APOYOS Y ANCLAJES

Aspectos generales Para una mayor claridad en la clasificacin y estudio de los sistemas constructivos es conveniente diferenciar las estructuras empotradas en la base con las que van unidas por medio de articulaciones o rtulas. Por este motivo distinguimos un sistema de vigas y columnas empotrado y un sistema de vigas y columnas rotulado. Ambos slo se diferencian en la forma en que se relacionan con su base de apoyo. Esta diferencia determina el sistema de arriostramiento del conjunto de la estructura. Apoyos y anclajes empotrados Requieren de una unin rgida en su base que generalmente slo es posible lograr por medio del empotramiento de los pilares. Esto requiere que las piezas sean resistentes a la humedad debido a que la solucin elemental est constituida por un cimiento de hormign en el cual se inserta el pilar o columna. La madera es afectada por la pudricin cuando est en contacto con humedad y con el aire. Los elementos empotrados son fcilmente atacados por hongos y otros depredadores en los puntos en que estn en contacto ambos elementos, o sea en el sector en que emerge del empotramiento. La profundidad del empotramiento estar en relacin a la altura del pilar y a la carga que estar soportando, siendo 80 cm el mnimo recomendable para estructuras livianas. La ventaja de este sistema es que los arriostramientos que deben insertarse en los planos verticales del conjunto estructural, se pueden reducir sustancialmente. Es necesario para lograr esto que los planos horizontales, entramados de entrepiso y de techo, tengan la rigidez suficiente para transmitir en forma uniforme los esfuerzos horizontales a todas las columnas.

La madera debe siempre separarse del piso para evitar pudriciones.

Una pieza metlica sirve de apoyo a una viga que est unida a una estructura de madera laminada.

Apoyos y anclajes articulados En general, las uniones entre dos piezas de madera, ya sean directamente entre ellas o por medio de un herraje metlico, se consideran desde el punto de vista estructural como uniones articuladas. Esta circunstancia obliga a introducir en las estructuras ortogonales -como son por lo general las de las edificaciones- elementos diagonales o diafragmas rgidos para lograr estabilidad frente a las solicitaciones de vientos, sismos u otro tipo de fuerza lateral. La caracterstica del 'Sistema Columna/Viga' es precisamente que la unin del conjunto estructural con su base de sustentacin se logra por medio de una articulacin o rtula que consiste generalmente en un herraje metlico. Un factor importante a tener en cuenta en el diseo de estos herrajes -cuando los pilares se encuentran expuestos a la intemperie- es evitar el contacto directo de la madera con la base hmeda. Es recomendable que la madera quede por lo menos a 20 cm sobre el nivel de la tierra. Tambin debe evitarse el contacto de la madera con el metal en la superficie inferior de la base de apoyo, sector donde se acumula humedad por condensacin, ya que sta penetra con facilidad en la madera en el sentido de las fibras (longitudinal). En estos puntos es recomendable interponer varias capas de fieltro embreado entre la madera y el herraje metlico.

