temario de madera-1

James GutiérrezTemario Diseño en Madera

1.- Que es esbeltez y que valor utilizar. (pg. 68, Grupo Andino)

ESBELTEZ.-

En estructuras de madera la esbeltez de una columna maciza simple aislada es la

relación entre la longitud efectiva y la dimensión del lado menor de su sección

transversal (para columnas rectangulares; tomar el diámetro si fuese columna redonda),

expresada en ecuación sería:

λ=Lef

d

Donde: Lef : longitud efectiva de la columna

d : Lado menor de la columna

Cuando se tenga una columna rectangular donde la longitud efectiva varié en sus dos direcciones (de su sección transversal), se debe calcular la esbeltez para ambas direcciones, y se debe usar para el diseño la esbeltez que sea mayor. La esbeltez para columnas macizas simples está limitada a λ = 50; para columnas formadas por varios miembros la esbeltez está limitada a λ = 80

2.- ¿Cómo se debe diseñar una columna de madera de sección circular? (pg. 74, Grupo Andino)

Al diseñar una columna de madera de sección transversal circular, un procedimiento sencillo

es diseñar primero una columna cuadrada, y luego elegir una columna redonda con un área de

sección transversal equivalente. Para encontrar el diámetro de la columna redonda

equivalente, el lado de la sección cuadrada “d” debe multiplicarse por:

Arect=d2

Acirc=π⋅D2

4

Por lo tanto se debe multiplicar por el factor 1.128 el lado de la columna cuadrada para obtener el diámetro de la columna circular equivalente.

IGUALANDO d2=π⋅D2

4⇒ D=1 .128d


3.- ¿De qué factores depende la carga admisible de una unión clavada? (pg. 101, Grupo Andino)

La carga admisible de una unión clavada depende de muchos factores, como el tipo de

madera utilizada y su condición, la calidad, longitud y cantidad de clavos, espesores de

los elementos de penetración, etc.

4.- Indicar el espesor mínimo y penetración de los clavos

a) simple cizallamiento. (pg. 103, Grupo Andino)

a) Simple Cizallamiento

El espesor de la madera más delgado (que contiene la cabeza del clavo) debe ser por lo

menos 6 veces el diámetro del clavo: 6d. La penetración del clavo en el elemento que

contiene la punta debe ser por lo menos 11 diámetros: 11d.

b) doble cizallamiento. (pg. 105, Grupo Andino)

El espesor del elemento central debe ser por lo menos igual a 10 veces el diámetro del

clavo: 10d. Tanto el espesor del elemento adyacente a la cabeza del clavo, como la

penetración del clavo en el elemento que contiene la punta no deberán ser menores que 5

veces el diámetro del clavo: 5d.

5.- ¿De qué factores depende que un clavo resista la fuerza de extracción? (pg. 107, Grupo Andino)

La fuerza de extracción que puede ser resistida por un clavo depende de:

Grupo estructural (A, B, C) al que pertenece la madera utilizada, y su

contenido de humedad.

Longitud y diámetro de los clavos.

Ubicación de los clavos en relación a los elementos de madera.

Penetración de los clavos en la madera que contiene la punta.

6.- Indique 5 ventajas de trabajar con uniones encoladas. (pg. 111, Grupo Andino)

i) Posibilitan la ejecución de secciones de piezas no limitas por las del material

original.

ii) La efectividad de las secciones transversales compuestas encoladas es completa,


esto es, no se producen corrimientos relativos entre los componentes.

iii) Facilita la industrialización en la producción (prefabricación).

iv) Permiten un consumo económico de la madera (tablas y tablones).

v) Neutralizan las fallas naturales de la madera.

vi) Las uniones endentadas y en bisel permiten la construcción de uniones no visibles

originando piezas de considerable longitud.

vii) Las estructuras encoladas poseen una alta resistencia al fuego, e incluso pueden

ser calculadas para este objeto.

viii) Se materializan sin debilitar las piezas a unir como sucede con los restantes medios

de unión.

ix) Implican economías en el consumo del acero.

x) La construcción de estructuras laminado encoladas permite solucionar

óptimamente los requisitos estáticos como arquitectónicos.

xi) Estas últimas estructuras poseen una excelente resistencia a los ataques químicos.

xii) Abren posibilidades de ampliaciones, reparaciones en obra, modificaciones y

desmontaje sin grandes dificultades.

