NORMA CHILENA 1198 MADERA CONSTRUCCIÓN CON MADERA.pdf

NCh 1198: ¿qué hay de nuevo, viejo?

novedades en nch 1198

propiedades mecánicas admisibles de madera aserrada de Pino radiata usada en aplicaciones estructurales

propiedades mecánicas asociadas a la madera aserrada de pino radiata estructural de pino radiata

propiedades mecánicas admisibles actualizadas para grados estructurales visuales de pino radiata

propiedades mecánicas admisibles para grados estructurales mecánicos de pino radiata

propiedades mecánicas asociadas a la madera aserrada de pino radiata estructural

¿ de qué estamos hablando al referirnos a los grados estructurales visuales de madera aserrada de pino radiata?


ni mas ni menos que de los tres grados visuales definidos en la norma NCh 1207, especificamente: GS (grado selecto); G1 (grado vigas)

y

G2 (grado pies derechos)


en gran medida es la presencia de nudosidades y la eventual presencia de médula lo que determina la asignación de una pieza de madera a uno de los grados citados o su rechazo


para controlar la presencia de nudos se aplica el método de la “razón de área-nudosa: área RAN”

método de la razón de área nudosa

método de la razón de área nudosa esto es lo que se aprecia exteriormente

esto es lo que debe interpretar el clasificador

método de la razón de área nudosa análisis de los extremos

control de las zonas de borde

método de la razón de área nudosa

grados estructurales visuales GRADO

GS

G1

G2

Nudos

sin CB

con CB

sin CB

con CB

RAN

≤ 0,33

≤ 0,20

≤ 0,50

≤ 0,33

RANB

≤ 0,50

> 0,50

≤ 0,50

> 0,50

RANI

h ≤15 cm h > 15 cm

≤ 0,66

≤ 0,50

≤ 0,50

≤ 0,33

RANNA

no se acepta

≤ 0,25

≤ 0,33

Médula

no se acepta

se acepta con restricción

se acepta sin restricción

grados estructurales visuales

Grado Selecto GS


Grado “vigas” G1


Grado “pies derechos” G2


Rechazo

razón de ser de la clasificación

única forma de poder asignar propiedades mecánicas de diseño a piezas de madera sin una clasificación de por medio el diseño estructural NO TIENE SENTIDO NI VALIDEZ

Pino radiata: propiedades mecánicas NCh 1207Of 91 tensiones admisibles de

flexión

compresión paralela

tracción paralela

compresión normal

cizalle

módulo de elasticidad en flexión

Ff

Fcp

Ttp

Fcn

Fcz

Ef

GS

11,0

8,3

6,6

2,5

0,9

10.500

G1

7,5

5,6

4,5

2,5

0,7

9.000

G2

4,0

4,0

2,0

2,5

0,4

7.000

Grado estructural

Proyecto CORMA-CORFO: CORFO: 2002 Estudio de calibración y estimación de propiedades mecánicas admisibles asociadas a los Grados Estructurales de madera aserrada de Pino radiata

Objetivos:

–

–

Controlar propiedades mecánicas admisibles Grados Visuales NCh 1207 Calibrar propiedades mecánicas admisibles Grados Mecánicos BS 5268:Parte 2

Método: Desarrollar un programa de Ensayo en el Grado con muestras representativas y estadísticamente significativas de piezas de madera clasificadas en los Grados Estructurales que se controlan, específicamente :

G2 y G1 & Mejor, según NCh 1207; C16 y C24 según BS 5268: Parte 2

grados estructurales mecánicos

¿ de qué estamos hablando al referirnos a los grados estructurales mecánicos de madera aserrada de pino radiata?


Corresponden a una segregación del producto del aserrío por medio de una clasificación mecánica

la clasificación mecánica permite estimar la capacidad resistente de las piezas por medio de la medición de la rigidez flexional de las piezas individuales


registro contínuo de fuerza al aplicarse una deformación constante




Ensayo en el Grado

•

•

Consiste en aplicar una Carga de Prueba sobre una muestra representativa y estadísticamente significativa del producto controlado La Carga de Prueba se elige de manera que provoque la rotura de aproximadamente el 10% de la muestra

Receta de Borg Madsen

La Carga de Prueba se determina de manera que, al ser aplicada, las piezas ensayadas se tensionan al triple del valor de la Tensión Admisible asociada al producto

protagonistas de la fama

•

•

La muestra de Grados Visuales la aportaron Aserraderos de Forestal Arauco y CMPC La clasificación visual la desarrolló el INFOR con el apoyo de un consultor con experiencia en clasificación por resistencia según NCh 1207

metodología de preparación de muestras

Dimensionamiento ensayos por Grado Estructural controlado

•

Propiedades de flexión: •

•

Propiedades de tracción: •

•

Propiedades de compresión: •

304 piezas 2*4 304 piezas 2*8 304 piezas 2*4 304 piezas 2*8 304 piezas 2*4

Realización de ensayos

•

•

•

Flexión de canto: Laboratorio Fundación Chile en Santiago Tracción paralela : Laboratorio CERTIM Universidad de Talca Compresión paralela y flexión abatida: Laboratorio INFOR en Concepción

¿ porqué Fundación Chile ?

