Trabajo Final De Construcciones.pdf

Unidad Académica de Ingeniería, Industria y Construcción Carrera: Ingeniería Civil Construcciones Trabajo investigativo sobre construcción de nudos sismo-resistentes en diferentes materiales de construcción.

Ciclo: 6to Ciclo

Integrantes: Guillermina Antonieta Cayamcela Chacha Katherine Viviana León Tenezaca Mónica Daniela Quezada Calle Joselin Dayana Urgilez Idrovo

Período académico: febrero 2018 – septiembre 2018 Fecha: 10 de Julio de 2018

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Contenido Objetivos ....................................................................................................................................... 5 Objetivo General: ...................................................................................................................... 5 Objetivos Específicos: ............................................................................................................... 5 Introducción .................................................................................................................................. 5 Estructuras de madera ................................................................................................................... 6 Consideraciones para el diseño ................................................................................................. 6 Requisitos de diseño .................................................................................................................. 6 Esfuerzos aplicados < esfuerzos admisibles.............................................................................. 6 La madera: del recurso primario al material de construcción ................................................... 7 Especificidades físicas y mecánicas .......................................................................................... 8 Humedad ................................................................................................................................... 8 Durabilidad y preservación ....................................................................................................... 9 Preservación .............................................................................................................................. 9 Preservantes............................................................................................................................... 9 Preservantes oleosolubles:..................................................................................................... 9 Preservantes hidrosolubles: ................................................................................................. 10 Productos caseros ineficientes:............................................................................................ 10 Secado de la madera a preservar ............................................................................................. 10 Secado de la madera ................................................................................................................ 10 Técnicas de secado de la madera............................................................................................. 11 Secado natural ..................................................................................................................... 11 Secado artificial de la madera ............................................................................................. 11 Bases para el diseño ................................................................................................................ 11 Características físicas .......................................................................................................... 11 Características mecánicas .................................................................................................... 11 Limitaciones dimensionales ................................................................................................ 11 Protección contra la humedad ................................................................................................. 12 Diseño estructural........................................................................................................................ 14 Condiciones para madera estructural ...................................................................................... 14 Elementos estructurales ........................................................................................................... 15 Esfuerzos Admisibles .............................................................................................................. 15 Módulo de Elasticidad............................................................................................................. 16 Uniones ................................................................................................................................... 16 Uniones Clavadas ................................................................................................................ 16 Uniones Empernadas ........................................................................................................... 17 Simple cizallamiento ............................................................................................................... 18 2

Doble cizallamiento ................................................................................................................ 19 Uniones con placas metálicas .............................................................................................. 20 Uniones sometidas a múltiple cizallamiento ....................................................................... 20 Generalidades de la madera......................................................................................................... 20 Contracción y expansión de la madera .................................................................................... 21 Secado de la madera ................................................................................................................ 21 Tratamiento de la madera ........................................................................................................ 22 Uniones en la madera .................................................................................................................. 22 Conectores metálicos .................................................................................................................. 24 Generalidades .......................................................................................................................... 24 Aplicación ........................................................................................................................... 25 Propiedades mecánicas............................................................................................................ 28 Generalidades ...................................................................................................................... 28 Compresión paralela a las fibras ......................................................................................... 28 Comprensión normal a las fibras ......................................................................................... 29 Flexión estática.................................................................................................................... 29 Tenacidad ............................................................................................................................ 30 Dureza ................................................................................................................................. 30 Extracción de clavo ............................................................................................................. 31 Defectos de la madera ............................................................................................................. 32 Defectos por elaboración......................................................................................................... 33 Cuidados y consideraciones de piezas de madera para el almacenamiento y protección a pie de obra ................................................................................................................................. 34 Conexión realizada en la práctica............................................................................................ 35 Descripción del material utilizado: Pino ..................................................................................... 36 Madera Pino ............................................................................................................................ 36 Elementos de adecuación del entorno natural ..................................................................... 36 Construcciones del entorno rural......................................................................................... 37 Carpintería para exterior...................................................................................................... 37 Infraestructura y obra civil .................................................................................................. 37 Carpintería naval ................................................................................................................. 37 Pino en la construcción ........................................................................................................... 37 El pino tratado es un material estructural más allá de la estética ............................................ 38 Es un material totalmente reciclable al servicio de la industria de la construcción ............ 38 Pino Silvestre .......................................................................................................................... 38 Descripción de la madera ........................................................................................................ 39 Impregnabilidad ...................................................................................................................... 40 Mecanización .......................................................................................................................... 40 3

Propiedades Físicas ................................................................................................................. 41 Propiedades Mecánicas ........................................................................................................... 41 Fallas en unión viga columna ...................................................................................................... 42 Modo de Falla I ....................................................................................................................... 42 Modo de falla II ....................................................................................................................... 42 Falla de 3 conexiones sismorresistentes .................................................................................. 43 Proceso constructivo ................................................................................................................... 46 Conclusiones ............................................................................................................................... 49 ANEXOS..................................................................................................................................... 51

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Objetivos

Objetivo General: Investigar los diferentes tipos de conexiones para los nudos rígidos en madera. Objetivos Específicos: ▪

Determinar las normas y tipos de conexiones en madera.

▪

Conocer acerca de las fallas comunes en nudos.

▪

Realizar una maqueta a escala de un nudo rígido madera – madera.

Introducción Desarrollar un informe donde se recopile información acerca de las conexiones metálicas como refuerzo, viga y columna de forma rectangular mediante la fabricación de una maqueta donde se aprecie el nudo estudiado Pretende que el estudiante perciba el verdadero trabajo que realizará en su vida profesional, considerando datos reales y criterios técnicos adecuados, conforme a teorías y normativas vigentes. Las edificaciones en madera son estructuras que deben de ser analizadas, para obtener formas definitivas y adecuadas a la función, las uniones son la parte más fundamental de la construcción que permite la organización de las diferentes uniones mediante cortes y elementos auxiliares que aseguran la transmisión de esfuerzos y la resistencia.

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TRABAJO INVESTIGATIVO SOBRE CONSTRUCCIÓN DE NUDOS SISMORESISTENTES EN DIFERENTES MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN. MADERA - MADERA Estructuras de madera Consideraciones para el diseño En el análisis y diseño de las estructuras de madera deberán respetarse los principios básicos de la mecánica estructural. Se utilizarán procedimientos convencionales de análisis lineal y elástico (MIDUVI, 2014). Los esfuerzos producidos por las cargas aplicadas serán calculados considerando el material corno homogéneo, isotrópico y de comportamiento lineal, y con las hipótesis habituales de la teoría de vigas (MIDUVI, 2014). En el diseño de estructuras de madera todos los cálculos se harán con base en las dimensiones reales de los elementos utilizados, teniendo en cuenta las reducciones. En ningún caso se deben utilizar estructuras de madera cuando la temperatura a la cual van a estar sometidas excede 65°C (MIDUVI, 2014). Requisitos de diseño El diseño de los elementos de madera debe hacerse por el método de esfuerzos admisibles, que exige: • Los elementos estructurales sean diseñados para que los esfuerzos resultantes de la aplicación de las cargas de servicio sean menores o iguales a los esfuerzos admisibles del material. • Las deformaciones en los elementos con la aplicación de las cargas de servicio sean menores o iguales a las deformaciones admisibles. Sin embargo, debe tomarse en cuenta las deformaciones diferidas debido a cargas permanentes, para que la deformación total sea adecuada (MIDUVI, 2014). Esfuerzos aplicados < esfuerzos admisibles 𝐸𝑠𝑓𝑢𝑒𝑟𝑧𝑜 𝑎𝑑𝑚𝑖𝑠𝑖𝑏𝑙𝑒 =

𝐹𝐶 ∗ 𝐹𝑇 ∗ 𝐸𝑠𝑓𝑢𝑒𝑟𝑧𝑜 ú𝑙𝑡𝑖𝑚𝑜 𝐹𝑆 ∗ 𝐹𝐷𝐶

(1)

𝑭𝑪 Factor de reducción por calidad. 𝑭𝑻 Factor de reducción por tamaño.

