diseño estructural de una cabaña12 - copia

7/26/2019 Diseo Estructural de Una Cabaa12 - Copia

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DISEO DE UNA CUBIERTA

OBJETIVO

Objetivo General.

Aprender a disear una estructura de cubierta ya sea de maderatomando como parmetros principales las normas de seguridad vigentesen nuestro pas y la economa para la construccin de la misma.

Objetivos Especfcos

Aplicar conocimientos bsicos adquiridos en las asignaturasanteriores vistas para el dimensionamiento de los elementos

estructurales de la cubierta. Adoptar un criterio para escoger una pendiente de cubierta que

atienda las condiciones climatolgicas de lugar. Realizar el clculo del elemento estructural de acuerdo a las

cargas reales a las que se somete esta. Comprender el funcionamiento de la cercha como elemento

estructural


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1. INTRODUCCIN

Con los conocimientosadquiridos en clases nosemprenderemos al diseo deuna cubierta de tea colonial

empleando como materialimportante la madera que enestos !ltimos aos estsiendo e"plotado de manerairracional# puede que en unfuturo no muy leano estamateria prima sea agotada.

$s importante sealar que como es un proyecto simplemente de estudio y node%nitivo# debemos asumir que en el aspecto de las normas visuales de lamadera# nuestro material cumple con todas ellas a!n sin haber escogidorealmente el material. $n cuanto a las normas de proteccin# preservado ysecado de la madera# asumimos tambi&n para este proyecto que se las cumplea cabalidad.

2. MARCO TEORICO

'a madera es un material bastante !til en la parte estructural de la

ingeniera civil# dado que presenta un sin n!mero de ventaas y las

desventaas son muy pocas.

'a madera proviene de los rboles. $ste es el hecho ms importante atener presente para entender su naturaleza. $l origen de las cualidadeso defectos que posee pueden determinarse a partir del rbol de dondeproviene. 'a madera tiene una complea estructura natural# diseadapara servir a las necesidades funcionales de un rbol en vida# ms queser un material diseado para satisfacer necesidades de carpinteros.

LA MADERA Y SUS ROIEDADES

'a madera elaborada a trav&s de un proceso de aserro se denomina

pieza de madera y posee propiedades de%nidas.

!opie"#"es $%sic#s

(ndependientemente de la especie# la madera puede ser consideradacomo un material biolgico# anisotrpico e higroscpico.


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$s un material biolgico# ya que est compuesto principalmente por

mol&culas de celulosa y lignina. )iendo madera elaborada# puede ser

biodegradable por los ataques de hongos e insectos taladradores# como

son las termitas.

*or ello# a diferencia de otros materiales inorgnicos +ladrillo# acero yhormign# entre otros,# la madera debe tener una serie de

consideraciones de orden t&cnico que garanticen su durabilidad en el

tiempo.

'a madera es un material anisotrpico. )eg!n sea el plano direccin que

se considere respecto a la direccin longitudinal de sus %bras y anillos

de crecimiento# el comportamiento tanto fsico como mecnico del

material# presenta resultados dispares y diferenciados. *ara tener una

idea de cmo se comporta# la madera resiste entre- y - veces ms

en el sentido del ee del rbol# que en el sentido transversal.

/ebido a este comportamiento estructural tan desigual# se ha hecho

necesario establecer0

$e tangencial

$e radial

$e a"ial o longitudinal

$l ee tangencial# como su nombre lo indica# es tangente a los anillos de

crecimiento y perpendicular al ee longitudinal de la pieza.


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$l ee radial# es perpendicular a los anillos de crecimiento y al ee

longitudinal.

$l ee longitudinal# es paralelo a la direccin de las %bras y por ende# al

ee longitudinal del tronco. 1orma una perpendicular respecto al plano

formado por los ees tangencial y radial.

