NC N h C h : 8 q u q é u é h a h y a de d e nu n e u vo e, vo vi e vi j e o? o

Transcripción

1 NCh 1198: qué hay de nuevo, viejo?

2 novedades en nch 1198 propiedades mecánicas admisibles de madera aserrada de Pino radiata usada en aplicaciones estructurales

3 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

4 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?

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

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

7 propiedades mecánicas asociadas a la madera aserrada de pino radiata estructural para controlar la presencia de nudos se aplica el método de la razón de área-nudosa: RAN

8 método de la razón de área nudosa

9 método de la razón de área nudosa esto es lo que se aprecia exteriormente esto es lo que debe interpretar el clasificador

10 método de la razón de área nudosa análisis de los extremos control de las zonas de borde

11 método de la razón de área nudosa

12 grados estructurales visuales GRADO GS G1 G2 Nudos sin CB con CB sin CB con CB h 15 cm h > 15 cm RAN 0,33 0,20 RANB 0,50 > 0,50 RANI 0,50 0,33 0,66 0,50 0,50 > 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

13 grados estructurales visuales Grado Selecto GS

14 grados estructurales visuales Grado vigas G1

15 grados estructurales visuales Grado pies derechos G2

16 grados estructurales visuales Rechazo

17 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

18 Pino radiata: propiedades mecánicas NCh 1207Of 91 Grado estructural flexión tensiones admisibles de 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, G1 7,5 5,6 4,5 2,5 0, G2 4,0 4,0 2,0 2,5 0,

19 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

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

21 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

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

23 grados estructurales mecánicos 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

24 grados estructurales mecánicos registro contínuo de fuerza al aplicarse una deformación constante

25 grados estructurales mecánicos

26 grados estructurales mecánicos

27 grados estructurales mecánicos

28 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

29 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

30 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

31 metodología de preparación de muestras

32 Dimensionamiento ensayos por Grado Estructural controlado Propiedades de flexión: 304 piezas 2*4 304 piezas 2*8 Propiedades de tracción: 304 piezas 2*4 304 piezas 2*8 Propiedades de compresión: 304 piezas 2*4

33 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

34 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.

35 máquina de ensayo Metriguard

36 máquina de ensayo Metriguard

37 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.

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

39 medición de la resistencia de tracción máquina de carga Metriguard: una gran parte del secreto reside en las mordazas de fijación

40 medición del módulo de elasticidad equipo Metriguard 340

41 porqué INFOR? Dispone de un sistema de clasificación mecánico Cook-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.

42 laboratorio INFOR: ensayo de flexión abatida Text Text máquina de carga Cook Bolinders

43 laboratorio INFOR máquina de ensayo máquina de ensayo de columnas

44 ensayo de compresión inducción del pandeo según la orientación deseada

45 laboratorio INFOR

46 interpretación del ensayo de compresión con dirección de pandeo inducida R cλ,exp = P u b h

47 Después de los ensayos: Se calculan las resistencias de las piezas que fallan: En flexión: MR f = P 2 u *L/(bh ) En tracción: R tp = P u /(b*h) En compresión: R cp = P u /(k *b*h) P u : carga última; b,h: ancho y espesor pieza; L:distancia entre apoyos; k : factor de modificación por pandeo

48 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.

49 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.

50 Muestra experimental efectiva propiedad escuadría C 16 C 24 G2 G1 plus Flexión 2* * Tracción 2* * compresión 2*

51 Exigencias de densidad Grados Visuales NCh 1198 (Anexo E) Dprom(12%) = 476 kg/m 3 Dk(12%) = 391 kg/m 3

52 Densidades muestrales B*H flexión tracción compresión D12 D12,k D12 D12,k D12 D12,k G2 2* * G1 plus 2* *

53 Exigencias de densidad Grados Mecánicos BS 5268:2 (Tabla 7) C16: Dprom(12%) = 370 kg/m 3 Dk(12%) = 310 kg/m 3 C24: Dprom(12%) = 420 kg/m 3 Dk(12%) = 350 kg/m 3