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𝑭𝑺 Factor de servicio y seguridad. 𝑭𝑫𝑪 Factor de duración de carga. Deformaciones < Deformaciones admisibles Las deformaciones deben evaluarse para cargas de servicio. Se debe considerar los incrementos de deformación con el tiempo por acción de cargas aplicadas continuamente (MIDUVI, 2014). La madera: del recurso primario al material de construcción Según cálculos estimativos, el Ecuador consume actualmente 5 millones de m3/año de madera rolliza para diferentes usos: • Tableros contrachapados. • Muebles. • Construcción en general. • Leña y carbón (MIDUVI, 2014). Especificaciones del material madera La madera es un material heterogéneo poroso, de origen vegetal, constituido por células muertas, biodegradable, combustible, e higroscópico y anisotrópico (MIDUVI, 2014).

Figura 1. Partes de una troza. Ministerio de Desarrollo Urbano y Vivienda. (2014). Estructuras de madera. Código NEC-SE-MD. Norma Ecuatoriana de la Construcción. Ecuador: Dirección de Comunicación Social, MIDUVI.

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Especificidades físicas y mecánicas La madera es un material anisotrópico, y más propiamente ortotrópico, lo cual obliga a tener presente la orientación de las solicitaciones con relación al material: paralela y perpendicular a la fibra. El material de construcción presenta gran variedad física y mecánica, dependiendo de sus condiciones de crecimiento relacionadas con la latitud, calidad del suelo y características del clima, procedencia de bosques nativos o plantados, manejo silvicultural, densidad básica y de los defectos que puede presentar una pieza determinada (MIDUVI, 2014). Humedad El contenido de humedad en una pieza de madera, es la relación que existe entre el peso del agua que contiene y su peso en estado seco, expresado en porcentaje. En una madera en estado verde, proveniente de árboles recién cortados, la humedad es superior a 35% (MIDUVI, 2014). El contenido de humedad es un factor muy importante en el uso de la madera, puesto que de él depende una buena parte de sus propiedades físicas y mecánicas y su estabilidad dimensional cuando se halla en servicio, así como su resistencia al ataque de hongos e insectos y su mayor o menor facilidad para ser trabajada (MIDUVI, 2014). 𝐶. 𝐻. % =

𝑃. 𝑉. −𝑃. 𝑆. ∗ 100 𝑃. 𝑆

(2)

𝐶. 𝐻. % = Contenido de humedad de la madera %. 𝑃. 𝑉. = Peso de la madera en estado verde o peso inicial. 𝑃. 𝑆. = Peso de la madera seco el horno o anhídrido. Humedad de la madera en estado verde (MIDUVI, 2014). Además, se destaca lo siguiente: •

Conviene construir con madera a la humedad de equilibrio, de forma a garantizar la estabilidad dimensional y disminuir los riesgos de ataques biológicos potenciales.

•

La madera almacenada llega a tener generalmente un contenido de humedad uniforme, o sea que las piezas de mayor contenido disminuyen, mientras que las que están más secas aumentan.

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•

La madera en servicio presenta variaciones de contenido de humedad causadas por los cambios climáticos a los que está expuesta (MIDUVI, 2014).

Durabilidad y preservación Se destaca que la durabilidad de las estructuras de madera dependerá de varios factores, que el diseñador deberá tomar en cuenta: • Durabilidad natural de la especie elegida, necesidad de preservación e impregnabilidad de la misma. •

Tipo de uso en servicio, clima y CHE.

•

Protección por el diseño.

Los agentes destructores de la madera son: •

Hongos xilófagos: son aquellos capaces de desintegrar las paredes celulares, y, por lo tanto, sus características físicas, químicas y mecánicas, ocasionando la pudrición de la madera.

•

Mancha azul: no genera en sí una pudrición, puesto que no ataca directamente las paredes celulares. Sin embargo, puede ser el inicio de una pudrición verdadera. La mancha azul o azulada como también se la conoce, presupone la presencia de agua o humedad mayor al 24 % (MIDUVI, 2014).

Preservación Para evitar el ataque de organismos biológicos degradantes, la madera sin durabilidad natural, puede ser tratada mediante la impregnación de sustancias preservantes, y mediante un buen diseño (MIDUVI, 2014). Preservantes Son sustancias químicas que, al aplicarlas adecuadamente en la madera, la hacen resistente al ataque de hongos, insectos y otros agentes de deterioro. La protección se consigue haciendo que la madera se torne venenosa y por lo tanto repelente a los diferentes agentes biológicos de deterioro. Se clasifican en: Preservantes oleosolubles: son de gran toxicidad para los agentes biológicos, y presentan cualidades muy importantes, como: no son corrosivos, tienen gran poder de penetración y no son inflamables una vez que el solvente se ha evaporado.

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Preservantes hidrosolubles: Es un compuesto de cobre, cromo y arsénico. Estas sales son muy eficaces en la protección de la madera en contacto directo con el suelo y bajo condiciones de mucha humedad. Sin embargo, se debe tener presente su alta toxicidad para seres vivos. Ventajas del CCA: •

Tóxico para hongos e insectos.

•

Eventualmente puede tratarse madera en estado húmedo.

•

El solvente (agua) es barato y no es inflamable.

•

La madera puede recibir pintura después de tratada.

•

Su aplicación es bastante más rápida en relación a los preservantes oleosos.