7.- Explique el funcionamiento de aplicar uniones apernadas en la transmisión de fuerzas. (pg. 112, Grupo Andino)

En el funcionamiento de una unión apernada se producen tres fases distintas en la transmisión

de fuerzas:

a) En un comienzo, y especialmente para pernos fuertemente apretados la unión trabaja

por roce. Luego los pernos se ubican contiguos a la madera presionando las paredes

de los agujeros.

b) Esta presión que inicialmente es uniforme en su distribución sobre la superficie del

agujero, con el aumento de la carga se desuniformiza debido al efecto flector que se

produce en el perno, generándose concentraciones localizadas de tensiones en los

bordes de la madera. El perno deformado se incrusta en la madera.


c) Finalmente, esta deformación del perno es tal que los corrimientos que ha

experimentado la unión superan ampliamente las deformaciones admisibles en

uniones estructurales.

8.- Defina el termino de deflexión y que aspectos se deben considerar? (pg. 27, Grupo Andino)

Se llama flecha o deflexión a la deformación que acompaña a la flexión de una viga, vigueta o

entablado. La flecha se presenta en algún grado en todas las vigas, y el ingeniero debe cuidar

que la flecha no exceda ciertos límites establecidos. Es importante entender que una viga

puede ser adecuada para soportar la carga impuesta sin exceder el esfuerzo flexionante

admisible, pero al mismo tiempo la curvatura puede ser tan grande que aparezcan grietas en

los cielos rasos suspendidos revestidos, que acumule agua en las depresiones de las azoteas,

dificulte la colocación de paneles prefabricados, puertas o ventanas, o bien impida el buen

funcionamiento de estos elementos.

Las deflexiones deben calcularse para los siguientes casos:

a.- Combinación más desfavorable de cargas permanentes y sobrecargas de servicio.

b.- Sobrecargas de servicio actuando solas.

Se recomienda que para construcciones residenciales estas no excedan los límites indicados en

la siguiente Tabla:

Carga Actuante (a) con cielo (b) sin cielo

raso de yeso raso de yeso

Cargas permanentes + sobrecargas L/300 L/250

Sobrecarga L/350 L/350

9.- ¿Qué son las columnas compuestas y explicar criterios de diseño. (pg. 78-79, Grupo Andino)

Ref.: TABLA 8.1 de Pág. 8-3 del “Manual de Diseño para Maderas del Grupo Andino”

TABLA 3.1: DEFLEXIONES MAXIMAS ADMISIBLES


COLUMNAS COMPUESTAS.-

Son columnas individuales formadas por varios elementos de secciones macizas. Por lo

general, las columnas compuestas tienen los elementos unidos entre sí mediante

dispositivos mecánicos, como clavos o pernos torneados.

El diseño de este tipo de columnas se lo realiza en base a la capacidad del elemento

individual. Es decir la menor capacidad de carga de la sección compuesta es la suma de

las capacidades de las partes consideradas individuales.

Las columnas compuestas más comunes son ensambles de pies derechos que se

presentan en la esquina de los muros, intersecciones de muros y los cantos de los vanos

de puertas y ventanas.

Cuando las columnas compuestas se presentan como columnas aisladas, se hace difícil

la determinación real de sus capacidades, a menos que los elementos individuales

tengan una esbeltez suficientemente baja como para considerar que tienen capacidades

significativas. Dos tipos de ensambles que tienen capacidades comprobadas como

columnas compuestas son los mostrados a continuación.

En la figura (a) se muestra una columna de núcleo macizo esta envuelta por todos lados con

elementos mas delgados. La suposición común para analizar esta columna es que la esbeltez se

basa únicamente en el núcleo, pero la capacidad de compresión axial se basa en la sección

completa.

En la figura (b) se muestra una serie de elementos delgados se mantiene unida mediante dos placas de cubierta que tienden a restringir el pandeo de los elementos del núcleo alrededor de sus ejes poco resistentes. Para esta columna, se considera que la esbeltez se basa en el eje más fuerte de los miembros internos. La compresión axial se basa en la suma de los elementos internos para obtener un diseño conservador, pero es razonable incluir las placas si están unidas mediante tornillos o pernos.

