EDIFICACIÓN EN MADERA Cuadernillos Ricardo Hempel

ENTRAMADOS VERTICALES

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Editado por Universidad del Biobío- Concepción ...:.... 1987 -Chile •Avda. Collao 1202. Fono 238984. Casilla 5-C.

INDICE

Pág. INTRODUCCION ........................................................................ 3 SISTEMAS CONSTRUCTIVOS EN MADERA ............................... 4 DEFINICIONES Y NORMAS ............... ....................................... 6 ELEMENTOS COMPONENTES DE UN TABIQUE ...................... 7 ESTRUCTURACION DE UN TABIQUE ....................................... 8 DETALLES DEL TABIQUE........................................................ 11 ENCUENTROS ENTRE TABIQUES ............................................................16 AMARRE INFERIOR TABIQUE .......................................:. ............. 18 AMARRE SUPERIOR TABIQUE............................................................... 22 VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL SISTEMA ENTRAMADO. ........... 23 BIBLIOGRAFIA ............................................................................................. 24

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UNIVERSIDAD DEL BIOBIO -{..+Jr CENTRO DE DESARROLLO EN ARQUITECTURA Y CONSTR UCCION DIRECTOR: Roberto Goycoolea Infante COMITE DE REDACCION: Roberto Goycoolea 1., Arqto., Director CEDAC. Gerardo Valverde V., Arqto. Depto. Edif. y Estruct., Fac. Arquitectura.-. Ricardo Hempel H., Arqto. Fac. Arquitectura y Construcción. Carlos Ilabaca U., Ing. Forestal, Director CEDIF. AUTOR: Arqto. Ricardo Hempel Holzapfel. Diagramación: Arqtos. Héctor Gaete - Gerardo Saelt.er Impresión: Editora Aníbal Pinto S.A., Maipú 769, Concepción. Editado por Universidad del Biobío . Concepción - 1987 - Chile.

2

INTRODUCCION

...

El presente cuaderno tiene como objetivo mostrar en forma gráfica los detalles tipológicos de uso más frecuente y técnicamente más con­ venientes, del sistema de entrama­ dos verticales livianos de madera. Esta publicación se complementa y relaciona con otras dedicadas al estudio de fundaciones, entramados de piso, techumbres y otros títulos de estos cuadernos. La materia expuesta está destina ­ da a arquitectos, constructores , téc­ nicos de la construcción, personal especializado y estudiantes, quienes encontrarán resueltos algunos de­ talles constructivos y las condi­ ciones técnicas que deben observar­ se para una correcta ejecución de la obra, de forma que garantice la es­ tabilidad y calidad de lo edificado. Las soluciones presentadas corres­ ponden a sistemas simples de uniones de tope y clavadas. Ellas son las más económicas y por tanto u sadas habitualmente. En esta publicación no se hace referencia a uniones ensambladas, apernadas o en base a conectores que se tratarán en otros números. El Diseño en Madera permite va ­ riadas formas de solución técnica, pudiendo definirse dos grupos: los entramados en madera y las estruc­ turas para luces mayores. La pre­ sente edición analiza los sistemas de entramados de más frecuente apli­ cación y que se caracterizan por la función soportante de la mayor ía de sus tabiques que interrelacionados constituyen todo el sistema. Los entramados en madera aquí detallados provienen de la tradición histórica del artesanado medioeval, basado en uniones con tarugos de madera y complicados ensambles, forma que hoy en día ha sido re­ emplazada por uniones clavadas. Esta transformac ión originó los sis­ temas "Plataforma", "Baloon" y múltiples variantes de amplia difu-

sión en países desarrollados. Basa­ dos en estas experiencias se presen­ tan las soluciones constructivas más frecuentes y variantes posibles para la confrcción correcta dr los para­ mrntos verticales y por ende obtr­ nN una edificación de calidad rn madera. No se pretende agotar todas las

variadas posibilidades constructi­ vas que estos sistemas permiten, si­ no pre sentarla en forma ordenada y adecuada. Para mayor profundización y co­ nocer otras alternativas se reco­ mienda revisar el mater ial que se in­ dica en la bibliografía.

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SISTEMAS CONSTRUCTIVOS ENMADERA

ENTRAMADOS DE MADERA

biques (Fig. 2).

Los sistemas de entramados se diferencian por la secuen­ cia en el armado de los pisos y la forma de apoyo de los ta­ biques en ello o "vice versa".

El sistema Baloon se usa para construcciones de dos o tres niveles. Permite levantar los tabiques en toda la altu­ ra, enseguida techar y posteriormente colocar los enviga­ dos y terminaciones (Fig. 3).

En el Americano se arma todo el entramado "vertical y ho­ rizontal, se cubre y después se colocan los pavimentos y revestimientos (Fig. 1). En el Plataforma se ejecutan los envigados horizontales con el pavimento o base de éste y sobre él se ubican los ta-

Salvo el detalle indicado en la última figura, el entramado del sistema Baloon es similar a los otros dos, por lo cual . en este cuaderno sólo se presentarán los entramados de madera en general y los detalles de uniones al piso, en particular.

SISTEMA DE TABIQUES Los entramados horizontales, envigados, se apoyan sobre tabiques estructurales que trasladan las cargas a las fun­ daciones.

Sistema Americano

(fig. 1).

Plataforma

(fig. 2).

Baloon (fig. 3).

4

l

SJSTEMA PILAR Y VIGA Los elementos horizontales se apoyan sobre vigas que trasladan las cargas a pilares o.postes y éstos a las funda­ ciones.

Viga sobre pilar

(fig. 4).

Viga sobre pilar 2 pisos

(fig. 5).

Viga contra pilar

(fig. 6).

Doble viga

(fig. 7).

Doble pilar (Fig. 8).

... ENTRAMADO PARA LUCES MAYORES Estos sistemas de entramados mayores en madera, se di· ferencian por la disposición de los elementos soportantes a mayor distancia que las anteriores y lo que genera solu-

Plan ares:

Pilar-viga Pilar-cercha Marcos Arcos

Laminares:

ciones diferentes para los puntos de unión entre los ele­ mentos horizontales, verticales y diagonales .Según las lu­ ces y formas, se dividen en: Plegadas Bóvedas Cúpulas Hipérbola

Espaciales:

Mallas 'Geodésicas Cáscaras Colgadas

5

DEFINICIONES Y NORMAS

DEFINICIONES: ENTRAMADO

Disposición constructiva basada en la utilit.ación de piet.as est ructura. les de tipo lineal, que se combinan en diversas posicion<.'s pnra const ituir elementos estructurales. La pal a bra pr ov ien<.' de trama, conjunto de hilos que forman un tejido.

TABIQUE:

Entramado vertical con stituid o por pit'S d<.'rechos modulados a distan . cias p<.'qu<.'ñas (0.3 a 1.00 M. aprox.). Onidos por sus <.'Xtr<'mos. por piet.as hor it.Ontal<.'s o inclinadas. Entramado vertical prearmado en taller y montado postNiormente en obra.

PANEL: CLASIFICACION: (según su función resistente). TABIQUES ESTRUCTURALES:

Son r<.'sistentes a cargas v<.'rticales provt'll iC'nt es d<.' lt'chumbres. cielos o entrepisos y empujes horiwntales como vi<.'nto. sismo o de uso. (Fig. 9)

Soportan su peso propio y los esf uC'r t.Os lat<.'ral<.'s prov<.'llÍ<.'tlt<.'S de sus funciones espec if icas y de uso .

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(Fig. 10).

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Son elementos prearmados en los que las cargas v<'rtic
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dos lado

(fi . 11). entramados verticales en el caso de no existir cálculo estructural de ellos. Para acogerse a estas disposiciones, los entram ados verticales deben cumplir las condiciones generales es­ tablecidas, que son las siguientes: a) El destino de la edificación deberá ser exclusivamente el de vivien da. MODIFICACION ORDENANZA: b) Deben ser de uno o dos pisos, pudiendo tener mansarda El decreto N° 193, de 31 de octubre de 1985, publicado sólo las de un piso. en el D.O. de 18 de diciembre de ese mismo año, modifica e) Su altura máxima será de 6.00 m. la Ordena a General de Construcciones y Urbanización . d) No deberán ser localizadas en zonas expuestas a vien­ Establece diversas exigencias que deberá n cumplir los tos ocasion ales de velocidad superior a los 140 km/h.

NORMAS: El Instituto Nacional de Normalización (l.N.N.), hasta la fecha ha dictado algunas normas específ icas sobre entramados, como la NCH 1198 E 77 sobre ensayos de pa­ neles, aunque hay algunas referidas a usos de la madera en la construcción.

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ELEMENTOS COMPONENTES DE UN TABIQUE

COMPONENTES Un tabique está constituido por un conjunto de elemen­ tos en que cada componen. te cumple una función pre­ cisa, ya sea como transmi­ sor de cargas y /o soporte del revestimiento interior o exterior. (Fig. 12).

11

11

DINTEL PUERTA SOIIRESOLUA SUPERIOR SOLERA SUI'UIOR

l'll OlHCHO

DIAGONAL ENCASTRADO SOLUA INFERIOR

SOLERA BASE

Pieza horizontal anclada al sobrecimiento o clavada al entramado horizontal. En este se­ gundo caso, g!.'neralment€' se suprime esta pieza. Debe aislarse del hormigón me­ diante una membrana impermeable y en caso de ser de pino radiata se recomienda impregnarla a presión y vacío para protegerla contra la pudrición.

SOLERA INFERIOR

Elemento de unión inferior del conjunto estructural vertical y distribuidor de las cargas concentradas verticales o en ángulo.