Productos caseros ineficientes: Existen varios productos caseros que utilizan ciertos madereros y constructores como preservantes de madera, entre los cuales, se encuentran: el aceite quemado, el diesel, incluso la gasolina, y otros, que suelen emplearlos con este fin. Siendo de reconocida ineficiencia, no pueden ser empleados como preservativos de la madera (MIDUVI, 2014). Secado de la madera a preservar La madera que va a ser destinada a tratamientos de preservación, a través de procedimientos, como: a presión, inmersión en frío, requiere de un previo secado hasta alcanzar el contenido de humedad de equilibrio, el que normalmente se encuentra entre el 11 y el 16 % en nuestro medio (MIDUVI, 2014). Contenidos de humedad mayores al 20 % no son recomendables para este tipo de tratamientos. La práctica más usual para secar madera que se la destina a la construcción consiste en armar pilas al aire libre, con dos objetivos fundamentales: 1. Reducir al máximo los daños causados por hongos e insectos. 2. Acelerar el proceso de reducción del contenido de humedad (MIDUVI, 2014). Secado de la madera El secado puede ser natural (con buenas prácticas de apilado, ventilación, etc.) o artificial (se aconsejan hornos o cámaras de secado). Se recomienda de manera general referirse a las especificaciones y recomendaciones del Manual de Secado publicado por la Junta del Acuerdo de Cartagena (tabla con datos sobre el comportamiento del secado de maderas

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aptas para construcción, así como una descripción gráfica de los defectos de secado más comunes) (MIDUVI, 2014). Técnicas de secado de la madera Secado natural. Se lo lleva a cabo exponiendo la madera aserrada al aire libre en un patio de secado. Este proceso se desarrolla normalmente, excepto cuando la humedad relativa del ambiente es demasiado alta. Secado artificial de la madera. Reducir su peso y los gastos que implica el transporte; evitar la mancha azul de la madera, las manchas producidas por hongos xilófagos (propios de la madera) y evitar el ataque de insectos. Bases para el diseño La madera estructural soporta algún tipo de esfuerzo en una construcción, es decir, forma la parte resistente de ciertos componentes, como: muros, paredes, pié derechos, columnas, vigas, pisos, techos y otros. Se debe pensar a las estructuras como un sistema desde la preparación hasta el montaje, considerando cada pieza y cada tarea como parte integrante del conjunto. Características físicas. En los diseños de madera estructural se deben tener en cuenta las especificidades debidas al origen orgánico del material: variabilidad natural y defectos, higroscopicidad y su influencia en la estabilidad dimensional, combustibilidad y riesgos de ataques biológicos y químicos. Características mecánicas. Los diseñadores deben tener en cuenta en sus diseños las características propias del material en cuanto a resistencia y rigidez. Limitaciones dimensionales. Las dimensiones y formas geométricas disponibles son limitadas en particular por el tamaño de los troncos. Esto se puede superar por ejemplo en la madera laminada pegada, en que piezas de madera de pequeño espesor se unen con pegamentos de alta adhesión para obtener formas estructuralmente eficientes (MIDUVI, 2014).

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Protección contra la humedad

Figura 2. Protección en cimentaciones. Ministerio de Desarrollo Urbano y Vivienda. (2014). Estructuras de madera. Código NEC-SE-MD. Norma Ecuatoriana de la Construcción. Ecuador: Dirección de Comunicación Social, MIDUVI.

Figura 3. Protección en una losa de cimentación. Ministerio de Desarrollo Urbano y Vivienda. (2014). Estructuras de madera. Código NEC-SE-MD. Norma Ecuatoriana de la Construcción. Ecuador: Dirección de Comunicación Social, MIDUVI.

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Figura 4. Protección en pilotes. Ministerio de Desarrollo Urbano y Vivienda. (2014). Estructuras de madera. Código NEC-SE-MD. Norma Ecuatoriana de la Construcción. Ecuador: Dirección de Comunicación Social, MIDUVI.

Figura 5. Protección de la humedad en columnas de contacto con el piso. Ministerio de Desarrollo Urbano y Vivienda. (2014). Estructuras de madera. Código NEC-SE-MD. Norma Ecuatoriana de la Construcción. Ecuador: Dirección de Comunicación Social, MIDUVI.

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Figura 6. Aislamiento de la humedad en pilares. Ministerio de Desarrollo Urbano y Vivienda. (2014). Estructuras de madera. Código NEC-SE-MD. Norma Ecuatoriana de la Construcción. Ecuador: Dirección de Comunicación Social, MIDUVI.

Diseño estructural Condiciones para madera estructural La madera empleada en estructuras reunirá las siguientes condiciones: •

Debe ser material clasificado como de calidad estructural.

•

Deben ser piezas de madera dimensionadas de acuerdo a las secciones más usuales.

•

Usar madera seca con un contenido de humedad máxima del 19% o del 12% si se trata de madera laminada.

•

La madera estructural debe ser de buena durabilidad natural, o, en su defecto, debe ser preservada adecuadamente.

•

Los elementos metálicos de las uniones deberán llevar pintura anticorrosiva o en su defecto protección de zincado, si así se especifica en el diseño (MIDUVI, 2014). 14

Elementos estructurales Respecto al dimensionamiento d elementos estructurales: •

Vigas, viguetas y entablados.

•

Columnas y entablados.

•

Muros de corte.

•

Armaduras ligeras.

Según los elementos o sistemas: •

Flexión.

•

Compresión.

•

Corte.

•

Compresión perpendicular.

•

Flexo compresión (MIDUVI, 2014).

Esfuerzos Admisibles Tabla Ⅰ: Esfuerzos admisibles de la madera.

Nota: 1 Esfuerzos indicados para madera húmeda, y pueden ser usados para madera seca. Ministerio de Desarrollo Urbano y Vivienda. (2014). Estructuras de madera. Código NEC-SE-MD. Norma Ecuatoriana de la Construcción. Ecuador: Dirección de Comunicación Social,

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Módulo de Elasticidad Tabla Ⅱ: Modulo de elasticidad de la madera.

Nota: 2 Ministerio de Desarrollo Urbano y Vivienda. (2014). Estructuras de madera. Código NEC-SE-MD. Norma Ecuatoriana de la Construcción. Ecuador: Dirección de Comunicación Social, MIDUVI.

Uniones La unión entre los elementos de madera requiere especial atención, para el cual existen diferentes procedimientos. El diseñador se referirá a: •

Uniones clavadas.

•

Uniones enclavadas (MIDUVI, 2014).

Uniones Clavadas Los procedimientos para uniones sometidas a cizallamiento son: •

Definir las cargas actuantes en la unión y su orientación con respecto a las piezas de madera.

•

Seleccionar el diámetro y la longitud de los clavos.

•

Determinar la carga admisible para un clavo a simple cizallamiento; A continuación, se pueden analizar clavos a doble cizallamiento, clavos lanceros y clavos a tope; ídem para uniones con madera seca.

Los procedimientos para uniones sometidas a extracción: •

Definir las cargas actuantes en la unión y su orientación con respecto a las piezas de madera.

•

Seleccionar el diámetro y la longitud de los clavos.

•

Determinar la longitud de penetración y calcular la carga admisible para un clavo perpendicular al grano; ídem para clavos lanceros; ídem para clavos en madera seca. 16

•

Determinar el número de clavos y su ubicación, se usa por lo menos 2 clavos. Se aconseja un pretaladro para maderas densas (MIDUVI, 2014).

Uniones Empernadas Los procedimientos son: •

Definir las cargas actuantes en la unión y su orientación, y seleccionar el diámetro de los pernos.

•

Determinar la carga admisible por perno (sometidos a doble, simple o múltiple cizallamiento).

•

Estimar el número de pernos requerido y definir su ubicación.

•

Reducir la carga admisible por efecto de grupo.

•

Verificar la carga admisible en la unión, y en caso necesario, aumentar el número de pernos o su diámetro (MIDUVI, 2014).

Las recomendaciones se aplican a uniones empernadas de 2 o más elementos de madera. Los pernos y pletinas metálicas deben ser de acero estructural con resistencia a fluencia mínima 65 de 2300 kg/cm². Se deben evitar efectos de aplastamiento colocando elementos entre pernos y madera (arandelas, etc.) (MIDUVI, 2014). Se debe tomar en cuenta las condiciones de humedad, y caso necesario tratamiento anticorrosivo de las uniones (MIDUVI, 2014).