Ref.: Diseño simplificado de Estructuras de Madera, Parker-Ambrose; Pág. 143

FIGURA 4.3: COLUMNAS COMPUESTAS


10.- Explicar la clasificación del tipo de columnas respecto a su esbeltez (pg. 69, Tabla, Grupo Andino)

Clasificación de las columnas según su esbeltez.- Según el “Manual de Diseño para

Maderas del Grupo Andino” (Pág. 9-5) se clasifica a las columnas macizas simples en

función a su esbeltez en:

Columnas Cortas : λ<10

Columnas Intermedias : 10<λ<Ck

Donde : Ck=0 .7025√ E

f c

Columnas Largas : Ck< λ<50

De la anterior tabla Ck es la relación de esbeltez para la cual la columna, considerada

como columna larga, tiene una carga admisible igual a dos tercios de la carga de

aplastamiento: 2/3Afc , donde A es la sección transversal y fc es el esfuerzo admisible

máximo a compresión paralela a las fibras. Los valores de Ck para cada uno de los tres

grupos estructurales se presentan a continuación:

11.- ¿Cómo deben de ser las uniones de los elementos de madera y definir los diferentes comportamientos? (pg. 99, Grupo Andino)

CLASIFICACIONESBELTEZ

¡NO DEBEN UTILIZARSE COMO COLUMNAS MACIZAS SIMPLES, ELEMENTOS CUYA ESBELTEZ SEA MAYOR QUE 50!

TABLA 4.3: CLASIFICACION DE LAS COLUMNAS

Ref.: PAG 9-5 del Manual Para Diseño para Maderas Del Grupo Andino


El mayor problema en el diseño de las estructuras de madera es la solución de aquellos puntos en que convergen dos o más piezas (nudos), de modo que se puedan transmitir adecuadamente sus esfuerzos. Estas uniones deberán ser lo suficientemente rígidas como para que la deformación total de la estructura no exceda ciertos valores estimados como admisibles. Es así, como a los elementos que se usan para materializar las uniones se los condiciona tanto en cuanto a su capacidad de transmisión descarga como al monto del corrimiento que experimentan al quedar sometidos a carga. Tradicionalmente se distinguen dos comportamientos opuestos: uno totalmente rígido representado por las colas y otro sumamente flexible presentando grandes deformaciones y que corresponde al caso de los pernos. En un plano, intermedio se, sitúan los clavos. Cada medio de unión presentará ventajas y desventajas adecuándose cada uno a campos específicos.

12.- Criterio: Como Ingeniero Civil, por que decidiría proponer una estructura de madera con respecto al hormigón armado.

MADERA COMO MATERIAL DE CONSTRUCCIÓN. PREFABRICACIÓN. PLAZOS DE OBRA. GANACIA DE SUPERFICIE APROVECHABLE. TÉCNICAS CONSTRUCTIVAS. AISLACIÓN TÉRMICA. FACILIADAD PARA LAS INSTALACIONES. AUTOCONSTRUCCIÓN. POSIBILIDADES DE AMPLIACIÓN O MODIFICACIÓN. CLIMA HABITABLE. ECOLOGÍA. REUTILIZACIÓN.

La madera es aislante tanto del calor como del frío, es el material más usado en las

obras de reciclaje.

Por otra parte la liviandad del material no es gravosa sobre la estructura existente y la

obra de madera se la puede considerar una estructura fácilmente desmontable y por lo

tanto puede ser una construcción no-fija.

El uso de la madera en la construcción está indicado para zonas con riesgo sísmico, ya

que gracias a la liviandad del material es de reducida masa y por lo tanto tiene un

elevado coeficiente antisísmico.

En caso de terremotos es mucho más segura la solución de un techo de madera, sobre

cualquier tipo de construcción, ya que la madera compensa y reduce las vibraciones

provocadas por el terremoto.


En la construcción con madera se busca siempre, en lo posible, fabricar los elementos

en bloques únicos, para transportarlos al lugar mediante camión y colocarlo en obra

con el auxilio de grúas móviles. La ventaja mayor que deriva de tal procedimiento está

en la posibilidad de construir la estructura en un local controlado dentro del

establecimiento del fabricante y poder efectuar el montaje de los elementos en forma

rápida y en seco.

Los techos con estructura de madera permiten la elección de cualquier tipo de

cubierta.

En el caso de techos muy planos (angulación hasta 10º) se aconseja una cubierta de

chapas; para angulaciones superiores (mayor de 20º) es posible cubrirla con tejas

cerámicas.

