Diseño de miembros estructurales en madera

IUPSM

MIEMBROS ESTRUCTURALES EN MADERA

Tutor Bachiller Ing Hector MArquez Luis Aguilar 25301207 ESTRUCTURAS IV Escuela de arquitectura

LA MADERA ES UNO DE LOS ELEMENTOS MaS VALIOSOS PARA LA CONSTRUCCION

AL SER UTILIZADO COMO ESTRUCTURA SOPORTA ESFUERZOS DE COMPRESION traCCION O FLEXION

• El tipo de esfuerzo relevante a que se somete el suelo es el de compresion, producto del peso propio de la fundacion, muros, entrepisos y techumbre, mas las sobrecargas de uso y las accidentales, de diversas magnitudes y en distintas direcciones • La fundacion aisla del terreno, tanto de humedad como de ataque de termitas y de otros insectos, factores gravitantes en la perdida de resistencia de una estructura en madera

fundaciones • Para dar solucion a la fundacion adecuada, se deben considerar: Condiciones de carga, Caracteristicas del suelo y las Restricciones constructivas de la obra .

• La importancia fundamental para que una solucion de fundacion sea adecuada, reside en que es la parte de la obra con menos probabilidad de ser reparada o reforzada, en caso de falla futura.

FALLAS EN FUNDACIONES FALLAS COMUNES asentamiento es decir un descenso ocasionado por 1.

Calidad del suelo

2.

Deficiente compactacion del terraplen

3.

Vibraciones recibidas por el terreno que producen reubicacion de los estratos finos Peso de la estructura

fallas menos comunes Vuelco de la fundacion en torno a algun punto de giro, debido a mala distribucion de la carga y/o estrato de suelo de diferente espesor y capacidad de soporte, y/o momentos volcantes no equilibrados

CLASIFICACION DE FUNDACIONES Fundacion superficial aquella apoyada en estratos superficiales del terreno, siempre que tengan espesor y capacidad suficiente de soporte Fundacion profunda dada la mala calidad o insuficiente capacidad de soporte del terreno superficial, debe profundizarse, para alcanzar los estratos que sI tienen la capacidad de soporte requerida (fundacion soportante) o que el roce

entre la superficie lateral de la fundacion y el terreno se soporte la estructura (fundacion de ).

Una de las caracteristicas sobresalientes de este sistema constructivo es el bajo peso de su estructura. los tipos de fundaciones superficiales mas utilizados en las viviendas con estructura de madera son

• elementos donde las cargas principales actuan paralelas al eje del elemento, trabaja principalmente a compresion

• la columna solida sencilla es la mas frecuente, es una sola pieza de madera, cuya seccion transversal es cuadrada u oblonga.

• Tambien encontramos las columnas compuestas, conectadas por sujetadores mecanicos.

COLUMNAS • Los pie-derechos en marcos ligeros de madera y en entramados tambien son columnas.

• Utilizadas para salvar luces mayores a las normales en viviendas • Utiliza pilares o postes empotrados en su base los cuales reciben los esfuerzos a traves de las vigas maestras

Criterios Son Elementos sujetos a flexocompresion Apoyar a las vigas cargadas Las columnas se calculan con los principios basicos: Distribucion lineal de las deformaciones en la seccion transversal . •

COLUMNAS No hay deslizamiento entre el acero y el concreto Deformacion maxima permisible del concreto a la falla es= 0,003 in/in.

La resistencia en la tension del concreto es despreciable y no se considera en loa calculos.

Para compresion axial 1. Definir las bases de calculo. a) Grupo estructural de la madera a utilizarse b) Cargas a considerarse en el diseĂąo c) Condiciones de apoyo, y factor de longitud efectiva.

2. Determinar efectos maximos.

3. Establecer los esfuerzos admisibles, modulo de elasticidad, asi como el valor de Ck.

COLUMNAS 4. Asumir una escuadria, y extraer sus propiedades geometricas 5. Calcular la esbeltez para cada direccion 6. Calcular la carga admisible, y compararla con la carga solicitante.

COLUMNAS Para flexocompresion al 6. Se determina de la misma manera que para Compresion Axial.

7. Determinar la carga critica de Euler.

8. Calcular el factor de amplificacion de momentos km.

9. Verificar que la ecuacion general de elementos a flexocompresion sea satisfecha (que de un valor < a 1).

Es recomiendable que en ningun caso se tome una longitud efectiva menor que la longitud real no arriostrada

elemento estructural que resiste cargas transversales.

Generalmente, las cargas actuan en angulo recto con respecto al eje longitudinal de la viga.

Las cargas aplicadas sobre una viga tienden a flexionarla y se dice que el elemento se encuentra a flexion. Por lo comun, los apoyos de las vigas se encuentran en los extremos o cerca de ellos y las fuerzas de apoyo hacia arriba se denominan reacciones

VIGAS .Propiedades de las secciones: Ademas de la resistencia de la madera, caracterizada por los esfuerzos unitarios admisibles, el comportamiento de un miembro estructural tambien depende de las dimensiones y la forma de su seccion transversal, estos dos factores se consideran dentro de las propiedades de la seccion

Centroide punto imaginario en el cual se considera que todo su peso esta concentrado o el punto a traves del cual pasa la resultante de su peso.

