Efectos en el diseño de vigas rectas y curvas de madera laminada encolada de pino radiata de los cambios incluidos en la norma Nch 1198.of2006.

Transcripción

1 Reista Madeira Arquitetura & ngenaria, n., ano 8, Juo-Dezembro, 007 ISSN etos en e eño de igas retas y uras de madera aminada enoada de pino radiata de os ambios inuidos en a norma N 98.o006. Jorge Gaeguios Pama, Uniersidad de Conepión, Conepión, Región de Bío Bío, Cie e- mai: jgaegu@ude. Gian Mario Giuiano Morbei, Uniersidad de Conepión, Conepión, Región de Bío Bío, Cie e- mai: ggiuian@ude. Peter Deent Angada, Uniersidad de Conepión, Conepión, Región de Bío Bío, Cie e-mai: pdeen@ude. Resumen: Durante e mes de marzo a sido pubiada en e diario oiia de a repubia de Cie, a nuea norma NC 98.O006 ( 4) que estabee os métodos y proedimientos de eño estrutura para onstruiones de madera aserrada, eaborada, aminada-enoada y postes de madera. n este trabajo se estudian os eetos de os ambios que an sido inuidos en a nuea norma NC 98.O006 ( 4), espeíiamente, os ambio reaionados on e eño de igas de madera aminada-enoada. Los ambios prinipaes son: a modiiaión de ator de modiiaión por oamiento, a integraión de ator de modiiaión por oumen y a inusión de reuerzos radiaes en igas uras y de seión ariabe para ontroar a traión perpendiuar a a ibra. Se ompararon ambas normas en términos de apaidad de eño y modo de aa, para puntuaizar sus dierenias. Los ambios se traduen en un eño más onserador y a neesidad de uso de reuerzos radiaes en as igas uras debido a a minuión de a tensión admisibe en traión. Paabras ae: Diseño igas madera aminada, Vigas retas y uras madera aminada Abstrat: In Mar o tis year NC 98O.006 ) 4 (, te new standard o wood design, was pubised as an oiia aw o te ountry, tis standard estabises te metods and proeedings or te strutura design o wood onstrutions. Tis paper desribes te eets o anges tat ae been inuded in te new standards o design, speiiay te anges reated wit design o guam beams. Te main anges inuded in te new standards are: Te inusion o te oume modiiation ator, in regard o te eigt modiiation ator, te anges in te matematia ormuation o te beam stabiity modiiation ator and te inusion o radia reinorement in ured ariabe dept beams to ontro te tension perpendiuar to te grain. Te resuts o beam designs wit te standards o te 99 and te 006 were ompared to eauate te eets o te anges. Te main eets o te anges are a more onseratie design, and te need o radia reinorement in ured beams

2 Reista Madeira Arquitetura & ngenaria, n., ano 8, Juo-Dezembro, 007 ISSN Introduión La anterior norma iena de áuo de estruturas en madera ue oiiaizada e año 99 para atuaizar a norma anterior que abía sido oiiaizada e año 977 inorporando materias que no abían sido inuidas en su predeesora. A partir de 99, numerosas inestigaiones se an eado a abo, a nie naiona e internaiona, en e ampo de a madera aminada, o que se a traduido en grandes aanes en e onoimiento de omportamiento de este materia. Debido a os aanes reaizados en este ampo, nueamente se ae neesario una atuaizaión de uerpo normatio que regua e áuo y eño de estruturas de madera (4) aminada, a reientemente oiiaizada NC 98.O006(006) a inuido ambios en e proeso de eño de os eementos de madera aminada, basados en as inestigaiones (6) (5) que se an desarroado, Parra (000), Martínez (005), et., as uaes indiaban que iertos aspetos omo a traión perpendiuar y e uso de reuerzos radiaes, abían sido dejados de ado en e uerpo normatio anterior y otros, omo os atores de modiiaión, debían ser modiiados. Los objetios de este trabajo son, presentar os ambios que se an inuido en a nuea norma de áuo de estruturas de madera, anaizando omo estos ambios iniden en e proeso de eño y eauar uantitatiamente as dierenias entre os tintos uerpos normatios en base a apaidades de eño y modo de aa.. Cambios introduidos en a norma N 98.o 006 Los ambios que se an inuido en a nuea norma abaran os siguientes aspetos: a) atores de modiiaión, b) Tensión admisibe en traión perpendiuar a a ibra y uso de reuerzos radiaes. ) Radio de uratura mínimo, restriiones a rebajes, exión biaxia y ompresión paraea ombinada, a) atores de modiiaión a.) ator de modiiaión por oamiento Se a modiiado a manera de auar e ator de modiiaión por oamiento. La zona exoomprimida de un eemento sometido a exión puede perder estabiidad y surir pandeo atera. Los atores que inuyen en a magnitud de eeto de pandeo atera son: razón atura / ano, ongitud arriostrada, tipo de apoyos, tipo de arga, tensión admisibe en exión y móduo de eastiidad. Los eetos de pandeo atera se asiian de auerdo a a esbetez de os eementos en tres grupos igas ortas, igas intermedias y igas argas, de auerdo a esta asiiaión a norma anterior estabeía e aor de ator de modiiaión por oamiento mediante una ormua deinida en tres interaos (eq..).

