ESTRUCTURA DE TECHUMBRE

Se entiende por techumbre toda estructura de una edificacin ubicado sobre el cielo del ltimo piso, cuya funcin es recibir un recubrimiento para aislar a la vivienda del medio ambiente, protegindola del fro, calor, viento, lluvia y/o nieve.TECHUMBRESe distinguen dos reas: Arquitectura (aguas o vertientes y encuentros de techumbres)

Estructuracin (tijeral).Las aguas son superficies planas e inclinadas, encargadas de recibir la lluvia y/o nieve.Cubierta de la vivienda.FrontnSentido de las aguas de la cubiertaSe define en la etapa de diseo, supeditado a las condiciones climticas de la zona (precipitaciones y nieve) en combinacin con la arquitectura de la vivienda.

Estos planos o aguas que la conforman se expresan en porcentaje o en grados

Grados: se refiere al ngulo que se forma entre el plano de las aguas con el plano horizontal

Porcentaje: establece un nmero de unidades que se debe subir en vertical por cada 100 en horizontal.Como prolongacin de las aguas o plano de una techumbre, est el alero: Obedece a razones arquitectnicas Funcin de proteccin perimetral a la vivienda : aguas lluvia y nieve a travs de ventanas y puertas ingreso de los rayos solares AleroTapacanForro de aleroVentilacin en alerosCostanerasCanaletas de aguas lluvia

DIFERENTES PLANOS

Los encuentros de techumbres tambin quedarn definidos por el diseo de planta de primer y segundo nivel de la vivienda, dando origen a una diversidad de formas, siendo las ms utilizadas las rectangulares, H, L, T o U.RectangularEncuentro en LEncuentro en HEncuentro en TEncuentros de techumbres

La enmaderacin, conocida como tijeral, ser la encargada de soportar la cubierta y las cargas que solicitan a la techumbre, transmitindolas a los muros soportantesGeneralmente las luces que se deben salvar en viviendas tradicionales no son mayores de 10 m La madera resulta ser un material idneo para solucionar la techumbre de bajo peso en relacin a su resistencia con posibilidad de aumentar su resistencia y largos, mediante traslape de piezas paralelas u otros mtodos (vigas compuestas, reticulados, doble T y maderas laminadas)

La materializacin se puede realizar: Diafragmas inclinados Cerchaspudiendo existir la situacin que en una misma techumbre se requieran ambos sistemas- Diafragma inclinado - Cerchas

Algunos ejemplos de soluciones de techumbres con diafragmas inclinados y cerchas TerminologaCumbrera: arista superior horizontal ms alta que separa dos aguas de la techumbre

Limatn o limatesa: elemento angosto que va sobre la arista inclinada que se genera en la Interseccin de dos aguas, separando el escurrimiento de las aguas lluvias

Limahoyas: elemento angosto que va sobre la arista inclinada que se genera en la interseccin de dos aguas, recibiendo y canalizando las aguas lluvias

Frontn: tabique soportante, generalmente triangular, con el que se remata la techumbre

Techumbre en cola de pato: prolongacin de la cumbrera y de las aguas que sta divide, que conforma un alero especial como proteccin de un paramento (en el cual, normalmente se ubica una ventana o una celosa para ventilacin de la techumbre).

Proyecto techumbre: Siempre considerando los aspectos de seguridad, durabilidad y costo Planos de arquitectura que muestran la solucin de la techumbre de la vivienda Planos de estructura que muestran los diferentes dimensiones, uniones, anclajes de las diferentes piezas de la solucin del diafragma o cercha, con las especificaciones tcnicas Planos de fabricacin y montaje

Plano planta de la techumbre: muestra el nmero de aguas, tipos de encuentros que se generan de los diferentes planos de la techumbre y mediciones proyectadas al plano horizontal, generalmente a escala 1: 100.Ejemplo de vivienda a dos aguas

Plano planta 1 pisoPlano planta 2 piso

Planta techumbre Elevacin anterior Elevacin Posterior Elevacin lateral

Representacin virtual del modeloCorte longitudinal

Corte transversal

Plano planta estructuraPlano solucin cercha tipo

Vistas instalacin cerchas habitables

Plano estructura de FrontnFrontn prefabricadoPlano estructura de lucarnaLucarna prefabricada instalada en obra

Criterio general para el diseo estructural:

Se requiere de la arquitectura definitiva de la techumbre:

- Distancias entre apoyos - Alturas de cumbreras (% de planos ) - Anchos y tipos de aleros - Solucin de cubierta

Adems: - Lugar de emplazamiento (humedad de la zona, intensidad y solicitaciones que se requieren por viento y nieve)

- Identificar las diferentes cargas (sobrecarga permanente y de servicio, de peso propio, cargas nieve, viento, esfuerzos por sismo), el calculista puede determinar:

- Especie, escuadra, elaboracin, contenido mximo de humedad, grado estructural y perodo de estabilizacin de la madera a utilizar, solucin de uniones, riostras necesarias y distancia entre elementos que conformarn la techumbre.