A continuacin pasaremos a enumerar algunas propiedades y caractersticasque presenta la madera dentro de su estructura

Caractersticas 1sicas de la 2adera.3 Contenido de 4umedad Cambios dimensinales /ensidad y *eso $speci%co $"pansin y conductividad t&rmica 5ransmisin y absorcin del sonido Conductividad $l&ctrica

*ropiedades Resistentes de la 2adera.3 Resistencia a la Compresin *aralela. Resistencia a la Compresin *erpendicular Resistencia a la 5raccin Resistencia al Corte Resistencia a la 1le"in *aralela al 6rano

*ropiedades $lsticas de la 2adera.3 2odulo de $lasticidad


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2odulo de Corte o Rigidez 2odulo de *oisson

$"isten varios factores que afectan al Comportamiento de la 2adera de loscuales mencionaremos algunos0

/efectos de Crecimiento(n7uencia del contenido de 4umedad.(n7uencia de la densidad.(n7uencia de la 5emperatura./uracin de la Carga./egradacin.Ataque de (nsectos.Ataques 8umicos

'a madera estructural se divide en tres grupos de acuerdo a su calidad0

2adera del 5ipo A0son maderas pesadas# duras# de un peso espec%coentre .9 y :.:- grs;cm- y .99 grs;cm- grs;cm


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TENSIONES ADMISI$LE EN LA MADERA

(!,po

)/e0i)-

+Bgf;cm-+

T!#cci#!#/e/#

)t+Bgf;cm-+

Co-p!esi

p#!#/e/#)c

+Bgf;cm-+

Co-p!esi

pe!pe"ic,/#!

)c+Bgf;cm-,

Co!te)v

+Bgf;cm-,

A -: :? :? ? :

$ : : :: -9 :-

C : > 9 : 9

$n caso de utilizarse una estructura bien entramada# se pueden mayorar las tensiones admisibles un :.

Dee0ioes A"-isib/es C*Cie/o R#so S*Cie/o R#so

C#!3#spe!-#etes 4

sob!ec#!3#s

L*566 L*276

So/#-etesob!ec#!3#s L*576 L*576

CONCETO8 'as cerchas o armaduras son uno de los elementos estructuralesque forman parte del conunto de las estructuras de forma activa. $s por elloque para establecer los aspectos relacionados con las cerchas# a continuacinse indica las propiedades de la cercha como elemento estructural sometido atraccin y compresin. Adems se muestra las propiedades que rige el diseo

de la cercha# as como las unidades adicionales requeridas# asimismo se indicael procedimiento para estimar las dimensiones de las secciones transversalesde los componentes de la cercha. *ara distinguir las propiedades de la cerchaprimero se establece la de%nicin donde se indica las ventaas#comportamiento# relacin con el cable y arco# materiales empleados para laconstruccin# elementos necesarios y los principales usos dados a esta unidadestructural. *osteriormente se seala algunos m&todos de resolucin decerchas as como el diseo y un eemplo de aplicacin. *ropiedades de lascerchas /e%nicin 'a cercha es una composicin de barras rectas unidas entre


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s en sus e"tremos para constituir una armazn rgida de forma triangular#capaz de soportar cargas en su plano# particularmente aplicadas sobre lasuniones denominada nodos +v&ase 1igura :,D en consecuencia# todos loselementos se encuentran trabaando a traccin o compresin sin la presenciade 7e"in y corte +=eer y Eohnston# :@>>D 4sieh# :@9-D FlveCOMONENTES DE UNA CERC9A

'os componentes tpicos de una cercha son mostrados a continuacin.

'uz.3 /istancia horizontal que se acomoda al ancho que separa losmuros de la casa. $n los e"tremos de la luz descansara la cercha y es ahdonde se ubicar los apoyos para que de esta manera todo el peso querecibe la cercha y el peso de la misma# sea transmitido a las columnas.

*endiente.3 Galor de la inclinacin en porcentae# que tienen los parescon respecto al tirante y la cual se encontrar entre cierto rango devalores especi%cados por norma seg!n el fabricante y dentro de loscuales se puede elegir un valor.

Altura.3 Galor de la longitud desde la base de la cercha +tirante, hasta el

nudo ms alto +interseccin entre pares,. $ste valor se de%nir en base ala pendiente que se asuma como la ms adecuada.