No slo deben resolverse adecuadamente los encuentros entre columnas y vigas, sino que tambin es importante el anclaje de diagonales y diafragmas (arriostramientos). Estos pueden ser de madera como tambin de metal. En este caso generalmente se usa hierro en barras que slo trabaja a la traccin, motivo por el cual debe colocarse en forma de diagonales en cruz. SISTEMA COLUMNA/VIGA ARTICULADO En una estructura diseada adecuadamente para resistir cargas horizontales, los pilares deberan transmitir solamente cargas verticales de compresin. Esto en muchos casos no es as, por lo que la solucin del apoyo debe considerar la transmisin de carga vertical y absorber los posibles esfuerzos laterales provenientes de vientos y sismos. En un sistema de columna y viga, gran cantidad de columnas estn en el interior de la edificacin y slo algunas expuestas a la intemperie. Estas ltimas requieren de un cuidadoso diseo, cuya solucin evite el contacto directo de la madera con la humedad y tambin el contacto del metal con la madera en la parte inferior, o sea en el sentido de la fibra de la madera. Todos los herrajes de los apoyos requieren de uno o varios elementos de anclaje que irn embutidos a la base de hormign. Su dimensin y profundidad deber someterse a clculo. Por su estrecho contacto con el hormign y con la tierra hmeda, es necesario que estos herrajes sean de acero galvanizado o de acero inoxidable, especialmente si van insertados en la madera. Muchas veces se utilizan para estas piezas acero comn revestido con pinturas anticorrosivas, que cumplen muy bien su cometido pero cuya proteccin en el tiempo es limitada. Diferentes soluciones La solucin ms simple es en base a dos pletinas empotradas que debern tener el espesor suficiente para evitar su pandeo. La madera separada de la base permite una buena aireacin. Una solucin frecuente es dejar insertado en la base una placa de hierro sobre la cual posteriormente se soldar o atornillar el elemento que permitir la unin con el pilar. Este puede ser un ngulo o placas laterales (1). Una solucin atractiva a la vista y especialmente adecuada para espacios interiores, es insertar un hierro T en la base de la madera. Este herraje queda cubierto por la madera y lo nico que se aprecia son las cabezas de los pernos. Estos pueden ser recubiertos por tarugos de madera (2). El apoyo ms usado est constituido por un hierro en U al que van soldados patas de anclaje por la parte inferior. Es recomendable que la transmisin de carga se efecte solamente por medio de los pernos, dejando separada la madera en su base para permitir su aireacin (3). Tambin se puede lograr una unin escondida, insertando un tubo en la base de la columna. Se debe procurar que la madera se apoye solamente en este perfil tubular y mantenerla separada de la base metlica, para evitar el contacto de sta con la humedad. Un perno que atraviesa el tubo y la madera evitar el levantamiento del pilar. El uso de perfiles U en ambos lados asegura el posible desplazamiento lateral de la columna. Es recomendable insertarlos en la madera para evitar ngulos expuestos que pueden producir dao a las personas. Los perfiles deben quedar insertos en el hormign y por lo tanto deben tomarse las precauciones para que queden perfectamente alineados (5). En estructuras de mayores dimensiones se requiere de apoyos ms robustos que abracen a la columna y la afiancen en todas las direcciones. Tambin en esta solucin se recomienda que las cargas verticales se transmitan al terreno por medio de los pernos, dejando la madera separada en su base (4). En otras soluciones se utiliza un tubo redondo o cuadrado que va anclado en el hormign. Sobre l hay una placa que es la base de apoyo del pilar. La conexin con ste puede hacerse introduciendo un hierro redondo en la madera, lo que garantiza un apoyo desmontable (6).

El empleo de perfiles U en ambos lados impide el desplazamiento lateral de la columna. Si en esta unin el empalme entre la madera y el hierro es de un largo superior a los 50 cm (medida variable segn el alto de la columna y la carga que soporta), puede considerarse sta como un empotramiento para los efectos del clculo estructural (7). Al utilizar perfiles U metlicos abrazando el pilar se puede -rebajando la madera en la parte inferiorlograr apoyar el pilar sobre el borde de los perfiles. La transmisin de carga se har por apoyo directo de la columna en el herraje y por medio de los pernos. La madera deber quedar separada del hormign del cimiento (8). Una solucin muy clara es cuando la placa de unin va inserta en la madera y la columna tiene apoyo en la placa horizontal y lo nico qe queda visible es el tubo de apoyo y los pernos pueden ir tapados por tarugos de madera (9).

