Steel Framing

Fijaciones en el Sistema Constructivo “Steel Framing”

Introducción

En toda obra construida en el sistema steel framing, la vinculación de los materiales es a través de tornillos autoperforantes.  Se utilizan estas piezas para unir en primer lugar los perfiles galvanizados entre sí materializando la estructura, y posteriormente al unir los distintos sustratos.  No se utiliza fijación por soldadura, ya que este método debilita los metales, deteriorando la capa de zinc que recubre a los perfiles para protegerlos de la corrosión.  Tampoco se utiliza remaches, lo cual resultaría en una carencia en la resistencia mecánica del conjunto.  Se recomienda verificar que los tornillos a utilizar estén ajustados a las normas IRAM vigentes en el país.

Conceptos generales sobre tornillería autoperforante

  1. En cuanto a su diseño, existe una amplia variedad de tornillos, adecuados para trabajar en diferentes materiales y espesores.  Hay tablas técnicas provistas por fabricantes que orientan respecto a qué tipo y medida de tornillo utilizar de acuerdo a la situación.
  2. La tornillería autoperforante no requiere al momento de perforar ningún tipo de protección a modo de líquidos, aceites o refrigerantes en punta aguja o mecha.
  3. Referente a la herramienta de instalación se deberá contar con un atornillador eléctrico o a batería, con velocidad variable y reversa de marcha.  Es conveniente usar máquinas no mayores a las 2000/2500 r.p.m. y con control de torque, al trabajar con tornillos punta mecha, y entre 3000-5000 r.p.m. y tope de profundidad cuando se trabaje con punta aguja, siempre respetando los valores recomendados en las tablas técnicas del fabricante.  No se debe utilizar taladro.
  4. Se aconseja a los usuarios, instaladores y profesionales, controlar la instalación de la tornillería, utilizando un torquímetro y respetando torques recomendados en tablas técnicas.
  5. Se recomienda uso de adaptadores imantados, para sujetar el tornillo y evitar contratiempos por caída del mismo.
  6. Al presente no se registra a nivel mundial fabricación de tornillos autoperforantes para hormigón armado.  Pero sí existe un tornillo para mampostería u hormigón cuya instalación requerirá perforación previa con mecha de vidia.  Para anclar la estructura a la platea se recomienda consultar a proveedores de anclajes químicos, brocas o medios sugeridos a tal fin.
  7. En toda unión, se recomienda dejar como mínimo tres filetes de rosca libres sobrepasando los materiales vinculados.
  8. Cuando fuere necesario retirar un tornillo (por ejemplo, por estar mal colocado, o colocado provisoriamente para facilitar la labor manual) no debe colocarse otra pieza en el agujero.  Se deberá perforar el perfil en otro punto.

Tornillos utilizados en el sistema

 Hexagonal tipo 1:

TEL-HEX Tipo 1 sin arandela

Posee cabeza hexagonal con pequeña arandela estampada.  Su rosca es aterrajadota tipo parker.  Su punta mecha es acorde al número del tornillo.

Las medidas disponibles son Nº 8 (4,2 mm de diámetro), Nº 10 (4,8 mm), Nº 12 (5,5 mm) y Nº 14 (6,3 mm), y van desde 1/2 “ (12,7mm) hasta 3” (76 mm) de longitud.

Reciben un tratamiento térmico de cementado, templado y revenido y un zincado azul (efecto plateado) para protección a los agentes corrosivos.

Los Nº 8 poseen cabeza para llave ¼ y requieren bocallave magnética de esa medida para su instalación.  Asimismo, los Nº 10 y 12 presentan cabezas para llave 5/16 y los Nº 14 cabeza para llave 3/8.

Hexagonal tipo 2, rosca metal:

Posee cabeza hexagonal con arandela bombé estampada y su rosca es aterrajadota tipo parker.  Debajo de la cabeza presenta un doble anillo de presión, conformación adecuada para actuar por compresión sobre la arandela de pvc, evitando toda posibilidad de filtración en el sitio de la fijación.

Las medidas disponibles son Nº 10 (4,8 mm), Nº 12 (5,5 mm) y Nº 14 (6,3 mm), y van desde 3/4 “ (19 mm) hasta 5” (125 mm) de longitud.