*ares.3 $lementos estructurales de madera que se encuentran en laparte superior de la cercha y sobre los cuales descansan las correas.

5irante.3 $lemento estructural de madera que se encuentra en la parteinferior de la cercha y al ras de la cual se arma el plafn para el cieloraso.

/iagonal.3 $lemento estructural de madera que sirve para rigidizar lacercha y para evitar la de7e"in interna de la misma..

*untal.3 'lamado tambi&n montante. $s un elemento estructural demadera que sirve# al igual que la diagonal# para rigidizar la cercha y para

evitar la de7e"in interna de la cercha. Cubierta.3 'a cubierta ser de calaminaD la misma tiene como %nalidad

proteger la estructura de las inclemencias atmosf&ricasD como ser0evitar la entrada de agua al espacio habitable# proteccin t&rmica#proteccin contra la nieve y otros.

Cumbrera.3 5iene como %nalidad evitar la entrada de agua en la partesuperior de la cercha# adems sirve como elemento de unin entre lascubiertas superiores que por si solas no puede llegar a cubrir la partesuperior de la cercha.


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Armadura 1an Armadura Bing *ost

Armadura 1luHArmadura =elga

Armadura 4oIe Armadura *ratt

Armadura de 5iera Armadura de 5iera )imple

Armadura 1inHArmadura 1inH )imple

Correas.3 $lementos estructurales normalmente de madera que sirvende apoyo a la cubierta y que apoyan a su vez en los pares.

TIOS DE CERC9AS

'os tipos ms comunes de cerchas de madera empleadas en construccinde edi%cios son los siguientes0


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U# #!-#",!# si-p/e se obtiee "e #"icio#! b#!!#s # /##!-#",!# b%sic# t!i#3,/#!. Debe obse!v#!se :,e ,# #!-#",!#si-p/e o est% eces#!i#-ete ;o!-#"# po! t!i%3,/os. E ,##!-#",!# si-p/e e/ >D 4sieh# :@9-,

EL DISEBO DE CERC9AS

)e debe elegir el tipo de cubierta +tea colonial# asbesto3cemento# metlicas, elcual nos permite determinar el peso por metro cuadrado# que# incluyendo lascargas vivas# posteriormente se tomara con cargas de diseo# y la distanciasentre correas que varan entre de acuerdo al tipo de cubierta a utilizar.


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'a distancia entre correas ya nos %a la posicin de los nudos en las 7echas.'uego la longitud de las correas se traduce en distancias entre cerchas.Conviene utilizar el mayor espaciamiento posible entre estos# considerando elcosto muy elevado de las armaduras en comparacin con los dems elementosque comprende la estructura. *or lo tanto el espaciamiento ser igual a lam"ima luz que pueda cubrir las correas. 'a correa trabaa a 7e"in y su

dimensionamiento esta generalmente regido por la 7echa y no por laresistencia.'a composicin de nudos ya de%nidos# inicia el diseo de la cerchapropiamente# el cual parte de la adopcin de la forma del contorno +algunasveces ya establecidas tambi&n por el diseo arquitectnico, y se completa conla triangulacin interna.'a triangulacin debe atender tres principios generales0

4ay que evitar la e"cesiva longitud de las barras comprimidas# la cola setraduce en esbeltez y posibilidad de pandeo# disminuyendonotablemente su capacidad de carga.

*rocurar que los ngulos ente las barras especialmente las detriangulacin con las cuerdas superior inferior y ente las cuerdasmismas# no sean muy agudos por que el aumento de las fuerzas entreellas complica la unin hasta el e"tremo de poder llegar a utilizar eldiseo.

$vitar la aplicacin de cargas fuera de los nudos +incluyendo lasreacciones de apoyo,# especialmente en la cuerda superior# pues la7echa producida por la 7e"in podr convertirse en un factormagni%cador del pandeo debida a la fuerza a"ial. 'a problemticagenerada al llegar al diseo de la cercha# es elegir un modelo conocido yadaptarlo a las condiciones del proyecto

)ACTORES UE A)ECTAN LA RESISTENCIA DE LAS )IACIONESMECNICAS

$l &"ito de la unin est asociado a varios factores. 'os siguientesafectan directamente la resistencia de la %acin mecnica0

C#!3#s #"-isib/es8

)e re%ere a la capacidad de carga de un elemento de unin para una%acin representativa# la que se obtiene de un ensayo normalizado#considerando un factor de auste de -# con respecto a la cargacaracterstica +JCh::@9 Ff @:,.