54 Densidades muestrales Grado B*H flexi n tracci n compresi n D 12 D 12,k D 12 D 12,k D 12 D 12,k C16 2* * C24 2* *

55 Presencia de médula (%) propiedad escuadría C 16 C 24 G 2 G1 & mejor Flexión 2*4 66,3 27,0 35,5 27,9 2*8 74,9 35,0 38,7 41,8 Tracción 2*4 25,9 10,6 13,7 8,9 2*8 55,8 37,5 42,4 28,4 compresión 2*4 75,5 12,8 23,0 21,1

56 Pino radiata: propiedades mecánicas NCh 1207 Of91mod2006 Grado estructural flexión tensiones admisibles de compresión paralela tracción paralela compresión normal cizalle módulo de elasticidad en flexión a) Visuales Ff Fcp Ttp Fcn Fcz Ef GS ,5 6,0 2,5 1, G1 7,5 7,5 5,0 2,5 1, G1 y mejor 9,5 7,8 5, , G2 b) Mecánicos 5,4 6,5 4,0 2,5 1, C24 9,3 8,0 4,7 2,5 1, C16 5,2 7,5 3,5 2,5 1,

57 Pino radiata estructural: y cómo afectan los cambios? incrementos porcentuales en las propiedades mecánicas admisibles Grado estructur al Flexión Ff Tensiones admisibles de Compresió n paralela Fcp Tracción paralela Ftp Compresió n normal Fcn Cizalle Fcz Módulo de elasticidad en flexión 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 %

58 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% δ ef = f ap E cn,h + 0,2 mm] H 20% [ δ ef = f ap E cn,h + 0,4 [ mm] H =12%

59 NCh 1198 modificaciones cambios introducidos en las especificaciones de la norma factores de modificación

60 concepto de propiedades mecánicas de diseño en NCh 1198 F dis = F K D K H n 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

61 factor de modificación por trabajo conjunto, KcK 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

62 factor de modificación por trabajo conjunto, Kc caso de aplicación típico

63 restricción en aplicación del factor de trabajo conjunto, KcK 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 compresión paralela 1,10 1,10 compresión normal 1,10 1,10 revisión 2006: tensión admisible afectada flexión 1,15

64 factor de modificación por volcamiento de vigas

65 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

66 factor de modificación por volcamiento de vigas λ v = l v h b 2 l v = l v ( l ) a l a : distancia entre puntos de apoyo lateral del canto flexo comprimido

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

68 longitud efectiva de volcamiento, lv 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

69 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

70 longitud efectiva de volcamiento, lv redacción 1991: lv = 1,56 la +3h lv = 1,84 la revisión 2007:

71 longitud efectiva de volcamiento, lv redacción 1991: revisión 2007: lv v = 1,63 la +3h si la/h 14,3 lv = 1,84 la si la/h > 14,3 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

72 longitud efectiva de volcamiento, lv cargas dispuestas arbitrariamente lv = 2,06 la (máx)

73 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: lv = 1,87 la si la/h < 7 lv = 1,44 la +3h si la/h 7

74 longitud efectiva de volcamiento, lv criterio a seguir ante combinación de cargas lv = 1,87 la si la/h < 7 lv = 1,44 la +3h si la/h 7

75 factor de modificación por volcamiento de vigas K = F f λv Ffv f,dis fv,dis

76 factor de modificación por volcamiento de vigas redacción 1991: F fv,dis = F f,dis K K λv K λv =1,0 K λv =1 1 4 λ v 3 λ vo K λv = 0,4 E f,dis λ 2 * v F f,dis con λ vo = 0,775 λ v < λ v λ vo λ vo < λ v 50 l v h b 2

77 factor de modificación por volcamiento de vigas 1 3 λ v λ vo 4 0,4 E dis λ v 2 F f,dis * λ vo = 0,775 E dis * F f,dis λ v