Reciben un tratamiento térmico de cementado, templado y revenido y un zincado azul (efecto plateado) para protección a los agentes corrosivos.

Las medidas Nº 10 y 12 presentan cabeza para llave 5/16 y requieren bocallave magnética de esa medida para su instalación.  Los Nº 14 presentan cabeza para llave 3/8.

Arandelas:

Arandela vulcanizada

La arandela vulcanizada posee metal en una cara y epdm en la otra.  Se utiliza con el hexagonal tipo 1.

Arandela PVC

Características técnicas de la arandela de PVC (policloruro vinílico):

  • Resistente a la carga eléctrica y a la llama.
  • Soporta exigencias climáticas extremas.
  • Resistente a la acción del agua y la nieve.
  • Su durabilidad es de 25 a 40 años mínimo.
  • Se utiliza con los hexagonales tipo 2.

Hexagonales tipo 2, rosca madera:

Se diseñan con punta mecha, para maderas duras y semiduras, y punta aguja, para maderas blandas.

Las medidas disponibles son Nº 14 (6,3 mm) en punta mecha, y Nº 12 (5,5 mm) en punta aguja.

Reciben un tratamiento térmico de cementado, templado y revenido y un zincado azul (efecto plateado) para protección de los agentes corrosivos.

T1 y T2 mecha:


La rosca es tipo parker.  El T1 mecha presenta cabeza wafer arandelada y el T2 mecha frezada, siendo los ideales para aplicar a superficies planas.

Las medidas disponibles de T1 mecha son 8 x ½, 8 x 9/16, con tratamiento de zincado (color plateado) o fosfatado (color negro), 8 x ¾, 8 x 1 y 10 x ¾, con tratamiento zincado.  El T2 mecha está disponible zincado o fosfatado (negro) y en la medida 6 x 1.1/8.  Existen el T3 mecha 6 x 1.5/8 y el T4 fresada 4 placas 10 x 3 si se requiere mayores longitudes.

T1 y T2 aguja:

El T1 aguja está disponible en 6 x 3/8 zincado, 8 x 9/16 zincado o fosfatado y 8 x ¾ zincado.  El T2 aguja está disponible en 6 x 1”.  Existen otras longitudes para cuando se requiera trabajar con mayores espesores.  Tienen un fosfatado que le da el color negro.

Tornillos Alas:

Su cabeza posee estrías en su inferior, para frezar el material hasta quedar “al ras” o embutido en la placa.  Entre la rosca y la punta mecha, posee dos alas frezadoras que abren el paso del tornillo evitando que el tornillo rosque en la placa cementicia o la madera.  Las alas se desprenden cuando tocan el perfil dando lugar a la fijación de la rosca.

El alas está disponible en medidas Nº 8, 10, 12 y 14 y van desde 1.1/4” hasta 3” de longitud de acuerdo al tipo de emplacado que se efectúe y los espesores en que se trabaje.

A efectos de elegir correctamente la medida del alas a utilizar, debe considerarse la longitud de su rosca, recordando que al menos tres filetes quedarán libres sobrepasando los materiales vinculados y que la pieza quedará al ras o embutida.

1.  Las aletas fresadoras evitan el contacto del material a fijar (placa cementicia o madera) con la rosca del tornillo.
2.  Una vez perforado el metal, las aletas se desprenden.
3.  Finalmente la cabeza estriada fresa la superficie y queda embutida.

 

El espesor total de los materiales a vincular deberá coincidir con este tramo del autoperforante (longitud útil del tornillo). Como mínimo, tres filetes deberán quedar libres, además de la punta mecha.

Medidas disponibles de tornillo Alas Longitud de
la rosca
Longitud de
la rosca útil
Longitud de cabeza estriada Longitud útil
del tornillo coincidente con espesores a vincular
8 x 1.1/4 (32 mm) 16,2 12 4 16
10 x 1.1/2 (39 mm) 20,7 15 3,5 18,5
10 x 2 (49 mm) 33,6 26,5 3,4 29,9
12 x 2.1/2 (63 mm) 42,8 36 5,2 41,2
14 x 3 (76 mm) 55,5 49 4,4 53,4

 