Para el diseo estructural de los elementos que conformaran la techumbre se deben:

Cumplir con las condiciones que se explicitan en el Artculo 5.6.12 de la Ley y Ordenanza General de Urbanismo y Construcciones

1.- Su peso propio deber ser inferior a 0,8 kPa (80 kgf/m)

2.- Su estructura deber estar arriostrada tanto en los planos horizontales como en los verticales e inclinados, mediante diagonales de escuadra mnima de 19 mm x 95 mm.

3.- En zonas de frecuente ocurrencia de nevazones, la pendiente mnima con respecto al plano horizontal ser de 60%. El diseo deber impedir que se formen bolsones de nieve.

Norma Chilena Nch1198Of.2005 Clculo Construccin en madera

Sobrecarga consideradas segn:

- Norma NCh 1537 Of86, Cargas permanentes y sobrecargas de uso para edificios Diafragmas inclinados

Se entender por un conjunto de piezas de madera que conforman una estructura, diseada para soportar la cubierta en la techumbre.

Esta estructura se apoya en sus extremos sobre tabiques soportantes, transmitiendo a stos los esfuerzos que recibe la techumbre.

Su diseo permite soportar esfuerzos de traccin, compresin y flexin y la carga no requiere estar aplicada en los nudos.

La solucin del diafragma inclinado, se corta y arma en su lugar definitivo, siendo su materializacin improvisada y artesanal. Esto puede significar inexactitud en cubicaciones, cortes y ensambles, prdida de material y demora en su ejecucin, lo que genera una solucin ms complicada que la cercha, si no se planifica y programa su materializacin.

Elementos que conforman un diafragma inclinado

Viga limatn o lima tesa estructural: va desde la solera de amarre hasta la cumbrera mayor.Viga lima hoya estructural: va desde la solera de amarre, hasta la cumbrera horizontal mayor.Viga lima hoya secundaria: va desde la solera superior, hasta la lima hoya estructural.Par o pierna: elemento estructural que va desde la solera de amarre, hasta una viga limatn, viga lima hoya o cumbrera, y forman el plano de las aguas de la techumbre.Par comn: elemento que va desde la solera de amarre hasta la cumbrera, formando un ngulo recto con ella.Par recortado: elemento que va desde la solera de amarre hasta la viga limatn, formando un ngulo recto con ella.Par de limahoya: va desde la cumbrera, hasta la viga lima hoya estructural.

Par recortadoSolera de amarreVigas limatn estructural(lima tesa)Par comnCumbreraViga lima - hoya estructural.Frontn

Solucin de la estructura con cerchas

Entrega una estructura cuya unidad planimtrica bsica es el tringulo (figura geomtrica indeformable), que en una o mltiples combinaciones conformar la cercha.

La cercha es de fcil y rpida confeccin, puede ser prefabricada o armada a pie de obra, y su diseo le permite salvar grandes luces.

El tamao no est limitado por el largo de las piezas comerciales, puesto que existen sistemas de unin que permiten conformar elementos de dimensiones mayores. Su uso en viviendas evita, tanto sobrecargar la estructura de los pisos inferiores, como la necesidad de tabiques estructurales interiores.Como inconveniente est el hecho que en general reduce el aprovechamiento de la mansarda, pero existen alternativas de cerchas que permiten un mejor uso de dicho espacio.

Espacio habitable

Elementos que conforman una cercha

Par o pierna : cada una de las dos piezas inclinadas de un tijeral, que forman las aguas de una techumbre

Diagonales: pieza inclinada que une un par con el tirante

Tornapunta: elemento que disminuye la luz de los pares y por lo tanto su escuadra

Pendoln: elemento vertical que une un punto de la cumbrera con otro del tirante

Pndola o montante: elemento vertical que une un punto del par con otro del tirante.

Como trabajan los diferentes elementos de la cercha

Tipos de cerchas y su clasificacin

Se clasifican por su forma, distribucin de las piezas interiores, seccin, materiales que la conforman y por el tipo de unin a emplear.

Por forma: se refiere a la figura geomtrica que representan los elementos envolventes, existiendo, entre otras, las de forma triangular, trapezoidal y parablica

b)Triangular : es la ms utilizada y permite salvar todo tipo de luces. Normalmente est constituida por elementos aserrados, pero en luces mayores se hace recomendable emplear elementos laminados, en especial para los pares, evitando tener que solucionar con herrajes especiales los empalmes de tope en piezas.Su pendiente va generalmente entre los 12 a 45

Si tiene una pendiente mayor, genera gran altura interior de difcil aprovechamiento, se aumenta la tendencia al volcamiento y se deben aumentar las secciones de las piezas que trabajen a la compresin, para evitar el pandeo.

