Uniones Estructurales: Tipos & Aplicaciones

En toda estructura, ya sea una edificación, un puente, una nave industrial o una torre, existen puntos donde los distintos elementos estructurales se conectan entre sí. Estos puntos, conocidos como uniones estructurales, son más que simples empalmes: son zonas críticas donde se concentran esfuerzos, se transfieren cargas y se define el comportamiento global de la estructura frente a solicitaciones permanentes y dinámicas.

Una estructura puede estar diseñada con los mejores materiales y cálculos, pero si las uniones no están correctamente proyectadas, detalladas y ejecutadas, el sistema completo está en riesgo. Por eso, en Acciomate SpA Ingeniería & Proyectos, damos a las uniones estructurales la importancia que merecen, diseñándolas con precisión, adaptadas al tipo de estructura, sistema constructivo, entorno y normativa aplicable.

En esta nota, exploramos los principales tipos de uniones estructurales, sus características mecánicas, ventajas, desventajas y aplicaciones en la ingeniería moderna.

1. Uniones Rígidas (Moment-Resisting Connections)

Características:

Las uniones rígidas son aquellas que transfieren tanto fuerzas como momentos flectores entre los elementos conectados. No permiten rotaciones relativas entre las piezas, lo que les otorga una elevada rigidez estructural.

Tipos comunes:

• Soldadas en acero (viga-columna).

• Con conectores rígidos embebidos en hormigón armado.

• Atornilladas con rigidizadores en estructuras metálicas.

Ventajas:

• Contribuyen a la estabilidad global.

• Son esenciales en pórticos resistentes a sismos y viento.

• Permiten estructuras sin arriostramientos visibles.

Aplicaciones:

• Edificios de altura en zonas sísmicas.

• Marcos estructurales sin muros cortantes.

• Puentes con continuidad estructural.

2. Uniones Articuladas (Pinned Connections)

Características:

Este tipo de unión permite rotación libre, pero impide desplazamientos traslacionales. Transfiere fuerzas axiales y cortantes, pero no momentos. Simula un “pasador” entre elementos.

Tipos:

• Uniones atornilladas simples.

• Placas de asiento o de bisagra en vigas.

• Uniones mecánicas prefabricadas.

Ventajas:

• Sencillez y economía.

• Facilita el análisis estructural.

• Buena ductilidad en cargas dinámicas.

Aplicaciones:

• Cerchas metálicas.

• Estructuras temporales o modulares.

• Componentes con requisitos de rotación controlada.

3. Uniones Semirrígidas (Semi-Rigid Connections)

Características:

Son un punto intermedio entre las uniones rígidas y articuladas. Transfieren parte del momento flector, pero permiten cierta rotación entre elementos.

Relevancia:

• Reflejan el comportamiento real de muchas conexiones metálicas.

• Su comportamiento depende del detalle constructivo y del tipo de fijación.

Ventajas:

• Más realistas que las idealizaciones puras.

• Permiten optimizar el diseño estructural (menor sobredimensionamiento).

• Buen desempeño sísmico si están correctamente detalladas.

Aplicaciones:

• Marcos metálicos industriales.

• Estructuras mixtas acero-hormigón.

• Estructuras de madera o híbridas.

4. Uniones Soldadas (Welded Connections)

Características:

Se utilizan principalmente en estructuras metálicas. Permiten una unión continua y monolítica entre piezas de acero mediante cordones de soldadura.

Tipos de soldadura:

• De filete (ángulos).

• A tope (al ras).

• Intermitente o continua, según requerimientos.

Ventajas:

• Alta resistencia y rigidez.

• Eliminación de elementos adicionales (tornillos, placas).

• Buena apariencia visual si es bien ejecutada.

Desventajas:

• Requiere personal calificado y control estricto de calidad.

• Difícil de inspeccionar internamente una vez ejecutada.

• Poca tolerancia a deformaciones sin fisuración.

Aplicaciones:

• Estructuras metálicas pesadas.

• Puentes soldados.

• Torres y mástiles metálicos.

5. Uniones Atornilladas (Bolted Connections)

Características:

Utilizan tornillos, pernos o bulones para unir elementos estructurales. Pueden ser uniones por fricción (pretensadas) o por corte (de contacto).

Tipos:

• Atornilladas simples (corte).

• Alta resistencia (HR) pretensadas.

• Uniones con placas y rigidizadores.

Ventajas:

• Montaje rápido y fácil inspección.