Diferentes usos y aplicaciones

1.  Para armado de paneles portantes (vinculando montantes con soleras), para unir perfiles estructurales (PGC, PGU), para resolver encuentros de paneles en esquinas, para cabreadas y tímpanos, para fijar flejes como strapping o cruces de San Andrés:

Se utiliza Hexagonal tipo 1, 10 x ¾, sin arandela, en lugares donde no se atornillará posteriormente ningún tipo de placa, ya que su cabeza provocaría una notable separación del plano de la estructura.  Su cabeza hexagonal provee alta resistencia mecánica.
Se utiliza T1 mecha 10 x ¾, en lugares donde será atornillada algún tipo de placa, sea exterior o interior.  Su cabeza plana minimiza la separación del plano de la estructura.

2.  Para placas de yeso (interior) a perfil estructural, debe utilizarse T2 mecha 6 x 1.1/8.

3.  Para fenólico u O.S.B. sobre perfil estructural, para rigidizar la estructura, se utiliza Alas 8 x 1.1/4.

Los tornillos se colocan cada 10 cms. en el borde de la placa (montantes de extremos y soleras) y cada 20 cms. en montantes interiores del panel.

4.  Para fijar placa cementicia o siding sobre el material que está rigidizando, llegando hasta el perfil, debe utilizarse el tornillo Alas en la medida adecuada teniendo en cuenta los espesores con que se trabaje.

Los tornillos se ubican cada 30 cms., reduciendo la distancia a 20 y a 10 cms en las dos últimas fijaciones llegando a los bordes superior e inferior.  Cuando se opte por siding, estas placas de 366 x 19 cms. deben colocarse de abajo hacia arriba solapándolas entre si 3 cms. fijándolas desde un extremo hacia el otro en el borde superior de la misma con el tornillo alas.  Se recomienda colocar entre el siding y la estructura la barrera contra vientos correspondiente.  La distancia de los puntos de fijación respecto al borde superior del siding debe ser 1.50 cm.    Debe ponerse cuidado en que los tornillos queden defasados respecto a los que primeramente fijaron las placas de rigidización.

5.  Cubiertas de chapas sobre tirantería de madera:

Se utilizan Hexagonales tipo 2, para madera, punta mecha o aguja:    En el caso de cubiertas de chapas sea sobre tirantes de madera o sobre estructura de metal, las mismas pueden fijarse aplicando el tornillo tanto en el valle como en la cresta.  Cada opción ofrece sus ventajas e inconvenientes, siendo el profesional a cargo de la obra quien deba decidir entre ambas.  Colocado en el valle (abajo) el tornillo colabora con la estructura, no sólo fija la cubierta, también la rigidiza, evitando el pandeo de la correa, formando así un diafragma, una carrocería compacta que aumenta la resistencia mecánica del conjunto.  Colocado en la cresta (arriba), si el instalador es inexperto, o no cuenta con las herramientas adecuadas, el riesgo de filtraciones es menor.

Los tornillos deben ser colocados en fila fijando 4 como mínimo por metro lineal, separada cada fila de la próxima por un metro.

6.  Cubiertas de chapas sobre estructura metálica:

Puede utilizarse Hexagonales tipo 1 rosca metal, con arandela vulcanizada ó
Hexagonales tipo 2 rosca metal, con arandela PVC (policloruro vinílico).

7.  En tabiques interiores con perfilería liviana, para unir soleras con montantes: T1 mecha 8 x ½, 8 x 9/16 u 8 x ¾.

Los perfiles livianos para uso en tabiquería interna, por lo general son de 0,50 mm, para unirlos es suficiente la punta mecha.  Se recomienda verificar que los montantes apoyen sobre solera inferior y superior, evitando exigir al tornillo a trabajar continuamente al corte sobredimensionando sus cargas.

8.  Para fijar placas de yeso sobre perfilería liviana en divisiones interiores: T2 aguja 6 x 1.

Los tornillos se ubican fijando placa sobre perfil, separados cada 30 cms. y manteniendo distancia de por lo menos 1 cm. respecto al borde de la placa.