•

•

Dispone de la máquina de ensayo Metriguard 312 que permite ejecutar ensayos de flexión en forma masiva y confiable. El uso de éste equipo facilita el reconocimiento internacional de los resultados. El ensayo determina el Módulo de Elasticidad medio (de canto) en la totalidad de las piezas y la carga última, Pu, en las piezas que fallan.

máquina de ensayo Metriguard

máquina de ensayo Metriguard

¿ porqué CERTIM ?

•

•

Dispone de las máquinas de ensayo Metriguard 340 y 403 para medir el Módulo de Elasticidad medio y la Resistencia de Tracción paralela, respectivamente, en forma masiva y confiable. El uso de éstos equipos facilita el reconocimiento internacional de los resultados. Los ensayos determinan el Módulo de Elasticidad medio en la totalidad de las piezas y la fuerza de tracción paralela última, Pu , en las piezas que fallan.

ensayo de de tracción

Problema histórico: ¿cómo forzar la falla de tracción en la pieza antes que se desgarren los extremos ?

medición de la resistencia de tracción

máquina de carga Metriguard: una gran parte del secreto reside en las mordazas de fijación

medición del módulo de elasticidad

equipo Metriguard 340

¿ porqué INFOR ?

•

•

Dispone de un sistema de clasificación mecánico Cook-Bolinder Bolinder y de una máquina de carga para columnas de madera. El primer equipo permite “scannear” el Módulo de Elasticidad abatido a lo largo de la pieza y el segundo determina la fuerza de compresión paralela última de las piezas, Pu , cuando fallan.

laboratorio INFOR: ensayo de flexión abatida

máquina de carga Cook Bolinders

Text Text

laboratorio INFOR

máquina de ensayo de columnas

ensayo de compresión

inducción del pandeo según la orientación deseada

laboratorio INFOR

interpretación del ensayo de compresión con dirección de pandeo inducida

Rcλ,exp =

Pu b∗h

Después de los ensayos:

•

Se calculan las resistencias de las piezas que fallan: – – –

En flexión: MRf = Pu*L/(bh2) En tracción: Rtp = Pu /(b*h) En compresión: Rcp = Pu /(k*b*h)

•

Pu: carga última; b,h: ancho y espesor pieza;

•

L:distancia entre apoyos; k: factor de modificación por pandeo

Estimación de resistencias características

•

•

Se ordenan las resistencias calculadas de menor a mayor Se determina el percentil del 5% como la resistencia asociada al estadístico de orden correspondiente al 5% del tamaño muestral.

Ejemplo

•

•

Para una muestra de 304 piezas el estadístico de orden asociado al percentil del 5% es 0,05*304 = 15,2 La resistencia característica se interpola entre las resistencias correspondientes a la 15 ava y 16 ava piezas mas débiles.

Muestra experimental efectiva

propiedad Flexión Tracción compresión

escuadría C 16 C 24

G2

G1 plus

2*4

205

371

355

305

2*8

223

512

302

306

2*4

197

367

292

303

2*8

197

531

302

303

2*4

204

376

304

355

Exigencias de densidad

Grados Visuales •

NCh 1198 (Anexo E) –

Dprom(12%) = 476 kg/m3

–

Dk(12%)

= 391 kg/m3

Densidades muestrales

B*H

flexión D12

G2

G1 plus

D12,k

tracción D12

D12,k

compresión D12

D12,k

2*4

419 359 487 415 467 403

2*8

414 366 481 409

2*4

440 383 502 429 484 406

2*8

431 379 479 408

Exigencias de densidad

Grados Mecánicos • BS 5268:2 (Tabla 7) – •

– •

C16: Dprom(12%) = 370 kg/m3 Dk(12%) = 310 kg/m3 C24: Dprom(12%) = 420 kg/m3 Dk(12%) = 350 kg/m3

Densidades muestrales

Grado

B*H

flexi—n D12

C16

2*4

C24

2*8 2*4 2*8

D12,k

tracci—n

compresi—n

D12

D12

400 √ 349 √ 457 398 √ 351 √ 442 441 √ 387 √ 500 426 √ 372 √ 486

D12,k

D12,k

√ 388 √ 444 √ 385 √ √ 376 √ √ 426 √ 486 √ 411 √ √ 420 √

Presencia de médula (%)

propiedad Flexión Tracción compresión

escuadría C 16 C 24 G 2

G1 & mejor

2*4

66,3 27,0 35,5

27,9

2*8

74,9 35,0 38,7

41,8

2*4

25,9 10,6 13,7

8,9

2*8

55,8 37,5 42,4

28,4

2*4

75,5 12,8 23,0

21,1

Pino radiata: propiedades mecánicas NCh 1207 Of91mod2006

tensiones admisibles de Grado estructural

flexión


tracción paralela

compresión normal

cizalle

módulo de elasticidad en flexión

Ff

Fcp

Ttp

Fcn

Fcz

Ef

11.0 7,5 9,5

8,5 7,5 7,8

6,0 5,0 5,5

2,5 2,5 2.5

1,1 1,1 1,1

10.500 10.000 10.100

5,4

6,5

4,0

2,5

1,1

8.900

9,3 5,2

8,0 7,5

4,7 3,5

2,5 2,5

1,1 1,1

10.200 7.900

a) Visuales GS G1 G1 y mejor G2 b) Mecánicos

C24 C16

Pino radiata estructural: ¿ y cómo afectan los cambios ? incrementos porcentuales en las propiedades mecánicas admisibles