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Tabla Ⅲ Factores modificatorios de las cargas admisibles para uniones clavadas sometidas a cizallamiento.

Nota: 3 Ministerio de Desarrollo Urbano y Vivienda. (2015). Guía práctica para el diseño de estructuras de madera de conformidad con la Norma Ecuatoriana de la Construcción. Norma Ecuatoriana de la Construcción. Ecuador: Imprenta Activa, Quito. MIDUVI.

Simple cizallamiento El espesor de madera más delgado (cabeza de clavo) debe ser por lo menos 6 veces el diámetro del clavo, 6d. La penetración del clavo en el elemento que contienen a la punta debe ser por lo menos 11 veces el diámetro del clavo, 11d (MIDUVI, 2016).

Figura 7. Espesor mínimo y penetración de clavos sometidos a cizallamiento simple. Ministerio de Desarrollo Urbano y Vivienda. (2016). Guía práctica para el diseño de estructuras de madera de conformidad con la Norma Ecuatoriana de la Construcción. Norma Ecuatoriana de la Construcción. Ecuador: Imprenta Activa, Quito. MIDUVI.

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Figura 8. Ubicación de clavos lanceros. Ministerio de Desarrollo Urbano y Vivienda. (2016). Guía práctica para el diseño de estructuras de madera de conformidad con la Norma Ecuatoriana de la Construcción. Norma Ecuatoriana de la Construcción. Ecuador: Imprenta Activa, Quito. MIDUVI

Doble cizallamiento El espesor del elemento central debe ser por lo menos igual a 10 veces el diámetro del clavo, 10d. Tanto el espesor del elemento lateral adyacente a la cabeza del clavo, como la penetración del clavo en la madera de la punta, no debe ser menor que 5 veces el diámetro del clavo, 5d (MIDUVI, 2016). Si se clavan la mitad de los clavos desde cada lado, el espesor del elemento adyacente a la cabeza y la penetración del clavo en la madera que contiene a la punta pueden promediarse para efectos de establecer la relación con la longitud 5d (MIDUVI, 2016).

Figura 9. Espesores mínimos y penetración de clavos sometidos a doble cizallamiento. Ministerio de Desarrollo Urbano y Vivienda. (2016). Guía práctica para el diseño de estructuras de madera de conformidad con la Norma Ecuatoriana de la Construcción. Norma Ecuatoriana de la Construcción. Ecuador: Imprenta Activa, Quito. MIDUVI

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Figura 10. Unión empernada a doble cizallamiento. Ministerio de Desarrollo Urbano y Vivienda. (2016). Guía práctica para el diseño de estructuras de madera de conformidad con la Norma Ecuatoriana de la Construcción. Norma Ecuatoriana de la Construcción. Ecuador: Imprenta Activa, Quito. MIDUVI

Uniones con placas metálicas

Figura 11. Unión empernada con pletinas metálicas. Ministerio de Desarrollo Urbano y Vivienda. (2016). Guía práctica para el diseño de estructuras de madera de conformidad con la Norma Ecuatoriana de la Construcción. Norma Ecuatoriana de la Construcción. Ecuador: Imprenta Activa, Quito. MIDUVI

Uniones sometidas a múltiple cizallamiento

Figura 12. Unión empernada sometida a cizallamiento múltiple. Ministerio de Desarrollo Urbano y Vivienda. (2016). Guía práctica para el diseño de estructuras de madera de conformidad con la Norma Ecuatoriana de la Construcción. Norma Ecuatoriana de la Construcción. Ecuador: Imprenta Activa, Quito. MIDUVI

Generalidades de la madera La humedad de equilibrio es constante para casi todas las maderas, por lo que Kollman determino que la madera al ser saturada a un ambiente de humedad alcanza un equilibrio casi constante del 30% como un valor máximo.

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Cuando contiene el 15% de contenido de humedad es utilizada para diferentes construcciones, a la madera se le conoce como madera seca. Densidad de la madera: Está relacionada con las propiedades mecánicas y durabilidad de la madera para determinar la densidad de esta a partir del contenido de humedad, se estableció las diferentes densidades de la madera. (Durán, 2015) Contracción y expansión de la madera Las dimensiones de la madera disminuyen debido a que sus ejes empiezan a trabajar, es decir la madera se empieza a contraer, cuando se da en maderas secas esta se empieza a deformar. (Durán, 2015)

Figura 13. Madera verde y seca. Centro de transferencia tecnológica. (2015). Manual: La construcción de viviendas en madera. Chile. Recuperado de http://www.madera21.cl/wp-content/uploads/2016

Secado de la madera Este proceso se realiza debido a que la madera en la construcción es estructural o con un fin de terminación, el constructor tiene varios beneficios: Esta es más resistente que la madera verde, aumenta su resistencia contra los hongos, para las terminaciones de la vivienda adquiere con más resistencia la pintura y barnices. Lo más importante de la madera seca es que al ser utilizada como unión de madera encolada su resistencia incrementa racionalmente. (Durán, 2015) Se realiza el método de secado de aire que es un proceso lento y con menor efectividad, se le expone a la madera de manera indirecta al sol. Para ejecutar este proceso se debe de disponer de un lugar amplio de tal manera que el aire se distribuya uniformemente en la

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pieza. También se realiza el método de secado convencional en horno; en el que se determina de manera eficaz el grado de humedad con la desventaja que al realizar este método el material puede llegar a fisurarse e incluso a torcerse. (EDEM, 2011) Defectos del secado •

Arqueadora

•

Acanaladura

•

Encorvadura

•

Torcedura

•

Colapso

Tratamiento de la madera La madera como cualquier elemento debe de ser tratada para garantizar su durabilidad, protegiéndola de plagas como termita, mohos, insectos, coleópteros. Existen productos según lo que requiera la madera: •

Por la acción protectora que realizan: insecticidas, fungicidas, retardadores de fuego.

•

Por el tipo de preservante: solvente orgánico, hidrosolubles, creosotados.

•

Por el tipo de protección que se desea logar: protección preventiva, permanente, protección curativa. (Durán, 2015)

Uniones en la madera Según Simpson Strong-Tie Company, las viviendas con estructura en madera se materializan uniendo dos o más elementos independientes que convergen en un punto, conformando la estructura soportante. (Durán, 2015) Tabla IV Conexiones en madera en vigas y columnas

Punto de apoyo

Union de dos vigas

de vigas

en un apoyo

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Union de vigas Encuentro ente

mediante el uso de

vigas y otros

colgadores

elementos

metalicos.

Encuentro entre pie derecho y soleras

Con la ayuda de clavos se une los tabiques el pie derecho.

Encuentro entre

Union de un tabique

estructuras

interior con la ayuda

modelares

de clavos y pernos.

Arriostramientos

Unión de placa terciada.