PIE DERECHO

Elemento vertical que transmite las cargas provenientes de techumbre, entrepiso, cielo, etc., y sirve a la vez de soporte para los materiales de cerramiento exterior e interior.

SOLERA SUPERIOR

Ele.mento de unión superior del conjunto de piezas verticales y distribuidor de las cargas provenientes de techumbre, entrepiso y cielo a los pies derechos.

SOBRE SOLERA O SOLERA DE AMARRE

..

{fig. 12).

Elemento de unión superior, de la misma dimensión de la solera superior que va colocada directamente encima de ella y sirve de elemento de amarra de todo el sistema de tabi­ ques y también resuelve la flexión lateral y excentricidad de las cargas en relación a los pies derechos.

DIAGONAL O RIOSTRA

Elemento estructural inclinado que transmite las cargas hori1.0nlales en el sentido del plano del tabique, provenientes fundaml'ntalmentc del viento y sismo. Es una pie;.a que une la solera superior con la inferior, va encastrada en ellas y en cada uno de los pies den chos que cru;.a.

TRANSVERSAL CORTAFUEGO

Elemento constructivo que evita el pandeo lateral de los pies derechos, ratarda la propa. gación del fuego por el interior del entramado al formar compartimientos estancos. y permite clavar revestimientos verticales.

DINTEL

Conjunto de uno o varios elementos que permiten salvar la luz correspondiente a un vano (puertas, ventanas, etc.).

ALFEIZAR

Elemento soportante inferior de ventana y permite su afianzamiento.

JAMBA

Pie1.a soportante vertical qu(' refu('r;.a el van o y apoya el dint(') o alfci;.ar.

PUNTAL

Pie;.a de menor longitud qu!.' los pies dNechos colocada entre solera superior

MUCHACHO

Piet.a colocada entre alfci;.ar y solera inferior.

CORNIJAL

Pie derecho que forma la esquina de un tabique.

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dintel.

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ESTRUCTURACION DEUN TABIQUE

FUNCION - La función de un tabique, desde el punto de vista estructural, es reci­ bir y transmitir a las fundaciones las cargas estáticas y dinámicas a las que está sometida una edificación.

ESTATICA Las cargas estáticas son producidas por el peso de las estructuras y sobrecargas que soporta el tabique y las transmite al terreno por los sistemas de fundaciones. Sin embargo, no es capaz de resistir empu­ jes. (Fig. 13).

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DINAMICA

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-- El rectángulo que conforma un tabique es fácilmente deformable ante los empujes laterales u horizontales de sismos y vientos debido a lapo­ ca resistencia a la tracción de las uniones entre cada uno de los ele­ mentos que lo constituye (Fig. 13). Para resolver esta debilidad estructural, se hace necesario triangular el entramado, ya que la figu­ ra geométrica del triángulo es indeformable en el sentido del plano (Fig. 14).

ARRIOSTRAMIENTO - Las Riostras o Diagonales en ambos extremos de una edificación rigi­ dizan el conjunto al introducir triángulos en su sistema estructural. No es necesario triangular todos los elementos constitutivos de una edifi­ cación, sino que sólo una vez cada uno de sus ejes. O según determine el cálculo.

TIPOS - Las más comunes de las Riostras son las Diagonales de madera que se describen más adelante. - Otra forma de lograr el arriostra miento es mediante un revestimiento rígido que cubra la totalidad de la superficie exterior de la edificación, excepto vanos. Este revestimiento puede consistir en una placa estructural de madera, cuyo espesor se determinará según las solici­ taciones de los empujes laterales. - También es posible usar un entablado en diagonal u horizontal que ser­ virá de base para el revestimiento definitivo exterior. (Fig. 15). - Por tensores o zunchos, éstos absorben los esfuerzos por tracción, de­ ben colocarse tensados siempre en dos direcciones opuestas y abra­ zando las soleras de forma que puedan absorber mejor el esfuerzo. - Por último y la menos común en estructuras menores es a través de 8

diagonales metálicas que pueden ser barras, ángulos o canales, que atraviesan a través de perforaciones por los pies derechos. Estos deben estar protegidos contra la corrosión y deben tener la mis­ ma resistencia al pandeo que las diagonales de madera que sustitu­ y e n .

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(fig. 13).

IFig. 14).

(fig. 15).

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PIES DERECHOS La distancia entre pies derechos depende de las cargas que los solici­ tan, de los revestimientos y de la escuadría de los componentes, siendo las separaciones frecuentes entre 40 a 60 cms.(a) . Estos siempre van colocados de perfil con respecto al plano del entramado para poder re­ sistir en mejor forma los esfuerws horizontales perpendicular al tabi­ que . (Fig. 16). En el otro sentido están sujetos por transversales o cor­ tafuegos y jo el revestimiento estructural exterior. (Fig. 17).

SOLERAS

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a t a + (fi . 16).

Las Soleras generalmente tienen la misma dimensión de los pies de­ rechos. Se requiere un mayor ancho cuando este elemento debe resis­ tir esfuerzos horizontales importantes, como sismo y jo viento. Y una mayor resistencia , al no coincidir el distanciamiento de envigados de piso o cielo, tijerales o cerchas con la modulación de los pies derechos, sometiendo a la solera a la flexión entre apoyos.

(fig. 17).

DIAGONALES Las Diagonales deben ser de una sola pie¡,a y de menor ancho que los pies derechos, se resuelve el cruce de ambas piezas rebajando los ver ­ ticales sin cortarlos .La inclinación más efectiva para que una diago­ nal cumpla su función arriostrante es de 45" con respecto a la solera inferior, no siendo recomendable variaciones de +/- 15". Cada diago­ nal debe tomar más de un pie derecho. (Fig . 17). Si no es posible darle el ángulo recomendado a la diagonal, por en­ contrarse un vano muy cercano a la esquina, dejando un paño lleno de poco ancho, se debe dividir ésta en dos piezas conformando una "M". (Fig. 18). Hay dos maneras de disponer las diagonales en un entra m a do, siendo la más h·ecuente la de la Fig. 17. La diferencia fundamental entre am­ bas soluciones está en los esfuerzos a los que están sometidas las piezas del entra m a do. En la disposición de la Fig. 17, las acciones horizontales someten a la compresión las diagonales . Esta transmisión de esfuerzos se produce en el mismo ángulo superior en el cual se supone aplicada la fuerza ho­ rizontal. Las uniones entre piezas sometidas a la compresión se re­ suelven por apoyo entre ellas.

En la disposición de' la Fig_ 19, la acción hori1.0ntal no es resuelta de in­ mediato, la solera superior queda sometida a la compresión y luego tracciona la primera diagonal. Las uniones de pielas de madera some­ tidas a la tracción requieren ser resueltas con mayor acuciosidad que las comprimidas . La madera trabaja en buena forma tanto a la compresión como a la tracción, lo que se concluye al analit.ar las cifras de las tensiones bási­ cas de las distintas clases de madera. El problema de estos diagonales no radica en la barra misma, sino l'n la unión del elemento sometido a la tracción. (fig. 19).

10

La solución al volcamiento del tabi­ que (Fig. 20) se logra al diseñar, por medio de la estructuración general de la edificación, de tal modo que se consiga la colaboración de tabiques perpendiculares para oponerse a tal tendencia . Otra posibilidad es que el entramado superior sea rígido y que permita traspasar las cargas a los elementos arriostrados. (Fig. 21). Hay que tener en cuenta que la ma­ yoría de estos sistemas consultan entrepisos o envigados de cielo fle­ xibles, lo que significa que cada eje es una línea estructural y por lo tan­ to debe responder independiente­ mente a todas las acciones que la so­ licitan.

------(fig. 201.

DIAGONAL INTERNA

DIAGONAL EN "M"

(Fig. 21).

DIAGONAL

En caso de paramentos verticales de longitudes entre 3 La distancia oe ésta respecto a la esquina deberá ser y 6 m. sin anoyos laterales intermedios, es posible aproximadamente a 1/4 del largo del m uro a arriostrar, arriostrarlos a través de diagonales horizontales, coloca­ debiendo encastrarse a media madera a la sobre solera. das a nivel de soleras superior a 45'' respecto a los muro . y el nivel del revestimiento de cielo deberá cubrirlo.

1

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DETALLES DELTABIQUE

RECOMENDACIONES GENERALES * En toda unión de tope entre piezas del entramado debe usarse, por lo menos, dos clavos para evitar la rotación de las piezas.

les, permiten un clavado nivelado de los revestimien­ tos y conforman compartimientos iguales que facilita la colocación de las aislaciones.

* Los pies derechos deben ir colocados con el lado menor * La solera de amarre o sobresolera, que va de su sección hacia el plano del tabique, para ayudar a resistir la acción hori1.ontal perpendicular a este plano.

* Las diagonales o riostras deben ir inclinadas en 45" con respecto a la solera, con una tolerancia de+!-

clavada sobre la solera superior se debe colocar siempre, por­ que garantiza la unión de todo el sistema de entramado y a la vez asegura una mayor resistencia a la flexión para recibir la carga de cualquier elemento que se apo­ YC' entre los pies derechos.

15". Si por razones de diseño esto no es posible, debe sec­ * Todas las piezas que constituyen el entramado, excepto cionarse las diagonales colocándolas en "M". las diagonales. debier an ser de una misma escuadría, lo que permite un aprovechamiento máximo del mate­ rial. * En los encuentros de pies derechos, transversales y una diagonal no debe cortarse ninguna de las piezas. Esta debe encastrarse en cada elemento que cru1.a. * Todas las piezas deben ser cepilladas por sus cuatro ca­ ras para garantil.ar exactitud dimensional , facilitar su " Los transversales o cortafuegos pueden colocarse des­ m anejo durante el período de construcción y fasados en la horizontal o en línea. El primer caso per­ lograr uniones bien ajustadas. Además, obtener paramentos aplomados para colocar los mite un clavado normal y el segundo obliga clavar "de revestimientos. lancero". Tiene la ventaja que se alinean en horiwnta-

UBICACION DETALLES

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' (fig. 22).