78 actor de modificación por volcamiento de vigas revisión 2006: F fv fv,dis = F f,dis K λv ( ) * 1 + F f,e F f K λ v = 1,9 ( ) * 1 + F f,e F f 1,9 2 F f F f,e 0,95 * F f,e = C fe E dis λ v 2 C fe : 0,439 madera aserrada : 0,610 madera laminada encolada

79 comparacion a nivel de factor de modificacion factor de modificación por volcamiento: Pino radiata G1 o mejor 1,200 1,000 0,800 0,600 klv klv, old 0,400 0,200 0, λ v

80 comparación a nivel de tensiones admisibles Grados G1 o mejor vs. G1 old λv ,00 9,00 8,00 7,00 6,00 5,00 4,00 Ffv,dis Ffv,dis old 3,00 2,00 1,00 0, λ v

81 comparacion a nivel de factor de modificacion factor de modificación por volcamiento: Pino radiata G2 1,200 1,000 0,800 0,600 klv klv, old 0,400 0,200 0, λ v

82 comparación a nivel de tensiones admisibles Grados G2 vs. G2 old 7,00 6,00 5,00 4,00 3,00 Ffv,dis Ffv,dis old 2,00 1,00 0, λ v

83 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.

84 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 = δ e 1 + ρ g q ρ = 1 k δ 1 k δ = 3 2 g q si H 15 % k δ = g q si H > 15 % δ Q,tot = δ Q 1+ 2 ρ g q

85 factor de modificación por pandeo de columnas K λ 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

86 factor de modificación por pandeo en columnas se modificó el criterio de condición límite para la capacidad resistente de columnas afectas a inestabilidad general

87 teoría de pandeo elástico de columnas: Euler

88 factor de modificación por pandeo en columnas P cr = π 2 E I L p 2 F cr = π 2 E I λ 2

89 factor de modificación por pandeo en columnas Elementos en compresión ecuación de columnas f c = C A M = C y f f = M W f c = C A Columna euleriana ideal Columna real NCh 1198

90 factor de modificación por pandeo en columnas 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 f c R cp + f f 1,0 MR f

91 factor de modificación por pandeo en columnas K = F cp, λ Fcp,λ,dis λ,dis

92 factor de modificación por pandeo en columnas NCh 1198 Of91 F cλ,dis = F cp,dis K λ K λ =1,0 si λ < 5 K λ = A A 2 B si λ 5 A = B = B c ( 1+ λ 200)+1 2 c 4 E dis c λ 2 * F cp,dis c = 0,85 para Grados N 1, N 2, GS yg1 c=0,80 para Grados N 3, N 4 y G2

93 modificación por pandeo en NCh 1198 Of91 Rev columnas 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 = R cp

94 factor de modificación por pandeo en columnas P cr = π 2 E I L p 2 F cr = π 2 E λ 2 F cλ = F cr fa

95 PINO radiata Grado mecánico G1 o mejor: 2 *4 factores de modificación por pandeo 1,000 0,900 0,800 0,700 0,600 0,500 0,400 Kl 2006 Kl 1991` 0,300 0,200 0,100 0, esbeltez

96 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 4,0 Fcl 2006 Fcl ,0 2,0 1,0 0, esbeltez

97 PINO radiata Grado mecánico G2 : 2 *4 factores de modificación por pandeo 1,000 0,900 0,800 0,700 0,600 0,500 0,400 Kl 2006 Kl 1991` 0,300 0,200 0,100 0, esbeltez

98 PINO radiata Grado mecánico G2: 2 *4 Tensiones admisibles de compresión con pandeo 7,0 6,0 5,0 4,0 3,0 Fcl 2006 Fcl ,0 1,0 0, esbeltez

99 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

100 interacción de flexión y compresión axial NCh 1198 Of91 f c F cλ,dis + f fx F fx,dis J x f c + f fy F fy,dis J y f c 1 J i(i= x,y ) = 0 : λ i 35 λ i 35 λ o 35 : 35 < λ λ i o 1 : λ o λ i λ o = 2,324 E f,dis F cp,dis

