Elementos que conforman el sistema estructural de la madera

Sistema estructural de la madera.

1. Diseño de Miembros
Estructurales en Madera
Barquisimeto, Julio 2015
INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO
“SANTIAGO MARIÑO”
EXTENSIÓN BARQUISIMETO
DEPARTAMENTO DE ARQUITECTURA
Alumna:
Gina Valentina Gil
CI. 21.054.906

2. Sistema Estructural en la Madera
Lamaderacomorecursonaturalrenovableesexplotada
enlamayorpartedelospaísesyusadaextensivamente
enformaindustrializadaparalaconstrucciónde
viviendas.Lamaderahasidounmaterialimportante
paralaconstruccióndeedificiosatravésdelahistoria
detodaslasregionesdelmundo.
EnlosEstadosUnidosyCanadádondelaconstrucción
deviviendastienelosmismospatronesquelaindustria
automovilística,laproducción de viviendas
unifamiliaresdemaderaconstituyeel90%deltotal
edificado.
Lospaísesindustrializados(EEUU,Canadá,Inglaterra,
AlemaniayFrancia,entreotros),hanutilizadodesde
hacemuchosañoslamaderacomomaterialde
construcción,bienseasolaoencombinaciónconotros
materiales.

3. PeroapesardequeVenezuelaesunpaísconamplios
recursos forestales,lossistemas constructivos
tradicionalmenteempleadosparalaconstruccióndelos
programas habitacionalessehan fundamentado
principalmenteenelusodematerialesdeconstrucción
comoelconcretoyelacero,entreotros,porloqueenel
presentetrabajoharemosunabrevedescripcióndelos
elementosqueconformanelsistemaestructuralenla
madera

4. Fundaciones
Paratrabajarconestructurasdemaderasedebeconsiderarsusfundaciones,
loselementosestructuraleshorizontales(envigados),verticales(tabique)yde
techumbre.Luegodeestopodemospasaradesarrollarlasinstalaciones,
Lasterminacionesylasobrascomplementarias.Entodasestasetapas
podemosutilizarlamaderaestructural,perodedistintamadera
Lascontraccionesdemaderaadoptan,porloregular,dosforma:la
construcciónconmarcosligerosylaconstrucciónconmaderapesada
-laconstruccióndemarcosligerosdemaderautilizamiembrosdelgadosmuy
cercanosentresiparaformarmuros,pisosytechos
Enunsistemallamadoconstrucciónconestructuradeplataforma.
-Laconstrucciónconmaderapesadautilizamiembrosmasgrandes
dispuestosconunsistemadepostesyvigas.Laconstrucciónconmarcos
Ligerosdemaderaolaconstrucciónconmaderapesadasepuedencombinar
conestructurasdemamposteríaparaobtenerunincrementoenla
resistenciaalfuegoylacapacidaddecarga.

5. Todaedificaciónrequierebajoelnivelnatural
delsuelo,unabasedesustentaciónpermanente
encargadaderecibirdiferentesesfuerzosy
transmitirlosalsuelo.Aestabasede
sustentaciónseledenominafundación.
Eltipodeesfuerzorelevanteaquesesometeel
sueloeseldecompresión,productodelpeso
propiodelafundación,muros,entrepisosy
techumbre,máslassobrecargasdeusoylas
accidentalesdediversasmagnitudesyen
distintasdirecciones,comoporejemplo
sobrecargasaccidentalesporsismo,nieveo
vientos,yesfuerzosnormalesnouniformes
transmitidosalafundaciónenestadode
presionesnouniformes.
Porotraparte,lafundaciónaíslalaedificación
delterreno,resguardándolatantodehumedad
comodelataquedetermitasydeotros
insectos,factoresgravitantesenlapérdidade
resistenciadeunaestructuraenmadera.
Esasíqueparadiseñarydarsoluciónalafundación
adecuada,sedebenconsiderar:
•Condicionesdecarga
•Característicasdelsuelo
•Restriccionesconstructivasdelaobra
Laimportanciafundamentaldequeunasoluciónde
fundaciónseaadecuada,resideenqueeslapartede
laobraconmenosprobabilidaddeserreparadao
reforzada,encasodefallafutura.

6. Columnas
Lascolumnasdemaderapueden
sermacizas,odevariaspiezas
ensambladas.
Columnasmacizas:
Generalmenteseunenaltecho
medianteunensambleamedia
madera,oenformadeU.
Columnasdepiezasensambladas:
Delasnumerosasvariantes,soloilustramos
lamasutilizada,queconsisteendostablas
paralelasseparadasportacosdemadera.El
conjuntoseprensapormediodetornillos
pasantes.

