probablemente ha disfrutado de un uso muy extendido, más que cualquier otro, especialmente en construcciones de concreto de pisos de losas planas. La pieza fundida, como se muestra en la figura 5 (a), está hecha de hierro maleable, y arreglada con una ranura a que se agranda en b, de modo que reciba la cabeza del perno. A fin de que la pieza fundida quede asegurada firmemente en el concreto, se la provee de una placa d y piezas conectoras e. Al lado del inserto en la cara, se hacen insiciones c, en las que se pueden clavar clavos para fijar el dispositivo a los moldes de la losa. Este inserto está hecho para pernos de 1/4, 5/16, 3/8, 7/16 1/2 y 3/4 de pulgada.

Un receptáculo más recientemente inventado, que es similar en principio al que se muestra en la figura 5 (a), es el inserto Dayton que se muestra en la figura 5 (b) y (c).

El inserto Truscon, figura 5 (d), tiene un amplio margen de ajuste. Debido a su longitud, se debe colocar en una dirección paralela al refuerzo de tensión, pues de otro modo ocuparía el lugar destinado para el acero de refuerzo, reduciendo así el peralte efectivo de la losa.

Los insertos que se muestran en la figura 5 (a) y (b) pueden asegurarse a los moldes por cualquiera de los tres métodos mostrados en la figura 6. En el método que se muestra en (a) (que es el generalmente empleado), el inserto se asegura por medio de clavos a través de las lengüetas al lado de la pieza fundida; en (b) se emplea un perno con su cabeza en la ranura y pasando a través del tabla del molde; y en (c) se pasa una solera de acero o estribo sobre la parte superior de los tablones del vaciado, y sus extremos se aseguran con clavos al molde. Los pernos pueden asegurarse al inserto por medio de contratuercas, como en la figura 7.

Insertos continuos para pernos con cabeza T. En la construcción de edificios de fábricas, a veces es deseable arreglar una ranura en la parte inferior de una viga o trabe de concreto, de modo que pueda introducirse un perno de cabeza T en cualquier punto a lo largo de toda la extensión. El inserto Truscon que se muestra en la figura 5 (d) es especialmente útil como un inserto continuo. Se emplean varios otros métodos, siendo los principales los que se ilustran en la figura 8.

En (a), el perno tiene una cabeza en forma de T y está suspendido entre dos ángulos de acero b. El perno se inserta deslizando la cabeza T en sentido longitudinal en la ranura, y después, girándolo cuando está en la posición deseada, debe estar en ángulos rectos como se indica. Los dos ángulos de fierro se aseguran al concreto por medio del perno d con su yugo acompañante como se muestra en (b). La ranura c en la que se deslizan los pernos T se forma colocando un tablón en el molde cuando se cuela la viga.

Otro método para arreglar pernos ajustables se muestra en (c). Consiste en insertar un tubo e cerca del sofito de la viga de concreto. Este tubo se ranura y se separa de modo que reciba el perno con cabeza T como se muestra. El tubo se mantiene en su lugar en los moldes por medio de las cuñas o calzas f mientras el concreto está siendo vaciado. Para evitar que el tubo se salga del concreto, se usan soleras de hierro que pasan alrededor del tubo y que tienen sus extremos firmemente ahogados en el concreto. Una modificación de este método se muestra en (d). Aquí, se usa una forma forjada especial conocida como la vía, en lugar del tubo hendido. Esta forma se mantiene en el concreto por medio del perno enramado como se muestra. El perno T a, en este caso, es de una forma especial, con dos lengüetas g que se acomodan sobre los bordes de la vía.

El dispositivo para proporcionar un sujetador continuo para pernos que se muestra en la figura 8 (e), consta de dos canales de acero ligeros h , mantenidos aparte a la distancia requerida por medio de placas superiores e inferiores, o por separadores. Este arreglo de canales se asegura a la obra de concreto por medio del perno d. El perno a con cabeza T, en la vista (f), se puede insertar a través de la ranura formada por los patines inferiores de los canales, y cuando se le da una media vuelta se puede usar para asegurar sistemas de ejes para un equipo en cualquier posición.

Arreglo de insertos y sujetadores. Como se muestra en la figura 9, los insertos que se acaban de describir se pueden usar para asegurar el marco requerido para soportar sistemas de ejes. En este caso, se emplean los insertos en las vigas para roscar los largueros b, y de este modo, proporcionar un soporte firme y rígido para el colgador c. Generalmente, las trabes se hacen de mayor peralte que las vigas en las obras de concreto reforzado. Pero frecuentemente, es preferible hacer ambos conjuntos de miembros del mismo peralte, de modo que sus sofitos estén en un plano. De esta manera, se facilita grandemente el soporte de los sistemas de ejes y de otros equipos.

La figura 10 muestra otro uso de los insertos. En este caso, una vía de una viga I para elevador de cargas está soportada por dos canales de acero d. Estos canales se colocan espalda con espalda, estando espaciados por medio de separadores y pernos a, y asegurados a la viga de concreto con pernos b. La vía para el montacargas c puede ser sujetada a los canales de acero acanalados en cualquier punto. Los canales arreglados de esta manera soportarán, con toda seguridad, horquillas o ganchos, y son lo suficientemente fuertes para soportar la carga colocada en los montacargas de este tipo.

Insertos de losas. Es una buena práctica en los trabajos de concreto reforzado, especialmente en plantas industriales, donde han de pasar alambres para la luz y los motores por encima de los sofitos de las losas del piso, ahogar pequeños insertos de hierro fundido, con roscas interiores de 1/4 de pulgada. Para este propósito, se puede empear el tipo de inserto que se muestra en sección transversal en la figura 11 (a). Se pueden colocar varios insertos a untervalos sobre los tablones de los moldes de la losa y cada inserto se puede mantener en su lugar con un clavo, como se muestra en la vista b, mientras el concreto está siendo vaciado. Generalmente, cinco o seis insertos son suficientes para un tablero.

Los insertos de losas siempre deben ser del tipo que pueda sujetarse con seguridad al molde de la losa. Puesto que están sujetos a un uso muy rudo, al colocar y apisonar el concreto se desarreglan y desplazan con facilidad, pudiendo fácilmente quedar inutilizados.

Este artículo fue publicado en Concrete Construction, diciembre 95/enero/96, y se reproduce con la autorización de NZ Concrete Construction de Nueva Zelanda.