Tijera: se caracteriza por tener tanto su cordn inferior como superior inclinados, fluctuando el ngulo del par superior entre los 15 y 35. La ventaja de este tipo de estructura es que se logra una mayor altura en la parte central del espacio que cubre.

- Rectangular : generalmente se les conoce con el nombre de viga armada o de celosa. Puede salvar luces desde los 7 hasta los 30 m. Se emplean como estructura de techumbres, entrepiso y arriostramiento longitudinal.

Curva: esta cercha deben su nombre a que el cordn superior es curvo, caracterstica que estticamente las hace muy adecuadas en caso de cargas uniformemente repartidas, ya que las cargas inducen esfuerzos pequeos en las barras. Su uso se justifica a partir de luces de 20 m, pudiendo llegar a salvar luces superiores a 60 m si se usa madera laminada.

b) Por distribucin de las piezas: estn asociadas a nombres particulares como cercha Howe, Pratt, Warren, Fink, entre otras.

Howe: est compuesta por montantes que trabajan a la traccin y diagonales que lo hacen a la compresin. Es apta para ser trabajada en un mismo material.

- Pratt: consta de montantes verticales que trabajan a la compresin y diagonales a la traccin.

TrapezoidalDiente de sierraRectangularTijeraCurvaParablicaTriangular

Los elementos diagonales encargados de resistir el esfuerzo de traccin son ms largos que los sometidos a la compresin. Se recomienda su uso para pendientes entre 25 y 45 y luces de hasta 30m.

- Fink: es la ms usada para viviendas o estructuras livianas. Permite salvar luces de entre 12 a 18m siempre que la pendiente sea superior a 45. Howe

Pratt

Fink

Cercha habitable

rea deductos

Frontn

c) Por sus secciones: se hace referencia a la posibilidad de duplicar o triplicar los pares, diagonales o montantes.

Simple: pares, diagonales y cuerda, van en un mismo plano. Esto las hace fcil de armar y la solucin en la unin de los nudos se debe efectuar por medio de tableros estructurales contrachapados, acero, placas perforadas o dentadas.

- Compuesta: tienen la particularidad de tener piezas adecuadamente interconectadas para funcionar como una unidad.

El hecho de tener elementos dobles o triples da mayor rigidez y facilita la solucin de nudos al coincidir los ejes neutros de los distintos elementos. Su unin se realiza por medio de clavos, pernos, pasadores o conectores, as como elementos mecnicos de unin.

Cercha compuesta con pares y tirantes dobles.

Madera: tiene una excelente resistencia mecnica en relacin a su peso especfico, es un material adecuado para constituir estructuras soportantes. En la fabricacin de cerchas el uso de la madera es ptimo, ya que la limitante de su largo, se supera combinando elementos de corta longitud.

e) Por tipo de unin: las uniones de elementos que conforman una cercha se pueden realizar a base de clavos, pernos, uniones dentadas, placas fenlicas y adhesivos entre otros.

- Madera-madera (clavos): las cerchas con uniones clavadas son de simple fabricacin y aplicables a luces relativamente pequeas (hasta 15 metros). El mayor problema que presentan en la solucin de los nudos, es la gran cantidad de clavos que se requiere (se recomienda usar clavos estriados o en espiral), implicando una gran superficie de madera.d) Por materiales: se pueden fabricar de madera aserrada, madera laminada y barras metlicas.

Pernos: se utilizan principalmente en cerchas que van a quedar a la vista.

Los planos de cizalle son atravesados perpendicularmente en la unin y quedan solicitados preponderantemente en flexin, induciendo sobre la madera tensiones de aplastamiento. Se deben considerar el dimetro del perno, sus distanciamientos mnimos a los bordes y distanciamiento entre pernos, dependiendo del tipo de unin; traccionada, comprimida o de momento.

Los pernos utilizados en uniones estructurales deben llevar golillas, de preferencia arandelas cuadradas, ya que tienen mayor resistencia al incrustamiento en la madera.

Las uniones apernadas son ms flexibles que las clavadas, aspecto relevante de considerar al momento de disear, para evitar corrimientos exagerados en los nudos.

Placas de contrachapado fenlico estructural:

Las uniones de las piezas, mediante placas de tableros contrachapados fenlicos, de un mnimo de 5 chapas y un espesor que debe fluctuar entre 3D y 4D (D = dimetro del clavo), los tableros de hojuelas orientadas (OSB), resistentes a la accin de la humedad, cuyo espesor est entre los 3D a 4,5D y las planchas de acero de al menos 2mm de espesor.