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UNIONES DE MADERA'as viviendas con estructura en madera se materializan uniendo dos oms elementos independientes que convergen en un punto#conformando la estructura soportante0

punto de apoyo de vigas

$ncuentro entre vigas y otros

elementos

$ncuentro entre pie derecho y soleras

Unin de piezas mediante clavos, entabiques, (A)

Pie derecho inicial (B) pie derecho

intermedio.

$ncuentro entre estructuras modulares


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2ediante estas %aciones en los nudos o intersecciones de elementosestructurales se podr dar solucin a la necesidad de mantener losesfuerzos en el sentido a"ial# prolongar los largos de las piezascomerciales y que elementos independientes puedan ensamblarse paraconformar una estructura que resista las solicitaciones y transmita losesfuerzos# sin que se generen puntos de debilidad# impidiendo eldeslizamiento de una pieza con respecto a otra +%ar los elementos#asegurando un cuerpo con el otro, y permitiendo que el conunto deelementos conforme una estructura monoltica +el resultado de %ar loselementos es su unin,.$n general# todas las piezas estructurales y ensambles deben sercapaces de soportar con adecuada estabilidad y rigidez# la totalidad delas cargas y otras solicitaciones que pueden ser razonablementeesperadas durante su montae# construccin y uso# sin e"ceder lastensiones de diseo y deformaciones admisibles que se establecen porla norma Jch::@9 Ff. @:. *ara asegurar un diseo resistente y estableser necesario0

K considerar la geometra de la estructura.K estudiar y comprobar toda interaccin y unin que se requiera entrelos elementos estructurales de madera y entre ellos y otras partes de laestructura.K proporcionar elementos de arrostramiento o diafragmas adecuados enlos planos paralelos a la direccin de las fuerzas laterales que act!ansobre la estructura.

'as soluciones para los nudos pueden ser a trav&s de0

K Lniones mecnicas0 son las ms ampliamente usadas en laconstruccin con estructura de madera.K Lniones de contacto0 utilizadas para la %acin de piezas comprimidase"clusivamente.K Lniones encoladas0 no se recomiendan para la prctica habitual# yaque el concepto se aplica ms bien para la fabricacin de maderalaminada encolada.


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*ara los sistemas constructivos de viviendas# la solucin ms e%cienteest dada por las uniones mecnicas# particularmente con clavos+solicitados a e"traccin lateral,# ya que permiten materializar unionessemi3rgidas# d!ctiles# de alta capacidad resistente# con e"igenciasmnimas de equipos y mano de obra cali%cada.

CONCLUSIONES

)e %naliz el diseo estructural de nuestra cercha# ya que todos sus

elementos fueron debidamente calculados y dimensionados haciendo un

anlisis tanto de cargas e"ternas como de fuerzas internas

$l modelo elegido de nuestra cercha es muy adecuada ya que su

funcionalidad es muy provechosa# adems de que no requiere de mucha

madera para su construccin# lo cual es un factor muy importante parala economa de la construccin.

RECOMENDACIONES


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5ambi&n cabe recalcar la importancia que tiene la proteccin de la

madera contra la humedad y agentes biolgicos para evitar la

degradacin del material. 'a madera tiene una gran importancia para la construccin ya que con

ella se pueden construirse estructuras muy compleas# completas y

funcionales. /eben respetarse las condiciones de diseo de cada elemento

estructural para su dimensionamiento ya que no todos los elementos

tienen las mismas caractersticas.

$I$LIO(RA)FA

DiseGo "e est!,ct,!#s "e -#"e!# &i3. os Ro"!i3o Le# /#H#

A%/isis est!,ct,!#/ "e ;e/iH ;,etes

ANEXOS


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