9.  En tabiques interiores para unir placa de yeso a perfil liviano en panel no portante. T2 aguja 6 x 1.

Resistencia Mecánica

Los dos tipos de fuerzas a las que serán sometidas los tornillos son: Al corte: una fuerza similar a la acción de una cizaña o serrucho sobre el tornillo. A la tracción: una fuerza contraria a la dirección en que está trabajando el tornillo, una fuerza que “estira” a la pieza hasta su quiebre.

Las siguientes tablas técnicas ofrecen valores orientativos acerca de resistencia al corte y a la tracción de los tornillos autoperforantes TEL.  El proyectista deberá aplicar coeficientes de seguridad según su criterio y normas de cálculo, considerando estas tablas únicamente como referencia.  Se recomienda aplicar como mínimo coeficiente de seguridad 5.

TABLA 1

Refleja valores de laboratorio, sin tomar en cuenta materiales a fijar, considerando las mejores condiciones de trabajo.

TAMAÑO
TORNILLO
DIAMETRO
HILOS
X
PULG.
mm. RESISTENCIA
AL TORQUE
MINIMA (KgM)
RESISTENCIA A
LA TRACCION
MINIMA (Kg.)
RESISTENCIA
AL CORTE
MINIMA (Kg.)
6 20 3,5 0,28 476 380
8 18 4,2 0,45 659 527
10 16 4,8 0,65 980 712
12 14 5,5 1,00 1205 964
14 14 6,2 1,40 1673 1338

TABLA 2
ESPECIFICA LA RESISTENCIA A LA TRACCION ( ARRANCAMIENTO ) EN FUNCION DEL ESPESOR DE LA CHAPA DE ACERO PARA TORNILLOS AUTOPERFORANTES ( CARGA EN Kg )

TAMAÑO TORNILLO PUNTA N° EN FUNCION AL ESPESOR DE LA CHAPA
DE ACERO EN MILIMETROS
mm. 0,90 1,25 1,60 2,00 2,50 2,70 3,50 4,00 4,75 5,55
6-20 3,5 2 125 210 260 390 480
8-18 4,2 2 132 235 300 430 550 690
10-16 4,8 3 150 280 310 414 655 890 982*
12-14 5,5 2 350 420 630 700 985 1210 1265*
14-14 6,2 3 375 535 550 790 1030 1455 1740 1740*

TABLA 3

RESISTENCIA AL CORTE EN PROMEDIO EN Kg

TAMAÑO TORNILLO PUNTA N° EN FUNCION AL ESPESOR DE LA CHAPA
DE ACERO EN MILIMETROS
0,90 1,20 1,50 1,90 2,70
6-20 2 160 250 415 450 430
8-18 2 220 315 450 530 530
10-16 3 220 340 620 620 650
12-14 3 230 320 620 820 880
14-14 3 240 345 680 900 1000

TABLA 4:

Valores de Instalación Recomendados

TAMAÑO TORNILLO PUNTA N° DIAM. DE PUNTA VELOCIDAD DE PERFORADO DUREZA DEL NUCLEO TORQUE DE INSTALACION RECOMENDADO MAXIMO ESPESOR MM.
HxP MM. (RPM) (HRC) (KgM) MINIMA MAXIMA
6 20 1 2,7 1000 / 2500 32 / 41 2,00 0,5 1,0
2 2,8 0,9 2,3
3 3,0 1,8 2,8
8 18 1 3,2 1000 / 2500 0,31 0,5 1,6
2 3,4 0,9 2,5
3 3,6 2,5 3,5
10 16 1 3,7 1000 / 2500 0,45 0,5 1,8
2 3,9 0,9 2,8
3 4,1 2,8 4,5
12 14 1 4,3 1000 / 1800 0,7 0,7 2,0
2 4,5 0,9 3,5
3 4,7 2,8 5,3
14 14 1 5,0 1000 / 1800 0,98 1,5 2,3
2 5,3 2,3 4,5
3 5,5 2,8 6,3
Max 5 5,7 600 4,0 17

TABLA 5

Ensayo de resistencia de tracción de chapa trapezoidal con respecto a la cabeza del tornillo.

Esta tabla muestra la gran capacidad de resistencia de los tornillos y advierte sobre la importancia de atender a los espesores adecuados respecto a las chapas a utilizar.

Torn. N° mm. ESP. CHAPA KG.
#12 5,50 0,40 310
0,50 407
#14 6,20 0,40 329
0,50 546

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