12

ENTRAMADO VERTICAL

DETALLE 1 CARGA SOBRE

PIE

DERECHO SOLERA

La solera superior debe unirse sobre un pie derecho sujeta con dos clavos lancero. La junta de la sobre­ solera debe desfasarse un módulo de pies derechos. Ambas se clavarán entre sí, cada 30 cm. (Fig. 23 a). Cuando la sobre solera está some­ tida a flexión, debido a cargas des­ centradas, se hace necesario clavar las dos soleras a una distancia no mayor de 15cm. y en forma alterna­ da, para que se transforme en un elemento solidario (Fig. 23 b). En casos de cargas muy importantes aumentar la altura de las soleras se­ gún lo determine el cálculo estructu­ ral.

30 e¡ 30 e m. ALTERNAD

PIE DERECHO

60

(Fig. 23 a)

CARGA

DESCENTRADA

CLAVOS

c/15

ALTERNADOS

(Fig. 23 b)

DETALLE 2 -A Cuando los pies derechos van colo­ cados sobre la solera, éstos se cla­ \tan de "lancero" con un ángulo de aprox. 30". (Detalle 2-B. Fig. 24), a no ser que el entramado se arme an­ tes de montarlo, en cuyo caso se cla­ van por cabeza. Cuando se prevén dos soleras, in­ ferior y base, el entramado se coloca armado sobre ésta, la que hace la función de guía y nivelador. Los pies derechos se unen a la inferior con clavos de cabeza y ambas soleras se unen entre sí con 4 clavos alternados entre pies derechos. (Detalle 2-B. Fig. 24).

SOLERA INFERIOR PASADA

P 1 E DERECHO CLAVOS

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chl

elevo

SOLERA

DOBLE SOL ERA

2-8: PIE DERECHO

SOLERA

aASE

(fig. 24).

13

DETALLE 3 DETALLE 5

DETALLE

6

DIAGONAL

DIAGONAL

DIAGONAL 3

CLAVO S

PIE DERECHO

DETALLE 4 REBAJE

PIE

DERECHO DIAGONAl PIE

(Fig. 25). FORMAS DE ARRIOSTRAMIENTOS MAS COMUNES

- Los pies derechos deben ser de una .sola pieza para una buena transmisión de las cargas que someten a la compresión. Al ser cortados, como tradicionalmente ocurre en el cruce de diagonales de la misma es­ cuadría que ellos, se producen desplazamientos con los esfuerzos sísmicos en el encuentro de estos dos elemen­ tos. Estos arriostramientos trabajan a la compresión y tracción, por lo cual los diagonales nunca deben ser cortados. Para evitar el efecto de pandeo, debe cruzar a lo menos dos pies derechos. Las piezas más comunes usadas para arriostrar con diagonales son 20 x 90 mm. y 20 x 140m. Encastradas y clavadas a soleras (Fig. 25), pies derechos (Fig. 26). Cuando se usá en "M" se ejecuta como se muestra en la Fig. 27.

14

(Fig. 26).

DERECHO

(Fig. 271.

OTRAS FORMAS DE ARRIOSTRAR LOS MUROS SON: - Mediante un revestimiento rígido que cubra la totali­ dad de la superficie exterior de la edificación, excepto vanos. Este revestimiento puede consistir en una placa estructural de madera (contrachapados o de partícu­ las), cuyo espesor se determinará según ·las solicita- : ciones de los empujes laterales. Este espesor fluctúa entre 10 y 18 mm., siendo el más frecuente de 12 mm . Estas placas deben ser clavadas en una distancia de 10 mm. a 200 mm. en los bordes y de 400 mm. a 500 mm. en los puntos céntricos. Esto de­ be ser respaldado con un cálculo estructural en cada caso un entablado en diagonal u horizontal que servirá de base para el revestimiento definitivo exterior. (Fig. 15).

- Para que este entablado cumpla su función arriostran ­ te, es necesario que las tablas posean un espesor y ancho mínimos y, además, deben ser clavadas con dos clavos en cada pie derecho colocados verticales a la mayor distancia posible . Las dimensiones mínimas re­ comendadas son 20 mm. x 140 mm . para la tabla y una separación de los clavos de 120 mm.

FORMACION DE VANOS En un sistema constructivo de entra m ado en madera modulado a una distancia determinada de pies derechos, es conveniente que todos los vanos sean diseñados adapta­ dos a estas distancias (Fig. 28). Si esto no es posible, se re­ quiere intercalar a un lado un pie derecho que no se man­ tiene dentro de la modulación propuesta (Fig. 29).

DETALLE

7 A

En todo vano de ancho mayor a 80 cms. ambas soleras superiores deben ser reforzadas conformando un dintel, debido a las cargas adicionales provenientes de cielos , techumbres y cubierta que están accionando en ese tra. mo. En general los dinteles de puertas y ventanas siguen las mismas formaciones.

SOLER A

DINTELES En vanos de puertas entre 0.60 y 0.80 m. de ancho, el dintel debe afianzarse con dos clavos coloca­ dos por cabeza (Fig. 28).

(fig. 28).

En luces mayores de 0.80 m. es necesario aumentar la sección y mejorar el apoyo del dintel. Con esta finalidad se colocan jambas de las mismas dimensiones de los pies derechos, a ambos lados del vano. Estas transmiten las car­ gas del dintel a la solera inferior. (Fig. 29).

(fig. 29).

7C

DINTEL

MACIZO

SOaRESOLERA OLERA SUP.

Se recomienda intercalar re­ fuerzos de diferentes alturas se. gún la luz. La conformación de dinteles sobre 80 cm. se indica en las Figs. 30 a 32. De 0.80 a 1.00 m. 2 piezas de 45 x 90 mm. De 1.00 a 1.30 m. 2 piezas de 45 x 140 mm. De 1.30 a 1.60 m. 2 piezas de 45 x 180 mm.

JAMBAS

m===Piua para altura

JAMBA----'

(Fig. 30).

PIE DERECHO

Para mayores luces debe calcu­ larse.

15

DETALLE

Otras formas de estructurar los dinteles se indican en las Figs. 31 y 32, dependiendo de la fenestra­ ción que acojan y sus luces.

8 A 88

PUNTAL

Pu-NTAL

ALFEIZARES

Corte A -A

Corte

Como se ha indicado, la forma­ ción del dintel en vanos para ven­ tanas se ejecuta en forma similar. al de las puertas. A medida que: aumenta la lu1. del vano, es nece­ sario refor1.ar además el alféizar.

B-B

Las jambas, que_ sirven de apo-· yo al dintel, deben ser de una sola pieza hasta la solera inferior, sin ser cortada a la altura del al : féizar (Fig. 34). En los esquemas se muestran: algunas variables para una: buena solución constructiva de' vanos de ventanas (Figs. 33 a 35).

(fig. 31).

ae

8E

80

DINTEL

J =

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f-

ANCHO:HASTA 80cm. (Fig. 331.

ANCHO: HASTA 100 cm. (fig. 34).

REFUERZOS

ANCHO: MAS DE 100 cm. (Fig. 351. 15.

ENCUENTROS ENTRE TABIQUES

El encuentro entre dos o más tabiques debe satisfacer las siguientes necesidades y exigencias:

ESQUINAS

• Permitir una adecuada unión clavada entre entrama­ dos que se cruzan o encuentran. • Lograr una base óptima para el encuentro de los reves­ timientos interiores y exteriores y permitir el clavado o pegado de ellos. * Lograr una resistencia adecuada a las solicitaciones a soportar, con un mínimo de madera y en lo posible con piezas de la misma escuadría de los pies derechos.

Se denominan también encuentros en "ELE". La solu­ ción más corriente es la indicada en la Fig. 36. En el nudo de la Fig. 37 permite un clavado más directo entre los pies derechos de ambos tabiques. además la disposición de la Fig. 38 da más apoyo al re<:ubrimiento interior .

TACOS

PI S DERECHOS

llEV.

INTERIOR

(fig. 36).

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(fig. 37).

(fig. 38).

1 1

ENCUENTROS En los encuentros en "T" es necesario duplicar ,los pies derechos y colo­ carlos con una separación adecuada para poder darle sustento al forro in­ terior en todo el alto o colocar cadenetas y suples. Existen tres soluciones típicas. La de Fig. 39 se ejecuta colocando un pie derecho suplementario o aprovechando la unión de dos paneles. Es la más recomendable estructuralmente pues Jos empujes los reciben ambos elementos verticales en todo el alto.

E CUENTROS

EN "TE"

. r.

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(Fig. 39).

(fig. 41).

(Fig. 40).

Cuando un tabique remata en "T'' en un punto intermedio de la modulación de los pies derechos del otro tabique, el primero se puede unir clavándolo a las cade­ netas (Fig. 40). Para lograr un buen afianzamiento del forro in­ terior en "todo el alto es conve­ niente intercalar una pieza de mayor espesor que el tabique (Fig. 41) y rebajar el transversal.