3 Reista Madeira Arquitetura & ngenaria, n., ano 8, Juo-Dezembro, 007 ISSN < < 50, 0.4,0 3 0, ) ( ) ( 4 o C D o o V (.) C ) ( D () o b La nuea normatia estabee una nuea ormua, simiar a a ormua de ator de modiiaión por esbetez, basada en una ormua ontinua sin a neesidad de a deiniión por tramos, esta ormuaión a sido adoptada por os ódigos norteamerianos (AITC) y europeos (uroode) ae muo tiempo, y an demostrado en a prátia que existe una mejor onordania entre esta nuea ormuaión y e omportamiento rea de os eementos de madera aminada. ste ambio se tradue en un ator menos onseratio y permite eños más eonómios. Para igas ortas a dierenia es muy suti, pero en igas de ongitud media y grande a dierenia puede ser más de 00%. La nuea norma estabee a eq.. para e áuo de ator de modiiaión por oamiento: 0,95,9,9 *,, *,, *,, V + +, (.) T Q D,, 0,6 Q T b

4 Reista Madeira Arquitetura & ngenaria, n., ano 8, Juo-Dezembro, 007 ISSN es a atura en e entro de a iga, b es e ano de a iga,06.63 a a + 3 a a < 7 7 a orresponde a a ongitud arriostrada, es deir, a ongitud entre apoyos ateraes. Además de ambio en a órmua, se a ambiado a designaión de ator de modiiaión por oamiento, dejando de ado a denominaión para ser denominado. a.) ator de modiiaión por oumen Se a introduido e ator de modiiaión por oumen, e ua, reempaza a ator de (6) modiiaión por atura. Diersas inestigaiones en Cie, Parra (000), y en e () extranjero PL (999), an determinado que a tensión de eño en exión de un eemento de madera aminada aría en reaión a tamaño reatio de eemento. n un prinipio se onsideraba a a atura soamente omo un ator determinante, y de eo, todaía se oupa en e aso de a aminaión ertia, pero as inestigaiones an demostrado que en e aso de a madera aminada a orreaión de resutados de apaidad resistente es muo mayor a utiizar e oumen en desmedro de a atura. Las tensiones de os ensayos están reereniadas a as propiedades de un eemento de 300 mm de atura, 35 mm de ano y 6.4 m de ongitud, para dimensiones tintas se debe apiar e ator de modiiaión por oumen. La eq..4 india a órmua para auar e ator de modiiaión por oumen. 6,4 o L (.3) b L ongitud en metros. es a atura en miímetros. b es e ano en miímetros. 0, La inusión de ator de modiiaión por oumen, onsidera ompetamente os eetos de tamaño de os eementos en a tensión de eño a exión, por o que se an eiminado e ator de modiiaión por ondiión de arga y a ator de modiiaión por reaión L/, además de ator de modiiaión por atura menionado anteriormente. b) Traión perpendiuar a a ibra y reuerzos radiaes La razón de resistenia apiada a a tensión básia en traión perpendiuar a a ibra a sido modiiada desde a 0,5, o que se tradue en una minuión de a tensión admisibe de eño en traión perpendiuar a a ibra a 5% de o que estabeía a norma anterior.

