5.2 Dise帽o en Madera
Este cap铆tulo tiene como finalidad entregar al profesional en obra, herramientas para el dise帽o de piezas de madera simples, pero comunes a diversos tipos de proyectos de edificaci贸n.

Las recomendaciones indicadas se entregan s贸lo a modo de orientaci贸n, debiendo ser chequeadas por un especialista, de acuerdo con las condiciones del proyecto; por otra parte, se han utilizado como base las condiciones establecidas en la NCh1198.Of91 (reemplazada en 2014).

TEMAS TRATADOS:

5.2.1. Definiciones
5.2.2. Procedimiento para determinar las tensiones de dise帽o
5.2.3. Ejemplos de dise帽o
5.2.4. Tensiones de dise帽o para piezas de uso corriente en obra
5.2.5. Cargas m谩ximas de trabajo recomendadas para piezas de uso corriente en obra
5.2.6. Uniones
5.2.7. Tablas

5.2.1 DEFINICIONES

A continuaci贸n, en Tabla 5.4, se presenta las definiciones b谩sicas para cualquier proceso de dise帽o estructural en madera.

TABLA 5.4

DEFINICIONES B脕SICAS ASOCIADAS AL DISE脩O ESTRUCTURAL

Fuente: Propia en base a NCh1198.Of91 (reemplazada en 2014)

5.2.2 PROCEDIMIENTO PARA DETERMINAR LAS TENSIONES DE DISE脩O
FACTORES A CONSIDERAR

A – Procedimiento
B – Determinaci贸n de los factores de modificaci贸n

A – PROCEDIMIENTO

En Figura 5.1 se presenta un esquema simplificado del c谩lculo de tensiones de dise帽o.

FIGURA 5.1.

PROCEDIMIENTO SIMPLIFICADO DE C脕LCULO DE TENSIONES DE DISE脩O

Fuente: Propia en base a NCh1198.Of91 (reemplazada en 2014)

B – DETERMINACI脫N DE LOS FACTORES DE MODIFICACI脫N

B1) Para piezas estructurales de madera aserrada, los 2 grupos de factores de modificaci贸n principales, de aplicaci贸n general y particular, son:

TABLA 5.5

DETERMINACI脫N DE LOS FACTORES DE MODIFICACI脫N

Fuente: Propia en base a NCh1198.Of91 (reemplazada en 2014)

B2) Para piezas estructurales de madera de secci贸n transversal circular, los de uso pr谩ctico para este manual son:

TABLA 5.6

FACTORES DE MODIFICACI脫N PARA ELEMENTOS DE SECCI脫N CIRCULAR

Fuente: Propia en base a NCh1198.Of91 (reemplazada en 2014)

A continuaci贸n, en Figura 5.2, se presenta un gr谩fico que presenta la evoluci贸n del factor de modificaci贸n Kd por duraci贸n de la carga, respecto al tiempo.

FIGURA 5.2

EVOLUCI脫N DEL FACTOR DE MODIFICACI脫N POR DURACI脫N DE LA CARGA EN EL TIEMPO

Fuente: NCh1198.Of91 (reemplazada en 2014)

5.2.3 EJEMPLOS DE DISE脩O

1 Calcular las tensiones de dise帽o de una pieza de madera aserrada de Pino Radiata de acuerdo con las siguientes caracter铆sticas:
Humedad : 18%
Espesor pieza : 50 mm
Grado supuesto : G2
Duraci贸n de la carga : 14 d铆as

Con los antecedentes dados, y aplicando la metodolog铆a para el c谩lculo de tensiones admisibles del 铆tem 6.2 de la NCh1198.Of91 (reemplazada en 2014), se obtienen los valores de tensiones admisibles en Flexi贸n, Cizalle y el m贸dulo de elasticidad; adem谩s de los factores de modificaci贸n establecidos en el 铆tem 7 de la misma Norma, en funci贸n de establecer las tensiones de dise帽o de los 2 casos presentados a continuaci贸n.