Los espaciamientos mnimos en las uniones de tableros derivados de la madera, clavados a estructuras de madera son los siguientes:

Entre clavos: 5 D

Al borde cargado: 4D en contrachapado 7D en tableros de hojuelas orientadas

Al borde descargado: 2,5 D

Tablero contrachapado clavado o atornillado a los componentesTablero contrachapado clavado o atornillado a los componentes

Fabricacin de cercha Fink La cercha tipo Fink, es de extendido uso y cuyo diseo constructivo permite alcanzar en forma segura luces de 12 m a 18 m.

La escuadra de las piezas debe ser dada por el clculo de la estructura, considerando todas las solicitaciones mencionadas.

Se debe contar con una superficie horizontal (pavimento de radier o madera) y seca sobre la cual se puedan replantear a escala natural los ejes de la cercha.

En los planos de cercha se muestra tanto la luz a salvar, como la altura de sta que determinar la pendendiente de las aguas, adems de la escuadra requerida para cada elemento. No olvidar considerar que la cercha se apoya sobre la solera de amarre, por lo que a la luz a salvar se debe sumar dos veces el ancho de la solera para su apoyo y fijacin, a menos que el proyecto indique otra solucin.

H = alturaSobre el terreno se trazan los ejes del tirante y los dos pares. Se divide en tres partes iguales la longitud del tirante, partiendo desde la interseccin de ste con un par y se marcan esos puntos.

Determinacin de los puntos de encuentro de los elementos sobre el tirante.

Paralelo al tirante se debe trazar una lnea de igual largo y dividirla en cuatro partes iguales, marcando la proyeccin de esos puntos sobre los pares.

Determinacin de los puntos de encuentro de los elementos sobre los pares. Determinacin de los puntos de encuentro de los elementos sobre los pares.

Para trazar los ejes de las diagonales se deben unir los puntos trazados sobre el tirante y los pares entre ellos.Se unen los puntos determinados en los pares con los del tirante como muestra la figura. Estas lneas sern los ejes para la ubicacin de las diagonales.

Se presentan las piezas sobre los ejes trazados y se realizan los cortes para su posterior armado.

Cercha tipo Fink, con los elementos cortados y presentados para su fijacin.

Para el caso que se desarrollar en prctica, se trata de una cercha de una luz de 2,40 m con una pendiente de 60%, lo que le corresponde una altura de 0,72 m.Se deben fabricar dos cerchas Fink y un Frontn cuyo diseo est conformado por Cordn Superior, Inferior y Barras verticales de 41x90 mm (2x4).Barras verticales de 41x90 mm cada 0,30 m.

CERCHA FINK : Piezas de Pino radiata estructural grado C16 o G21234567891011Cantidad de clavos 2 en detalleLUZINCL.CSCIBIABCDEFm%PulgPulgPulgclclclclclcl4,8252 x 42 x 42 x 31644669402 x 42 x 42 x 3944446602 x 42 x 42 x 36444446,00252 x 42 x 42 x 31844869402 x 42 x 42 x 31244646602 x 42 x 42 x 3944444

Solucin para techumbres planas (a un agua o media agua) o dos aguas

Clculo de elementos de la cercha por Tabla

Diseo de tipologas estndares de cerchas triangulares clavadas que permiten cubrir luces variables entre 4,8 m y 12,0 m, con pendientes de techo de 25%, 40% y 60% y sistemas de techo que condicionan pesos no superiores a 0,60 kN/m2. Las soluciones consideran una disposicin de cerchas espaciadas cada 1,0 m y se rigen por las especificaciones de la seccin 10,9 de la norma de clculo de construcciones en madera NCh 1198

Los diseos incorporan las sobrecargas de servicio establecidas para techos en la Norma NCh 1537, Cargas Permanentes y sobrecargas de uso para edificios.

Las piezas utilizadas corresponder a los grados mecnicos C16 o C24 en los cordones , segn la solucin indicada para cada caso en las tablas. Las barras interiores pueden ser en su totalidad del grado C16.

Uniones y empalmes se ejecutan utilizando cubrejuntas recortadas de tablero contrachapado estructural de 12 mm de espesor, las que se fijan con clavos de 2 1/2 a las piezas de madera.

Cantidad de clavos indicada en las tablas para las distintas uniones o empalmes se deben hincar, de a mitades, desde ambos lados, respetando rigurosamente las exigencias de espaciamiento mnimo entre clavos y a los bodes de la madera y cubrejuntas en la seccin 10.9.10 de la norma NCh 1198.

Instalacin de las cerchas deben estar aplomadas, apoyndose sobre soleras o carreras por medio de herrajes livianos industrializados estndares, como por ejemplo, ngulos H2, 5A o H3 de Simpson Strong -Tie.