18

AMARRE INFERIOR TABIQUE

SOBRECIMIENTOS CORRIDO YRADIER Es necesario asegurar una adecuada fi­ jación de la solera inferior al sobrecimien­ to por medio de anclajes, pernos, espárra ­ gos, clavos tipo hilti, etc. Incorporar una barrera impermeable entre la solera y el hormigón que evite el contacto de la made­ ra con la humedad, que puede aflorar por capilaridad. La forma de proteger la solera de la hu­ medad a la penetración de agua lluvia se puede efectuar por los siguientes métodos. SeÍlado por medio de la continuación de la barrera de humedad y revestimiento más abajo que el sobrecimiento. En caso de ser madera debe formar corta gotera . (Fig. 43). Desplazando hacia el exterior la solera, m ínimo 1cm. y pasar igual cantidad el re­ vestimiento. (Fig. 44). Si no puede ser despla1.ada la solera del eje, deberá colocarse un forro metálico inoxidable entre la barrera de humedad y solera. En este caso, el revestimiento si es de madera debe formar cortagotera a 10 mm . antes del forro, terminando las tablas con corte a 45'' hacia el interior y la barre­ ra de humedad del tabique descargar sobre el forro. (fig. 43).

PIES DERECHOS

SOL ERA

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BARRERA CONTRA HUMEDAD

IIEitNOS Fe. ANCLAJE CLAVOS HILTI

RADIER

ARENA

RELLENO

FUNDACION

HOMIGON

(fig. 44).

-----TERRENO NATURAL

(fig.42).

BOTAGUA

(Fig. 45).

BARRERA

Bl 1--+7--

.

·i. cP .· '

DO .. ··¡' : .·.o.

·, .'

CON SOLERA AL PLOMO DEL SOBRECI M 1 ENTO

18

CON SOLERA DESPLAZAD MIN. 1 cm.

CON REBAJADO

lENTO

SOBRECIMIENTOS CORRIDO Y ENVIGADO DE PISO El envigado de piso debe ir sobrc una solera base prote­ gida por una barrera de humedad y no :J.poyado directa ­ mente en el hormigón. Las cabe1-as dc las vigas de piso de­ b<-n quedar cubiertas hacia cl exterior para evitar el con­ tacto con la humedad (F'i.!!. 46).

La solera inferior del entramado se apoya sobre las vi­ gas de piso y la tapa exterior . Al usarse pino radiata debe ser impregnado a presión y vacío.

FRI-SO P1 E SOl ERA

DERECHO

1 N F. TABI O U E

...

Fe

ANCLAJE

VIGA

_ ....:...,_

FUNDACION

PISO

CORRIDA

(fig. 46).

En las Figs. 47 a 49 se indican las diferentes soluciones segun la ubicación de la solcra basc con respecto a l sobre­ cimiento.

(Fig. 47).

(Fig. 49).

(fig. 48). 1 ¡f_'

TRANSVERSAL

FORRO

-cfi'J::.:_o

···ro

·... •

2 S mm.

;! :·F o .'·'8

'

·· ... : '·· ·. Y _·.; , ·:-:• ·.·. o·: o . ·.· ·.. V

19

POYOS Y ENVIGADOS DE PISO En el caso de apoyos individuales, la estructura de piso consta normalmente de maestras espaciadas y un entra­ mado horizontal de vigas que soportan el pavimento o su base. Para lograr un apoyo adecuado para la solera y el pavimento se requiere duplicar las vigas en el borde. En la Fig. 50 se muestra la solución de viga maestra sobre poyo, envigado y tabique colocado antes del en­ tablado de piso.

En la Fig. 51 es un sistema de vigas espaciadas+ /-150 cm. y piso de 45 mm de espesor. En la Fig. 52 igual sistema, pero con un poyo desplazado hacia el interior. Esta solución alivian a perceptualmente la edificación, favorece la resistencia del envigado y pro­ tege al poyo de la humedad.

TRANSVERSAL

TRANSVERSAL

CADENETA

EJE DE FUNDACION (Fig.

EJE DE 1 FUNDACION (Fig. 52).

(Fig. 51).

50).

El sistema plataforma coloca el entablado de piso, ge­ neralmente base de otro más fino antes del tabique. De-

ben tomarse precauciones para proteger de la humeda d las vigas maestras (Fig. 53).

DO B L E V 1 G A M A E S T R A CADENETA

HUMEDAD POYO

(fig.

20

53).

AMARRA INFERIOR DE TABIQUES INTERIORES El sistema plataforma en que el entablado que cubre la de tabiques, es necesario producir un adecuado apoyo pa­ totalidad del piso, en zonas y/o períodos de lluvia, sólo es ra el pavimento. aplicable cuando posteriormente éste se recubre con un Con esta finalidad hay que separar el envigado doble pavimento de terminación. que va bajo la solera inferior de manera que sobresalgan Si el entablado se coloca una vez armado el entramado 20 mm. para clavar la tabla (Fig. 56). En caso de ser para­ lelo se colocan cadenetas.

TABIQUE

PARALELO

AL ENVIGADO

SOLERA

PIE DERECHO éNTAilADO

INF.

PISO

()O& LE V 10 A

\.----VIGA

PISO

MAESTRA

(fig. 54).

SOtERA INf.

En la Fig. 54 se indica la forma de colocar los tabiques interiores; cuando éstos son perpendiculares a las ma­ estras se debe duplicar las vigas de piso.

TABIQU E

PU

PERPENDICULAR

AL

La Fig. 55 muestra cuando el tabique es perpendicular a éste y no cae sobre una maestra. En este caso se colocan vigas suplementarias al centro de las normales entre ma­ estras.

ENVIGADO

DUfCHO

SOLERA INFERIOR

SOUIA

DE

INFUIOI ---'

VIGA

(fig. 55). VIGA

PISO

-

IUFUUZO -

--'

(fig. 56).

21

AMARRE SUPERIOR TABIQUE

Además de la adecuada estructuración de l a construcción y de la e.iecu . ción correcta de los encuentros entre tabiques y sus elementos componen. tes, es necesario desarrollar una adecuada amarra superior . Para que ambas soleras trabajen solidariamente se requicre que sus uniones no coincidan, sino que se traslapen a lo menos 30 e m. y adcm ás. ambas estén perfectamente clavadas entre si. ( Fig . .'">8> .

En las Figs. 59 al 61 se indican las trabas que deben seguir las soleras para lograr un sistema estructural unitario .

!Fig. 571.

SOLERA

AMARRE

SOLERA

SUP.

(fig. 58).

PIE DERECHO

ENCUENTRO INTERMEDIO

(fig. 61).

ENCUENTRO EN CRUZ 22

(fig. 59).

ENCUENTRO ESQUINA

(Fig. 60).

ENCUENTRO EN TE

Una ve¿ colocada la s0bresolera, termina la etapa de armado de los entra mados verticales y la construcción está en condiciones de recibir los enviga dos de ciclo, entramados de pisos. tijerales o cerchas. Este siste­ ma que va a ser apoyado sobrc los tabiques debe mantener. en lo posible, la misma modulación de los pies derechos para lograr una perfecta trans. misión de cargas verticales hacia las fundaciones. Estos entramados horizon ales y de techumbre se explicaran en extenso en otros cuadernos.

VENTAJAS E INCONVENIENTES DEL SISTEMA DE ENTRAMADO(*) CUALIDADES "El sistema entramado puede ofrecer más ventajas que desventajas, especialmente si se trata de construcción de viviendas . Estas pueden resumirse como sigue: 1. Mejores propiedades de aislamiento que incre­

mentan el confort y que por lo general permiten prescindir de métodos de acondicionamiento mecánico. 2. Gran flexibilidad en el diseño, adaptándose a cualquier tipología arquitectónica aplicando criterios de coordinación dimensional. 3. Alta productividad en la mano de obra, tanto en la etapa de fabricación como de erección. 4. Bajo nivel de mecanización, tanto para la fabri­ cación como para el montaje de componentes. 5. Métodos de unión sencillos y baratos, especial­ mente cuando se generaliza el uso de clavos. 6. La mayoría del trabajo es en "seco", tanto en planta como en la obra, lo cual independiza la construcción de la estación climática. 7. Es un sistema que ofrece grandes facilidades de prefabricación, con posibilidades de aplicar diferentes niveles de complejidad. 8. Buena durabilidad, si se tiene en cuenta aspec­ tos de protección por diseño. 9. El tiempo de construcción es mucho más rápi­ do. La estructura puede ser fabricada y erigida en un lapso máximo de una semana, lo cual ha­ ce posible que la vivienda esté lista para ser ocupada en no más de ocho semanas, a diferen. cia de los 6 ó 9 meses necesarios para construc­ ción tradicional. 10. La posibilidad de ocupaci-ón más temprana ha­ ce posible reducir los gastos de administración y financiación, recuperar la inversión inicial más rápidamente y pagar en total menores in­ tereses. *METTEM, CHRIS, Folletos Trada. Inglaterra.

11. Salvo algunas operaciones específicas, la prác­ tica ha demostrado que se requiere mano de obra sin mayor calificación durante la secuen­ cia de fabricación y montaje, lo que lo convier­ te en un sistema apropiado para regiones con exceso de m ano de obra no calificada. 12. Este tipo de sistema utiliza por lo general ele­ mentos con secciones y longitudes cortas, lo cual lo convierte en un sistema ideal para luga. res donde la madera no se encuentra disponible en grandes dimensiones. 13. La versatilidad de la construcción hace posible que los tabiques internos puedan ser removidos y cambiados de lugar, en razón de las necesida­ des funcionales y arquitectónicas de los usuarios.

DESVENTAJAS Existen, sin embargo, algunas desventajas en el uso de es­ te sistema estructural: 1. Dadas las características del sistema se re­

quiere gran cantidad de buenos detalles cons­ tructivos para asegurar un adecuado compor­ tamiento en la construcción. 2. Considerando que el sistema entramado consis­ te en la interconexión de muchas piezas relati­ vamente pequeñas , se puede esperar que exis­ tan más problemas por variación dimensional de los componentes. 3. Sin una fabricación estandarizada y sin la apli­ cación de coordinación modular, es más pro­ bable un mayor desperdicio que con otros siste­ mas, debido a la mayor cantidad de piezas pe­ queñas que hay que organizar.