Grado estructur al

Tensiones admisibles de

Módulo de elasticidad en flexión

Compresió Tracción Compresió Flexión Cizalle n paralela paralela n normal Ff Fcz Fcp Fcn Ftp

Ef

G1 y mejor

26,7 %

39,3 %

22,2 %

0%

57,1 %

12,2 %

G2

35,0 %

62,5 %

100 %

0%

275 %

27,0 %

nuevo invitado

(solo para pino radiata)

indice de aplastamiento en compresión normal Ecn,h = 5,65 [MPa/mm]

H = 12%

Ecn,h = 2,70 [MPa/mm]

H ≥ 20%

f ap δef = + 0,2 E cn,h

[mm]

f ap δef = + 0,4 E cn,h

[mm]

H ≥ 20%

H = 12%

NCh 1198 modificaciones

cambios introducidos en las especificaciones de la norma factores de modificación

concepto de propiedades mecánicas de diseño en NCh 1198

n

Fdis = F ∗ K D ∗ K H ∗ ∏ K j j=1

F : tensión admisible tabulada K D : factor de modificación por duración de la carga K H : factor de modificación por contenido de humedad

K j : factor de modificación de aplicación particular

factor de modificación por trabajo conjunto, Kc

•

Se aplica cuando: existen al menos 3 piezas resistiendo una solicitación común las piezas de disponen paralelas y a no mas de 610 mm entre ejes existe un elemento constructivo que los fuerza a trabajar en conjunto

factor de modificación por trabajo conjunto, Kc

caso de aplicación típico

restricción en aplicación del factor de trabajo conjunto, Kc

redacción 1991: tensión admisible afectada

madera aserrada cuya menor dimensión, en mm, es ≤ 114 mm

> 114 mm

flexión

1,15

1,15

cizalle

1,15

1,10


1,10

1,10

compresión normal

1,10

1,10

revisión 2006: tensión admisible afectada flexión

1,15

factor de modificación por volcamiento de vigas


K λv

se aplica como reductor de la capacidad resistente en flexión cuando existe la posibilidad de inestabilidad lateral en vigas. se establece en función de la esbeltez de volcamiento

λv


λv =

lv ∗ h 2 b

lv = lv (la ) la : distancia entre puntos de apoyo lateral del canto flexo comprimido

longitud efectiva de volcamiento, lv

el concepto de longitud efectiva de volcamiento en vigas es análogo al aplicado en la determinación de la longitud efectiva de pandeo en columnas


redacción 1991:

lv = 1,63 la +3h

revisión 2007:

lv = 2,06 la si la/h < 7 lv = 1,63 la +3h si la/h ≥ 7

longitud efectiva de volcamiento, lv revisión 2007:

= 1,80 la si la/h < 7 lv = 1,37 la +3h si la/h ≥ 7

redacción 1991:

lv = 1,37 la +3h

lv = 1,11 la


redacción 1991:

lv = 1,56 la +3h

revisión 2007:

lv = 1,84 la


redacción 1991:

lv = 1,63 la +3h si la/h ≤ 14,3 lv = 1,84 la si la/h > 14,3 revisión 2007: lv = 2,06 la si la/h < 7 lv = 1,63 la +3h si 7 ≤ la/h ≤ 14,3 lv = 1,84 la si la/h > 14,3


cargas dispuestas arbitrariamente

lv = 2,06 la (máx)

longitud efectiva de volcamiento, lv redacción 1991:

lv = 0,90 la +3h revisión 2007:

lv = 1,33 la si la/h < 7 lv = 0,90 la +3h si la/h ≥ 7 redacción 1991:

lv = 1,44 la +3h revisión 2007:



criterio a seguir ante combinación de cargas



F f ,dis K λv = F fv,dis fv

factor de modificación por volcamiento de vigas redacción 1991:

F fv,dis = F f ,dis ∗ K λv λv ≤ 10

K λv = 1,0 1  λv  K λv = 1−   3  λvo  0,4 ∗ E f ,dis K λv = 2 * λv ∗ Ff ,dis con

4

10 < λv ≤ λvo

λvo < λv ≤ 50

lv ∗ h λvo = 0,775 b2


4   1 λv   3  λvo 

0,4 ∗ E dis λ2v ∗ F f ,dis*

E dis λvo = 0,775 F f,dis*

λv

factor de modificación por volcamiento de vigas revisión 2006:

Kλ

v

=

(

1 + Ff ,E Ff 1,9

F f ,E = C fE

F fv,dis = F f ,dis ∗ K λv fv *

)

(

*  1 + Ff ,E Ff  −  1, 9 

)

2

 *  Ff ,E Ff  − 0,95 

C fE ∗ E dis

λ2v

: 0,439 madera aserrada : 0,610

madera laminada encolada

comparacion a nivel de factor de modificacion

factor de modificación por volcamiento: Pino radiata G1 o mejor 1,200

1,000

0,800

klv klv, old

0,600

0,400

0,200

0,000 1

3

5

7

9

11

13

15

17

19

21

23

25

27

29

31

33

35

37

39

41

43

45

λv

47

49

comparación a nivel de tensiones admisibles Grados G1 o mejor vs. G1 old λv 12345678910 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32