El cordn superior debe apoyarse lateralmente a intervalos no superiores a 45 cm, o bien estabilizarse continuamente por medio de un sistema de cubierta diafragmtico construido con tableros contrachapados o tableros de OSB.Las soluciones no son aplicables sobre cerchas dispuestas en recintos que sirven como entretechos accesibles por medio de escalas o que puedan usarse como depsito o almacenaje de objetos.

Tipologas:

Se han considerado 2 tipologas de cerchas, respetndose en ambas, espaciamientos horizontales entre nudos no superiores a 2,00 m. Lo anterior tiene el propsito de minimizar posibles alabeos de la madera en la estructura.La tipologa A, considera la subdivisin de los cordones en un nmero par de tramos de igual longitud. Se caracteriza por la disposicin geomtrica de las barras interiores, consistentes de montantes verticales y diagonales ascendentes desde los apoyos hacia la cumbrera.

Zona de empalmeLL/6 L/6 L/6 L/6 L/6 L/6 AA H C I C J B E B DKLG FB100 i B

D D F B BBB

La tipologa B considera la subdivisin del cordn superior en un nmero par de tramos iguales (incluyendo la cumbrera), a la vez que el cordn inferior se subdivide uniformemente en un nmero impar de inmediatamente inferior de partes. Tambin en este caso se da, aunque en forma menos marcada, el que las barras comprimidas sean las barras de menor longitud, en beneficio de su comportamiento estructural. L/3 L/3 L/3 A C F L/4 L/4 L/4 L/4 L A G B BED D Zona de empalme 100 iDesignacin de detalles de uniones y empalmes

En las figuras se esquematiza la disposicin de las piezas y cubrejuntas para cada una de las tipologas de cerchas analizadas. Las cubrejuntas se disponen de a pares en cada una de las uniones y empalmes que se consignan por medio de los detalles tpicos. Para cada uno de los detalles , en las tablas siguientes de indican la cantidad de clavos que se deben colocar. Para los empalmes de indican distintas alternativas lo que facilita el aprovechamiento de las piezas de madera disponible.

En las tablas se indican adems las escuadras de Pino radiata con grado mecnico requeridos para los distintos componentes en funcin de las piezas utilizadas para los cordones, de la distancia entre los apoyos y de la pendiente del techo.

L

EL

G F

B100 i

B

CLCULO DE ESTRUCTURAS MEDIANTE TABLAS

CERCHA TIPO A-1: Piezas de Pino radiata estructural grado C161234567891011121314151617Cantidad de clavos 2 en detalleLUZINCL.CSCIBIABCDEFGHIJKLm%PulgPulgPulgclclclclclclclclclclclcl10,8252 x 62 x 62 x 34244646162016122020402 x 52 x 42 x 32544444912981212602 x 52 x 42 x 3164444499669912,0252 x 62 x 62 x 44246666182218152222402 x 52 x 42 x 4254444412121291515602 x 52 x 42 x 42044444999699

Ejemplo de aplicacin:

Una cercha de tipologa A dispuestas cada 1 m, debe ser diseada para cubrir una luz de 8,60 m con una pendiente de 40%. Determine la escuadra y el grado mecnico de las piezas a utilizar y la cantidad de clavos en cada nudo o encuentro.

Solucin:Para disear una cercha de Tipologa A, deben considerarse las siguientes escuadras de piezas y cantidad de clavos en cada nudo, a partir del Cuadro para tipologa A-1: Se elige una luz de 10,8 m

Grado Estructural C16 Grado Estructural C24Escuadra de los componentes:Escuadra de los componentes:CS:2 x 5CS:2 x 4CI:2 x 4CI:2 x 3BI:2 x 3BI:2 x 3N de clavos por tipo de nudo (por cara):N de clavos por tipo de nudo (por cara):A-A:25 (5/5) A-A:25 (5/5)B-B-C:4 + 4 + 4B-B-C:4 + 4 + 4B-B:4 + 4 B-B: 4 + 4B-C-F:4 + 4 + 4B-C-F:4 + 4 + 4D-D-E-B: 4 + 4 + 4 + 4 D-D-E-B: 4 + 4 + 4+4 B-C-F 4 + 4 + 4B-C-F: 4 + 4 + 4G-F-B -F-G9 + 4 + 4 + 4 + 9 G-F-B -F-G 9 + 4 + 4 + 4+9 Empalme I:9 Empalme I :9Empalme L: 12 Empalme L :12