• Facilidad de desmontaje o reemplazo.

• Tolerancia a errores dimensionales.

Aplicaciones:

• Estructuras modulares o desmontables.

• Uniones de vigas a columnas.

• Infraestructura industrial.

6. Uniones Empotradas (Fixed Embedments)

Características:

Se emplean comúnmente en estructuras de hormigón. El elemento está empotrado dentro de otro (por ejemplo, columna dentro de zapata), generando una unión rígida e indeformable.

Mecanismo:

• Transferencia por adhesión, fricción, y confinamiento mecánico.

• Suele complementarse con esperas de acero o conectores metálicos.

Ventajas:

• Alta rigidez y capacidad de transferencia de cargas.

• Buen comportamiento frente a solicitaciones combinadas.

• Parte integral de la monoliticidad estructural.

Aplicaciones:

• Columnas empotradas en fundaciones.

• Muros estructurales anclados a losas.

• Puentes de hormigón armado o pretensado.

7. Uniones con Placas Base (Base Plate Connections)

Características:

Son elementos de transición entre columnas metálicas y fundaciones de hormigón. La placa base distribuye la carga axial y el momento al hormigón mediante pernos de anclaje y presión de contacto.

Componentes:

• Placa metálica (base).

• Pernos de anclaje.

• Chaveteras, grouting, placas de nivelación.

Ventajas:

• Asegura buena transferencia de cargas.

• Permite nivelación durante montaje.

• Flexibilidad en el diseño y anclaje.

Aplicaciones:

• Estructuras industriales y comerciales.

• Postes de alumbrado o señalización.

• Soportes metálicos especiales.

8. Uniones Mecánicas Prefabricadas

Características:

Sistemas normalizados y certificados que permiten unir elementos estructurales mediante conectores especiales, sin necesidad de soldadura o tornillos convencionales.

Tipos:

• Uniones de presión.

• Uniones por enclavamiento.

• Sistemas de ensamblaje tipo plug-in.

Ventajas:

• Rapidez de montaje en obra.

• Calidad controlada en fábrica.

• Ideal para prefabricados o estructuras temporales.

Aplicaciones:

• Edificaciones modulares.

• Elementos de hormigón prefabricado.

• Estructuras de emergencia o transportables.

9. Uniones en Madera Estructural

Características:

Las estructuras de madera requieren soluciones de unión específicas para mantener la resistencia y ductilidad deseadas.

Tipos:

• Clavos y tornillos estructurales.

• Conectores metálicos (pernos, chapas, escuadras).

• Uniones tipo “diente de sierra” o finger joint en laminados.

Aplicaciones:

• Viviendas y estructuras de madera laminada.

• Puentes peatonales en CLT o glulam.

• Cubiertas arquitectónicas expuestas.

10. Uniones Mixtas en Estructuras Compuestas

Características:

Se presentan en sistemas estructurales acero-hormigón, donde se utilizan conectores de corte para garantizar que ambos materiales trabajen de forma conjunta.

Elementos comunes:

• Studs metálicos soldados a vigas.

• Conectores de perfil especial.

• Anclajes químicos o mecánicos.

Aplicaciones:

• Losas colaborantes sobre vigas metálicas.

• Puentes compuestos.

• Estructuras híbridas para edificios de gran altura.

Consideraciones Clave en el Diseño de Uniones

• Compatibilidad con el sistema estructural global.

• Capacidad de transferencia de cargas (axiales, cortantes, flectoras, torsionales).

• Desempeño bajo cargas sísmicas o dinámicas.

• Durabilidad y protección ante corrosión o agentes agresivos.

• Tolerancias de fabricación y montaje.

• Normativas técnicas (Eurocode, AISC, ACI, NCh, etc.).

Conclusión: La Fuerza de una Estructura Empieza en sus Uniones

Toda gran estructura es tan fuerte como su punto más débil. Por eso, las uniones estructurales no deben verse como simples detalles constructivos, sino como verdaderos nodos críticos que garantizan continuidad, resistencia y seguridad.

En Acciomate SpA Ingeniería & Proyectos, aplicamos un enfoque detallado, normativo y multidisciplinario en el diseño de uniones, asegurando la integración estructural, eficiencia en montaje y excelente comportamiento ante cargas extremas. Ya sea en acero, hormigón, madera o estructuras mixtas, nuestras soluciones de unión son el reflejo de nuestra filosofía: diseñar con rigor, construir con confianza.