¿Qué es Beam Splice? Por qué, dónde, cuándo y cómo

¿Qué es el empalme de vigas en estructuras de acero?

En la construcción con acero, las vigas son componentes estructurales clave que soportan y transfieren cargas. Sin embargo, debido a los límites de transporte, los requisitos de diseño o las condiciones del sitio, es posible que una sola viga no siempre sea lo suficientemente larga para el trabajo. Ahí es donde empalme de vigas entra.

En pocas palabras, un empalme de vigas es una técnica que se utiliza para conectar dos vigas de acero de modo que funcionen como una unidad continua. Piense en ello como si fuera un “LEGO para estructuras de acero”: las conexiones cuidadosamente diseñadas unen varias secciones para formar un todo sólido y unificado.

Funciones clave del empalme de haces

• Extensión de la longitud de la viga – Cuando una sola viga no es lo suficientemente larga para cubrir la distancia requerida, el empalme permite la extensión.
• Optimización del transporte – En lugar de tener que lidiar con vigas de gran tamaño, las secciones se pueden transportar por separado y ensamblar en el lugar.
• Acomodación de diseños complejos – La unión de vigas es esencial para estructuras especiales como vigas curvas o diseños de sección transversal variables.

Componentes básicos de un empalme de vigas

Un empalme de viga de acero generalmente consta de:

• Placas de empalme – Placas de acero que unen las vigas, normalmente unidas al alma o a las alas.
• Sujetadores – Pernos o soldaduras que fijan las placas de empalme a las vigas.
• Elementos de refuerzo – Refuerzos o soportes adicionales para mejorar la estabilidad en la zona de empalme.

Empalme de vigas vs. viga simple tradicional

En comparación con una viga continua de una sola pieza, la unión de vigas ofrece:

• Flexibilidad – La capacidad de ajustar la ubicación y el método de empalme según sea necesario.
• Eficiencia de costos – Reduce el desperdicio de material, disminuye los costos de transporte y simplifica la instalación.
• Adaptabilidad de la ingeniería – Ideal para estructuras de gran longitud y diseños arquitectónicos complejos.

Por qué es importante el empalme de vigas

La unión de vigas es una técnica clave en la construcción de acero. No solo es importante desde el punto de vista práctico de los proyectos, sino que también desempeña un papel importante en la industria del acero en su conjunto. A continuación, se indican las principales razones por las que la unión de vigas es tan valiosa:

1. Seguridad: Mantener las estructuras estables y confiables
   • Los buenos diseños de empalme ayudan a distribuir la carga de manera uniforme, evitando la acumulación de tensión que podría provocar que partes de la viga fallen.
   • Un empalme bien hecho puede hacer que la unión sea tan fuerte y estable como una sola viga continua, y a veces incluso mejor.
   • La unión de vigas ayuda a distribuir las cargas dinámicas (como el viento o los terremotos) de manera más uniforme, lo que aumenta la resistencia de la estructura a la fatiga.
2. Rentable: reducción de costes y ahorro de materiales
   • El empalme permite reutilizar vigas más cortas o material sobrante, lo que ayuda a reducir costos y desechos.
   • Al dividir las vigas en secciones para su transporte y unirlas en el lugar, puede ahorrar en costos de transporte e instalación.
   • El uso de técnicas de empalme estandarizadas puede acelerar la producción y reducir los gastos de fabricación.
3. Sostenibilidad: apoyo a la construcción ecológica
   • El empalme reduce el desperdicio de material y las necesidades de transporte, lo que ayuda a reducir las emisiones de carbono.
   • Las vigas bien empalmadas duran más, lo que significa menos reparaciones o reemplazos y un menor uso general de recursos.
   • El empalme facilita la reutilización de vigas durante renovaciones o demoliciones, lo que apoya una economía circular en la construcción.
4. Flexibilidad: superando los desafíos del diseño y la construcción
   • Los empalmes nos permiten crear tramos más largos que serían imposibles con vigas individuales, lo que resulta ideal para edificios grandes como estadios deportivos o aeropuertos.
   • Permite diseños más creativos, como vigas curvas o cónicas, lo que facilita la construcción de estructuras únicas.
   • El transporte y empalme de vigas en el lugar brinda a los equipos de construcción más flexibilidad, lo que mejora la eficiencia general.

¿Dónde se debe unir una viga de acero y dónde se debe evitar?

Elegir la ubicación correcta de los empalmes es crucial en la construcción con acero. Afecta no solo a la integridad estructural, sino también a la viabilidad y el costo de la instalación. Entonces, ¿dónde se debe colocar un empalme de vigas y qué áreas se deben evitar?

👍Ubicaciones de empalme recomendadas

El empalme de una viga debe colocarse en áreas con menor tensión para garantizar que la viga permanezca fuerte y estable después de la conexión. Las mejores ubicaciones para realizar el empalme incluyen:

• Dentro del primer tercio del tramo cerca del soporte – En vigas simplemente apoyadas, los momentos flectores son menores cerca de los apoyos. Una práctica común es colocar empalmes entre 1/4 a 1/3 del lapso desde el soporte.
• Áreas con baja fuerza de corte – Las fuerzas de corte son generalmente más altas en los extremos de la viga y más bajas en la parte central. Evitar las zonas de alto esfuerzo cortante reduce el riesgo de falla de la conexión.
• Cumple con los códigos de diseño – Siga siempre los estándares de la industria como CSC-AISC o GB 50017 para garantizar que la ubicación del empalme cumpla con los requisitos de seguridad y rendimiento.