101 interacción de flexión y compresión axial NCh 1198 modif 2006 f c F cλ,dis f c F cex f fx + F fx,dis 1 f c F cey f fy f fx F fe 2 F fy,dis 1 f c < F cex = 3,6 E x,dis λ x 2 f c < F cey = 3,6 E y,dis λ y 2 f fx < F fe = 0,44 E y,dis λ v 2

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

103 madera laminada encolada: factor de modificación por esbeltez en columnas NCh 1198 Of91 F cλ,dis = F cp,dis K λ K λ =1,0 si λ < 5 K λ = A A 2 B si λ 5 A = 0,85* B( 1+ λ 300)+ +1 1,70 B = 4,706 E dis λ 2 * F cp,dis

104 madera laminada encolada: factor de modificación por esbeltez en columnas NCh 1198 Of91 Rev F cλ,dis = F cp,dis K K λ =1,0 si λ <10 K λ = A A 2 B si λ 10 A = F ceml F cp,dis 1 + 1,8 K λ λ B = F ceml 0,9 F cp,dis F ceml = 5,0 E dis λ 2

105 madera laminada encolada factores de modificación por pandeo 1,000 0,900 0,800 0,700 0,600 0,500 0,400 Kl 2006 Kl 1991` 0,300 0,200 0,100 0, esbeltez

106 madera laminada encolada Tensiones admisibles de compresión con pandeo 9,0 8,0 7,0 6,0 5,0 4,0 Fcl 2006 Fcl ,0 2,0 1,0 0, esbeltez

107 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 K = ,0 h h

108 madera laminada encolada NCh 1198 Of91 Rev factor de modificación por volumen en sectores traccionados 6, K V = 1,0 L h b 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.

109 madera laminada encolada interacción de compresión axial y flexion f c F cλ,dis f c F cex f fx + F fx,dis f c < F cex = 5 E dis λ x 2 f c < F cey = 5 E dis λ y 2 f fx < F fe = 0,61 E dis λ v 2 1 f c F cey f fy f fy F fe 2 F fy,dis 1

110 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

111 uniones y medios de unión P = P K K K K dis ad D UH UT u K D : factor de modificación por duración de la carga K UH : factor de modificación por contenido de humedad K UT : factor de modificación por trabajo temperatura K u : factor de modificación por longitud de hilera

112 2) En uniones con conectores, las restricciones de humedad rigen hasta 20 mm de la superficie. uniones y medios de unión factores de modificación por contenido de humedad Medio de unión Pernos, tirafondos, pasadores y clavos Placas metálicas dentadas Conectores 2) Tirafondos y tornillos Clavos Condición de la madera 1 Factor de modificación durante la fabricación en servicio K UH Extracción lateral 19 % 19 % 1,00 > 19 % 19 % 0,40 1) cualquiera > 19 % 0,70 19 % 19 % 1,00 > 19 % 19 % 0,80 cualquiera > 19 % 0,70 19 % 19 % 1,00 > 19 % 19 % 0,80 cualquiera > 19 % 0,70 Extracción directa Cualquiera 19 % 1,0 Cualquiera > 19 % 0,7 19 % 19 % 1,0 > 19 % 19 % 0,25 19 % > 19 % 0,25 > 19 % > 19 % 1,0 1) K UH = 0,7 para medios de unión con diámetro, D, menor que 6,3 mm. K UH = 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

113 uniones y medios de unión factor de modificación por temperatura Condición de servicio T 38 C 38 C < T 52 C 52 C < T 66 C Seca 1) 1,0 0,8 0,7 KUt Húmeda 2) 1,0 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 2) Madera no secada, o parcialmente secada o uniones expuestas a condiciones de servicio húmedas.

114 uniones y medios de unión factor de modificación por longitud de hilera en uniones empernadas, uniones con pasadores y uniones con tirafondos K u = n [ R EA = mínimo m = u u 2 1 m( 1 m 2n ) ( ) 1+ m 2 n ] 1+ R EA 1 m ( 1+ R EA m n ) 1+ m u = 1+ C s E c A c E l A l ; E c A C E c A C E l A l 1 E l A l C = N/mm, para conectores anulares y placas de corte de diámetro 100 mm C = 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 y C = N/mm para pernos, pasadores y tirafondos en uniones madera-metal con D : diámetro del vástago, en mm.