23

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Architektur­

EDIFICACIDN EN MADERA

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IJ [ID ill ©oorn rnwlY&@ w m [pffiwill v®@ wrnwtr ©ill @ Editado por Universidad del Biobío Avda. Collao 1202-Casilla 5-C- Fono 238984 (288)- Concepción -Chile 1987

1

INDICE

Pág. INTRODUCCION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . LA TEJUELA . ..... . .. ... .. . . . ................ . .......... ............... Elaboración . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . DETALLES DE CONSTRUCCION EN CUBIERTAS. . .... . .. ... . . . ...... Pendientes de la cubierta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Colocación de la tejuela . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . Sustentación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . .. . . . . . . . Fijación de la tejuela . ... .. .. . .... .......... . .. .... . . . . .'.. . ... . .... . . Protectores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . Proceso de colocación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . Encuentros . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Encuentros de la cubierta con paramentos vertica les . . . . . . . . . . . . . . . . . Aleros . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . Aberturas en la cubierta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . REVESTIMIENTOS VER TICALES EXTERIORES ......... . .... .. . : . . . . Métodos de colocación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Solución de esquina s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Encuentros con puertas y ventanas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . REVESTIMIENTOS DE MUROS INTERIORES Y PANELES DE DECORACION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . MANTENCION DE LA CUBIERTA .. ............ . . ... ............ ..... . . BIBLIOGR AFIA .. . . . .... ..... ........... .. ...... . . .. .. . . .. ..... . ....... . .

27 29 29 32 32 32 33 34 34 35 36 38 39 40 41 42 43 44 45

47 48

UNIVERSIDAD DEL BIOBIO- l CUADERNOS DE EDIFICACION EN MADERA

7+-Jr

AUTOR DEL PRESENTE NUMERO: Arquitecto Genirdo Saelzer Fuica, Investigador de CEDAC. DIRECTOR: Arquitecto Hoberto Goycoolea Infante, Director Centro de De­ sarrollo en Arquitectura y Construcc ión; SUBDIRECTOR: Arquitecto Ri­ cardo Hempel Holzapfel, docente Facultad de Arquitectura y Constru cción COMITE ASESOR: Departame nto de Edificación y Estructuras, Facult ad de Arquitectura y Construcc ión, Arquitecto Gerardo Valverde Vildósola, Ar­ quitecto Ricardo Hempel Holzapfel; Departamento de Educación y Hum an i­ dades, Facultad de Ciencias y Humanidades, docente Margar ita Gatica Villarroel; Centro de Desarrollo en Industrias Forestales (CEDIF). Inge­ niero Foresta l Carlos Ilabaca Ugarte; Centro de Desarrollo en Arquit.ectur
28

INTRODUCCION

F.l empleo de la madera en la cons­ trucción corresponde al más antiguo sistema constructivo del hombre. En Chile, hasta hoy es fácil recono­ cer zonas, principa lment E' la s re­ giones del sur, en que el uso de la madera es inten sivo. En estas áreas geográf icas el uso de la tejuela ha creado una fuerte tr adición ar­ quitectónica y constructiva, exten­ diéndose a otras regiones e incluso siendo im itada en su expresión for­ mal por mate riales artificiales, ta­ les como : el asbesto cemen to, metal estampad o y plástico. El presente documento explica y muestra gráficamente los principa ­ les sistemas de colocación y los de­ ta lles típicos relativos al empleo de la tejuela, tanto en cubiertas como en revestimientos de paramentos. Ello será útil a arquitectos. cons­ tructores , carpin teros y autocons­ tructores, para guiar la correcta aplicación de este material. Las soluciones presentadas y las recomendac iones que se formulan corresponden a métodos constru cti ­ vos de nuestro país y son una res­ puesta adecuada a las condiciones climá ticas . No se presenta estudio algu no relacionad o con costos ni con conveniencias de empleo de la te­ juela en determinado s casos y cir­ cunstancias. Estas variables deben ser resueltas por Jos profesionales de la constru cción. La variedad de formas. dimen ­ siones y espesores como las distintas calidades de maderas usadas en las teju elas es otro factor de decisión de Jos interesados . Las soluci ones indi­ cadas. en general. no varían la esen ­ cia de las recome nd aciones ni de los detalles ilustrados con la s difcrentt'S clases de madera. Antes del empleo de la tejuela de madera, el hombre desarrolló otros tipos de eu bierta s en base a este m a ­ terial. de modo más primitivo y pro­ pio de la tcconología qu e se maneja­ b
Cubiertas con troncos o rollizos de media sección, acanala da , colocados alternados, uno hacia arriba y otros hacia abajo, forman do una especie de gran tejado (figs. 1y 2). En nuestro país aún se enc uentran ejemplos en las regiones del sur y en los faldeos cordilleranos .

27

1

Cubiertas de tablas y jo tablones, sean colocados si mplem ente adosados o bien formando tin gla dos o traslapos . Esta soluci ón rústica es usada en construcciones a dieion a les o en wnas poco 11uviosas ( fig. 3).

Sll"'PLEMENTE

ADOSADA

MACHIEMBRADA

TRASLAPAO .A

HORIZONTAL

VE R TI CAL

Como contrapunto entre estas soluciones primitivas y la actua l tej uela en uso en Chile, se puede destacar una teja de madera , desarrollad a en Nueva Zelandia, elaborada industrialmente con un alto grado de calidad y tecnología, aún no conoci d a en nuestro p aís (figs. 4 y 5) .

PERFORACIONES PARA CLAVOS

n- a COST ANERA

CANA L ES DE AGUA

Fig. 5

30

LA TEJUELA

La tejuela o tejamil es una tablilla plana, de sec­ ción transversal, rectangular , de med idas variables entre 10 a 15 mm. de ancho y largo promedio de 600 mm. Su espesor fluctúa entre 8 a 12 mm. y, en general, sus dimensiones dependen del fabricante y de la espe­ cie maderera en que está elaborada . Se coloca en corri­ das sobrepuestas , sin traslapo lateral, formando una suerte de escamas de pescado. Las especies madereras más usadas son: alerce, coigüe y canelo ; pero no caben dudas que el alerce, por su resistencia a la intemperie, su densidad y su fibra, es la m adera tradicional y de mayor calidad para la fabricación de tejuelas. En Nueva Zelandia se usa te.iuela de pino radiata con un tratamiento especial. Este tipo se encuentra en experimentación en la Uni versidad editora.

longitud desead a . El aserra d o se hace en forma radial a los anillos de crecimiento. Existen varias técnicas de corte : un a de ellas es la indicada en la fig. 6. Las tejuelas obtenidas son lisas y conviene rasguñar sus caras para mejorar su cualidad fren­ te al escurrimiento de las aguas; las ma deras de coigüe y canelo son principalmente las adecu adas para este tipo de elaboración. Se fabrican tejuelas de sección longitudina 1 constante llama das rec­ tas; o de perfil cónico, llamadas a u sadas. Esta última form a permite un mejor conta cto entre las tejuelas de cad a hila da (fig. 7). Industrial: En países más avanzados técnicamen­ te estas tejas se obtienen med iante máquinas de corte especiales para este materia l de cubierta.

ELABORACION Se conocen tres formas de fabrica r las tej uelas en Chi­ le: Artesanal o rústica: Se obtiene al rajar manual ­ mente trozos de madera con h acha o machete, en sentido de la fibra de la madera. El producto es una tejuela de superficies irregulares que sigue la dirección de las fibras sin cortarlas, lo que facilita el escurrimiento de las aguas. Aserrada: Las tejuelas de este tipo se obtienen me ­ diante cortes de sierra de una tabla trotada de la

FORMAS Si bien la cabeza, extremo expuesto, de la tejuela común es rectangular, existe una va riedad de formas para dar terminación decorativa a la expresión final del tejado . El perfil del extremo del borde visible puede ser trapezoidal, redondo, triangular, cóncavo, etc. Algunas de estas figuras al reducir el ancho del extremo de la teju ela, ayu da n a evitar el alabeo o tor­ cedura de la zona expu esta (fig. 7).

DIFERENT ES TIPO S DE PERFILA DOS

FORMA DE ASE RRADO

Af-USADA RECTA

TRAPEZOIDAL

BELLOTA

FLECHA

CUADRADA

DIAGONAL

CONCAVA

DIA MANTE

REDONDA

Fig. 7

ESCALA

AGUZADA

29

1

SECADO lOO

La madera cuando se seca tiende a un equilibrio entre su contenido de hum eda d y aquélla del medio am­ bien te, debido a su condición de ma­ terial orgánico higroscópico. En con secuen cia es importante que al colocar las tejuelas en un lugar da­ do, estén con el porcentaje de hume­ dad próximo al del ambiente, para evitar rajaduras yjo alabeos por tensiones internas producidas al ab­ sorber o al elimin ar agua (fig. 8). Esta humedad se denomina de equilibrio.

90 80 70

* <

60


50

> ..... w

a.:

40

o
El gráfico de la fig. 8 muestra las curvas que señalan el porcentaje de humedad que debe tener la madera para estar en equilibrio higroscópico con el aire, en función de la tem pera­ tura y estado higrométr ico de éste.

e

JO

w ::;)

20

J:

lO Fig. 8

o

10

20

JO

La tabl a de la fig. 9 indica la hu­ medad de equilibrio de las zonas cli­ máticas en Chile, definidas en la NCh 1079, o sea el porcentaje de agua contenida en la m adera con la cual logra su estabilid ad dimen­ sional. Antes de colocar la te.iuela en obra es conveniente almacenar la bajo cu­ bierta aproximadamente 15 a 20 días p ara lograr la humed a d de equilibrio.