10,00 9,00 8,00 7,00 6,00

Ffv,dis Ffv,dis old

5,00 4,00 3,00 2,00 1,00 0,00 1

4

7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49

λv

comparacion a nivel de factor de modificacion

factor de modificación por volcamiento: Pino radiata G2 1,200

1,000

0,800 klv klv, old

0,600

0,400

0,200

0,000 1

3

5

7

9

11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49

λv

comparación a nivel de tensiones admisibles Grados G2 vs. G2 old 7,00 6,00 5,00 4,00

Ffv,dis Ffv,dis old

3,00 2,00 1,00 0,00 0

5

10

15

20

25

λv

30

35

40

45

50

control de las deformaciones de creep en vigas

establece las condiciones que exigen considerar las deformaciones (flechas) diferidas de flexión y de corte, en el mediano y largo plazo, en vigas.

reducción del límite de humedad para creep incrementado (de H=18% a H=15%)

el efecto de creep se debe considerar cuando g/q > 0,50

δ tot

 g = δ e 1 + ρ ∗  q 

1 ρ = −1 kδ kδ = kδ =

5 3

δQ,tot

3

−

2 −

g q

4 3

∗

g q

si

H ≤ 15 %

si

H > 15 %

 g = δQ 1+ 2 ∗ ρ ∗  q 

factor de modificación por pandeo de columnas

Kλ

se aplica como un reductor de la capacidad resistente en compresión cuando existe la posibilidad de inestabilidad lateral en columnas. se establece en función de la mayor esbeltez

factor de modificación por pandeo en columnas

se modificó el criterio de condición límite para la capacidad resistente de columnas afectas a inestabilidad general

teoría de pandeo elástico de columnas: Euler


Pcr =

π2 ∗ E ∗I L2p

π2∗E ∗I Fcr = 2 λ


• Elementos en compresión ecuación de columnas C fc = A

M =C∗y

ff = fc =

Columna euleriana

C A

ideal

Columna real NCh 1198

M W


NCh 1198 Of91

considera el caso de una columna parcialmente elástica, con deformación inicial (sinoidal), solicitada excentricamente la capacidad de carga de la columna se agota por interación de los efectos de compresión axial y flexión en el borde flexocomprimido

ff fc + ≤ 1,0 Rcp MR f


Fcp,,dis Kλ = Fcp,λ,dis


NCh 1198 Of91 Fcλ,dis = Fcp,dis ∗ K λ K λ = 1,0 si λ < 5 Kλ = A − A2 − B

si λ ≥ 5

B ∗ c (1+ λ 200) + 1 2∗c 4 ∗ E dis B= * c ∗ λ2 ∗ Fcp,dis

A=

c = 0,85 para Grados N°1, 1, N°2, N GS yG1 c=0,80 para Grados N°3, 3, N°4 N y G2

modificación por pandeo en NCh 1198 columnas Of91 Rev. 2006

considera el caso de una columna parcialmente elástica, con deformación inicial (sinoidal), solicitada excentricamente la capacidad de carga de la columna se alcanza cuando en el borde flexocomprimido la superposición de las tensiones de compresión axial y flexo compresión agotan la resistencia de compresión paralela a la fibra

f c + f f = Rcp


Pcr =

π2 ∗ E ∗I L2p

π2∗E ⇒ Fcr = λ2

Fcr ⇒ Fcλ = fa

PINO radiata Grado mecánico G1 o mejor: 2”*4”

factores de modificación por pandeo 1,000 0,900 0,800 0,700 0,600 Kl 2006

0,500

Kl 1991`

0,400 0,300 0,200 0,100 0,000 0

50

100 esbeltez

150

200

PINO radiata Grado mecánico G1 o mejor: 2”*4”

Tensiones admisibles de compresión por pandeo 9,0 8,0 7,0 6,0 5,0

Fcl 2006 Fcl 1991

4,0 3,0 2,0 1,0 0,0 0

50

100 esbeltez

150

200

PINO radiata Grado mecánico G2 : 2”*4”


0,500

Kl 1991`

0,400 0,300 0,200 0,100 0,000 0

50

100 esbeltez

150

200

PINO radiata Grado mecánico G2: 2”*4”

Tensiones admisibles de compresión con pandeo 7,0 6,0 5,0 4,0

Fcl 2006 Fcl 1991

3,0 2,0 1,0 0,0 0

50

100 esbeltez

150

200

control de la interacción de flexión y compresión axial

se modificó la condición que controla la simultaneidad de solicitaciones de compresión y flexión en vigas

interacción de flexión y compresión axial

NCh 1198 Of91

fc Fcλ,dis

+

f fx F fx,dis − J x ∗ f c

0 : λi ≤ 35 λi − 35 J i(i= x,y ) = : 35 < λi ≤ λo λo − 35 1 : λo ≤ λi

λo = 2,324

E f ,dis Fcp,dis

+

f fy F fy,dis − J y ∗ f c

≤1

interacción de flexión y compresión axial

NCh 1198 modif 2006  f 2 f fx f fy c + ≤ 1   + 2  fc   Fcλ,dis     1 −  ∗ Ffx,dis 1 − f c −  f fx   ∗ F  FcEx   FcEy  F fE   fy,dis   f c < FcEx =