SISTEMA COLUMNA/VIGA ARRIOSTRAMIENTOS O TRIANGULACIONES Para asegurar la estabilidad del sistema de columna y viga frente a solicitaciones como sismos y vientos, es necesario arriostrar la estructura. Arriostrar es sinnimo de rigidizar y este proceso debe abarcar todos los planos de una construccin, el plano inclinado de cubierta, el plano horizontal del entrepiso y los planos verticales. Esto se logra por medio de barras diagonales que se intercalan entre columnas y vigas. Tambin es posible asegurar el sistema estructural rigidizando los nudos, solucin que es ms complicada de desarrollar en estructuras de madera que en otros materiales como el hormign o el acero. La disposicin de estos elementos rigidizantes debe ser lo ms simtrico posible, para evitar el fenmeno de torsin en planta, es decir, el giro de los planos horizontales. El nmero de diagonales o diafragmas de rigidizacin debe ser verificado por un clculo estructural. En el caso de emplear el sistema de placas, stas irn clavadas, empernadas o unidas por placas metlicas conectoras o pernos, a los pilares y vigas, tratando de evitar uniones de difcil solucin. Los diafragmas pueden estar conformados por un bastidor de madera forrado con elementos rgidos, como placas de madera terciada, entablonado machimbrado diagonal o placas de madera aglomerada hidrorresistente. Las diagonales pueden ser de madera (resisten esfuerzos en ambas direcciones), barras metlicas (resisten esfuerzos slo de traccin) y ngulos o tubos metlicos (resisten esfuerzos de traccin y compresin). Sus uniones con la estructura son an ms

complejas, ya que deben resolver la transmisin de cargas horizontales hasta el terreno de fundacin. Un tringulo metlico fijado a la columna colocado por debajo de la viga y afianzado a ella permite insertar el hierro redondo de la diagonal. Este se puede tensar en su extremo con un sistema simple de roscas (10). Las diagonales pueden ser materializadas por hierro redondo soldable, el que va unido mediante un herraje simple a la viga y al pilar. Estos herrajes deben ir apernados entre ellos para que soporten en conjunto las solicitaciones de la unin. Es conveniente incorporar un tensor para regular la tensin en la barra (11). Existe otro tipo de anclaje que adems de servir de apoyo a la diagonal, conecta las vigas y las columnas por medio de una placa nica que al estar insertada en la viga y columna permite que la diagonal vaya en el eje de la estructura (12).

DETALLES DE LOS ENCUENTROS ENTRE COLUMNA Y VIGA Clasificacin de los sistemas Una posible clasificacin de estos sistemas constructivos es considerando la forma en que se unen las columnas y las vigas. Viga sobre columna (13). Es usual en edificaciones de un piso y especialmente en prgolas. Las cargas en este sistema se transmiten por el simple apoyo de la viga sobre la columna, o sea por compresin. Viga sobre columna en dos pisos (14). En este caso la columna del segundo piso debe transmitir por compresin la carga a la columna del primer piso. Esto debe efectuarse sin producir un aplastamiento de la viga que se interpone. Es recomendable lograr un apoyo directo de las columnas entre s. Viga contra columna (15). En este sistema la columna es continua y todas las vigas rematan contra ella. Para solucionar este tipo de nudo y generar el apoyo suficiente para soportar las vigas se requiere de un herraje metlico. En estructuras livianas este nudo puede resolverse con un sumplemento de madera. Este sistema es especialmente adecuado para la prefabricacin debido a que todas las vigas tienen un mismo largo y convergen en la columna a una misma altura. Muchos herrajes para este tipo de unin son pensados para un fcil montaje y tambin para ser fcilmente desarmables. Doble viga (16). Es el sistema ms usado y consiste en duplicar las vigas y abrazar la columna por ambos lados. Las soluciones para transmisin de cargas y unin de los elementos son diversas,

siendo el uso de pernos y conectores de anillo las formas normales. Estos deben ser calculados tanto en la carga que soportan como en su seccin, para evitar el aplastamiento de la madera. Doble columna (17). La viga va calzada entre dos o ms columnas. En este sistema a pesar de que la carga vertical es distribuida entre varias columnas, no es recomendable disminuir su seccin, debido a posibles pandeos y a la poca resistencia al fuego de los elementos demasiado esbeltos.