LL/6 L/6 L/6 L/6 L/6 L/6 AA H C I C J B E B DKL FB100 i B BBB F DGGrado Estructural C16 Grado Estructural C24Escuadra de los componentes:Escuadra de los componentes:CS:2 x 5CS:2 x 4CI:2 x 4CI:2 x 3BI:2 x 3BI:2 x 3N de clavos por tipo de nudo (por cara):N de clavos por tipo de nudo (por cara ) A-A: 25 (5/5) A-A:25 (5/5)B-B-C: 4 + 4 + 4 B-B-C:4 + 4+ 4B-B: 4 + 4 B-B:4 + 4 B-C-F: 4 + 4 + 4 B-C-F:4 + 4+ 4D-D-E-B: 4 + 4 + 4 + 4 D-D-E- 4 + 4 + 4+ 4 B-C-F 4 + 4 + 4 B-C-F: 4 + 4 + 4G-F-B -F-G 9 + 4 + 4 + 4 + 9 G-F-B -F-G 9 + 4 + 4 + 4+9 Empalme I :9 Empalme I : 9Empalme L: 12 Empalme L : 12

B

Diferentes soluciones de

uniones y anclaje segn las

piezas de la techumbre

Sistemas SIMPSON

Solucin de anclaje del apoyo extremo de la cercha con la estructura del muro perimetral

Anclaje entre estructura de techumbre y el muro perimetral

Solucin de anclajes de entramado de piso y techumbreVigas 2T en el apoyo con el muro de maderaAnclaje de la cercha y el muro de madera

Conector entre el cordn inferiorde las cerchas que se apoyan en la base de la cubierta de la techumbre

Estudio unin de piezas de cerchas de placa dentada instalada en fabricaInstalacin de placa perforada instalada en obra

Soluciones con madera aserrada vigas fabricadas en terreno Plano planta de la disposicin de las vigas que conforman la techumbre

Soluciones de techumbres en media agua

Corte en el sector de la disposicin de la viga laminada

Detalle de vigas integradas a la solucin de cubierta(Solucin de instalacin de canal)

Placas metlicas:

Se fabrican a base de planchas de acero de al menos 2mm de espesor y deben cumplir con las siguientes recomendaciones:

- Tensin de ruptura en traccin 310Mpa- Tensin de fluencia 230Mpa

Su fijacin a la madera puede ser mediante dientes que trae incorporado o con fijaciones mecnicas como clavos o tornillos. En cualquiera de los dos casos se deben seguir las recomendaciones e instrucciones del fabricante.

Para su uso en madera, stas placas deben cumplir con las siguientes condiciones:

Madera seca (humedad menor al 20%)

Mismo grosor de las piezas a unir (tolerancia de 1mm)

Espesor de las piezas a unir igual o mayor que el doble de la penetracin del diente para el caso de placas dentadas.

El diente debe ser hincado con su eje perpendicular a la superficie de la madera.

Deben existir dos placas actuando como cubrejuntas sobre las dos caras de los extremos de las piezas de madera que convergen a una unin o empalme, las que para el caso de las placas dentadas se deben incrustar simultneamente.

Es importante destacar que para evitar que las placas metlicas se deformen durante su instalacin, se debe usar una prensa que haga penetrar completa y simultneamente los dientes en la madera. No se acepta el uso de martillos o similares.

Diferentes tipos de placas dentadas, para unin de piezas que trabajan a la traccin, como cerchas.

Aplicacin de placa dentada en cerchas

Fabrica de cerchas en Estocolmo, muestra de la muela que une la placa a las diferentes piezas en el nudo.

Vista de la muela que permite instalar la placa dentada, uniendo varias piezas, no se debe realizar en obra esta unin, con golpes.

Placas de diferentes tamaos segn la unin

Solucin de cualquier techumbre con solo cerchas tipo Pratt o Industrializacin de cercha, instalacin eficiente en obra

TiranteDiagonalesPlaca metlicadentadaEncuentro de techumbres (solucin con cerchas)

La solucin de interseccin de techumbre requiere el uso de una serie de cerchas especiales que llamaremos cerchas de limahoya, caracterizadas por ser cada una proporcionalmente ms pequea que la anterior.

Cerchas de limahoyaTableros estructuralesPrefabricacin de la estructura de techumbre mediante cerchas

Para el armado de este encuentro se debe colocar y fijar en primer lugar una cercha doble, de tamao y forma igual a las cerchas tipos de la techumbre de menor ancho, que va en la abertura donde los dos techos se interceptan. A continuacin; utilizando fijaciones metlicas, se asegura el cordn inferior de las cerchas de limahoya, a los pares de las cerchas que van en la techumbre adyacente.

Cercha doble que se coloca y fija en primer lugarEntre cerchas de limahoya se colocan cadenetas, tambin aseguradas con fijaciones metlicas, las que sirven de arriostramiento a las cerchas, y otorgan una superficie de clavado a los tableros estructurales que irn sobre ellas.Cerchas tipoCercha dobleCerchas de limahoya.CadenetasSolera de amarre

Solera superior

PREFABRICACIN DE LA TECHUMBREMEDIANTE CERCHAS

PLANTA TECHUMBREVISTAS DE LA ESTRUCTURA

VISTAS DE TERRENO

Clculo de los elementos componentes de cerchas tipo y especiales, para la prefabricacin de una techumbre

Se debe disponer de planos de arquitectura, planta, elevacin y corte de la techumbre, complementados con los planos de diseo, que muestran la solucin estructural de la techumbre.