40

30

60

70

80

90

TEMPERATURA

ZONA CLIMATICO- HABITAClONAl

El secado de la tejuela normal­ mente es realizado al aire. Sin em­ bargo, especialmente en la tejuela aserrada, es conveniente ejecutarlo mediante procesos industriales co­ mo el presecado en ambiente contro­ lado y el secado en horno. Cual­ quiera sea el método a usar se debe tener especial cuida do con la intensi­ dad de secado, para evitar una desi­ gualdad pronunciada en el contenido de humedad de las capa s externas con el centro de la pieza , evitando que esta diferencia, llamada gra ­ diente, pueda contribuir a l a apari­ ción de defectos en la tejuela tales como agrietamiento y jo alabeo.

50

NI

Norte

:

litoral

Nd : Norte

desértico

Humedad de PROMEDIO

equilibrio ANUAL

1-4

%

7%

Nvt : Norte val le transversal

15%

Cl

15

%

15

%

:

Centro

1 i toral

Cvl : Centro valle long itudina 1

SI

:

Sur

Svi : Sur Se :

Sur

18%

1 itora 1 verle

longitudinal

extremo

18

%

18

%

Fig. 9

C0

PRESERVACION La madera debe ser protegida de la humedad, de la formación de hongos y del ataque de insectos y otros organismos. Para esto es necesario aplicar algún tra­ tamiento de preservación especialmente a aquellas es­ pecies madereras blandas usadas como tejuelas.

TEJUElAS

Los preservantes hacen más resistentes la madera mediante la incorporación de productos químicos, tóxi­ cos o repelentes a los agentes biológicos. El éxito de un tratamiento está en relación directa con el grado de pe­ netración de estos productos en la madera, clasificán­ dose estos métodos en: con presión y sin presión . SECADO

Para la preservación de la tejuela, una vez elabo­ radas se puede usar el método sin presión: como la in­ mersión prolongada (fig. lOa); o bien el doble baño La impregnación al vacío y presión es 1,1no de los métodos con presión que se aplican a las tejuelas de maderas blandas (coníferas) (fig, lOe).

METODO lNMERS!ON SIN

PRES ION

PRESERVANTE CAL IENTE

T o 90°C

Los tipos de preservantes más usados son: los cre­ sotados, los solubles en líquidos orgánicos y los hidro­ solubles . Cualquiera de éstos es recomendable para el tratamiento de las tejuelas.

FRIO­

portante como el de su composición química . Uno de buena calidad mal aplicado puede ser menos eficaz que otro de menor calidad, ejecutado en forma correc­

NATURAL

SECADO

En nuestro país, la tejuela de alerce, especie ópti­ ma para este uso, gen eralmente no lleva ningún trata ­ miento. Sin embargo, es conveniente darle protección contra los agentes biológicos .

METODO CALIENTE - FRIO

CON

PRESION

SECADO

Otra preservacwn conveniente es el tr atam iento con retardadores d el incendio mediant e pinta do o in ­ mersión en líquidos intumecentes . Existen dos tipos, los superficiales y los aplicados a presión. Estas pinturas o soluciones ignífugas al contacto con el fuego forman una capa intumecente, microporo ­ sa, de varios centímetros de espesor que es aislante de la temperatura. El uso de ellas es recomendable en cu­ bi ertas de edificios públicos o conjuntos continuos .

M ETOD O

VAtlO- RRE.SION

Fig. 10

31

DETALLES DE CONSTRUCCION EN CUBIERTAS 1

_

G_E_N_E_R_A_L-

C_O_L_O_C_A_C_IO N_D_E L_A__TEJU E_L_A

ID_A_D_E_S Se llama "cubierta " al revestimiento exterior de la techumbre de un edificio que lo protege de los agen­ tes climáticos y atm osféricos. La techumbre corresponde a la estructura supe­ rior de un edificio. Debe ser capaz de sostener y tra ns­ ferir las cargas de la cubierta para resistir y transmi­ tir los esfuerzos de viento, nieve y sobrecargas, a la estructura resistente vertical, la que a su vellas trans­ mitirá a las fundaciones y, por último , al terreno.

PENDIENTES DE LA CUBIERTA Las cubiertas de tejuelas están constituidas por unidad es (sin tr aslapas laterales) sobrepuestas en hi­ lada s una sobre otra, formando de esta manera una su ­ perficie resistente a la penetración del agua que es­ curre deslizándose sobre el plano de l a cubierta. Por este motivo, cobra especial importanci a la correcta co­ locación de las tejuelas y la inclinación o pendi ente proyectada de l a techumbre. La pendiente óptima para zonas lluviosas y de fuertes vientos es 100% ó 45"; en zonas m enos riguro­ sas la mínima pendiente puede llegar a 50% ó 26.50° Al margen de estos parámetr os, el arquitecto proyec­ tista puede variar la pendiente en función de una expresión plásti ca deseada, tomando las precauciones que sean necesarias para evitar daños por filtraciones de agua, tales como el uso de fieltro bajo cada hil ad a de tejuela. Es necesario considerar que al colocar la tejuela, ésta queda con menor pendiente que la estructura de techumbre que la sustenta, debido a la superposición de elementos (fig. 11) .

32

La cubier ta de tejuela s, en cualquier sección trans­ vers al, tendrá tres unidades superpu estas, evitando de esa manera la penetra ción de agua por las junt as late­ rales.

TRASLAPOS La parte expuesta a la intemperie es aproximada­ mente un tercio de la longitud total de la tejuela. Para determinar con exactitud esta m edida, se aplica la ecuación:

_ .. Largo de la tejuela -(50 mm.) E XPOSIC!On = 3 Los 50 mm. representan la distancia necesa ria pa­ ra proteger los clavos de la hilada inferior por la supe­ rior, por ejemplo, aplicando esta fórmula a una tejuela de 600 mm. la franja de exposición es de 183 mm. (fig. 12).

JUNTAS LATERALES Las variaciones dimensionales de la mad era, en especial en el sentido perpendicular a la fibra, obliga a mantener un a separación de tejuelas contigua s entre 6 a 10 mm. P ara regular este distanciamiento es reco­ m endable usar como plantilla una guía rígida del espe­ sor elegido. Las junt as laterales de una hilada respecto de las dos siguiente s no deben coincidir : se desfasarán late­ ralmente un tercio del ancho de la tej u ela aproxim ada­ m ente. La distancia entre las aristas de tejuelas super­ puestas no será m enos de 25 m m. El clavo necesita quedar a 15 mm . com o mínimo del borde de la tejuela y estar cubierto l ateralmente en 10 mm. por la parte su­ perior de la tejuela (fig. 12) .

SUSTENTACION

Base costaneras: Son piezas de maderas ubicadas sobre la estructura de la techumbre, a una distancia aproximada de un tercio de la longitud de la tejuela, equivalente a la parte expuesta, salvo las dos inferiores que van más juntas, para permitir la colocación del tapacá n. La sección de estas costaneras varía dependiendo de la distancia entre apoyos; pero en todo caso la superficie de asentamiento de la tejuela no debe ser infe­ rior a 30 mm. Si el entretecho está ventilado, esta forma de sustentación permite la aireación inferior de las tejuelas, lo que evita la permanencia de hume­ dad en la cara inferior de ellas. Si no hay ventilación, se recomienda co­ locar una membrana hídrica: fieltro asfáltico, por ejemplo, entre te­ juelas y costanera.

FIELTRO CLAVO COSTANERA

TA largo tejuela -50 mm

Fig. 15

a= ------ 3-------a:::. ,

de la longitud

Fig. 13

FIELTRO COSTANERA

Base de placa: Existen dos maneras de conformar este tipo de sustenta ­ ción, mediante entablados o por plancha s de madera s reconstituidas. Esta placa además de ser base de la cubierta , pued e tener una función estructura l si el proyectista así lo determina. Las plan cha s más usadas son las contr achapadas y últimamente las maderas de partículas de al­ ta densidad. PLACA

La colocación de las tejuelas en el caso de la base de placa tiene dos va­ riantes de ejecución: 1.

2.

Clavar la tejuela directamente a la placa con una barrera de humedad bajo ellas (fig. 15). Colocar sobre la plac a con una barrera dE:' humedad un Iistoneado de 35x50 mm. y luego e·lavar l a tejuela. Es·pnsible ventilar transversal ­ m ente el espacio entre listones por lns aleros l n lerales (fig. 16 ).

Fig. 16

Existe una solución mixta, muy usada en climas de fuertes temperatu ­ ras extremas o cuando el espacio interior habitable tiene cielo inclinado si­ guiendo la pendiente de la techumbre. Esta solución consiste en un doble entramado de madera, costaneras y listones sobre la placa base, propor­ ciona una buena aireación de la cubierta por el espacio entre listones y/o costaneras. Además permite obtener un espacio mayor para la colocación de la aislación térmica entre la cubierta y el cielo. Ellistoneado se clava a la placa en el sentido de la pendiente, con la altura sufi ciente para incluir la so­ lución térmica deseada. La costanera , perpendicular allistoneado se clava a éste y tendrá una sección según el cálculo correspondiente a la distancia entre sus apoyos (fig. 17).