Nota: 4 Conexiones en madera. Autores. (2018). Información tomada del Manual: La construcción de viviendas en madera. Chile. Recuperado de http://www.madera21.cl/wp-content/uploads/2016

Las intersecciones de los elementos estructurales mencionadas originan las uniones, mismo que deben ser diseñados de acuerdo a la resistencia y transmisión de cargas de un elemento a otro, los esfuerzos de comprensión se transmiten por siempre apoyo mientras que los de tracción requieren de un análisis para dar continuidad a la estructura. Se debe considerar el procedimiento para la materialización y tomar en cuenta si el nudo quedara o no a la vista. (EDEM, 2011) Se mantiene el sentido axial con las debidas fijaciones de los nudos e intersecciones de la estructura permitiendo que pueda ensamblarse generando una estructura que soporte lo establecido en el plano y transmita los esfuerzos. Para un diseño resistente se debe 23

considerar; la geometría de la estructura, realizar una comprobación de la unión que requiera el elemento estructural y proveer los elementos de diafragma en los planos paralelos a la dirección de las fuerzas laterales que actúan sobre la estructura. (Durán, 2015) Cuando el nudo en la construcción presenta algún tipo de falencia es necesario utilizar uniones, como son las uniones mecánicas, de contacto, encoladas. Las uniones metálicas son las más usadas en el rediseño ya que es una semi-rígidas, con gran resistencia. (Durán, 2015) Conectores metálicos Generalidades Existen los conectores para solicitaciones y dimensiones regulares y conectores para solicitaciones altas y dimensiones regulares. Tabla V. Comparación entre conectores. Los conectores para solicitaciones y

Los conectores para solicitaciones altas

dimensiones regulares

y dimensiones regulares.

Se fabrica a base de láminas de acero en rollo. Se fabrica a partir de planchas de acero. Pasan a una máquina que se encarga de Son cortados con modernos sistemas guiados doblarlos de acuerdo al diseño.

por láser para luego soldarlas.

Se realiza el tratamiento de galvanizado o Tiene métodos muy avanzados y carece de pintura que los mantendrá protegidos de la mano de obra directa. intemperie. Finalmente, se le practica las perforaciones y Toda la información del conector la tiene una hacerle los tratamientos que sean necesarios. máquina en un microprocesador, la cual toma Dependerá de la forma del conector.

las piezas y las verifica, para luego practicarle un soldado que automáticamente va siendo controlado.

Nota: 5 Tabla de comparación entre conectores. Autores. (2018). Información tomada del Manual: La construcción de viviendas en madera. Chile. Recuperado de http://www.madera21.cl/wp-content/uploads/2016

En el mercado existen gran cantidad de diferentes tipos de conectores, mismos que van desde los más simples hasta aquellos que son usados en la construcción de tres 24

dimensiones. Se encuentra piezas que fijan la madera a distintos elementos como son las vigas además las estructuras de acero, ladrillo, hormigón. Para el uso de los conectores en lo profesional se debe regir bajo las distintas normas existentes en el país. Aplicación Debido por su gran variedad los conectores son clasificados de acuerdo a la ubicación que tendrá definitivamente el conector en la estructura de la vivienda, también según la función que cumplen y su resistencia estructural. A continuación, se mencionará algunos tipos de conectores usados en la construcción de una vivienda. Entramado de piso Son aquellas fijaciones utilizadas para realizar fijaciones entre esta estructura y otras que inclusive pueden ser de distinta naturaleza

Figura 14: Entramado del piso. Centro de transferencia tecnológica. (2015). Manual: La construcción de viviendas en madera. Chile. Recuperado de http://www.madera21.cl/wpcontent/uploads/2016

Tabiquería Comprende todos los conectores utilizados en estos elementos para unir sus propios componentes, entre ellos o fijar estos a las fundaciones. (Durán, 2015)

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Figura 15: Conectores. Centro de transferencia tecnológica. (2015). Manual: La construcción de viviendas en madera. Chile. Recuperado de http://www.madera21.cl/wp-content/uploads/2016

Entramado de techumbre Son todas las uniones usadas en las estructuras de cerchas, vigas y otros, tales como placas dentadas y platos clavables, asientos de viga y ángulos, entre otros.

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Figura 16. Entramados. EDEM. (2011). Tecnologías de la madera aplicadas al diseño de estructuras.

Existen otros tipos en el que agrupa las fijaciones que son ocupadas en distintas etapas de la construcción para la unión distintos elementos .

Figura 17. Entramados y conexiones. EDEM. (2011). Tecnologías de la madera aplicadas al diseño de estructuras.

Para todo diseño de uniones se debe tener en cuenta las exigencias según la norma vigente. Al existir dos placas actuando como cubrejuntas, las que se deben incrustar simultáneamente sobre las dos caras de los extremos de las piezas de madera que convergen a una unión o empalme. Deben ser de igual tamaño y quedar dispuestas simétricamente respecto a los ejes de los maderos que se unen, la placa metálica no se debe deformar al ser instalada, se debe usar prensa que penetre de forma completa y simultáneamente los dientes en la madera, para que el eje del diente sea hincado perpendicularmente a la superficie de la madera y quede completamente embebido y que 27

el espesor de las piezas que se unen sea igual o mayor que el doble de la penetración del diente (EDEM, 2011). Las uniones son necesarias para el diseño de las estructuras de madera, las piezas tienen dimensiones específicas dependiendo del tamaño de los árboles. Las piezas de madera aserrada están entre 4 a 5 m. (EDEM, 2011) Propiedades mecánicas Generalidades La madera presenta capacidades o aptitudes para resistir fuerzas externas lo cual viene dado por las propiedades mecánicas, con lo cual podemos definir a una fuerza externa como la encargada de en ciertos casos alterar su tamaño, dimensión o deformación (Durán, 2015). Al límite elástico se le conoce como el esfuerzo por unidad de superficie, la deformación va aumentando conforme se aplica una carga (Durán, 2015). Se conoce como módulo de elasticidad a la medida de rigidez de la madera, determinado mediante la razón entre el esfuerzo por unidad de superficie y deformación por unidad de longitud. (Durán, 2015) Compresión paralela a las fibras Se presenta como la resistencia de la madera sometida a una carga en dirección paralela a las fibras, se les aplica a columnas cortas para determinar la tensión de rotura, tensión en el límite de proporcionalidad y módulo de elasticidad. (Durán, 2015)

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Figura 18. Ensayo de comprensión paralela a las fibras. Centro de transferencia tecnológica. (2015). Manual: La construcción de viviendas en madera. Chile. Recuperado de http://www.madera21.cl/wp-content/uploads/2016

Comprensión normal a las fibras Es la resistencia de la madera a una carga en dirección normal a las fibras, aplicada en una cara radial, determinando la tensión en el límite de proporcionalidad y tensión máxima.