115 NCh 1198 Of91 uniones y medios de unión 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

116 capacidad admisible de carga de medios de unión mecánicos de forma cilíndrica unión de cizalle simple unión de cizalle doble

117 NCh 1198 Of91 pernos y pasadores uniones y medios de unión P el,ad = F ap l c D 1,15 F F ap ff η ( ) F = 0,00065 ρ 12,k 100 D ap η 2,75 sen 2 θ + cos 2 θ ( ) tirafondos P el,ad = K D 2 D 2 [N] [MPa] [N] K varía entre 10,4 y 13,1 en especies coníferas y entre 23,4 y 45,6 en especies latifoliadas

118 NCh 1198 Of91 clavos de vástago liso uniones y medios de unión P el,ad = 3,5 ρ 0,k D 1, 5 [N] [ ] ρ 0,k : densidad anhidra característica kg m 3 tornillos P el,ad = F ap l l D 12 D 2 F ap = 3 [N] [MPa]

119 uniones y medios de unión NCh 1198 Of91 Rev capacidad admisible de carga de medios de unión mecánicos de forma cilíndrica: Criterio de los modos de fluencia

120 criterio de los modos de fluencia

121 criterio de los modos de fluencia

122 criterio de los modos de fluencia

123 criterio de los modos de fluencia

124 criterio de los modos de fluencia

125 modos de fluencia uniones de cizalle simple uniones de cizalle doble

126 capacidad admisible de carga de medios de unión mecánicos de forma cilíndrica modos de falla P el,ad = D* l c * R ap,c FA P el,ad = D* l c * R ap,c FA

127 capacidad admisible de carga de medios de unión mecánicos de forma cilíndrica modos de falla P el,ad = D* l l * R ap,l FA P el,ad = 2 D* l l * R ap,l FA

128 capacidad admisible de carga de medios de unión mecánicos de forma cilíndrica modos de falla P el,ad = k 1 D* l l * R ap,l FA k 1 = R + 2R 2 e e (1+ R t + R 2 2 t ) + R t 1+ R e R e 3 R e (1+ R t ) R e = R ap,c R ap,l R t = l c l l

129 capacidad admisible de carga de medios de unión mecánicos de forma cilíndrica modos de falla P el,ad = k 2 D l c R ap,c (1+ 2 R e ) FA k 2 = 1+ 2 (1+ R e ) + 2 F ff (1+ 2 R e ) D R ap,c l c R e = R ap,c R ap,l

130 capacidad admisible de carga de medios de unión mecánicos de forma cilíndrica modos de falla P el,ad = k 3 D l l R ap,c (2 + R e ) FA P el,ad = 2 k 3 D l l R ap,c (2 + R e ) FA k 3 = 1+ 2 (1+ R e ) R e + 2 F ff (2 + R e ) D R ap,c l l R e = R ap,c R ap,l

131 capacidad admisible de carga de medios de unión mecánicos de forma cilíndrica modos de falla P el,ad = D2 FA 2 R ap,c F ff ( ) 3 1+ R e P el,ad = 2 D2 FA 2 R ap,c F ff ( ) 3 1+ R e R e = R ap,c R ap,l

132 capacidad admisible de carga de medios de unión mecánicos de forma cilíndrica Diámetro medio de unión Modo de fluencia FA 6,4 mm D 25 mm D < 6,4 mm Ic, Il II IIIc, IIIl, IV 4 *k α 3,6 k α 3,2 k α k d 1 Ic, Il, II, IIIc, IIIl, IV k d k α = α máx 360Þ k d = 2,2 para D 4,3 mm k d = 10 D + 12,7 25,4 para 4,3 mm D < 6,4 mm

