Unidad 7 Fijaciones Y Uniones[1]

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  • 1. C HI L E N A DONEL CIRAA MA C O RPO DERAHITA CLLE PA I S F O R E S

2. Unidad 7 UNIONES EN LA MADERACentro de Transferencia Tecnolgica C HI L E N A D ON ELCI RA A MAC O RPO DERAHITACL LEPAI S F O R E S 3. Unidad 7 Centro de Transferencia Tecnolgica 4. UNIDAD 7 UNIONES EN LA MADERA encuentro entre estructuras modulares 7.1 INTRODUCCIN Las viviendas con estructura en madera se materializanuniendo dos o ms elementos independientes que convergenen un punto, conformando la estructura soportante: punto de apoyo de vigasFigura 7-4 : Necesidad de unir un tabique interior con unoperimetral, se combinan clavos en la solera de amarre y pernosen la unin de los pie derecho. arriostramientosFigura 7-1 : Necesidad de unir dos vigas en un apoyo. encuentro entre vigas y otros elementosFigura 7-5 : Unin de placa terciada fenlica como elementoarriostrante con clavos o tornillos al entramado horizontal. Estas intersecciones de elementos estructurales dan origena nudos o uniones (sectores ms vulnerables de las Figura 7-2 : Unin de vigas solucionado mediante colgadores metlicos.construcciones de madera), los cuales deben ser resueltosen el diseo considerando aspectos estructurales encuentro entre pie derecho y soleras(resistencia y transmisin de las cargas), arquitectnicos(si quedar a la vista o no el nudo) y constructivos(procedimientos y consideraciones para la materializacinde la unin). Estructuralmente estos nudos deben ser capaces detransmitir los esfuerzos de un elemento a otro, sincomprometer la rigidez y geometra del sistema estructural,donde los esfuerzos de compresin se transmiten porsimple apoyo y los de traccin, que requieren de un mayoranlisis para dar continuidad a la estructura, se resuelven Figura 7-3 : Unin de piezas mediante clavos, en tabiques, (A) mediante fijaciones que traspasarn los esfuerzos de un pie derecho inicial (B) pie derecho intermedio.elemento a otro.La Construccin de Viviendas en Madera PAGINA 131 5. Mediante estas fijaciones en los nudos o intersecciones7.2 FIJACIONES MECNICASde elementos estructurales se podr dar solucin a lanecesidad de mantener los esfuerzos en el sentido axial, Son elementos metlicos, generalmente cilndricos y deprolongar los largos de las piezas comerciales y que acero que se hincan, insertan o atornillan en las piezas deelementos independientes puedan ensamblarse para madera que constituyen la unin. El mecanismo de traspasoconformar una estructura que resista las solicitaciones yde fuerzas se materializa por medio de un trabajo entransmita los esfuerzos, sin que se generen puntos deflexin, aplastamiento o cizalle del medio de unin y deldebilidad, impidiendo el deslizamiento de una pieza conaplastamiento, cizalle y hendimiento de la madera.respecto a otra (fijar los elementos, asegurando un cuerpocon el otro) y permitiendo que el conjunto de elementosLas fijaciones deben ser sencillas, obtenerse con la mnimaconforme una estructura monoltica (el resultado de fijarprdida de material, dar una seguridad suficiente para sulos elementos es su unin).uso y ser de rpida ejecucin. En general, todas las piezas estructurales y ensambles Las fijaciones ms utilizadas que cumplen con los requisitosdeben ser capaces de soportar con adecuada estabilidad antes mencionados y que permitirn obtener una estructuray rigidez, la totalidad de las cargas y otras solicitaciones segura son: clavos, tornillos, tirafondos, pasadores, pernos,que pueden ser razonablemente esperadas durante su placas dentadas y conectores.montaje, construccin y uso, sin exceder las tensiones dediseo y deformaciones admisibles que se establecen porLa caracterstica de estas uniones mecnicas es que alla norma Nch1198 Of. 91. quedar sometidas a fuerzas de cizalle, admiten corrimientos relativos entre las piezas conectadas y cuyas magnitudesPara asegurar un diseo resistente y estable ser necesario:dependen de la fuerza solicitante, la rigidez y la disposicin de los sujesores. considerar la geometra de la estructura. estudiar y comprobar toda interaccin y unin quese requiera entre los elementos estructurales demadera y entre ellos y otras partes de la estructura. proporcionar elementos de arriostramiento o dia-Fuerza P e2fragmas adecuados en los planos paralelos a la di-reccin de las fuerzas laterales que actan sobreFuerza P e1la estructura. Las soluciones para los nudos pueden ser a travs de: uniones mecnicas: son las ms ampliamente usadasFigura 7- 6 : Unin con perno sometida a cizalle.en la construccin con estructura de madera. uniones de contacto: utilizadas para la fijacin deLos corrimientos relativos son consecuencia de laspiezas comprimidas exclusivamente. deformaciones por aplastamiento que sufre la madera en la zona de contacto con la fijacin y la deformacin uniones encoladas: no se recomiendan para la prc- experimentada por los sujesores.tica habitual, ya que el concepto se aplica ms bienpara la fabricacin de madera laminada encolada. Dependiendo