Las condiciones del proyecto ejemplo son:

- Planta de 5 x 8 m- Alero de 0,5 m- Techumbre en interseccin de planta 2 x 3m, con un alero de 0,50m.- Altura desde solera de amarre ltimo piso a cumbrera 2,0m- Cercha tipo Pratt y Howe- Distancia entre cerchas 0,5 m a eje

5m14.00 m6.00 m3.00m

Alero 0,50m

Distancia entre cerchas 0,50m6,0m incluyendo alerosCt

C21

C22

C24

C23

C22C23C 219,0m incluyendo alerosPlanta de la techumbre, donde se indica la informacin de la techumbre.

Con esta informacin se est en condiciones de prefabricar cada uno de los elementos que conforman las distintas cerchas del proyecto (cerchas tipo triangulares, trapecios y especiales).Para determinar el largo de los elementos en la cercha tipo (Ct), debemos saber el largo del tirante y los pares, luego se siguen las indicaciones para conformar la cercha, segn el modelo elegido.

Largo del tirante 6 m = (0,5 + 0,5 + 5,0)

Altura cercha 2,0 m por proyecto

Largo de los pares 3,605m

[ (6/2)2 + 22] = 3,605 mCercha tipo Pratt

Con esto se tiene definidas las cerchas que llamaremos Ct. Para las cerchas C21 a C24, las cuales se repiten en los dos extremos de la figura, debemos saber en cuanto se debe disminuir su altura secuencialmente y el ancho de la seccin recta en la parte superior, como se muestra a continuacin.

Trapecio de diferentes bases y alturas a calcular.

La distancia en planta que hay entre la cercha Ct y la cercha C21, siguiendo la proyeccin del limatn, se determina formando un tringulo rectngulo cuyos catetos son igual a la mitad del ancho de la proyeccin en planta de la techumbre, que corresponde a 3,0m cada uno, y la hipotenusa ser incgnita (X).

32+32 = X = 4,243m32+32 = X = 4,243m4,243 / 6 = 0,707m (distancia horizontal entre cerchas)Figura II-4: Determinacin, del largo, de la proyeccin horizontal del limatn.4,243 / 6 = 0,707m (distancia horizontal entre cerchas)Figura II-4: Determinacin, del largo, de la proyeccin horizontal del limatn.4,243 / 6 = 0,707m (distancia horizontal entre cerchas)Determinacin, del largo, de la proyeccin horizontal del limatn.

Con estos datos se puede determinar el largo del limatn, formando un tringulo rectngulo con un cateto, igual a la altura de la techumbre (2,0m), el otro cateto igual a la hipotenusa recin calculada (4,243m) y como incgnita la hipotenusa (largo del limatn). El largo del limatn lo dividimos por 6 (nmero de espacios generados por las cerchas), con lo cual sabremos el largo de la hipotenusa del tringulo rectngulo, que se forma entre cercha Ct y C21, C21 y C22 y a si sucesivamente.

Con los datos de la hipotenusa, igual a 0,782m y cateto inferior igual a 0,707m, podemos determinar el segundo cateto, con lo cual se determinar cuanto debe recortarse sucesivamente en altura las cerchas.Cada cercha deber disminuir su altura en 0,334m, sucesivamente.h2 = 0,7822 0,7072,

es decir h = 0,334m. Determinacin de cuanto se debe disminuir en altura cada cercha.

Adems se puede determinar el ancho superior que tendr cada cercha en trapecio. Se sabe que la distancia entre cerchas es de 0,50m y que el tringulo que se muestra en la figura, cuya incgnita es el cateto j, tiene por hipotenusa la distancia calculada anteriormente de 0,707m.

j2 = 0,7072 0,52, es decir j = 0,50mDeterminacin de la medida a descontar secuencialmente a cada cercha trapezoidal.

Este valor debe ser multiplicado por dos, con lo cual se obtiene el ancho de la parte superior (base superior del trapecio) de la cercha C21.Se realiza el mismo anlisis para cada cercha, dado que el limatn es intersectado por cada una de las cerchas en forma proporcional a una distancia constante de 0,50m, eso hace que cada cercha crezca en ancho de 1,0m total, con respecto a la anterior.Segn lo anterior, la cercha C21 tendr las siguientes dimensiones:

1.001.66

Determinacin del tamao de las cerchas C30, C40 y C51.