133 capacidad admisible de carga de medios de unión mecánicos de forma cilíndrica resistencia de aplastamiento nominal: pernos, pasadores, tirafondos con D 6,4 mm R ap,p = 77,2 ( ρ o 1000) MPa ( ) 1, R ap,n = 212 ρ 1000 o D 1,45 MPa ρ o : densidad anhidra media de la especie forestal, en kg/m 3 D : diámetro del medio de unión R R ap,θ = ap,p R ap,n R ap,p sen 2 θ + R ap,n cos 2 θ θ = ángulo (agudo) entre la dirección de la solicitación y la dirección de la fibra

134 capacidad admisible de carga de medios de unión mecánicos de forma cilíndrica resistencia de aplastamiento nominal: clavos, tornillos, tirafondos con D < 6,4 mm R ap =115 ρ o 1000) 1,84 MPa ( ) 1,84

135 capacidad admisible de carga de medios de unión mecánicos de forma cilíndrica 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/m 3 0,50 0,42 Resistencia al aplastamiento en paredes de MPa agujeros, Rap ,50 30

136 capacidad admisible de carga de medios de unión mecánicos de forma cilíndrica tensión de fluencia de los medios de unión [MPa] D < 6,4 mm Fff = *D D = 6,4 mm Fff = 480 D = 8,0 mm Fff = 410 D 9,5 mm Fff = 310

137 espaciamientos mínimos para pernos, pasadores y tirafondos se discrimina entre pernos y pasadores se modifican algunos espaciamientos

138 espaciamientos mínimos para pernos, pasadores y tirafondos Espaciamientos mínimos de pernos y pasadores a los bordes Naturaleza del borde Cargado Descargado Desangulación fuerza perno o pasador fibra madera 0 s bcp = 7 D s bdp = 4 D 90 s bcn = 4 D bcn s bdn = 2 D Espaciamientos mínimos entre pernos y pasadores Dirección Según la dirección de la fibra Normal a la dirección de la fibra s p = 7 D s n = 4 D

139 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 90 Pernos Pasadores Pernos Pasadores Cargado Descargado s bcp = 7 D 80 mm s bdp = 4 D s bdp = 3 D s bcn = 4 D s bcn = 3 D s bdn = 3 D

140 espaciamientos mínimos para pernos, pasadores y tirafondos Espaciamientos mínimos entre pernos y pasadores Dirección Espaciamiento mínimo para Pernos Pasadores Según la dirección de la fibra Normal a la dirección de la fibra s n = s p = 5 D = 4 D s n = 3 D

141 espaciamientos mínimos para pernos, pasadores y tirafondos

142 ejemplo de aplicación unión clavada en empalme traccionado clavos 4 : 4,3 * 100 madero central : 4 * 6 (90 * maderos laterales : 2 * 6 (41 * 138 mm) 138 mm) pino radiata: Do,prom = 450 kg/m 3 Do,k = 370 kg/m 3

143 NCh 1198 Of91 ejemplo de aplicación Si se satisface que: bmín 7 * D sef 12 * D (unión de cizalle simple) P = 3,5 D 1,5 d = 3,5 4,3 1,5 370 = 600 el,ad o,k

144 Ch 1198 revisión 2006 bc = 90 mm ejemplo de aplicación parámetros geométricos bl = 41 mm > 7 d = 7 * 4,3 = 30,1 mm lc = min (bc; sef) sef = Lcl - bl = =59 mm sef > 12 d = 12 * 4,3 = 51,6 mm lc = min (90, 59) = 59 mm ll = bl = 41 mm

145 ejemplo de aplicación resistencia de fluencia (por aplastamiento) de la madera R ap,c = R ap,l = ,84 = 26,5 MPa resistencia de fluencia (por flexión) del acero F = ,3 = 646,6 MPa ff

146 ejemplo de aplicación tedioso cálculo de constantes R e = 26,5 26,5 =1,00 R t = =1,439 ( ( ) k 1 = ,439 +1,439 2 )+1, , = 0,519 k 2 = 1+ 2( 1+1) ,6( ) 4,3 2 =1, , k 3 = 1+ 2 ( 1+ +1) 2 646,6 + ( 2 +1) 4,3 2 =1, ,5 41 2