33

1

FIJACION DE LAS TEJUELAS COSTANERA

La fijación de las tejuelas se hace mediante clavos o corchetes (grapas) de longitud adecuada a los espe­ sores alcanzados por la superposición de las tejue las. Ambos fijadores deben ser resistentes a la corrosión y por lo tanto pueden ser de cobre, galvanizados, de ace­ ro inoxidable, electrogalvanizados, etc. (fig. 18). Los clavos son de cabeza plana, diámetro de 2 mm. (calibre 14) y longitud de 52 mm. (2"). Para evitar ra­ jaduras por clavado, se debe tomar la precaución que el clavo penetre a no menos de 15 mm. de los bordes, tanto de la tejuela a clavar como de las inferiores que reciben este clavo. La cabeza del clavo debe quedar sin reundir en la tejuela y siempre cubierta por la superiqr en 50 mm. hacia el frente y 10 mm . lateralmente (fig.

-------.

CLAVO

,, 11 1¡

1'

'1

1¡

19) .

Los corchetes o grapas, aplicados con m á quina, tienen una longitud mínima del astil de 32 mm. y una corona de 10 mm . (fig. 18) y ellos deben quedar igual­ mente cubiertos .

l

CORONA

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r'1

1

l ,

CALIBRE

1

LONG ITUD

-+

C L AYO CORCH E TE O GRAPA

Fig. 18

Fig. 19

PROTECTORES Se denomina protector el o los elementos que ase­ guran la impenetrabilidad de humedad en las cubier­ tas, sea en los faldones o en las aristas definidas por cambios de pendient e. Barreras de humedad: Están constituidas princi ­ palmente por fieltros asfálticos que permiten el paso del vapor interior pero impiden la penetración de aguas . En párrafos anteriores se ha descrito su coloca ­ ción en pendientes normales . En cubiertas con m enores pendientes que las reco­ mendadas , el protector se coloca entre hiladas de te ­ juelas (fig. 20). Hídricos: Son los protectores colocados en las aris­ tas indicadas anteriormente . Los materiales más usa­ dos son: fierro galvaniz ado, cobre, aluminio, entre los metálicos: goma, impermeabilizantes u otros. La descripción de su ubicación y ejecución se desarrolla en el capítulo siguiente.

34

PROCESO DE COLOCACION Se describe a continu ación el método de colocación de las tejuelas sobre costa neras, simila r al aplicado sobre ba se de plac a .

EN FALDONES Para m antener el plano de la cubierta y dar estan­ queidad a esa zona , se debe tener cuida do en la ubicación de las dos primeras hilada s, como se indi ca a continuaci ón:

Primera hilada: Colocadas las costaneras a distincia correspondiente , se clava la prim era hilad a de tejuelas, de­ jando sobres alir 40 mm. del tapacán para formar corta gote­ ras (fig. 13) . Esta hilada está form ada por partes de tejuelas de un tercio de la longitud normal más 50 mm. Esta solución evita el cambio de pendiente al inicio del faldón (fig. 21). El reemplazo de la primera hilada por un a tablilla suple­ mentaria , como comúnmente se hace , dej a desprotegida la zona de alero o comienzo de la cubierta, por quedar con dos capas en vez de tres como es recom ndable.

Segunda hilada: Esta se forma con tejuelas de dos ter­ cios de su longitud norm al más 50 mm. Se coloca sobre la hi­ lada anterior , haciendo coincidir el extremo inferior de ellas y se clava a la primera costanera . Con la segunda hilada se inicia el desfa se lateral de las juntas.

Tercera hilada: Est a lleva tejuelas de longitud completa y se sobrepone a las dos primeras en igu al forma que la ante­

rior . Esta se clava a la segunda cost anera, conservando el desfase y l a separación de las ju ntas mencionadas (fig. 22).

2'"'

HILADA T APACAN

3•,. HILADA

Fig. 22

Hiladas siguientes: La cua rta y la s restan tes h ilad as se v an colocando prev iendo que las ton as expuestas de la hi lada anterior queden de man era uniforme y alineada. Se clava siempre sólo en el pri mer tercio . En definitiva cada tejuela queda sujeta en tres costaneras por efecto de la sujeción de las corrida s superiore s. Es recom endable usar un a regla de cor te recto para lograr un perfecto alineamiento de cada hilera ( fig. 23). En ningún caso se debe usar tiza o tierra de color para m arcar lí­ neas auxiliares, y a que ello manch a las tejuela s con la lluvia.

Ultimas hiladas: Al llega r a cumbrcras. lim ahoyas o li ­ matesa s se deberán col ocar la s tres hiladt s superpuestas y después cortarlas con serruch o o sierr a portátil. Se detalla en el punto siguiente.

35

EN ENCUENTROS

CORTE

Caballete y lima-tesa: Son elementos de terminac ión o rem ates del ángulo con vexo que forman los planos de la cubierta al cambia r de sentido.Las tejuelas de los faldones que se encuentran se prolon­ gan hasta que se jun ten en la arista. Sobre la arista se coloca un prote ctor metálico, bajo el cual se acomoda un fieltro asfáltico. Es­ te forro no se clava, sino que se sujeta con ganchos cada 0.30 m. pa­ ra permitir su dilación libre (f ig, 24).

Si se desea obtener una expresión unitaria y homogénea de la cubierta, es conveniente cubrir el protector con tejuelas de un ancho mínimo de 120 mm. y superponerlas en forma alternada. El traslapo de las teju elas en caballetes y las lima-tesas se deja en sentido contrario a los vientos predom inantes (fig. 25).

En este último caso, el protector se cubrirá con doble corrida de tejuelas superpuestas y traslapadas para ambos sentidos. Ade­ más, la unión longitudinal será ejecutad a con biseles alternados (fig. 26). El vértice de la unión del caballete con lima -tesas se recomien­ da cubrirlo con fierro galvanizad o pa ra proteger este encuentro de la pen etración de lluvia (fig. 25) .

VIENTO

::>

Y CABALLETE UNION LIMA TESA

Fig. 25

36

Fig. 26

Lima-hoya: Son elem entos de termin ación del á n gu lo cóncavo que form a n los plan os de cubierta al cambiar el sentido. Los pro. tec tores para este á n gulo generalment e son m etá licos sobre m embrana hídrica . En caso que se desee cubrir el ángulo con te­ ju elas debe ocuparse goma u otro materi al simil ar. Estos elem en­ tos tendrán un ancho mayor qu e los met álicos pa r a asegurar la im ­ permeabilid ad lateral.

Base de costanera: El protector que f orm a la lim a-hoya se apo­ ya en tablas coloca das sobre la estructu ra de techumbre. El espesor de ellas debe ser inferior al de las costaneras para for­ mar una canalet a de escurrimiento de las aguas lluvias. En es­ te caso, las teju elas sobrepasarán 40 mm . de los bordes ha cia el eje y deberán doblar lOO mm. ba j o las tejuelas con re m ate redoblado y tom ado con ganchos a 300 mm . de distancia (fig.

i

27).

Base de placa: El protector que forma esta lima-hoya se apoya directamente sobre la base, con borde doblado hacia atrás para evitar el escurrimiento de las aguas y permitir la sujeción con ganchos de él. El ancho de la canal dependerá de la superficie de la cubierta que aporta aguas al baden y debe penetrar a lo me­ nos 200 mm. por debajo de la tejuela .Esta medida se aumenta en f unción de la pendiente, de la superficie de los planos que for­ man la lima -hoy a y de los vientos predomin antes del lugar (fig. 28).

En ambos casos, sobre costanera o pla ca , se debe mantener el ángulo y el a lin ea miento en el corte de las teju elas (fig. 30) .

Fig. 30

37

ENCUENTROS DE LA CUBIERTA CON PARAMENTOS VERTICALES Los elementos que penetran o sobresalen de la cubierta como ser chimeneas, muros, lucarnas u otros, forman ángulos que deben ser cuidadosamente solucionados (fig. 31), por medio de forros tipo "escama" o canaleta continua. En cubierta sobre costaneras con un paramento paralelo a l a pendiente de la techumb re, como es el caso de un cortafuego, una solución es formar una canal continua que entregue el agua fuera del alero . En este caso, la canal se asienta sobre tabla y fieltro as­ fáltico; los extremos de ella deben penetrar 100 mm. bajo la cubicr· ta, haciendo un doblez para evitar el esc urrimiento de las aguas y fijar los ganchos. En el atra que vertical el protector debe subir a lo menos 200 mm. (fig, 32 ) . El sello entre el paramento y el forr-o es uno de los puntos mas críticos de infiltraci ón. Si es estructura de madera y revestido en madera, el metal se colocará antes del recubrimiento que se sobre­ pondrá a él y lo sujetará. Si es estuco u otro material, se recom ienda colocar un contra ­ forro con metal desplegado fino sobre él y estucado posteriormente (fig. 32). ALTERNADAS

Otra solución usada en encuentros de la cubierta con planos que sobresa len en cualquier sentido de la pendiente de ella, son pro­ tectores tipo escama, consisten en colocar ángulos de plancha me­ tálica de 200 x 200 mm. por un largo igual al de la parte expuesta de la tejuela más 50 mm . de traslapo, intercaladas entre cada hilada de ellas (fig. 33). Las esquinas se protegen con hojalatería con doblez y soldad u ra en la unión (fig. 34).

RA DE

Fig. 32

BASE PlACA

FIELT

O ENTABLADO

BASE

<:J'v "\ !>

38

1>- 0 DOBLE?

Fig. 34

1

39

CAMBIOS DE PENDIENTES DE FALDONES De acuerdo al diseño arquitectónico de la obra, suelen presentarse casos de cambios de pendientes entre diversas zonas de la cubierta; algunas de las so­ luciones más habituales para estos casos se grafican en la fig. 35. El uso de forros metálicos o membranas evita la infiltración de aguas en los encuentros . Al sobreponer

0

tejuelas sobre estos protectores, tal como se ha expli­ cado en otros casos, éstos deben doblarse en sus extre­ mos y penetrar a lo menos 100 mm. en el lado vertical y 200 mm. en el ala que sigue la inclinación de la cubierta y será necesario sujetarlos con gancho si son metálicos (fig. 35, by d). Si se desea cubrirlos con tejuelas, se re­ comienda usar membrana hídrica de goma u otro ma­ terial similar (f ig . 35, a y e) .