f c < FcEy = f fx < F fE =

3, 6 ∗ Ex,dis

λ2x 3, 6 ∗ Ey,dis

λ2y 0,44 ∗ Ey,dis

λ2v

madera laminada encolada:

las modificaciones citadas anteriormente tiene una aplicación particular para el caso de piezas de madera laminada encolada de Pino radiata

madera laminada encolada: factor de modificación por esbeltez en columnas

NCh 1198 Of91 Fcλ,dis = Fcp,dis ∗ K λ K λ = 1,0 si λ < 5 Kλ = A − A2 − B

si λ ≥ 5

0,85 * B(1+ λ 300) + 1 A= 1,70

4,706 ∗ E dis B= 2 * λ ∗ Fcp,dis

madera laminada encolada: factor de modificación por esbeltez en columnas

NCh 1198 Of91 Rev. 2006

Fcλ,dis = Fcp,dis ∗ K λ K λ = 1,0 si λ < 10 Kλ = A − A2 − B FcEml A=

Fcp,dis

 λ  ∗ 1 + +1  300  1,8

B=

FcEml 0,9 ∗ Fcp,dis

FcEml =

si λ ≥ 10

5,0 ∗ E dis

λ2



0,500

Kl 1991`

0,400 0,300 0,200 0,100 0,000 0

50

100 esbeltez

150

200

madera laminada encolada Tensiones admisibles de compresión con pandeo 9,0 8,0 7,0 6,0 5,0

Fcl 2006 Fcl 1991

4,0 3,0 2,0 1,0 0,0 0

50

100 esbeltez

150

200

madera laminada encolada: factor de modificación por tamaño NCh 1198 Of91

para las tensiones de flexión en el borde flexotraccionado y para piezas traccionadas considera, en vigas de altura superior a 300 mm, la aplicación de un factor de modificación por altura

Kh = 9

300 ≤ 1,0 h

madera laminada encolada NCh 1198 Of91 Rev. 2006 factor de modificación por volumen en sectores traccionados

 6,40  KV =    L 

1 10

 300  ∗   h 

1 10

135  ∗   b 

1 10

≤ 1,0

en que: L : longitud de la viga entre puntos de inflexión de momento, en m; H : altura de la sección transversal, en mm; B : ancho de la sección transversal, en mm.

madera laminada encolada interacción de compresión axial y flexion

 f  f fx f fy c + ≤1   + 2   fc     Fcλ,dis   f fy  fc  ∗ F fx,dis 1− 1− ∗ F 1 −   fy,dis   F  cEx   FcEy  F fE     2

f c < FcEx = f c < FcEy = f fx < F fE =

5 ∗ E dis

λ2x 5 ∗ E dis

λ2y 0,61∗ E dis

λ2v

uniones y medios de unión

se modifican formalmente algunos factores de modificación de la capacidad admisible de carga de los medios de unión mecánicos y se agrega un factor de modificación por temperatura

uniones y medios de unión

Pdis = Pad ∗ K D ∗ KUH ∗ KUT ∗ K u K D : factor de modificación por duración de la carga KUH : factor de modificación por contenido de humedad KUT : factor de modificación por trabajo temperatura K u : factor de modificación por longitud de hilera

uniones y medios de unión factores de modificación por contenido de humedad Condición de la madera1 Medio de unión

Pernos, tirafondos, pasadores y clavos

Placas metálicas dentadas

Conectores 2)

Tirafondos y tornillos

Clavos

durante la fabricación

Factor de modificación

en servicio

Extracción lateral ≤ 19 % ≤ 19 % > 19 % ≤ 19 %

KUH 1,00 0,40 1)

cualquiera ≤ 19 % > 19 %

> 19 % ≤ 19 % ≤ 19 %

0,70 1,00 0,80

cualquiera ≤ 19 % > 19 %

> 19 % ≤ 19 % ≤ 19 %

0,70 1,00 0,80

cualquiera

> 19 %

0,70

Extracción directa ≤ 19 % Cualquiera Cualquiera > 19 % ≤ 19 % ≤ 19 % > 19 % ≤ 19 % ≤ 19 % > 19 % > 19 % > 19 %

1,0 0,7 1,0 0,25 0,25 1,0

1) KUH = 0,7 para medios de unión con diámetro, D, menor que 6,3 mm. KUH = 1,0 para uniones consistentes de: - un único medio de unión, o - dos o más medios de unión dispuestos en una única hilera paralela a la dirección de la fibra, o - medios de unión dispuestos en dos o más hileras paralelas a la fibra, con cubrejuntas individuales para cada hilera 2) En uniones con conectores, las restricciones de humedad rigen hasta 20 mm de la superficie.

uniones y medios de unión factor de modificación por temperatura Condición de servicio Seca 1) Húmeda 2)

KUt T ≤ 38 °C 1,0 1,0

38°C C < T ≤ 52°C 52 52°C < T ≤ 66°C 0,8 0,7 0,7

0,5

1) Uniones en madera con contenido de humedad ≤ 19%, y usada en condiciones permanentemente secas, como es el caso de la mayoría de las construcciones cubiertas Madera no secada, o parcialmente secada o uniones expuestas a 2) condiciones de servicio húmedas.