👎Lugares que se deben evitar para empalmar vigas

Ciertas áreas nunca deben usarse para unir vigas, ya que pueden comprometer la resistencia estructural y el rendimiento a largo plazo. Entre ellas se incluyen:

• Zonas de alto estrés – Evite las ubicaciones cercanas a conexiones, extremos de ménsulas o cualquier área con distribución compleja de tensiones. Los empalmes en estas áreas pueden provocar una concentración excesiva de tensiones y fallas.
• Regiones sujetas a frecuentes cargas dinámicas – En estructuras como puentes en zonas sísmicas o edificios industriales con cargas de vibración, los empalmes pueden provocar fallas por fatiga con el tiempo.
• Áreas especiales sensibles al diseño – Los lugares donde los recubrimientos protectores (ignífugos, resistentes a la corrosión) son críticos deben estar libres de empalmes, ya que pueden alterar la continuidad y la durabilidad del recubrimiento.

¿Cuándo es necesario el empalme de vigas?

La unión de vigas se utiliza ampliamente en la construcción moderna de acero, a menudo por exigencias estructurales o consideraciones de costo. A continuación, se presentan algunos escenarios comunes en los que la unión de vigas es esencial.

Consideraciones estructurales

• Estructuras de gran longitud – En grandes edificios públicos, como aeropuertos, estadios y centros de exposiciones, las longitudes de las vigas suelen superar los límites de fabricación o transporte. Los empalmes permiten conectar varias secciones de vigas, lo que satisface las demandas de los diseños de grandes luces.
• Restricciones de transporte – Las normas de transporte por carretera suelen limitar la longitud máxima de las vigas de acero. Para superar este problema, las vigas se fabrican en secciones más cortas, se transportan por separado y luego se unen en el lugar de trabajo. Este método no solo resuelve problemas logísticos, sino que también reduce los costos de transporte.
• Renovación y Refuerzo – En las mejoras o reparaciones estructurales, la unión de vigas se utiliza para reemplazar secciones dañadas o ampliar estructuras existentes.

Consideraciones basadas en costos

• Producción estandarizada – Fabricar secciones de vigas más cortas mediante un proceso estandarizado y unirlas según sea necesario puede reducir los costos de fabricación y minimizar el desperdicio de material.
• Uso eficiente de materiales – Los segmentos de vigas sobrantes de otros proyectos se pueden reutilizar mediante empalmes, optimizando el uso del material y reduciendo costos.

Consideraciones especiales de diseño

• Formas arquitectónicas complejas – En estructuras con vigas curvas, vigas cónicas o diseños irregulares, a menudo es necesario realizar empalmes para lograr la forma deseada.
• Entornos extremos – Para proyectos en plataformas de aguas profundas, puentes de gran altitud u otras condiciones desafiantes, el empalme de vigas ayuda a adaptarse a las limitaciones de construcción y los desafíos ambientales.

Cuatro tipos principales de métodos de empalme de vigas

La elección del método de unión de vigas afecta directamente el rendimiento estructural, la eficiencia de la construcción y el costo. Según los requisitos del proyecto y las condiciones del sitio, los cuatro métodos de unión de vigas más comunes son:

Método de empalme	Más adecuado para	Ventajas	Desventajas
Empalme atornillado	– Instalación rápida, estructuras desmontables (por ejemplo, marcos temporales, soportes de equipos) – Sitios con condiciones de soldadura difíciles	– Instalación rápida y sencilla – Desmontable para mantenimiento o modificaciones – Funciona bien en sitios remotos o de gran altitud.	– Resistencia a la fatiga más débil, no apto para áreas con dinámicas frecuentes cargas – Requiere una alineación precisa de los orificios, lo que aumenta el costo de fabricación.
Empalme soldado	– Conexiones permanentes de alta resistencia (por ejemplo, edificios de gran altura, vigas de puentes) – Proyectos que requieren alta integridad estructural	– Conexión fuerte y perfecta – Sin sujetadores adicionales, lo que proporciona una apariencia limpia – Funciona bien para casos complejos. perfiles de vigas	– Construcción más lenta, requiere soldadores y equipos capacitados. – La tensión residual de la soldadura puede afectar el rendimiento estructural, lo que requiere un tratamiento posterior. – Sensible a las condiciones ambientales (viento, lluvia, etc.)
Empalme híbrido (atornillado + soldadura)	– Estructuras complejas y de carga pesada (por ejemplo, plantas industriales, obras públicas, etc.) plataformas) – Proyectos que necesitan tanto resistencia como flexibilidad de instalación	– Combina alta resistencia con una instalación flexible – Adecuado para situaciones donde coexisten cargas dinámicas y estáticas	– Proceso más complejo y mayor coste – Requiere una cuidadosa coordinación del pretensado de los pernos y soldadura secuencia
Métodos innovadores (por ejemplo, bloqueo mecánico)	– Entornos especializados (por ejemplo, plataformas marinas, puentes de gran altitud) – Proyectos que exigen una instalación ultrarrápida y precisa	– Instalación rápida con alta precisión – No se necesitan pernos ni soldaduras, lo que reduce las limitaciones del sitio – El diseño modular permite un fácil transporte y montaje.	– Costoso y menos adoptado – Requiere una precisión de diseño y fabricación extremadamente alta