147 P el,ad = 4, ,2 ejemplo de aplicación si se reduce bl de 41 a 30 mm y bc de 90 a 55 mm I c I l = , P el,ad = = ,2 0,519 4, II P el,ad = = ,2 IIIc N N 1,064 4, P el,ad = =1.082 (1+ 2) 2,2 982 N N IIIl P = 635 el,ad IV P el P el,ad = 1, , ( 2 +1) 2,2 el,ad = 4,32 2,2 = ,5 646, ( ) 653 N = N

148 criterios de la madera control en de uniones la capacidad traccionadas resistente modos de falla ante solicitaciones orientadas: según la dirección de la fibra normal a la dirección de la fibra

149 uniones ntroles tensionales en la madera en uniones traccionadas licitadas según la dirección de la fibra T

150

151 uniones i) capacidad resistente de la sección transversal neta T = F A A,dis tp,dis neta

152 falla de tracción de la madera

153 modelacion mecanismo de desgarro de hileras

154 uniones pacidad contra el desgarro individual de las hileras T DH,dis = n hilera T DH i,dis i=1 T DH i,dis = n i F cz,dis A crítica 2 = F cz,dis t 2 [ n i s crítica ] ( 2 líneas de cizalle) = n i F cz,dis t s crítico

155 uniones desgarro de hilera

156 desgarro de bloque uniones

157 uniones capacidad contra el desgarro de un bloque de hileras T DG,dis = T DH 1,dis 2 + T DH n,,dis + F tp,dis A neta,grupo 2

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

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

160 uniones desgarro potencial de bloque en uniones solicitadas normal a la fibra T n,ad = F tn A ef f 1 a h ( ) f ( 2 h 1 h 1 h i ) f ( 3 MdU) 10 3 [k ]

161 T n,ad = F tn A ef f 1 a h A ef = W ef b ef W ef = W 2 + (C h) 2 uniones ( ) f ( 2 h 1 h 1 i) f ( 3 MdU) 10 3 [k ] C = 4 3 f ( a 1 h )= a a 1 h 1 a h 1 3 a h a h 3 efecto distancia al borde cargado f h 1 2 = hi n h 2 1 hi efecto número de hileras

162 madera laminada encolada 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

163 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

164 tensiones de tracción normal a la fibra

165 tensiones de tracción normal a la fibra

166 tensiones de tracción normal a la fibra f n,máx = k r 6 M m b h m 2 k kr = A + B h m R m + 2 C h m R m A = 0,2 tanφ t ; B = 0,25 1,5 tanφ t + 2,6 tan 2 φ t ; C = 2,1 tanφ t 4 tan 2 φ t.

167 tensiones de tracción normal a la fibra

168 tensiones de tracción normal a la fibra

169 tensiones de tracción normal a la fibra

170 tensiones de tracción normal a la fibra 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

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

172 fuerza de tracción normal a la fibra: Ttn [N] T tn = f n,máx b a 1 n T tn = 2 f b a n,máx 1 3 n en mitad central de zona curva en cuartos extremos de zona curva b a1 n : ancho de viga, en mm; : espaciamiento según el eje de la viga entre refuerzos medido a nivel del eje principal de la viga, en mm; : cantidad de refuerzos en el sector comprendido en la longitud

173 fuerza de tracción normal a la fibra si H 20% pero f tn,máx > 0,75 F tn,dis refuerzos T tn = f n,máx b a 1 4 n b 160 [ ]

174 tension superficial en la zona reforzada f a = 2 T tn F a,dis π l a,ef D r l a,ef : mitad de longitud de encolado D r :diámetro exterior barra de acero para barras de acero encoladas : F a,dis = F ciz,dis para tornillos con hilo contínuo : F a,dis =1 MPa

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

176 ANEXO Q Columnas con cargas laterales y excentricidad

177 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

178 Nch 1198 modificada 2006 y eso sería todo por ahora...