uniones y medios de unión factor de modificación por longitud de hilera en uniones empernadas, uniones con pasadores y uniones con tirafondos

 m(1− m 2n ) Ku =   n ∗ (1+ REA ∗ m n )(1+ m) − 1+ m 2∗n   E l ∗ Al E c ∗ AC  REA = mínimo  ;  E ∗ A E ∗ A  c C l l 

[

  ∗  1+ REA    1− m  

]

m = u − u2 − 1 s 1 1  u = 1+ C ∗  +  2  E c ∗ Ac E l ∗ Al  C = 87.500 N/mm, para conectores anulares y placas de corte de diámetro 100 mm C = 70.000 N/mm para conectores anulares y placas de corte de diámetro 65 mm , C = N/mm para pernos, pasadores y tirafondos en uniones madera-madera madera y C = N/mm para pernos, pasadores y tirafondos en uniones madera-metal madera con D : diámetro del vástago, en mm.

uniones y medios de unión NCh 1198 Of91

capacidad admisible de carga de medios de unión mecánicos de forma cilíndrica: •

expresiones analíticas diferenciadas para los distintos medios de unión, en función, en general, del diámetro nominal D del medio de unión, el •

espesor l de madero y la tensión admisible de aplastamiento, Fap

capacidad admisible de carga de medios de unión mecánicos de forma cilíndrica

unión de cizalle simple

unión de cizalle doble

uniones y medios de unión NCh 1198 Of91 pernos y pasadores

Pel,ad = Fap ∗ lc ∗ D ≤ 1,15 Fap

Fap ∗ F ff

η 0,00065 ∗ ρ12,k ∗ (100 − D) = η(2,75 ∗ sen 2θ + cos 2 θ )

∗ D2

[N]

[MPa]

tirafondos

Pel,ad = K ∗ D2

[N]

K varía entre 10,4 y 13,1 en especies coníferas y entre 23,4 y 45,6 en especies latifoliadas

uniones y medios de unión NCh 1198 Of91 clavos de vástago liso

Pel,ad = 3,5 ∗ ρ0,k ∗ D

1, 5

[N]

ρ0,k : densidad anhidra característica[kg m 3 ] tornillos

Pel,ad = Fap ∗ ll ∗ D ≤ 12 ∗ D2 Fap = 3

[N]

[MPa]

uniones y medios de unión NCh 1198 Of91 Rev. 2006 capacidad admisible de carga de medios de unión mecánicos de forma cilíndrica: •

Criterio de los modos de fluencia

criterio de los modos de fluencia





modos de fluencia uniones de cizalle simple

uniones de cizalle doble

capacidad admisible de carga de medios de unión mecánicos de forma cilíndrica modos de falla

Pel, ad =

D * lc * Rap, c FA

Pel, ad =

D * lc * Rap, c FA


Pel, ad =

D * ll * Rap, l FA

Pel, ad

2 ∗ D * ll * Rap, l = FA


Pel, ad

k1 ∗ D * ll * Rap,l = FA

Re + 2Re ∗ (1+ Rt + Rt ) + Rt ∗ Re − Re ∗ (1+ Rt ) 1+ Re 2

k1 =

Re =

Rap,c Rap, l

2

lc Rt = ll

2

3


Pel, ad

k2 ∗ D ∗ lc ∗ Rap,c = (1+ 2 ∗ Re ) ∗ FA

k2 = −1+ 2 ∗ (1+ Re ) +

Rap,c Re = Rap, l

2 ∗ F ff ∗ (1 + 2 ∗ Re ) ∗ D2 3 ∗ Rap, c ∗ lc 2


Pel, ad

k3 ∗ D ∗ ll ∗ Rap, c = (2 + Re ) ∗ FA

Pel, ad

2 2 ∗ (1+ Re ) 2 ∗ F ff ∗ (2 + Re ) ∗ D k3 = −1+ + Re 3 ∗ Rap, c ∗ ll 2

2 ∗ k3 ∗ D ∗ ll ∗ Rap, c = (2 + Re ) ∗ FA

Re =

Rap,c Rap, l


Pel, ad

D2 = FA

Rap,c Re = Rap, l

2 ∗ Rap,c ∗ F ff 3 ∗ (1+ Re )

Pel, ad

2 ∗ D2 = FA

2 ∗ Rap, c ∗ F ff 3 ∗ (1+ Re )

capacidad admisible de carga de medios de unión mecánicos de forma cilíndrica Diámetro medio de unión 6,4 mm ≤ D ≤ 25 mm

Modo de fluencia

FA

Ic , Il

4 * kα 3,6 ∗ k α 3,2 ∗ k α 1 kd

II IIIc, IIIl, IV

D < 6,4 mm

kα =

α máx 360Þ

kd = 2,2 k = d

Ic, Il, II, IIIc, IIIl, IV

para D ≤ 4,3 3 mm

10 ∗ D + 12,7 25,4

para 4,3 mm ≤ D < 6,4 mm

capacidad admisible de carga de medios de unión mecánicos de forma cilíndrica resistencia de aplastamiento nominal: pernos, pasadores, tirafondos con D ≥ 6,4 mm

Rap,p = 77,2 ∗ (ρ o 1000) MPa 212 ∗ (ρ o 1000)