Cómo unir correctamente vigas de acero: proceso estandarizado de 6 pasos

La unión de vigas de acero es una tarea que requiere mucha habilidad y procedimientos complejos. Para garantizar que las vigas de acero unidas cumplan con los requisitos de diseño y las normas de seguridad, se debe seguir un proceso de construcción estandarizado. A continuación, se presentan los 6 pasos clave del proceso de unión de vigas de acero:

Paso 1: Fase de diseño

• Cálculo de carga
  • Calcular las fuerzas que actúan sobre la viga de acero (incluido el momento flector, la fuerza cortante, la fuerza axial, etc.).
  • Determinar los requisitos de transferencia de carga en el área de empalme.
• Selección del método de conexión
  • Elija el método de empalme adecuado (conexión atornillada, soldada o híbrida) según los tipos de carga, las condiciones de construcción y las consideraciones de costo.
• Confirmación del dibujo
  • Cree dibujos de diseño de empalme detallados, incluidas las dimensiones de la placa de empalme, la disposición de los pernos, los requisitos de soldadura, etc.
  • Comunicarse con el equipo de construcción para garantizar que los dibujos sean prácticos y factibles.

Paso 2: Preparación del material

• Tratamiento de extremos de vigas
  • Prepare los extremos de la viga biselándolos o fresándolos para garantizar que las superficies de empalme sean lisas y encajen con precisión.
• Fabricación de placas de empalme
  • Fabricar las placas de empalme según las especificaciones de diseño, asegurándose de que cumplan con las dimensiones, el espesor y las propiedades del material requeridos.
• Fabricación de orificios para pernos
  • Utilice equipos de alta precisión para procesar los orificios de los pernos, garantizando la consistencia en la ubicación y el diámetro de los orificios.

Paso 3: Alineación en el sitio

• Configuración de soporte temporal
  • Coloque soportes temporales en el área de empalme para garantizar que la viga permanezca estable durante el proceso de empalme.
• Alineación láser
  • Utilice equipos de calibración láser para alinear con precisión las vigas de acero, garantizando una alineación exacta en los extremos del empalme.
• Inspección previa al empalme
  • Antes de continuar, inspeccione la coincidencia entre las placas de empalme, los orificios de los pernos y los biseles de soldadura para asegurarse de que no haya errores.

Paso 4: Construcción de la conexión

• Empalme atornillado
  • Apriete los pernos en la secuencia correcta y con los valores de torque especificados para asegurar la resistencia de la conexión.
• Empalme soldado
  • Siga una secuencia de soldadura óptima (por ejemplo, soldar desde el centro hacia los bordes) para minimizar la tensión de soldadura residual.
  • Controlar los parámetros de soldadura (corriente, voltaje, velocidad) para garantizar soldaduras de alta calidad.
• Conexión híbrida
  • Primero, apriete previamente los pernos y luego realice la soldadura para garantizar el efecto combinado de ambos métodos de conexión.

Paso 5: Inspección de calidad

• Prueba ultrasónica
  • Realice pruebas no destructivas (por ejemplo, pruebas ultrasónicas) en las soldaduras para verificar si hay grietas, porosidad u otros defectos.
• Verificación de par
  • Verificar la pretensión de los pernos para garantizar que cumplan con las especificaciones de diseño.
• Monitoreo de deformaciones
  • Inspeccione el área de empalme para detectar cualquier deformación para garantizar la rectitud general de la viga de acero.

Paso 6: Protección contra la corrosión

• Rectificado de costuras de soldadura
  • Pula las costuras de soldadura para garantizar una superficie lisa para la aplicación del revestimiento.
• Restauración de revestimientos
  • Aplique recubrimientos de protección contra la corrosión en el área de empalme, asegurando que su durabilidad coincida con la de la viga de acero original.
• Ignífugo
  • Aplique recubrimientos o envolturas ignífugas en el área de empalme según los requisitos de diseño.

Estamos aquí contigo

Entendemos que los proyectos de estructuras de acero pueden generar muchas preguntas. Si no está seguro sobre la unión de vigas o cualquier otro aspecto de su proyecto, no dude en comunicarse con nosotros para recibir una consulta gratuita. Nuestro equipo está aquí para ofrecerle asesoramiento y orientación de expertos. Cuando esté listo, estaremos encantados de analizar cómo podemos respaldar la ejecución exitosa de su proyecto, desde el diseño hasta la instalación. Contáctenos Hoy para empezar.