TABLA 5.7

DESARROLLO DEL EJEMPLO 1

Fuente: Propia en base a NCh1198.Of91 (reemplazada en 2014)

2 Calcular las tensiones de dise帽o para una pieza de Pino Radiata, en estado verde, de secci贸n transversal circular. Duraci贸n de la carga: 1 mes.

TABLA 5.8

DESARROLLO DEL EJEMPLO 2

Fuente: Propia en base a NCh1198.Of91 (reemplazada en 2014)

5.2.4. TENSIONES DE DISE脩O PARA PIEZAS DE USO CORRIENTE EN OBRA

Las siguientes tensiones de dise帽o se han obtenido a partir de la metodolog铆a establecida en detalle en la NCh1198.Of91 (reemplazada en 2014) de acuerdo con las caracter铆sticas de humedad, grado y tipo de madera.

Se entregan tensiones de dise帽o para piezas de Pino Radiata, en los estados verde (H 鲁 20%) y seco (H = 12%).

Para el Pino Radiata se consider贸 grado estructural G2 (Ver notas de Tabla n煤mero 5.15 del presente cap铆tulo).

TABLA 5.9

TENSIONES DE DISE脩O EN KGF/CM2

Fuente: NCh1198.Of91 (reemplazada en 2014)

5.2.5. CARGAS M脕XIMAS DE TRABAJO RECOMENDADAS PARA PIEZAS DE USO CORRIENTE EN OBRA

Las cargas de trabajo recomendadas se entregan a modo de orientaci贸n, debiendo ser chequeadas por un especialista.

Estos valores responden a procesos de c谩lculo est谩tico a partir de escuadr铆a, luz y los per铆odos de tiempos indicados, adem谩s de apoyos simples. El valor de 鈥渜鈥 est谩 asociado a una carga distribuida y el de 鈥減鈥 a carga puntual seg煤n corresponda para entablados, pilares o vigas. Todos los casos han sido desarrollados en funci贸n de una condici贸n de apoyo simplemente apoyados.

FACTORES A CONSIDERAR

A) Entablados Pino Radiata aserrado
A.1 Estado Verde (H 鈮 20%)
A.2 Estado Seco (H = 12%)
B) Vigas Pino Radiata aserrado
B.1 Estado Verde (H 鈮 20%)
B.2 Estado Seco (H = 12%)
C) Pilares Pino Radiata aserrado

TABLA 5.10

CARGAS M脕XIMAS DE TRABAJO PARA EL ENTABLADO DE PINO RADIATA ASERRADO

Fuente: NCh1198.Of91 (reemplazada en 2014)

TABLA 5.11

CARGAS M脕XIMAS DE TRABAJO PARA VIGAS DE PINO RADIATA ASERRADO

Fuente: NCh1198.Of91 (reemplazada en 2014)

TABLA 5.12

CARGAS M脕XIMAS DE TRABAJO PARA PILARES DE PINO RADIATA ASERRADO

Fuente: NCh1198.Of91 (reemplazada en 2014)

5.2.6 UNIONES

Debido a que el presente manual se orienta a proyectos de peque帽a escala, se detallar谩n las uniones en base a clavos 鈥搎ue son justamente las m谩s utilizadas en esta tipolog铆a constructiva鈥 y que han sido fabricados conforme a la NCh1269.Of90.

Adem谩s, es importante considerar que se permite el uso de uniones con clavos especiales (diferentes a los tipos especificados en NCh1269.Of90) si la aptitud y resistencia de 茅stas se puede comprobar por medio de un certificado de ensayo emitido por una instituci贸n oficial de ensayo de resistencia de materiales.

Todo lo presentado a continuaci贸n, se fundamenta en el cap铆tulo 10 de la NCh1198.Of91 (reemplazada en 2014).

TABLA 5.13

TIPOS DE SOLICITACIONES EN UNIONES DE MADERA

Fuente: Propia en base a Normas chilenas indicadas

Respecto a lo anterior, se presentan las f贸rmulas asociadas a cada tipo de solicitaci贸n tal como lo indica la NCh indicada.