Determinacin del largo del limahoya.

Con estos dos datos se puede determinar cunto se debe recortar en altura las cerchas secuencialmente, determinando el cateto del tringulo rectngulo que se muestra a continuacin.Como determinar la magnitud a disminuir a cada cercha.Como determinar la magnitud a disminuir a cada cercha.Como determinar la magnitud a disminuir a cada cercha.

Determinacin de la magnitud a disminuir en forma secuencial en cada cercha.

Luego la cercha Cch1 quedar:

Otras soluciones de techumbres, con tecnologa de nuevos materiales.

Se privilegian las soluciones que permiten aportar una zona habitable en el segundo piso, para la familia, significando este crecimiento fsico de la vivienda un mejoramiento en la calidad de vida. Techumbre conformado por las placas SIPS, solucin que no se tiene mayor experiencia en Chile, a la cual se le integra un sistema de ventilacin dependiendo de la solucin de cubierta.

Estructura de techumbre conformado por vigas 2 T, que por sus caractersticas es posible conformar la cmara de ventilacin correspondiente.

Solucin estructura techumbre SIPS (Structural Insulated Panel System)Cubierta fibrocemento o tejas cermicas ventiladas

Proipedades mecnicas

Compresin RC2c: Con carga de rotura entre 3001 y 8000 kg/ ml. Lmite de proporcionalidad superior a 1500 kg/ml.Con deformacin admisible de hasta 7 mm. ( Subgrado RCc ). Carga Horizontal RH1c: Posee cargas de rotura horizontal entre 501 y 1000 kg/ml. Con deformacin admisible hasta15 mm ( Subgrado RHc ) Flexin RT2c: Frente a las cargas transversales posee cargas de rotura entre 1001 y 1500 kg/ml. Con deformacin admisible hasta 25 mm. ( Subgrado RTc). Segn Ensayes IDIEMSIPS Structural Insulated Panel System

Comparacin de Resistencia Trmica

Sistema SIPS 11,6 cm de espesor2,23 m2K/WMuro ladrillo de 15 cm ancho0,22 m2K/WMuro de hormign de 15cmancho0,09 m2K/W

RESISTENCIA AL FUEGO SEGN REVESTIMIENTOS Espesor placa techumbre segn zona trmicaInformacin tcnica

Espesor de Panel (mm)OSB (mm)EPS (mm)R100Cumple para zona trmicaTechumbre7511,153138,019011,168174,31 y 29411.1 y 15.168176,01 y 29815,168177,81 y 211611,194237,31 a 416211,1140348,61 a 617211,1150372,81 a 620011,1178440,6Todas21011,1188464,9Todas

Cubiertas que requieren ser ventiladaSolucin de cubiertas por su diseo no permiten ventilacin

Necesidad de cumbrera dilatadaCubierta ventiladaPiezas de madera 41x41mm a 400 mm, para separacin de placa de 9.5mm OSB

Cubierta ventiladaVentilacin por el aleroMalla galvanizada

Cercha habitable, solucin vigas 2 TViga 2T de altura de 24.1 - 30.1cm

Distanciamiento para pisos (195 Kg/m2 crga viva y 48 kg7m2 carga muerta) Criterio de deformacin L/ 480Altura Ancho Separacin entre vigas (cm) 30.5 40.6 Luz libre mxima en cm24.1 cm 6.3 cm 526 48030.1 cm 6.3 cm 627 572

Cercha habitable, solucin vigas 2 TAislante lana mineral e =100mm

Cercha habitable, solucin vigas 2 TCmara ventilada de 100 mm entre el aislante y la placa arriostrante.Ingreso aire por forro del alero.

Cercha habitable, solucin vigas 2 T

Cercha habitable solucin madera aserrada estructural y madera aserrada unin finger Joint estructural

Es necesario estudiar metodologa de armado eficiente, diferentes luces y pendientes

Sistema de evacuacin del aire del entretecho, en cumbrera y limatones

Sistema de evacuacin del aire del entretecho, en cumbrera y limatones

Cercha casetn, sistema modulado

Prefabricacin cercha casetn

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Prefabricacin cercha casetn*

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Importante agregar fotos con el ENSAYEPrefabricacin cercha casetn

Se realizaron dos ensayos en una probeta :

- Uno de carga asimtrica, que consisti en cargar en forma normal a un agua de la probeta hasta una carga de servicio equivalente a 80 kg/cm2 .

Un segundo ensayo con carga simtrica vertical hasta una carga de servicio de 500 Kg/cm2.

El comportamiento es no lineal, producindose deformaciones residual mxima no mayores que 7mm para la mxima carga de servicio. La falla se produjo por el desclave de las uniones , lo que produjo una falla dctil

Cercha casetn

Prefabricacin cercha casetn

GRACIAS