de su disposicin en la unin tambin pueden quedar solicitados segn su direccin axial.Para los sistemas constructivos de viviendas, la solucinms eficiente est dada por las uniones mecnicas, La seleccin del medio de unin para una situacinparticularmente con clavos (solicitados a extraccin lateral), especfica depender de la magnitud de las fuerzas aya que permiten materializar uniones semi-rgidas, dctiles, traspasar, las dimensiones de los maderos, condicionantesde alta capacidad resistente, con exigencias mnimas dede arquitectura, necesidades y restricciones de montaje.equipos y mano de obra calificada. PAGINA 132 La Construccin de Viviendas en Madera 6. Unidad 7 UNIDAD EN LA MADERA UNIONES 7 En el caso de la Figura 7 - 7: Seccin transversal crtica ( STC )STC = h x b Seccin transversal neta ( STN ) para pernos estdada por: 7.2.1 Factores que afectan la resistencia de las fijacionesSTN = ( h x b ) ( a x b ) mecnicas El detalle de estos clculos y casos que se deben analizar El xito de la unin est asociado a varios factores. Los estn descritos en la norma NCh1198 Of 91. siguientes afectan directamente la resistencia de la fijacin mecnica: 7.2.1.4 Direccin de la carga respecto a la fibra de la madera: 7.2.1.1 Densidad de la especie maderera: La resistencia de un elemento mecnico de unin depende Para ciertas fijaciones, el ngulo formado por la direccin de la madera utilizada. Para esto se agrupan las especies de las cargas y de las fibras, incide en la determinacin de acuerdo a la densidad anhidra (P0), segn tabla de de las cargas de diseo. norma NCh 1198 Of 91. En el caso del Pino radiata se PPDireccin de puede considerar una densidad aproximada de 450 la Carga Kg/m3 ( humedad < 19% ).7.2.1.2 Cargas admisibles: Se refiere a la capacidad de carga de un elemento de Direccin de unin para una fijacin representativa, la que se obtiene la Fibra de un ensayo normalizado, considerando un factor de ajuste de 2,5 con respecto a la carga caracterstica (NCh1198 Of 91).7.2.1.3 Secciones transversales crticas y tensiones de cizalle: La seccin transversal crtica de una pieza de madera ser Direccin de la Fibra la seccin transversal, perpendicular al eje longitudinal Figura 7- 8 : Carga inclinada respecto a la fibra de la madera. de la pieza, que presenta las tensiones de trabajo mximas, calculadas stas con la seccin transversal neta. = 0 carga paralela a la fibra de la madera Se deben realizar clculos para determinar si el diseo en = 90 carga normal a la fibra de la madera la colocacin de las fijaciones est correcto, dependiendo de la situacin que se est enfrentado. 7.2.1.5 Espaciamiento: Dice relacin con la distancia que debe existir entre centros de elementos de fijacin o desde un centro de una fijacinba un borde vecino, de tal forma que cada uno de ellos resista el esfuerzo para lo que fue calculado.Puede ser medida en direccin paralela o perpendicular a la fibra. h a Con respecto a los bordes se distinguen: borde cargado, Sbc y borde descargado, Sbd. El borde cargado es el borde de la pieza que se encuentra afectado por la accin Seccin transversal crtica Area proyectada de la de la fuerza que transmite el elemento de unin o porperforacin para el pernoalguna de las componentes de esta fuerza, de forma paralela o normal a la direccin de la fibra. Borde Figura 7- 7 : Seccin transversal neta de la unin para una pieza descargado es el borde de la pieza que no se encuentra con un perno. afectado por la accin de la fuerza, o sea, la carga inducida por el elemento de unin acta alejndose de dicho borde. La Construccin de Viviendas en Madera PAGINA 133 7. T C Sbdn Borde descargadoSbdn Borde descargadoSbdSbcp Sbc Borde descargado Borde cargadoBorde cargado Figura 7 9 : Espaciamiento mnimo entre un elemento de unin (A) Unin traccionada en pieza solicitante.y el borde vecino.TCon estos antecedentes se pueden definir losespaciamientos que se muestran en la Figura 7- 10, tantopara la pieza solicitante como para la solicitada,Borde cargado Sbcnentendindose como: Pieza solicitante: pieza cuyo eje tiende a coincidir con ladireccin de la fuerza a traspasar en la unin. SbdnPieza solicitada: pieza cuyo eje tiende a diferir con ladireccin de la fuerza a traspasar en la unin. Borde descargado Sp: Espaciamiento mnimo entre elementos de unin(B) Unin traccionada en pieza solicitada.medido en direccin paralela a las fibras de la pieza.C Sn: Espaciamiento mnimo entre elementos de uninSbdnmedido en direccin normal a las fibras de la pieza.Borde descargadoSbdn Sbcp: Espaciamiento mnimo entre un elemento deunin y un borde cargado medido en direccinparalela a las fibras de la pieza.Sbdp Sbcn: Espaciamiento mnimo entre un elemento deunin y un borde cargado medido en direccin normala las fibras de la pieza. Borde descargadoBorde descargado Sbdp: Espaciamiento mnimo entre un elemento deunin y un borde descargado medido en direccin(C) Unin comprimida en pieza solicitante.paralela a las fibras de la pieza.C Sbdn: Espaciamiento mnimo entre un elemento deunin y un borde d