TABLA 5.14

CARGA ADMISIBLE DE EXTRACCI脫N LATERAL

Fuente: Propia en base a Normas chilenas indicadas

OBSERVACIONES:

A) Las tensiones admisibles deben afectarse por los FM de duraci贸n de la carga (referencia punto 5.2.2 del presente manual).
B) Las relaciones anteriores son v谩lidas siempre que el menor espesor de los elementos que se unen sea mayor a 7 veces el di谩metro del clavo, en uniones de clavado directo (sin perforaci贸n gu铆a).
C) Las cargas admisibles son para madera seca que se mantendr谩 seca (despu茅s de construida). Para madera verde o semiseca durante la construcci贸n y para madera seca durante construcci贸n, la cual en su per铆odo de servicio incrementa su contenido de humedad a semiseca o verde, se debe aplicar un factor de modificaci贸n de 0,75 sobre las cargas admisibles.
D) En general, se exige la presencia de, al menos, cuatro clavos en cada uno de los planos de cizalle que se presenten en la uni贸n de dos o m谩s piezas de madera.

EJEMPLOS DE DISE脩O
Ejemplo 1:

Calcular la capacidad de carga que tiene la uni贸n clavada de la figura, sabiendo que la carga P actuar谩 por 1 mes. Se usar谩 Pino Radiata verde aserrado.

p = 370 kg/m3 (ver Tabla n煤mero 5.23 del presente cap铆tulo)

FIGURA 5.3

CARGA ADMISIBLE DE EXTRACCI脫N LATERAL

Fuente: De los autores

DESARROLLO DEL EJEMPLO:
A) Carga admisible por clavo:

Cizalle simple = Pcl, ad = 3,5 x D1,5 x r
= 3,5 x (3,9)1,5 x (370)0,5 = 519 N = 51,9 kgf
Cizalle doble = Pclm, ad = (m-0,25) x Pcl, ad = (2 – 0,25) x 51,9 kgf = 90,8 kgf

B) Factores de modificaci贸n:

Por duraci贸n de la carga = 1,18
Por estado de madera (verde) = 0,75

C) Carga de dise帽o por clavo:

90,8 x 1,18 x 0,75 = 80 kgf

D) Capacidad de carga de la uni贸n:

80 kgf/clavo x 6 clavos = 480 kgf

5.2.7 TABLAS

A continuaci贸n, se presenta un conjunto de tablas que provienen desde la Norma chilena principalmente utilizada en el presente cap铆tulo de madera, la NCh1198.Of91 (reemplazada en 2014).

TABLA 5.15

TENSIONES ADMISIBLES Y M脫DULO DE ELASTICIDAD EN FLEXI脫N PARA PINO RADIATA SECO (H = 12%) ASERRADO

(*) Definido en NCh1207.Of90 (reemplazada en 2017).
Depende de los defectos de la pieza donde:

GRADO: GS: Para piezas de gran capacidad resistente.

G1: Para piezas usadas en tipolog铆as constructivas normales.

G2: Para piezas de baja capacidad resistente.

NOTA: Para efectos pr谩cticos de dise帽o, se recomienda el uso del grado G2.

TABLA 5.16

TENSIONES ADMISIBLES Y M脫DULO DE ELASTICIDAD PARA PIEZAS ESTRUCTURALES DE MADERA DE SECCI脫N TRANSVERSAL CIRCULAR, USADAS EN SU FORMA NATURAL. ESTADO VERDE

TABLA 5.17

FACTOR DE MODIFICACI脫N POR USO EN ESTADO SECO (KS)

TABLA 5.18

VARIACI脫N DE LAS PROPIEDADES RESISTENTES PARA UNA VARIACI脫N DEL CONTENIDO DE HUMEDAD IGUAL A 1%

TABLA 5.19

DENSIDAD ANH脥DRIDA DE ALGUNAS ESPECIES

TABLA 5.20

ESPESORES Y ANCHOS NOMINALES PARA MADERA ASERRADA Y MADERA CEPILLADA CON 12% DE CONTENIDO DE HUMEDAD.

TABLA 5.21

TABLA DE EQUIVALENCIA ENTRE DIMENSIONES NOMINALES Y DENOMINACI脫N COMERCIAL.