Figura 19: Comprensión normal a las fibras. Centro de transferencia tecnológica. (2015). Manual: La construcción de viviendas en madera. Chile. Recuperado de http://www.madera21.cl/wp-content/uploads/2016

Flexión estática Es la resistencia de la viga a una carga puntual, aplicada en el centro de la luz, determinando la tensión en el límite de proporcionalidad, tensión de rotura y módulo de elasticidad. (NCh 987, 1986) 29

Figura 20: Ensayo en madera de la flexión estática. Centro de transferencia tecnológica. (2015). Manual: La construcción de viviendas en madera. Chile. Recuperado de http://www.madera21.cl/wp-content/uploads/2016

Tenacidad Capacidad que tiene la madera de absorber energía al aplicar una carga que actúa en forma instantánea. (NCh 986, 1986)

Figura 21: Ensayo de tenacidad sobre madera. Centro de transferencia tecnológica. (2015). Manual: La construcción de viviendas en madera. Chile. Recuperado de http://www.madera21.cl/wp-content/uploads/2016

Dureza Considera la resistencia que presenta la madera a la penetración. (NCh 978, 1986)

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Figura 22: Ensayo de dureza en la madera. Centro de transferencia tecnológica. (2015). Manual: La construcción de viviendas en madera. Chile. Recuperado de http://www.madera21.cl/wp-content/uploads/2016

Extracción de clavo Se determina su resistencia por la fuerza que se requiere para extraer un clavo de la madera. Considerando la resistencia al desclave en una superficie paralela a las fibras y en una superficie normal a las fibras. (NCh 979, 1986)

Figura 23: Extracción de un clavo. Centro de transferencia tecnológica. (2015). Manual: La construcción de viviendas en madera. Chile. Recuperado de http://www.madera21.cl/wp-content/uploads/2016

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Partes de una pieza de madera

Figura 24: Geometría de una pieza de madera. Centro de transferencia tecnológica. (2015). Manual: La construcción de viviendas en madera. Chile. Recuperado de http://www.madera21.cl/wp-content/uploads/2016

Defectos de la madera Defectos propios: Los que afectan directamente a las propiedades de resistencia y durabilidad son: Tabla VI Algunos defectos de la madera Es la abertura de sección relativamente circular que inicia por el desprendimiento de un nudo. Nudos sueltos

Los agujeros o nudos sueltos se pueden ubicar en la arista, en el borde de la cara, en el canto o en la zona central de la cara.

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Separación de fibras en la Rajaduras

madera que afecta dos superficies opuestas o adyacentes de una pieza.

Separación de elementos constitutivos de la Grietas

madera, cuyo desarrollo no alcanza a afectar dos superficies opuestas o adyacentes de una pieza. Desviación angular que presentan los elementos

Fibra inclinada

longitudinales de la madera, con respecto al eje longitudinal de la pieza. Degradación, descomposición y

Pudrición

destrucción de madera por presencia de hongos xilófagos y ambiente húmedo.

Nota: 6 Defectos de la madera. Autores. (2011). Información tomada del Manual: La construcción de viviendas en madera. Chile. Recuperado de http://www.madera21.cl/wp-content/uploads/2016

Defectos por elaboración Tabla VII Algunos defectos en la elaboración, y utilización de la madera

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Variación de la escuadría nominal de una pieza producida Escuadría irregular

por

la

desviación del plano de corte durante el aserrío, por

ejemplo,

sobredimensión. Separación elementos de Grieta

la

de

los

constitutivos madera,

cuyo

desarrollo no alcanza a afectar dos superficies opuestas o adyacentes de una pieza. Separación de fibras de la

Rajadura

madera que afecta dos superficies

opuestas

o

adyacentes de una pieza. Nota: 7 Defectos por elaboración en la madera. Autores. (2018). Información tomada del Manual: La construcción de viviendas en madera. Chile. Recuperado de http://www.madera21.cl/wp-content/uploads/2016

Cuidados y consideraciones de piezas de madera para el almacenamiento y protección a pie de obra Debido a esto, es de suma importancia tomar las siguientes precauciones y consideraciones: ▪

Almacenar la madera en forma encastillada y protegida de la exposición directa al sol.

▪

Evitar almacenar la madera en ambientes húmedos.

▪

Evitar contacto directo de la madera con el suelo.

▪

Mantener encastillado en orden, evitando piezas arrumbadas.

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Densidad La densidad es una variable importante para determinar la resistencia de la madera. Esta depende de varios factores, entre los cuales se puede mencionar: ▪

Composición de las paredes celulares

▪

Grosor de las paredes celulares

▪

Tamaño de las porosidades

▪

Composición de la celulosa (NCh 176/2, 1986 Mod. 1998)

Contenido de humedad Cuando la madera pierde agua por debajo del punto de saturación de las fibras, cada célula se compacta, lo que provoca mayor rigidez y resistencia de las fibras, y por ende, un incremento de su resistencia. (NCh 176/1, 1984) Tratamiento de la madera En varios estudios se ha demostrado que el proceso de la impregnación, debido al sometimiento de alta presión para lograr un buen resultado, produce un debilitamiento de la pieza y disminución de su resistencia. (Durán, 2015) Conexión realizada en la práctica Se plantea una conexión apernada, la cual transmite las fuerzas por medio de una placa inserta en una ranura prevista en los elementos de madera.

Figura 25: Esquema conexión viga-columna de madera con placa de metal. Abarca, A.; González, G. (2009). Comportamiento estructural de marcos de madera. Costa Rica-San José.

35

Se debe considerar a la hora de llevar a cabo el diseño de la conexión, es que la distribución geométrica de los pernos dentro de la misma, cumpla con espaciamientos mínimos para los pernos entre sí, o entre cada uno y los bordes del elemento de madera.

Figura 26: Distribución geométrica de los pernos en conexión. Abarca, A.; González, G. (2009). Comportamiento estructural de marcos de madera. Costa Rica-San José.

Los pernos utilizados para realizar la transmisión de esfuerzos entre las placas metálicas y los elementos de madera son de acero A325. Estos pernos son conocidos popularmente en el mercado nacional como tornillos grado 5 y sus longitudes fueron determinadas según el tamaño de la sección a la cual se realiza la transmisión. Descripción del material utilizado: Pino Madera Pino Las propiedades intrínsecas de la madera de pino en general se adecuan a las aplicaciones más diversas. Adecuadamente tratada, maciza, laminada o encolada se mecaniza fácilmente y ofrecerá un excelente acabado (Arkiplus, 2011-2017). Elementos de adecuación del entorno natural: creación de vallas, delimitación de propiedades y caminos, sendas, señalización horizontal o vertical y barreras de paso (Arkiplus, 2011-2017). 36

Construcciones del entorno rural: construcción de refugios, marquesinas, cubrecontenedores, observatorios, miradores y torretas (Arkiplus, 2011-2017). Mobiliario y decoración: bancos, mesas, sillas, papeleras, aparca-bicicletas, vallas y soportes publicitarios, jardineras y celosías (Arkiplus, 2011-2017). Construcción y edificación: Confección de elementos arquitectónicos a fines estéticos y constructivos, revestimientos de fachadas, cobertizos, pérgolas, recintos, estructuras, vigas, techos, cerchas, pisos, muebles y guarniciones interiores, moldajes o encofrados, contrachapados (Arkiplus, 2011-2017). Carpintería para exterior: Creación de suelos de jardín entarimado, pasarela pilotada, suelos y superficies transitables, terrazas, entarimados, pasarelas desenrollables (Arkiplus, 2011-2017). Infraestructura y obra civil: En el armado de puentes, cubriciones, contención de tierras traviesas de madera para vías férreas, barreras de seguridad vial, contención de tierras, escaleras, rompe-olas, postes de tendidos eléctricos y telecomunicaciones, pantallas acústicas, tableros, postes de transmisión (Arkiplus, 2011-2017). Carpintería naval: Confección de mástiles, cubiertas, muelles flotantes y embarcaderos, tablas, vigas, rollizos, tutores y pilotes (Arkiplus, 2011-2017). Pino en la construcción La madera es un elemento base en la industria de la construcción. Eligiendo la madera de pino adecuadamente protegida, se empleará un material resistente eficaz en todos los ámbitos de la edificación, desde la propia estructura del inmueble hasta la decoración de la casa y del jardín. Existen múltiples ventajas de la madera frente a otros materiales utilizados en la construcción, pero las más notables y las hacen la diferencian del resto son: •

El pino tratado es un elemento estructural más allá de la estética.