1, 1,45

Rap,n = ρo

: densidad anhidra media de la especie forestal, en kg/m3

D

: diámetro del medio de unión

Rap,θ θ

D

MPa

Rap, p ∗ Rap,n ap = Rap,p ∗ sen 2θ + Rap,n ∗ cos2 θ

= ángulo (agudo) entre la dirección de la solicitación y la dirección de la fibra

capacidad admisible de carga de medios de unión mecánicos de forma cilíndrica resistencia de aplastamiento nominal: clavos, tornillos, tirafondos con D < 6,4 mm

Rap = 115 ∗ (ρ o 1000)

1,84

MPa


resistencia de aplastamiento en tableros estructurales Tablero estructural

Contrachapados Estructural 1, Marino Otros Grados Tableros de Hebra Orientada Todos los Grados

Densidad anhidra media Ton/m3

Resistencia al aplastamiento en paredes deMPa agujeros, Rap

0,50 0,42

30 20

0,50

30


tensión de fluencia de los medios de unión [MPa]

D < 6,4 mm D = 6,4 mm D = 8,0 mm D ≥ 9,5 mm

Fff = 896 - 58*D Fff = 480 Fff = 410 Fff = 310

espaciamientos mínimos para pernos, pasadores y tirafondos

se discrimina entre pernos y pasadores se modifican algunos espaciamientos

espaciamientos mínimos para pernos, pasadores y tirafondos Espaciamientos mínimos de pernos y pasadores a los bordes

Naturaleza del borde

Desangulación fuerza perno o pasador – fibra madera 0°

Cargado Descargado

sbcp = 7 ∗ D sbdp = 4 ∗ D

90°

sbcn = 4 ∗ D sbdn = 2 ∗ D

Espaciamientos mínimos entre pernos y pasadores

Dirección Según la dirección de la fibra

sp = 7 ∗ D

Normal a la dirección de la fibra

sn = 4 ∗ D

espaciamientos mínimos para pernos, pasadores y tirafondos Espaciamientos mínimos de pernos y pasadores a los bordes

Naturaleza del borde

Desangulación fuerza perno o pasador – fibra madera 0° Pernos

Cargado Descargado

90° Pasadores

sbcp = 7 ∗ D ≥ 80 mm

sbdp = 4 ∗ D

sbdp = 3∗ D

Pernos

Pasadores

sbcn = 4 ∗ D sbcn = 3∗ D sbdn = 3∗ D

espaciamientos mínimos para pernos, pasadores y tirafondos Espaciamientos mínimos entre pernos y pasadores

Dirección

Espaciamiento mínimo para Pernos

Según la dirección de la fibra Normal a la dirección de la fibra

Pasadores

sp = 5 ∗ D

sn = 4 ∗ D

sn = 3∗ D

espaciamientos mínimos para pernos, pasadores y tirafondos

ejemplo de aplicación unión clavada en empalme traccionado clavos 4”: 4,3*100

madero central : 4“*6” (90*138 mm) maderos laterales : 2“*6” (41*138 mm) pino radiata: Do,prom = 450 kg/m3 Do,k = 370 kg/m3

ejemplo de aplicación NCh 1198 Of91

Si se satisface que: bmín ≥ 7*D sef ≥ 12*D (unión de cizalle simple)

Pel,ad = 3,5 ∗ D

1,5

do,k = 3,5 ∗ 4,3

1,5

370 = 600 =

ejemplo de aplicación

NCh 1198 revisión 2006

parámetros geométricos bc = 90 mm bl = 41 mm > 7 d = 7 * 4,3 = 30,1 mm

lc = min (bc; sef) sef = Lcl - bl = 100 - 41 =59 mm sef > 12 d = 12 * 4,3 = 51,6 mm

lc = min (90, 59) = 59 mm ll = bl = 41 mm

ejemplo de aplicación resistencia de fluencia (por aplastamiento) de la madera

 450  = 115   1000 

1,84

Rap,c = Rap,l

= 26,5 MPa

resistencia de fluencia (por flexión) del acero

F ff = 896 − 58 ∗ 4,3 4 = 646,6 MPa

ejemplo de aplicación tedioso cálculo de constantes 26,5 Re = = 1,00 26,5

k1 =

59 Rt = = 1,439 439 41

1+ 2 ∗12 (1+ 1,439 + 1,439 439 2 )+ 1,439 2 ∗13 −1(1+ 1,439) 1 1 1+

= 0,519

2 ∗ 646,6 646 (1+ 2 ∗1) ∗ 4,32 k2 = −1+ 2(1+ 1) + = 1,064 2 3∗ 26,5 ∗ 59

2(1+ + 1) 2 ∗ 646,6(2 + 1) ∗ 4,32 k3 = −1+ + = 1,130 2 1 3∗ 26,5 ∗ 41

ejemplo de aplicación si se reduce bl de 41 a 30 mm y bc de 90 a 55 mm Ic

Pel,ad =

Il

4,3∗ 59 ∗ 26.5 = 3.051 = 2,2

2.845 N

4,3∗ 41∗ 26.5 1.603 N = 2.121 = 2,2 0,519 ∗ 4,3∗ 41∗ 26..5 Pel,ad = = 1.101 = 982 N 2,2