7. Estesistemasebasaesencialmenteenapoyarvigas
sobrecolumnasutilizandoparaellodiversosmétodos
deuniónsegúneltipodeedificaciónquesetrate.
Lascolumnas,casisiempremiembrosverticales
robustosdeunasolapieza,encargadasdela
transmisióndecargasalsueloocimiento,descansaran
sobreunabasesolidaobienseencontraranhincados
enelsuelo,loquecontribuyeeficazmenteala
estabilidaddelaestructuraantelasfuerzaslaterales.
Secolocaranguardandoentreellasseparaciones
variablessegúnelrequerimientodelproyecto.
Lasvigassonelementosdedimisionesmasesbeltas
quelascolumnas, seencuentran apoyadas
directamentesobrelascolumnasosobreunaviga
principal,formandoentrepisosolaestructuradeun
techo.

8. Debidoalaincertidumbreenelgradodecontinuidadque
puedelograrseenlasunionesdelasvigasycolumnas,y
entreestasylacimentación,sedebecontarconelementos
queproveenestabilidadlateralalsistema.Estoseobtiene
pormediodemiembrosendiagonalqueformentriángulos,
diagramasdemaderauotroselementosadecuadamente
unidosalconjuntodevigasycolumnas.

9. Vigas de Cargas
TeoríaFundamental
Losprincipiosfundamentalesdelpredimensionado
devigaslocomprende:
•Teoríadelaflexión:explicalasrelacionesentrelas
fuerzasaplicadasylageometríadelmiembro
Unavigaesunelementoestructuralqueresiste
cargastransversales.Generalmente,lascargasactúan
enángulorectoconrespectoalejelongitudinalde
laviga.Lascargasaplicadassobreunavigatiendena
flexionarlaysedicequeelelementoseencuentraa
flexión.Porlocomún,losapoyosdelasvigasse
encuentranenlosextremosocercadeellosylas
fuerzasdeapoyohaciaarribasedenominan
reacciones.
estructural(análisisestructural),conel
comportamientodesuseccióntransversalpor
accióndelascargas(análisisdemiembros)

10. AnálisisEstructural
•Consisteenencontrarlosefectosdelascargasenla
estructura,enlaformadefuerzacortanteymomento
flector
•Dependedelageometríadelaestructura(formay
tamañogenerales),delostiposdeapoyoydelascargas
aplicadassobrelaestructura
•Seobtienenfuncionesquerepresentanlasvariaciones
delasmagnitudes(alolargodelelemento)delafuerza
cortanteyelmomentoflector
Análisisdelmiembro
•Relacionalasmagnitudesdefuerzacortantey
momentoflector,conlosesfuerzosproducidosenlos
diferentesplanostransversales(seccionestransversales)
delmiembroestructural
•Dependedelosvaloresdelafuerzacortanteyel
momentoflectorydelaspropiedadesdelasección
transversal
•Seobtienenesfuerzosvariablesdentrodelasecciones
transversales,quedebenserresistidosporelmaterial
queconformaelmiembroestructural

11. esunelementodeconstrucciónutilizadoparaevitar
quedoselementosestructuralesdeotrosestén
separados.Lavigadeamarreinferioresunacolumna
decementouhormigón,ytienecomofunciónprincipal
ladeamarrarlosmurosdeladrillosdemaneraque
trabajensolidariamentefrentealascargaslateralesque
pueden ser vientos o terremotos.
Otrafuncióndelavigadeamarreinferioresservirde
intermediarioparalaunióndelaestructuradeltechoa
lasparedes.Lavigadeamarre,comosunombrelo
indica,amarralasparedesdelacasaylashacemás
resistentesaloshuracanesyterremotos.Lavigade
amarretienecomofunciónprincipalladeamarrarlos
muros debloquesdemanera quetrabajen
solidariamentefrentealascargaslateralesquepueden
servientosoterremotos.
Viga de amarre

12. Tambiénlavigadeamarresirvecomodintelsobrelos
huecosdepuertasyventanas,poresoselellamatambién
viga-dintel.Lavigadeamarreconstade4varillas
longitudinalesde3/8”,unaencadaesquina,yaroso
estribosde3/8”separadosa30centímetros.
Lamezcladeconcretoqueseusaenlavigadeamarre,es
másfuertequelaseusaenlazapataoenelllenadodelos
huecosdelosbloques,porquelavigadeamarrenecesita
sermásresistente.Elhormigónqueseutilizatienela
proporción1:2:4,queentérminosprácticosconsisteen
unafundadecemento,porunacarretilladearenagruesa
pordoscarretillasdegrava.Lacantidaddeaguaausarpor
fundadecementoesdeunalatade5galones.
quecontendráprovisionalmenteelconcreto
hastaqueéstefragueoendurezca.Comola
vigatieneveintecentímetrosdealtura,se
necesitandostablasde10o12pulgadasa
cadalado.Encofradoydesencofrado
Parapodervaciarlavigadeamarre,esnecesario
previamenteencofrarla,esdecir,colocarlamadera