•

Es un material totalmente reciclable al servicio de la industria de la construcción.

•

Las tablas de pino tratado son elementos arquitectónicos ideales para revestimientos exteriores (Madex, 2003).

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El pino tratado es un material estructural más allá de la estética La madera está presente en diferentes formas: madera maciza, en vigas y laminada o encolada. En cualquiera de estas formas, la madera tiene un reconocido buen comportamiento en general. El pino tratado es particularmente resistente y eficaz en estructuras y aplicaciones que soportan grandes pesos y que están expuestas al exterior. Además de su estética, la madera posee buenas cualidades como: •

Resistencia al fuego (además no produce emanaciones tóxicas).

•

Resistencia física en relación a su peso.

•

Aislamiento térmico y acústico (si se combina con otros materiales estas cualidades se multiplican). (Madex, 2003)

Es un material totalmente reciclable al servicio de la industria de la construcción Se habla de material sano y vivo con multitud de propiedades como la regulación de la humedad del aire, evitando alergias, rinitis, problemas respiratorios y deshidratación, creando un hábitat más sano (Madex, 2003). Las tablas de pino tratado son elementos arquitectónicos ideales para revestimientos exteriores Cada día más, la madera forma parte importante de la arquitectura y construcción de edificios. El revestimiento exterior de madera de pino tratado cumplirá las 3 exigencias habituales de cualquier proyecto: •

Proteger de la intemperie.

•

Resistir a los choques y golpes.

•

Ser estético (Madex, 2003).

Pino Silvestre El pino silvestre es un árbol que puede alcanzar los 35 a 40 metros de altura, diámetros normales mayores a un metro y llegar a los 500 y 600 años de edad en buenas estaciones ecológicas (Hermoso Prieto, 2001). Tiene un secado al aire rápido, sin deterioro de su calidad, pero se deberá tener cuidado con la marcada tendencia que presenta al azulado. Este riesgo es menor si el secado de la madera se realiza artificialmente. Es una madera clasificada como poco durable, siendo impregnable la albura, pero no el duramen. Presenta buenas aptitudes para la obtención de chapas, tanto por desenrollo como por corte a la plana, para el encolado con cualquier 38

tipo de cola, para todo acabado y para el clavado y atornillado, con altas resistencias al arranque (Hermoso Prieto, 2001). La resistencia de la madera es mayor a medida que aumenta la densidad. Para evaluar la densidad de la madera es necesario conocer el nivel de humedad con el que se midieron su masa y volumen. Generalmente, la densidad de la madera se indica como densidad de aire seco, mediante la cual se miden su masa y volumen con un nivel de humedad del 12 %. La densidad se suele indicar como densidad seca y húmeda, mediante la cual se mide la masa de la madera en seco, y el punto de saturación de volumen (en torno al 30 %) con un nivel alto de humedad (Woodproducts, 2012). La resistencia a la tensión en el sentido de la veta suele ser unas 10-20 veces mayor que su resistencia en perpendicular a la veta. La resistencia a la tensión también depende de la densidad de la madera; por ejemplo, la resistencia a la tensión de la madera de primavera de un pino es únicamente una sexta parte de la madera de verano. La resistencia a la compresión de la madera secada al aire es, aproximadamente, la mitad de su correspondiente resistencia a la tensión (Woodproducts, 2012). La elasticidad y durabilidad de la madera es mayor a medida que aumenta su densidad. El módulo de elasticidad de la madera en el sentido de la veta puede ser hasta 100 veces mayor que el mismo parámetro en perpendicular a la veta. En el sentido radial, el módulo de elasticidad es unas dos veces mayor que el mismo parámetro en sentido tangencial (Woodproducts, 2012). Descripción de la madera •

Albura: amarillo pálido.

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Figura 27. La albura es el leño más claro del pino y el duramen el leño más oscuro del pino. Wikipedia. (14 de marzo de 2018). Wikipedia. La enciclopedia libre. Obtenido de Albura: https://es.wikipedia.org

•

Duramen: rojizo como muestra la figura 1.

•

Fibra: recto.

Figura 28. Fibra recta del pino. Félix Bermejo. (2014). Tableros y Moldaduras. https://tmolduras-fbermejo.es/

•

Defectos característicos: Nudos pequeños a grandes, sanos y saltadizos medianamente frecuentes. Bolsas de resina pequeñas (Medina, 2010).

Impregnabilidad •

Abertura: Impregnable.

•

Duramen: De poco a no impregnable (Medina, 2010).

Mecanización •

Aserrado: Fácil, sin problemas.

•

Secado: Fácil y rápido.

•

Riesgos muy pequeños de deformaciones y fendas. 40

•

Cepillado: Fácil.

•

Encolado: Fácil.

•

Clavado y atornillado: Fácil.

•

Acabado: Fácil (Medina, 2010).

Propiedades Físicas •

Densidad aparente al 12% de humedad 500 - 540 kg/m3.

•

Estabilidad dimensional.

•

Coeficiente de contracción volumétrico 0,38 % madera estable.

•

Dureza 1,9 madera blanda a semiblanda (Medina, 2010).

Propiedades Mecánicas •

Resistencia a flexión estática: 1057 kg/cm2.

Figura 29. Medina, M. (2010). Maderas Medina S.L. Obtenido de Pino Silvestre: www.maderasmedina.com

•

Módulo de elasticidad: 94.000 kg/cm2

•

Resistencia a la compresión: 406 Kg/cm2

Figura 30. Medina, M. (2010). Maderas Medina S.L. Obtenido de Pino Silvestre: www.maderasmedina.com

•

Resistencia a la tracción paralela: 1020 kg/cm2 (Medina, 2010) .

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Figura 31. Medina, M. (2010). Maderas Medina S.L. Obtenido de Pino Silvestre: www.maderasmedina.com

Fallas en unión viga columna Modo de Falla I Este modo de falla ocurre cuando se produce el aplastamiento del miembro principal (placa de acero) o el miembro unido. Según sea el miembro que sufre el aplastamiento, el modo se identifica mediante el símbolo Im para el aplastamiento en la placa de acero e Is para el aplastamiento en los miembros unidos de madera (Villalobos y Gonzalez, 2009).

Figura 32: Modo de falla por aplastamiento en el miembro principal y en los miembros unidos. Villalobos, F., y González, G. 2009. Comportamiento estructural de conexiones sismorresistentes de elementos de madera laminada en sistemas viga-columna (ductilidad local). X Seminario de Ingeniería Estructural y Sísmica. San José, Costa Rica

Modo de falla II En este modo de falla, se produce el aplastamiento en la madera y una rotula plástica en la interfase (Villalobos y Gonzalez, 2009).