5 Reista Madeira Arquitetura & ngenaria, n., ano 8, Juo-Dezembro, 007 ISSN sta ariaión prooa una ariaión en os modos de aa de os eementos suseptibes de desarroar tensiones radiaes debido a a brusa minuión de apaidad, debido a esto se a inuido a indiaión de uso de reuerzos radiaes para ontroar as tensiones radiaes. Las traiones perpendiuares a a direión de a ibra se generan sóo en iertas zonas de as igas, as zonas rítias. Para e proeso de eño se an estabeido os ímites dentro de as uaes se deben instaar os reuerzos, os ímites están estabeidos para ada tipo de igas. n as igas retas de seión ariabe, a zona rítia orresponde a a parte entra de a iga, ijándose sus ímites a una tania m / de a seión de a umbrera aia os ostados, donde m orresponde a a atura de a iga en a seión de a umbrera. n e aso de as igas uras, de seión ariabe y onstante, os ímites están ijados en os puntos de tangenia, extendiéndose en orma radia aia e borde superior de a iga. n a ig., se pueden apreiar estas indiaiones. igura Zona rítia en igas de seión ariabe y igas uras Las igas retas de seión ariabe, uras de seión onstante y uras de seión ariabe deben usar obigatoriamente reuerzos radiaes, si bajo as ondiiones de seriio a as que esté sometida a iga ourren as siguientes situaiones: a) Cuando a tensión de trabajo de traión norma a a ibra es mayor a a tensión de eño en traión norma a a ibra. b) Cuando e ontenido de umedad en seriio de as igas pueda exeder e 0%. ) Cuando e ontenido de umedad en seriio de as igas sea menor a 0%, pero a tensión de trabajo en traión norma exeda e 75% de a tensión de eño en traión norma, se deben inorporar reuerzos para neutraizar as tensiones de traión norma induidas por e ima. n todos os asos anteriores, a apaidad resistente de a madera deberá ser despreiada y os reuerzos radiaes deberán neutraizar por ompeto as tensiones de trabajo generadas. ) Otros Cambios radio de uratura mínimo se a inrementado, pasó de ser 80 ees e espesor de as áminas a 00 ees e espesor de as áminas y de esta manera preenir a generaión de traiones radiaes y a minuión de a apaidad resistente de as áminas a ser uradas para abriar un eemento uro, e radio de uratura mínimo.

6 Reista Madeira Arquitetura & ngenaria, n., ano 8, Juo-Dezembro, 007 ISSN Se an introduido restriiones en os rebajes permitidos a os eementos de madera aminada. n e borde exotraionado sóo se permiten rebajes en os apoyos on una proundidad máxima de /0 de a atura sin ser superior a os 75 mm. n e borde exoomprimido sóo se permiten rebajes en os apoyos on una proundidad máxima de /5 de a atura y on un desarroo máximo de /3 de a uz tota. Ambas modiiaiones reejan a idea de eitar a generaión de tensiones perpendiuares a a ibra, ya que representan a mayor debiidad de este materia. Por útimo, se a modiiado a expresión para eriiar os asos de exión biaxia y ompresión paraea ombinada, a ontinuaión se presenta a nuea expresión para eriiar a interaión de estas soiitaiones. (.4) x, + x tx tx, + y ty 5 x, < x, para exión simpe y desiada x 5 y, < y, para exión desiada y 0,6 y, <, para exión desiada, b L Px x i x L Py y i y V T Q tx, ty,, La eq..4 es más simpe y ái de auar, que a expresión de a norma anterior y se ompementa de mejor manera on a nuea expresión de ator de modiiaión por oamiento, basándose en a razón entre e moduo de eastiidad y a esbetez. 3. Resutados Se desarroaron rutinas omputaionaes que permiten eauar a apaidad de igas (3) (4) usando a norma NC 98.O99(99) y a norma NC 98.O006(006). Para e anáisis se onsideraron igas simpemente apoyadas sometidas a argas uniormemente tribuidas. Se estudiaron 5 tipoogías de igas: igas retas de seión onstante prinipaes, ostaneras, igas retas de seión ariabe, igas uras de seión onstante y igas uras de seión ariabe.