Apoyos Anclajes

APOYOS Y ANCLAJES, EMPOTRADOS O ARTICULADOSASPECTOS GENERALES Apoyos y anclajes empotrados Apoyos y anclajes articulados Sistema Columa / Viga Diferentes Soluciones

ASPECTOS GENERALESPara una mayor claridad en la clasificacin y estudio de los sistemas constructivos es conveniente diferenciar las estructuras empotradas en la base con las que van unidas por medio de articulaciones o rtulas. Por este motivo distinguimos un sistema de viga y columna empotrado y un sistema de viga y columna rotulado. Ambos slo se diferencian en la forma en que se relacionan con su base de apoyo, determinando esta diferencia el sistema de arriostramiento del conjunto de la estructura

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APOYOS Y ANCLAJES EMPOTRADOS:Requieren de una unin rgida en su base, lo que generalmente slo es posible lograr por medio del empotramiento de los pilares. Esto implica que las piezas sean resistentes a la humedad, debido a que la solucin normal est constituida por un cimiento puntual de hormign en el cual se inserta el pilar o columna. La madera es afectada por la pudricin cuando est en contacto con humedad y con el aire. Por esto, los elementos empotrados son fcilmente atacados por hongos y otros

depredadores en los puntos en que estn en contacto con estos dos elementos, o sea en el sector en que emerge del empotramiento.

La profundidad del empotramiento estar en relacin a la altura del pilar y a la carga que estar soportando, siendo 80 cm el mnimo recomendable para estructuras livianas. La ventaja de este sistema es que los arriostramientos que deben insertarse en los planos verticales del conjunto estructural, se pueden reducir sustancialmente. Es necesario para lograr sto que los planos horizontales, entramados de entrepiso y de techo, tengan la rigidez suficiente para transmitir en forma uniforme los esfuerzos horizontales a todas las columnas.

APOYOS Y ANCLAJES ARTICULADOS:En general, las uniones entre dos piezas de madera, ya sean directamente entre ellas o por medio de un herraje metlico, se conciben desde el punto de vista estructural como uniones articuladas. Este hecho produce que en las estructuras ortogonales -como son por lo general las de las

edificaciones se deben introducir elementos diagonales o diafragmas rgidos para lograr estabilidad frente a las solicitaciones de vientos, sismos u otro tipo de fuerza lateral. La caracterstica del SISTEMA COLUMNA VIGA es precisamente que la unin del conjunto estructural con su base de sustentacin se da por medio de una articulacin o rtula. Esta consiste generalmente de un herraje metlico.

Se detallan variados ejemplos ms adelante.Un factor importante a tener en cuenta en el diseo de estos herrajes cuando los pilares se encuentran expuestos a la intemperie es evitar el contacto directo de la madera con la base hmeda. Es recomendable que la madera quede por lo menos a 20 cm sobre el nivel del terreno.

Tambin debe evitarse el contacto de la madera con el metal en la superficie inferior de la base de apoyo, sector donde se acumula humedad por condensacin, ya que sta penetra con facilidad en la madera en el sentido de la fibra (longitudinal). En estos puntos es recomendable interponer varias capas de fieltro embreado entre la madera y el herraje metlico. En este sistema no slo deben resolverse adecuadamente los encuentros entre columnas y vigas, sino que tambin es importante el anclaje de diagonales y diafragmas (arriostramientos). Estos pueden ser de madera como tambin de metal. En este ltimo caso generalmente se usa hierro en barras, que slo trabaja a la traccin, motivo por el cual deben colocarse diagonales en cruz.

Aspecto de un poste empotrado en hormign sin poseer proteccin contra la humedad despus de unos pocos aos.

La madera debe siempre separarse del piso para evitar pudriciones.

