¿Uniones soldadas son iguales a empotramientos o articulaciones?

Existe una “fama” en el ámbito profesional sobre las soldaduras en estructuras metálicas. Muchos tienen el preconcepto, o la idea (quizá mal fundada) cuando salen de la Universidad de que éstas equivalen a un empotramiento. Esto no necesariamente es cierto.

Para poder tener un empotramiento debemos asegurar la transferencia del corte (restringiendo desplazamientos verticales) y del momento flector (restringiendo el giro), el cual es traducido en tracciones y compresiones en las alas de la viga, o del elemento que transfiere el esfuerzo. Por supuesto que existen diversos grados de empotramiento y de rigidez en las uniones metálicas (rígidas, semirrígidas, etc.).

Las uniones denominadas “a corte” presentan la característica de vincular sólo el elemento que transfiere ese esfuerzo. Generalmente se trata del alma de las vigas, ya que es el alma quien resiste el cortante. Es importante destacar que estas vinculaciones tienen poca o prácticamente nula capacidad para restringir los giros, y, por ende, no pueden generar grado alguno de empotramiento.

Cuando se presentan uniones con soldaduras en el alma y en las alas de la viga con el alma de la columna, para conformar una unión rígida (que resista y transfiera momentos) se debe comprobar (hablando a grandes rasgos, y entre otros estados límites) que la soldadura pueda soportar las tracciones y esfuerzos derivados del momento flector que debe estar transmitiendo (con su largo, espesor y calidad correspondiente), y se debe verificar: que el alma de la columna resista los estados límites de cargas concentradas, que el panel de la columna pueda soportar las transferencias hacia el ala opuesta de ésta sin pandear localmente, entre otras verificaciones no menores.

Personalmente, sólo considero empotramientos cuando sé que podré asegurar eso, a través de los cálculos de la unión, y en la construcción. Esto es válido, tanto para bulones, como para soldaduras. Sí tú crees que lo podrás garantizar, entonces puedes pensarlo como empotramiento.

Si nosotros soldamos el alma de la viga únicamente, tendremos una articulación, o unión a corte (o unión simple). Esto puede hacerse con soldaduras o bulones:

Lo mismo sucede si colocamos alguna ménsula o asiento. No tomamos momento, y por ende hay giro. Eso es una articulación, o apoyo fijo, o unión a corte:

Ahora bien, si unimos alma y alas y transmitimos el corte y el momento (descompuesto como tracciones y compresiones), ya sea con soldaduras, con cubrejuntas de ala y alma, o con placa extendida, sí tendremos un empotramiento:

En resumen: si deseas hacer unión soldada que tome momento (rígida), y puedes garantizar que tu soldadura puede resistir y transmitir el momento con deformaciones pertinentes, la puedes considerar empotrada. Sino sería unión a corte (articulación).

Para cerrar, les dejamos un comentario, no menor, sobre las uniones 100% soldadas. Se debe tener muchos recaudos al realizarlas en la obra (si es que se las piensa para que se ejecuten in situ). Puesto que tiene sus complejidades desde el replanteo y montaje. Adicionalmente, no es sencillo trabajar en la obra con todos los recaudos necesarios para evitar impurezas en las soldaduras. No decimos que no se pueda hacer. De hecho, se hace y mucho. Pero recomendamos tener los cuidados correspondientes.

Todo diseño es bueno, cuando se considera las etapas de taller, montaje y uso, y cuando se toma en cuenta todas las variables posibles que podrían intervenir y se realiza las verificaciones correspondientes, de manera responsable.