Cuando una viga se flexiona debido a una carga aplicada, las fibras por encima de un cierto plano en la viga trabajan en compresion y aquellas por debajo de este plano, a tension.

VIGAS .- Momento de inercia - El momento de inercia se define como la suma de los productos que se obtienen al multiplicar todas las areas infinitamente pequeĂąas por el cuadrado de sus distancias a un eje.

Radio de Giro Esta propiedad de la seccion transversal de un miembro estructural esta relacionada con el diseĂąo de miembros sujetos a compresion. Depende de las dimensiones y de la forma geometrica de la seccion y es un indice de la rigidez de la seccion cuando se usa como columna.

El radio de giro se define matematicamente como r= donde I es el momento de , inercia y A el area de la seccion. Se expresa en

VIGAS -. centimetros porque el momento de inercia esta en centimetros a la cuarta potencia y el area de la seccion transversal esta en centimetros cuadrados.

El radio de giro no se usa tan ampliamente en el diseĂąo de madera estructural como en el diseĂąo de acero estructural.

VIGAS

Criterios

Realizar un corte en la seccion donde se desea conocer la magnitud de las fuerzas internas con un plano perpendicular al eje del elemento.

Luces continuas Espaciamiento entre vigas = 1,5 o 2 veces el peralte de la viga.

Aislar el elemento del sistema estructural

.Determinar

las reacciones por las ecuaciones eststicas de las condiciones de los apoyos

Salvan luces Trabaja principalmente en flexion y corte

Las fuerzas internas se obtienen de aplicar equilibrio sobre una de las dos porciones obtenidas por el corte DiseĂąo de miembros estructurales en madera

Las cerchas son parte de la estructura de una construccion, capaz de soportar cargas en su plano, aplicadas sobre los nodos

Cercha Simple Pares, diagonales y cuerda van en un mismo plano. Esto las hace facil de armar. la solucion en la union de los nudos se efectua con tableros estructurales contrachapados.

CERCHAS Cercha Compuesta Posee piezas adecuadamente interconectadas para funcionar como una unidad. El tener elementos dobles o triples da mayor rigidez y facilita la solucion de nudos al coincidir los ejes neutros de los distintos elementos. Su union se realiza con clavos, pernos, pasadores o conectores, y elementos mecanicos de union

Elementos de la cercha

CERCHAS

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

Tornapunta elemento que disminuye la luz de los pares y por lo tanto su escuadria.

Tirante pieza horizontal de una cercha que une el extremo inferior de los pares e impide que se separen

Pendolon elemento vertical que une un punto de la cumbrera con otro del tirante.

Diagonales pieza inclinada que une un par con el tirante.

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

CERCHAS Riostras permanentes de cerchas aseguran la estructuracion de la techumbre. podemos considerar los tableros estructurales, cadenetas entre cerchas siguiendo la linea de la cumbrera y de la solera de amarre, y riostras temporales que quedaran permanentes

Criterios Usos (puentes, estadios, recintos amplios, viviendas, etc.)

Comportamiento DiseĂąo por compresion DiseĂąo por traccion Aplicacion de las condiciones estaticas de equilibrio DiseĂąo de miembros estructurales en madera

ENTREPISOS Elementos estructurales que conforman un entramado de piso y entrepiso son -Vigas -Cadenetas o crucetas -Riostras Vigas:

Elementos estructurales lineales, horizontales o

inclinados, que salvan luces y que son solicitados por reacciones tales como: peso propio, sobrecargas de uso, viento, nieve y montaje, entre otros. trabajan en flexion y corte.

Un conjunto de vigas es lo que conforma basicamente la plataforma de piso o entrepiso.

ENTREPISOS El entrepiso es una plataforma que se apoya sobre un conjunto de vigas, columnas, tabiques y muros, la plataforma se compone de un sistema de vigas secundarias sobre la cual se coloca una cubierta de tablones u otro material

Criterios

Funcion (arquitectonica o estructural).

Clasificacion (unidireccional o bidireccional).

Material (hormigon, apoyada en madera, lamina de acero, etc.).

Carga

TECHOS La techumbre es toda estructura de una edificacion ubicada sobre el cielo del ultimo piso, que recibe un recubrimiento para aislar a la vivienda del medio ambiente, protegiendola del frio, calor, viento, lluvia y/o nieve.

Limaton o limatesa elemento angosto que va sobre la arista inclinada que se genera en la interseccion de dosaguas, separando el escurrimiento de las aguas lluvias.

Componentes: Cumbrera arista superior horizontal mas alta que separados aguas de la techumbre.

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

TECHOS

El techo de madera es un sistema que puede estar compuesto de serie de vigas casi siempre inclinadas, un conjunto de armaduras o la combinacion de ambos, se apoyan sobre tabiques de madera, muros de mamposteria o sobre vigas principales de madera u otro material.

Criterios Clima del entorno (techo para clima calidohumedo/calido-seco) Tipo de techo (plano, con pendiente, curvo, etc) Materiales ( tejas, madera, concreto, laminas de hierro, etc) Sistema de construccion

VIVIENDA UNIFAMILIAR DE DOS NIVELES

Planta baja

PRIMERA PLANTA