SISTEMA COLUMNA / VIGAApoyos y anclajes articulados En una estructura diseada adecuadamente para resistir las cargas horizontales, los pilares deberan transmitir solamente cargas verticales de compresin. Esto en muchos casos no es as, por lo tanto la solucin del apoyo debe considerar la transmisin de carga vertical y absorber los posibles esfuerzos laterales provenientes de vientos y sismos. En un sistema de columna y viga, gran cantidad de columnas estn en el interior de la edificacin y slo algunas expuestas a la intemperie. Estas ltimas requieren de un cuidadoso diseo, cuya solucin evite el contacto directo de la madera con la humedad y tambin el contacto del metal con la madera en la parte inferior, o sea en el sentido de la

fibra de la madera. Todos los herrajes de los apoyos requieren de uno o varios elementos de anclaje que irn embutidos en la base de honnign. Su dimensin y profundidad deber someterse a clculo. Por su estrecho contacto con el hormign y con la tierra hmeda, es necesario que estos herrajes sean de acero galvanizado o de acero inoxidable, especialmente si van insertados en la madera. Muchas veces se utiliza para estas piezas acero comn revestido con pinturas anticorrosivas, que cumplen muy bien su cometido pero cuya proteccin en el tiempo es limitada. La parte inferior de esta columna de madera laminada se deterior por a accin de la lluvia y tuvo que ser reemplazada por una pieza protegida contra el agua, y vinculada con dos planchuelas "U" al resto de la estructura.

DIFERENTES SOLUCIONESLa solucin ms simple es en base a dos pletinas empotradas que debern tener el espesor suficiente para evitar el pandeo de ellas. La madera separada de la base permite una buena aireacin de ella.

Una solucin frecuente es dejar insertado en la base una placa de hierro sobre la cual posteriormente se soldar o atornillar el elemento que permitir la unin con el pilar. Este puede ser un ngulo o placas laterales.

Una solucin atractiva a la vista y especialmente adecuada para espacios interiores, es insertar un hierro T en la base de la madera. Este herraje queda cubierto por la madera y lo nico que se aprecia son las cabezas de los pernos. Estos pueden ser recubiertos por tarugos de madera.

El apoyo ms usado est constituido por un hierro en U al que van soldadas patas de anclaje por la parte inferior. Es recomendable que la transmisin de carga se efecte solamente por medio de los peritos, dejando separada la madera en su base para permitir su aireacin.

Tambin se puede lograr una unin escondida, insertando un tubo en la base de la columna. Se debe procurar que la madera se apoye solamente en este perfil tubular y mantenerla separada de la base metlica, para evitar el contacto de sta con la humedad. Un perno que atraviesa el tubo y la madera evitar el levantamiento del pilar.

El uso de perfiles U en ambos lados asegura el posible desplazamiento lateral de la columna. Es recomendable insertarlos en la madera para evitar ngulos expuestos que pueden producir dao a las personas. Los perfiles deben quedar insertos en el hormign y por lo tanto deben tomarse las precauciones para que queden perfectamente alineados.

En estructuras de mayores dimensiones se requiere de apoyos ms robustos que abracen a la columna y la afiancen en todas las direcciones. Tambin en esta solucin se recomienda que las cargas verticales se transmitan al terreno por medio de los pernos, dejando la madera separada en su base.

En otras soluciones se utiliza un tubo redondo o cuadrado que va anclado en el hormign. Sobre l lleva una placa que es la base de apoyo del pilar. La conexin con ste puede hacerse introduciendo un hierro redondo en la madera, lo que garantiza un apoyo desmontable.

El empleo de perfiles U en ambos lados impide el desplazamiento lateral de la columna. Si en esta unin el empalme entre la madera y el hierro es de un largo superior a los 50 cm (medida variable segn el alto de la columna y la carga que soporta), puede considerarse sta como un empotramiento para los efectos del clculo estructural.

Al utilizar perfiles U metlicos abrazando el pilar se puede -rebajando la madera en la parte inferior- lograr apoyar el pilar sobre el borde de los perfiles. La transmisin de car-a se har por apoyo directo de la columna en el herraje y por medio de los pernos. La madera deber quedar separada del hormign del cimiento.

Una solucin muy clara es cuando la placa de unin va inserta en la madera y la columna tiene apoyo en la placa horizontal y lo nico que queda visible es el tubo de apoyo y los pernos pueden ir tapados por tarugos de madera.

En la foto inferior la madera queda sobre el solado, sin proteccin contra la humedad, las piezas de hierro se oxidan por no ser galvanizadas y por no estar pintadas adecuadamente.