13. Antesdevaciarlavigadeamarre,hayquetaparlos
huecosquenollevanvarillaparanodesperdiciarel
concreto.Estosehaceconpiedras,papelopedazos
debloques.Alvaciarlavigadeamarrehayquedar
algunosgolpecitosconunmartilloalencofradopara
lograrunacorrectacompactacióndelhormigón,es
decir,evitarlosvacíosocucarachas.Además,conel
mismopropósito,sepuedeusarunavarillapara
puyarporarriba.
Enelcasodelavigadeamarre,sedesencofra
alas24horasdelvaciado;esdecir,deundía
paraelotro.
lascualesestaránclavadasalaparedconclavosde
acerocontirasdemaderaquelasunanenlaparte
superiorparamantenerlaseparaciónyevitarquela
presióndelconcretolasvire.
Sellamadesencofraralprocesodequitarel
encofrado,unavezelconcretoendureceyadquiere
laresistenciaparasostenerseporsímismo.

14. Uniones entre elementos
Lamayoríadelasestructurasdemaderaestán
formadasporpiezasunidasentresí.Lasuniones
constituyenpuntossingularesqueesnecesario
estudiarcontododetalle,yaqueelfallodeunadesus
unionespuedesignificarelfallodelconjunto.Las
unionesentrepiezasdemaderapuedenclasificarse
atendiendoadiversoscriterios.
Eldiseñodeunauniónserámásacertadocuando
cumplalostresrequisitossiguientes:
•Simplicidad:cuantomássencillasealauniónmejor
seráelresultadoestéticoymecánico,asícomosu
cálculo.
•Mínimomaterialauxiliar:cuantosmenosherrajes
senecesitenmejorseráelcomportamientoalfuego
ymáslimpioserásuaspecto.
•Fabricaciónymontaje:seránpreferibleslas
solucionesquerequieranunprocesodefabricación
ydemontajemássencillo.
Los medios de unión pueden clasificarse en los
grupos siguientes:
• Uniones carpinteras
• Uniones mecánicas:
• Clavijas:
• Grapas
• Clavos
• Tirafondos
• Pernos
• Pasadores
• Conectores:
• Anillo
• Placa
• Dentados
• Placas clavo
• Uniones encoladas

15. Lasviviendasconestructuraenmaderasematerializan
uniendodosomáselementosindependientesque
convergenenunpunto,conformando laestructura
soportante:
Punto de apoyo de vigas
Encuentro entre vigas
y otros elementos
Encuentro entre pie derecho y soleras
Encuentro entre estructuras modulares
Arriostramientos
(A) pie derecho inicial (B) pie derecho intermedio.

16. Lassolucionesparalosnudospuedenseratravésde:
•unionesmecánicas:sonlasmásampliamenteusadasen
laconstrucciónconestructurademadera.
•unionesdecontacto:utilizadasparalafijacióndepiezas
comprimidasexclusivamente.
•unionesencoladas:noserecomiendanparalapráctica
habitual,yaqueelconceptoseaplicamásbienparala
fabricacióndemaderalaminadaencolada.
Sonelementosmetálicos,generalmentecilíndricosyde
aceroquesehincan,insertanoatornillanenlaspiezasde
maderaqueconstituyenlaunión.
Fijaciones mecánicas
Unionesdecizallesimple:Cadaclavo
atraviesacompletamenteunsolomaderoa
lavez.
Unionesdecizallemúltiple:Cada
clavoatraviesaalmenos2maderos
completamente.

17. Eltornillo
Sehageneralizadoelusodepernosde
anclajeparafijarlasolerainferiordel
entramadoverticalalsobrecimientooa
lavigadelsegundopiso.
Pernos de anclaje
Esunelementodefijaciónutilizadocomúnmente para
neutralizarfuerzasdedondesudesempeño es
mayormentesuperioraldelosclavoscorrientesobien,
paratraspasarcargasmenoresenunionesquesolicitanlos
tornillosaextracciónlateral
Clavos
Puedenserdevástagolisoo
estriado,sonfabricadosa
basedealambreendurecido
(conbajocontenidode
carbono)porprocesode
trefiladoenfríopudiendo
tener terminaciones de
galvanizado,barnizado o
pulidos.

18. Tirafondos
Seidentificannombrandoprimero
sudiámetroexpresadoenpulgadas
ofraccionesdeellas.
Tabiquería
Comprendelosconectoresofijaciones
utilizadosenestoselementosparaunir
suspropioscomponentes,entreelloso
fijarestosalasfundaciones
Conectores Metálicos
Entramadodetechumbre:
Consideralosconectoresutilizadosentodala
estructuradetechumbre(cerchas,vigasalavista,
costanerasyotros),talescomoplacasdentadasy
platosclavables,asientosdevigayángulos,entre
otros.
Otros:
Enestaclasificaciónseagrupanlas
fijacionesinvolucradasenlas
distintasetapasconstructivasde
viviendas,bodegasyconstrucciones
conestructurademaderaengeneral.