Material. E Módulo de elasticidad ACERO ALUMINIO HORMIGÓN MADERA DURA MADERA SEMI DURA MADERA BLANDA 80.

Transcripción

1 Cátedra Ing. José M. Canciani Estructuras I MADERA Propiedades d mecánicas: Las propiedades p mecánicas de la madera determinan su capacidad para resistir fuerzas externas. Frente a la acción de una carga tiene un comportamiento LINEALMENTE ELÁSTICO. FLEXIÓN PLANA 1 MADERA Resiste tensiones que definen un rango de comportamiento elástico apropiado para la conformación de elementos estructurales. 2 El Módulo de Elasticidad [E] es la propiedad d que tiene un material para resistir la deformación al ser solicitado por fuerzas externas. En el caso de la madera los valores del módulo de elasticidad varían en cantidades significativas en las distintas especies y de acuerdo con el grado de humedad. Material E Módulo de elasticidad Kg/cm² ACERO ALUMINIO HORMIGÓN MADERA DURA MADERA SEMI DURA MADERA BLANDA Es un material ANISOTRÓPICO. Según sea el plano o dirección que se considere respecto a la dirección longitudinal de sus fibras y anillos de crecimiento, el comportamiento mecánico del material presenta resultados dispares y diferenciados. i d Para tener una idea de cómo se comporta, la madera resiste entre 20 y 200 veces más en el sentido del eje del árbol, que en el sentido transversal. Debido a este comportamiento estructural tan desigual, se establecen tres ejes de estudio: Eje tangencial Eje radial Eje axial o longitudinal 4

2 El eje tangencial es tangente a los anillos de crecimiento y perpendicular al eje longitudinal. El eje radial es perpendicular a los anillos de crecimiento y al eje longitudinal. El eje longitudinal es paralelo alelo a la dirección de las El conocimiento de las propiedades mecánicas de la madera se obtiene a través de la experimentación, mediante ensayos que se aplican al material y que determinan los diferentes valores de esfuerzos a los que puede estar sometida. Ensayos Compresión paralela a las fibras Es la resistencia de la madera a una carga en dirección paralela a las fibras, la que se realiza en columnas cortas para determinar la tensión de rotura, tensión en el límite de proporcionalidad y módulo de elasticidad. fibras y por ende, al eje longitudinal del tronco. 5 6 Compresión normal a las fibras Es la resistencia de la madera a una carga en dirección normal a las fibras, aplicada en una cara radial, determinando la tensión en el límite de proporcionalidad y tensión máxima. Flexión estática Es la resistencia de la viga a una carga puntual, aplicada en el centro de la luz, determinando d la tensión en el límite de proporcionalidad, tensión de rotura y el módulo de elasticidad. 7 8

3 Cizalle Es la medida de la capacidad de la pieza para resistir fuerzas que tienden a causar deslizamiento i de una parte de la pieza sobre otra. Tracción paralela a las fibras Es la resistencia a una carga de tracción en dirección paralela a las fibras Tracción normal a las fibras Es la resistencia que opone la madera a una carga de tracción en la dirección normal a las fibras. Según la posición del plano de falla con respecto a los anillos de crecimiento, se puede distinguir la tracción normal tangencial y la tracción normal radial. Tabla de Resistencias de diseño recomendadas para maderas crecidas en la Patagonia y Pino Misionero

4 FLEXIÓN PLANA Una sección trabaja a FLEXIÓN PLANA cuando la resultante de todas las fuerzas exteriores, activas o reactivas, situadas a la izquierda de la misma, es paralela l al plano de la sección y está contenida en otro plano perpendicular a ella que pasa por el baricentro G. Si el plano de R coincide con un eje principal p de inercia de la sección (x / y) tendremos FLEXIÓN PLANA NORMAL. y Para trasladar R al baricentro de la sección es necesario aplicar un par que produce Flexión, y la fuerza trasladada produce Corte. Esta solicitación compuesta se R denomina Flexión Plana Normal, G producto de la superposición p de Flexión -R donde aparecen tensiones Sigma, y Corte donde R x aparecen tensiones de corte Tau. 13 z Al deformarse, las fibras superiores se comprimen y las inferiores i se traccionan. Estas deformaciones de las fibras longitudinales, disminuyen desde los bordes hacia el interior de la viga, generando un plano de fibras longitudinales que no sufrirá deformación alguna. Es el plano neutro, cuya intersección con el plano medio (plano de dibujo) constituye la línea neutra n-n n o eje neutro. Dichas deformaciones determinan tensiones internas proporcionales a 14 las mismas. DIMENSIONADO A FLEXIÓN DE SECCIONES DE MADERA En el dimensionamiento de una estructura se busca que las tensiones de trabajo no superen, en ningún elemento de la misma y durante toda la vida útil, las tensiones de rotura. Análisis de carga, cálculo de reacciones y diagrama de esfuerzos característicos. De manera que Ϭmax Ϭadm Material Ϭadm - Tensión admisible Kg/cm² ACERO 1400 MADERA DURA 120 a 150 MADERA SEMI DURA 100 MADERA BLANDA

5 Conocidas las solicitaciones en las secciones de una pieza estructural, procedemos a dimensionar la sección transversal. Verificacion a la Flexión Ϭmax = Mmax Wx Ϭadm (Wx = módulo resistente de la sección) Wx se determina aplicando la fórmula del Módulo Resistente para secciones rectangulares. Dimensionar cualquier pieza estructural significa encontrar las dimensiones de la sección estudiada, de manera de evitar que se produzcan deformaciones permanentes. Se determinan las dimensiones de la sección para que resista el momento flector máximo y luego se verifica si resiste el esfuerzo de corte máximo. 17 h² Wx = b x 6 18 Verificación al Corte max = 1,5 x Qmax F adm adm = 10% de Ϭadm (F =superficiedelasección) sección) 19 20

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7 25 26 Cabaña Alpina 6x11 Eslovenia OFIS Architects 27 28

8 Casa Kike, Costa Rica - Gianni Botsford Architects Sede del Parlamento Escocés, Edimburgo Enric Miralles CASA JENGA WOODEN HOUSE SOU FUJIMOTO 31 PABELLON DE JAPON, EXPOSICIÓN DE SEVILLA TADAO ANDO 32

9 Área central de la EXPO Hannover Herzog + Partner (IEZ Natterer) MUSEO DE LA MADERA, HYOGO, JAPÓN TADAO ANDO Escuela de Arquitectura de la Universidad de Talca, Chile - Ruta de Turismo 35 MUCHAS GRACIAS 36