7 Reista Madeira Arquitetura & ngenaria, n., ano 8, Juo-Dezembro, 007 ISSN Los prinipaes resutados se pueden apreiar en a ig. y ig. 3. igura etos de os ambios en normatia para igas retas de madera aminada. igura 3 etos de os ambios en normatia para igas uras de madera aminada. A anaizar os resutados numérios se puede obserar as ariaiones entre ambas normas. n as igas retas se puede apreiar una minuión generaizada de a apaidad de eño de as igas, espeiamente uando se onsideran ongitudes menores a 4 metros, estas minuiones son inuso mayores a medida que se onsideran aturas de igas superiores a os 80 m. n igas retas de grandes ongitudes, a apaidad admisibe es reduida ya que bajo as restriiones de a norma anterior, a proeer a as igas de e apropiado soporte atera se obtenían atas apaidades, pero on a inusión de ator de modiiaión por oumen, as grandes ongitudes se traduen en una minuión onsiderabe de apaidad, a que se areienta uando se onsideran igas de gran atura. A su ez, se puede apreiar aramente e mayor impato de ator de modiiaión por oumen por sobre a modiiaión en e ator de modiiaión por oamiento, ya que en os asos donde se tiene aa por exotraión a minuión de apaidad es muo mayor, mientras que en os asos de aa por exoompresión a minuión de apaidad es más pauatina.

8 Reista Madeira Arquitetura & ngenaria, n., ano 8, Juo-Dezembro, 007 ISSN n as igas uras un aspeto signiiatio es a inusión de os reuerzos radiaes, en e aso de igas atas de más de 90m, on ongitudes entre 8 y 0 m, donde estos rangos aumentan a medida que minuyen os radios de uratura. n igas de grandes ongitudes se mantiene a minuión de apaidad pero no ay ambios en os modos de aa, a exoompresión ontroa e eño todas as ees, a pesar de onsiderar soporte atera. 4. Conusiones Los ambios introduidos en a norma generan ambios bastante signiiatios en e proeso de eño de eementos de madera aminada, e más signiiatio orresponde a a impementaión de os reuerzos radiaes, ya que es ago ompetamente nueo y no estaba inuido de ninguna orma en os uerpos normatios anteriores. Los ambios en os atores de modiiaión an aetado a apaidad de eño de os eementos, as ariaiones en a ormuaión matemátia de ator de modiiaión por oamiento produen una minuión de as apaidades de arga, y a su ez en as zonas de apiaión de ator de modiiaión por oumen también se produen minuiones de apaidad ya que se ae más estrito a onsiderar as reduiones por ano y ongitud. n e aso de as igas estudiadas e ator de modiiaión por oumen es e que produe os ambios más signiiatios, ya que astiga muo más as propiedades meánias de a madera que su anteesor, e ator de modiiaión por atura. anáisis de as igas uras muestra ambios en os modos de aa. n igas de atura pequeña y media, e modo de aa por exotraión predomina por sobre e modo de aa, por exoompresión, uando se onsidera agún tipo de soporte atera, o que no ourría bajo as ondiiones de a norma antigua. n estos asos se puede obserar a minuión de a apaidad de eño generaizada produto de eeto de ator de modiiaión por oumen y en menor antidad de a modiiaión en e ator de modiiaión por oamiento. Anaizando os modos de aa, también se produen ambios importantes, en espeia en e aso de as igas uras, debido a a reduión de a tensión admisibe en traión perpendiuar a a ibra que se apia, e uso de reuerzos radiaes se ae neesario en a mayoría de os asos de igas donde se generan tensiones de traión perpendiuar a a ibra. 5. Reerenias () AITC (005). Timber onstrution manua. Wiey. oboken () orest Produts aboratory (999). Word andbook, Wood as an ngineering Materia. USDA orest Serie. Maon (3) Instituto Naiona de Normaizaión (99). NC 65.O9: Tensiones admisibes para a madera aminada enoada estrutura de pino radiata. Santiago (4) Instituto Naiona de Normaizaión (006). NC 98.O006: Madera Construiones en madera Cáuo. Santiago (5) Martínez, A. (005). Cáuo de iga peratada on anto inerior uro en madera aminada. Memoria de Títuo Ingeniero Cii en Obras Ciies. Departamento de Ingeniería en Obras Ciies. Uniersidad de Santiago de Cie. Santiago.

9 Reista Madeira Arquitetura & ngenaria, n., ano 8, Juo-Dezembro, 007 ISSN (6) Parra, O. (000). Madera aminada enoada: ator de modiiaión por oumen: estudio de apiaión a a normatia iena. Memoria de Títuo Ingeniero Cii en Obras Ciies. Departamento de Ingeniería en Obras Ciies. Uniersidad de Santiago de Cie. Santiago.