Si la madera simple sólida, escuadrada en aserradero, no alcanza a ser idónea para

una determinada construcción, se utiliza algo técnicamente superior como lo es la

madera laminada, respetando siempre las dimensiones indicadas por el constructor.

Las uniones entre los elementos, se efectúan con los métodos de la carpintería

artesanal o sea, mediante grampas, planchas, clavos metálicos o similares. Las fuerzas

de transmisión admisibles son ensayadas en el laboratorio. El medio de unión clásico

en la construcción de madera es el clavo.

Respecto a su bajo peso específico, la madera tiene óptimas características de

resistencia mecánica y tiene además óptimas características como aislante térmico.

La madera es muy resistente a los ataques de sustancias químicas y puede ser utilizada

en ambientes especiales (como por ejemplo, piscinas, cobertizos industriales, etc.);

tiene la capacidad de absorber la humedad del aire, acumularla y restituirla a esta

última.

Las estructuras relacionadas con las construcciones de madera pueden ser fácilmente

prefabricadas, lo que significa un ahorro, tanto en términos de tiempo como en costo

de montaje. Los edificios construidos con madera son fácilmente desmontables y las

estructuras de madera pueden ser recicladas o re-utilizadas.

Tecnologías modernas, como el encolado, permiten producir elementos estructurales

cuya longitud supera en mucho los límites establecidos por el crecimiento del árbol.

No sufre oxidación


13.- indique las partes que compone una armadura de madera. (pg. 132, Grupo Andino)

Con respecto a los techos soportados por armaduras:

1. Una crujía es una parte de la estructura del techo limitada por dos armaduras

adyacentes; la separación entre centros de las armaduras es el ancho de la crujía.

2. Una correa es una viga que va de armadura a armadura, y que les transmite las cargas

debidas a nieve, viento y el peso de la construcción del techo.

3. La parte de una armadura que se presenta entre dos nudos adyacentes de la cuerda

superior se llama celosía.

La carga llevada al nudo de una cuerda superior o punto de celosía es, por lo tanto, la carga de diseño del techo en kilogramos por metro cuadrado, multiplicada por la longitud de la celosía y por el ancho de la crujía; a esto se le llama una carga de celosía.

14.- Indique 5 criterios que deben de tomarse en cuenta al diseñar una armadura. (pg. 139, Grupo Andino)

Es recomendable el uso de maderas del Grupo C, debido a su baja densidad son

más livianas para su montaje, y son fáciles de clavar. Para el uso de Maderas de los

demás grupos debe usarse preferentemente uniones empernadas o atornilladas.

Las secciones de los elementos no deben ser menores de 6.5 cm de peralte y 4 cm

de ancho. A menos que se utilicen cuerdas de elementos múltiples.

Las uniones deben cumplir los requisitos expuestos en el capítulo 5.

En el caso de usar cartelas de madera contrachapada, se recomienda un espesor

no menor de 10 mm.

Las cargas admisibles de los elementos individuales se determinaran

considerándolos como columnas (ver capítulo 4).

En caso de que la separación entre armaduras sea menor a 60 cm, los esfuerzos

admisibles pueden ser incrementados en un 10 %.

Carga de Celosía

Carga de Celosía

Pendiente

Cuerda Superior

Cuerda Inferior Reacción

Celosía

Claro

Per

alte

Figura 6.1 PARTES DE UNA ARMADURA DE TECHO


15.- defina el término armadura, el uso de la armadura de madera y sus ventajas. (pg. 131, Grupo Andino)

Una armadura es una estructura reticulada, con un sistema de miembros ordenados y

asegurados entre sí, de modo que los esfuerzos transmitidos de un miembro a otro son de

compresión o de tensión axial. Básicamente una armadura esta compuesta por una serie de

triángulos, porque el triángulo es el único polígono cuya forma no puede cambiarse sin

modificar la longitud de uno o más de sus lados.

16.- Desventajas del uso de la madera en la construcción. (pg. 16, Grupo Andino)

DESVENTAJAS:

Fácilmente combustible (En caso de que no existe tratamiento previo)

Ataque de agentes orgánicos (Hongos, insectos)

Es Higroscópico (Aumento de volumen y disminución de volumen al tomar o perder

agua)

Fácilmente deformable.

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