Pel,ad =

II

IIIc

Pel,ad =

IIIl

1,064 ∗ 4,3∗ 59 ∗ 26.5 = 1.082 = (1+ 2) ∗ 2,2

Pel,ad

1.018 N

1,13 13∗ 4,3∗ 41∗ 26.5 = = 799 = (2 + 1) ∗ 2,2

Pel,ad = 635IV =

Pel,ad el

4,32 = 2,2

653 N

2 ∗ 26,5 ∗ 646,6 = 635 = 635 N 3(1+ 1)

criterios control la capacidad resistente de la de madera endeuniones traccionadas

modos de falla ante solicitaciones orientadas: según la dirección de la fibra normal a la dirección de la fibra

uniones

ontroles tensionales en la madera en uniones traccionadas olicitadas según la dirección de la fibra

T

uniones i) capacidad resistente de la sección transversal neta

TA=,dis = Ftp,dis dis ∗ Aneta

falla de tracción de la madera

modelacion mecanismo de desgarro de hileras

uniones

apacidad contra el desgarro individual de las hileras

n hilera

TDH,dis =

∑T

DH i ,dis

i=1

Fcz,dis ∗ Acrítica Fcz,dis dis ∗ t TDH i ,dis = n i ∗ = ∗ [n i ∗ scrítica ]∗ (2 líneas de cizalle) 2 2 = n i ∗ Fcz,dis ∗ t ∗ scrítico

uniones desgarro de hilera

uniones desgarro de bloque

uniones capacidad contra el desgarro de un bloque de hileras

TDH −1,dis TDH −n,,dis TDG,dis = + + Ftp,dis ∗ Aneta,grupo 2 2

uniones controles tensionales en la madera en uniones traccionadas solicitadas según la dirección normal a la fibra

uniones capacidad contra el desgarro de bloque en uniones solicitadas normal a la fibra

uniones desgarro potencial de bloque en uniones solicitadas normal a la fibra

Tn,ad = Ftn ∗ Aef ∗ f1 (a h )∗ f 2 (h1 h i )∗ f 3 (MdU ) ∗10−3 [k=]

uniones Tn,ad = Ftn ∗ Aef ∗ f1 (a h )∗ f 2 (h1 h i )∗ f 3 (MdU ) ∗10−3 [k=]

Aef = W ef ∗ bef W = W ef C=

4

∗

3

( )

f a = 1 h

2

+ (C ∗ h)

a  ∗ 1 − h 

a

2

3

 h

1 2

efecto distancia a  a  3 al borde cargado 1− 3∗  + 2 ∗  h h

  f 2  h1  =  hi 

n h 2 ∑ 1 h   i

efecto número de hileras


controles tensionales en vigas de madera laminada encolada rectas de altura variable y vigas con curvatura diseño de refuerzos en vigas de madera laminada encolada rectas de altura variable y vigas con curvatura

refuerzo de vigas de madera laminada curvas

en las zonas curvas de vigas de madera laminada encolada se inducen tensiones de tracción normal a la fibra que pueden agotar la resistencia de la madera por este concepto

tensiones de tracción normal a la fibra



f n,máx

6 ∗ Mm = kr ∗ 2 b ∗ hm  hm   hm  2 kr = A + B  + C   Rm   Rm 

A = 0,2 ∗ tan φ t ; B = 0,25 25 −1,5 ∗ tan φ t + 2,6 ∗ tan 2 φt ; C = 2,1∗ ∗ tan φ t − 4 ∗ tan φt . 2





Si ftn > Ftn,dis , o si el contenido de humedad de la madera puede exceder 20% •

⇒ disposición de refuerzos: barras de acero encoladas tornillos de madera

tensiones de tracción normal a la fibra criterio de disposición de refuerzos

fuerza de tracción normal a la fibra: Ttn [N]

f n,máx ∗ b ∗ a1 Ttn = n 2 f n,máx ∗ b ∗ a1 Ttn = ∗ 3 n b

en mitad central de zona curva

en cuartos extremos de zona curva

: ancho de viga, en mm;

a1 : espaciamiento según el eje de la viga entre refuerzos medido a nivel del eje principal de la viga, en mm;

n

: cantidad de refuerzos en el sector comprendido en la longitud

fuerza de tracción normal a la fibra

si H ≤ 20%

pero

f tn,máx > 0,75 ∗ Ftn,dis

⇒ refuerzos

f n,máx ∗ b ∗ a1  b  Ttn = ∗  160  4∗n

[= ]

tension superficial en la zona reforzada

2 ∗ Ttn fa = ≤ Fa,dis dis π ∗ la,ef ∗ Dr la,ef : mitad de longitud de encolado Dr :diámetro exterior barra de acero para barras de acero encoladas : Fa,dis = Fciz,dis para tornillos con hilo contínuo : Fa,dis = 1 MPa

ANEXO B constantes elásticas de la madera para especies latifoliadas constantes elásticas de la madera para especies coníferas

ANEXO Q Columnas con cargas laterales y excentricidad

quedó pendiente: diseño y verificación de elementos ante una solicitación de fuego (DIN 4104, EC 1995:2, memoria de titulación Alejandro Ramirez, Escuela de Ingeniería U. de Chile) diafragmas de paredes de corte, de pisos y techos con uso de tableros ESTRUCTURALES de madera vigas armadas con uso de tableros ESTRUCTURALES de madera

Nch 1198 modificada 2006

y eso sería todo por ahora...

NORMA CHILENA 1198 MADERA CONSTRUCCIÓN CON MADERA.pdf

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