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Figura 33. Falla por aplastamiento en la madera y fluencia en la interfase. Villalobos, F., y González, G. 2009. Comportamiento estructural de conexiones sismorresistentes de elementos de madera laminada en sistemas vigacolumna (ductilidad local). X Seminario de Ingeniería Estructural y Sísmica. San José, Costa Rica

Falla de 3 conexiones sismorresistentes Falla de 3 conexiones sismorresistentes construidas a escala natural según las dimensiones obtenidas por el diseño, la conexión ensayada, representa la unión viga columna para el segundo nivel de la estructura. Sus fallas se producen al utilizar una carga cíclica quasi-estática y carga estática monotónica (Villalobos y Gonzalez, 2009).

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Figura 34. Montaje propuesto por la falla de las conexiones sismorresistentes. Villalobos, F., y González, G. 2009. Comportamiento estructural de conexiones sismorresistentes de elementos de madera laminada en sistemas vigacolumna (ductilidad local). X Seminario de Ingeniería Estructural y Sísmica. San José, Costa Rica

Figura 35. Falla de especímenes en ensayos de caracterización de componentes (a) Aplastamiento perpendicular al grano de la madera (b) Falla de perno en tensión axial (c) Falla por flexión en pernos. Villalobos, F., y González, G. 2009. Comportamiento estructural de conexiones sismorresistentes de elementos de madera laminada en sistemas viga-columna (ductilidad local). X Seminario de Ingeniería Estructural y Sísmica. San José, Costa Rica

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Figura 36. Tipo de falla que se presentó en la conexión, la deformación de los pernos y el aplastamiento en la madera (a) Ejecución del ensayo (b) Falla en la conexión apernada en la columna (c) Aplastamiento en la madera para los pernos más esforzados (d) Deformación en el perno más esforzado (e) Viga después del ensayo. Villalobos, F., y González, G. 2009. Comportamiento estructural de conexiones sismorresistentes de elementos de madera laminada en sistemas viga-columna (ductilidad local). X Seminario de Ingeniería Estructural y Sísmica. San José, Costa Rica

Figura 37. Modo de falla del espécimen (a) Tipo de falla que se presentó en la conexión (b) Deformación en el perno más esforzado (c) Columna después de la falla. Villalobos, F., y González, G. 2009. Comportamiento estructural de conexiones sismorresistentes de elementos de madera laminada en sistemas viga-columna (ductilidad local). X Seminario de Ingeniería Estructural y Sísmica. San José, Costa Rica

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Proceso constructivo

Figura 38: Corte de la placa metálica, según el diseño. Autores. (2018). Maqueta estructural - Materiales de Construcción.

Figura 39: Placas, madera de columna y vigas cortadas a medida para la maqueta. Autores. (2018). Maqueta estructural - Materiales de Construcción.

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Figura 40: Conexión con una placa mediante pernos madera-madera. Autores. (2018). Maqueta estructural Materiales de Construcción.

Figura 41: Conexión columna - viga mediante una placa metálica a escala. Autores. (2018). Maqueta estructural Materiales de Construcción.

Figura 42: Conexiones viga - columna en una maqueta a escala de una casa. Autores. (2018). Maqueta estructural Materiales de Construcción.

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Figura 43: Maqueta a escala de una vivienda con conexión con placa L interna entre columna - viga. Autores. (2018). Maqueta estructural - Materiales de Construcción.

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Conclusiones

Katherine León La madera es un material fundamental en la construcción tanto como material de apoyo en estructuras como al formar parte de la misma. En estructuras de madera está determinado por las tensiones de cizalle, las tensiones del aplastamiento y las flexiones del perno. En la tensión de aplastamiento se analiza considerando la densidad de está en estado seco. Para el diseño de los pernos que van incrustados en la conexión se toma en cuenta la esbeltez de los pernos con ello podemos conocer las cuantías de flexión del perno estableciendo así la resistencia de las tensiones de aplastamiento. En una construcción moderna resalta los conectores, y se destaca básicamente la eficiencia, seguridad y estética. Con lo cual, al tener los conectores existe una mayor resistencia en la madera, lo que asegura que la estructura fallará por esta última y no por el conector, al haber escogido el conector adecuado según la madera a utilizar y la fuerza que debe resistir la unión. Cabe señalar que el costo inicial de utilizar conectores puede ser alto, pues se requiere personal capacitado con la finalidad de sacar todo el provecho a este sistema. Dayana Urgilez Para realizar una estructura en madera se debe considerar en primer lugar el gusto del cliente y los recursos económicos que el posea. Para la ejecución de la estructura, la madera debe seguir un proceso necesario el cual consta en secar la madera, luego fumigarla para evitar que penetren agentes dañinos, luego lacarla y posteriormente realizar las conexiones necesarias dependiendo de la utilización que se va a dar. Nuestra maqueta fue realizada en pino, esta madera tiene la ventaja de ser más trabajable pero no posee mucha resistencia, realizamos una unión en L la cual es apernada, la misma que transmite las fuerzas por medio de una placa inserta en una ranura prevista en los elementos de madera. A mi consideración las estructuras se deberían dar en viviendas de hasta 2 pisos puesto que la madera resiste solo su propio peso, por lo cual, se realiza conexiones con el apoyo de placas metálicas con el fin de brindar una mayor resistencia y generar un trabajo viga – columna conjuntamente. 49

Antonieta Cayamcela Para realizar una edificación en madera es importante que el constructor a cargo del diseño deba de hacer un cálculo previo donde permita diseñarlo con una resistencia adecuada, los cálculos realizados son aquellos que permiten a la persona que está a cargo de la obra elija de manera adecuada el tipo de unión en la obra. Es importante que se escoja de manera correcta el tipo de unión, ya que permanecerá de manera definitiva en la obra, mejorando básicamente la eficiencia, seguridad y estética o terminación de la construcción con estructura en madera. Mónica Quezada Al utilizar la madera de pino protegida, como fue aplicada al realizar la maqueta, obtendremos al hablar solo de madera una estructura resistente eficaz, en todos los ámbitos de la edificación, desde para la estructura hasta la decoración. El secado del pino silvestre se puede realizar a la intemperie sin sufrir deterioros en su calidad. Esta madera tiene buenas capacidades para el clavado y atornillado, con altas resistencias al arranque. Las fallas más comunes que se pueden presentar en la unión que utilizamos para realizar nuestra maqueta es, la deformación de los pernos, el aplastamiento en la madera y falla en el espécimen teniendo deformaciones los pernos mas esforzados.

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ANEXOS

Imagen 1: Maqueta finalizada conexiones madera - madera. Autores. (2018). Maqueta estructural - Materiales de Construcción.

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Imagen 2: Conexión madera - madera mediante una placa metálica. Autores. (2018). Maqueta estructural Materiales de Construcción.

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Imagen 3: Maqueta de una vivienda con uniones de madera - madera con placa metálica. Autores. (2018). Maqueta estructural - Materiales de Construcción.

Imagen 4: Vivienda realizada en madera en Cojitambo. Autores. (2018). Maqueta estructural - Materiales de Construcción.

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Imagen 5: Construcción de la vivienda - estructura de madera. Autores. (2018). Maqueta estructural - Materiales de Construcción.

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