@

CABALLETE

PROTECTOR PR01ECTOR PLACA

O

ENTABLADO

@ PROTECTOR

PROTECTOR

PLACA O ENTABLADO

Fig. 35

ALEROS Cabe distinguir dos situaciones distintas para los aleros de un faldón : una para laterales y otra para f rontales. - En las laterales pueden darse dos alternativas de solución:

en otras soluciones anteriores, tanto bajo la cu­ bierta como en el botagua (fig. 36). b) Prolongar en 25 mm. las tejuelas por sobre el ta ­ parregla, dejando un sello de moltoprene asfáltico en la junta entre la cubierta y el taparregla (fig.

a) Formar una canaleta de borde en plancha metáli­ ca. entre las costaneras y el taparregla. Las suje­ ciones se hacen con ganchos como se ha descrito

-En caso de frontales, la solución es dejar sobresa­ liente en 40 m m. las tejuelas respecto del tapacán o ca­ nal de aguas lluvias (figs. 13, 20 y 22) .

LISTON DE BORDE

TAPAREGLA

Fig. 36

40

37)-

ABERTURA EN LA CUBIERTA

CASOUETE

DUCTOS FRIOS

Las salidas de duetos sobre el pla­ no de la cubierta, tales como: venti­ laciones ambientales, de instala ­ ciones, etc., exigen un cuidado espe­ cial para evitar infiltraciones de agua. Una adecuada solución debe con­ templar la colocación de una plancha metálica ("manta") con una perforación de mayor diámetro que el dueto de salida. A ésta se sol­ da un anillo metálico con una pesta­ ña vertical de 100 mm . para recibir sobre ella un segundo tubo que pro­ tegerá el interior (fig . 38, a y b). Un casquete superior mantiene ambos duetos unidos. El sistema se corona con un sombrerete para evitar la entrada de agua. Otra forma de manta para duetos de mayor sección es aquella forma­ da por tronco piramidal (fig . 39). Una solución conveniente cuando se diseña un dueto exterior de sec­ ción rectangular, es la ubicación oblicua o diagonal respecto de las te­ juelas para evitar la retención de mugre y facilitar el escurrimiento de agua (fig. 40) . El diseño formal de los duetos depende de la expre­ sión exterior deseada, tipo de eva­ luación de gases y tiraje necesario.

PLANCHA BASE (MANTA)

A

DUCTOS CON CALOR

Sin entrar en detalles respecto de las precauciones de aislamiento de los duetos con calor de las estructu­ ras de madera para evitar incen­ dios, materia que se tratará en otra publicación, se puede decir que las soluciones constructivas del en ­ cuentro del dueto con la cubierta se resuelven en forma similar a la indi­ cada en el párrafo anterior. Siempre en estos casos es necesario un doble dueto y "m anta" que se introduce bajo las tejuelas tal como se ha indi­ cado. Estos conductos, en los cuales el interior lleva gases con altas tem­ peraturas, deben permitir un tiraje de aire entre ambos o estar separa ­ dos convenientemente con material ignífugo y aislante. CHIMENEAS O SHAFT En Jos casos de duetos construidos en hormi gón o albañilería, los de­ talles de protección son iguales que aquellas soluciones recomendadas para encuentros de paramentos ver ­ tica les con cubiertas (fig . 41) .

Fig. 40

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1

Fig. 41

39

REVESTIMIENTOS VERTICALES EXTERIORES

Existen dos sistemas básicos para la aplicación de tejuelas como revestimiento exterior de m uros: el sis­ tema llamado de camada simple y el de camada doble .

SISTEMA DE CAMADA SIMPLE

Las tejuelas se colocan en forma similar a una cu­ bierta , pero se traslapan solamente en un medio de su longitud más 50 mm. ya que los riesgos de penetración de agua son mínimos (fig. 42a).

SISTEMA DE CAMADA DOBLE

En este sistema se emplean hiladas dobles de te­ juelas, las cuales se traslapan respecto de la siguiente hilada en un cuarto de su longitud más 50 mm. A su vez, existe un desface de 25 mm. entre cada corrida de tejuela de la hilada doble (fig. 42b). Este pequeño des­ face, que se controla y resuelve con la coloca ción de un listón de 20x100 mm., produce un efecto decorativo de luz y sombra muy marcado. La sujeción es diferente de la tradicional y se ejecuta clavando el extremo infe­ rior, "cabeza", de cada tejuela (fig . 43 ) . Fig. 43

FIELTRO

PIE DERECHO

';,

F !ELTRO

CAMADA

SIMPLE (A)

Fig. 42

Fig. 44

41

METODO DE COLOCACION En general, en ambos sistemas de camada la base de cla\·ado puede ser listoneado o de placas, debiendo usar fieltro asfáltico ba­ jo las tejuelas. En fig. 44 se expre sa la solución típica del prim ero de ellos. Para revestir paramentos de m uros de hormigón, albañilerí a o sim ilares, es preciso insertar o clavar listones, sujetos por métodos tradicionales y proceder de igual manera a la indicada en párrafos anteriores. Revestirlos mejora la impermeabilidad y aislación tér­ mica, sobre todo si se coloca un material retardador de temperatu­ ra entre los listones; esto, al margen de lograr otra expresión plás­ tica. Un correcto proceso de colocación de tejuelas como revesti­ miento puede distinguir los siguientes pasos:

l.

Determinar el número de hiladas de tejuelas dividiendo la al­ tura de la pared en tramos iguales aproximados a la exposi­ ción deseada. De no ser posible una cantidad exacta de hila ­ das, se debe variar los trasla pos uniformemente ( fig . 45) .

2.

Clavar los listones de sujeción de las tejuelas en posiciones marcadas en la individualización de las hiladas (fig. 46) . Espe­ cial cuidado debe existir en la colocación de listones en las es­ quinas de paramentos de modo que haya total coincidencia en la horizontalidad. La longitud de los clavos será la suficiente para asegurar firmemente las tejuelas a la base de apoyo . En caso de superficies lisas de apoyo de la s tejuelas -por ejemplo, en una placa de contrachapado o de madera reconsti­ tuida-, no es necesario la colocación de liston es.

3.

Iniciar el proceso de colocación con una media hilada de te­ juelas más 50 mm. Esta se sujeta al primer listón con dos cla­ vos cada teju ela, puestos a 25 mm. del extremo inferior; se de­ be dejar una separación uniforme entre tejuelas de 6 a 10 m m. (fig. 47). Si el recubri miento es interior o no recibe agua lluvia, esta distancia se puede disminuir hasta 3 mm. La segunda corrida se coloca directamente sobre la primera hilada al mismo nivel inferior que la primera. El desfase de las juntas laterales entre ambas hiladas no debe ser inferior a 25 mm.

4.

Las siguientes hiladas serán simples y se colocan respetando las indicaciones de las separaciones entre tejuelas laterales de una mism a hilada y de los desfases con las juntas inferiores. Las dimensiones de los traslapos dependen del sistema elegido, sea de camada simple o doble; es decir, de media o un cuarto de largo de la tejuela, respectivamente . En general, los clavos no se deben coloc ar a menos de 15 mm. de los bordes, tanto de la tejuela a fijar como de las infe­ riores, para evitar rajaduras por clavado. Se recomienda, al igual que en el caso de cubiertas , evitar el uso de tizados para marcar líneas auxiliares, y a que pueden manchar las tejuelas. Se usará alambre o listón auxilia r que permita una pareja colocación de las hilad as.

42

1

SOLUCION DE ESQUINAS Cuando dos paramentos forman esquina, ya sean éstas con­ vexas o cóncavas (ángulos externos o internos), se ubicará un protector entre la estructura y el revestimiento de la tejuel a.

Esquinas convexas: La solución más usual y económica pa­ ra estos casos es superponer en forma alterna da las hiladas de tejuelas con el fin de proporcionar un efecto de entrelazamiento (fig. 48). Esta solución se denomina esqu ina de "tope" o "entre­ lazada" e implica comenzar la colocación de la teju ela progresi­ vamente desd e las esquinas, colocando alternada mente cada hi­ lada. Los bordes de las teju elas de esquinas se emparejan con cepillo (fig. 49) . Otra solución más estética pero menos eficiente es la es­ quina de "Inglete", que consiste en unir las tejuelas encontra­ das por medio de un corte de 45" (fig. 51 a) . Una tercera forma y muy adecuada en climas rigurosos, es el uso de tablas cepilladas y tratadas en forma de ángulo que se colocan sobre la esquina a la cual se atracan las tejuelas (fig. 50). En la fig. 55 se muestran las diferentes form as de remate de una esquina convexa.

.

'

ESQUINA DE TOPE

1 ,

o

PROTECTOR

PROTECTOR

Fig. 49

ESQUINA

DE

INGLETE A 45°

ESQU INAS

CON

ESOUINA DE TOPE O ENLAZADA

TABLAS

ESGlUINERAS

ESQUINERAS

D· Fig. 51

43

Esquinas cóncavas: Este ángulo es otro punto <'1'1tico, por lo cu al el protector dl.'be cubrir 200m m. a ca­ d a lado de la esquin a y puede ser de un solo largo o bien puede estar cortado en trows sim ilares a la tejuela . Esta últim a forma es más efectiva. pu esto que protege a cad a tejuela (fig. 52). Si es metálico se debe dobla r Pn los bordes laterales para que el agua no escurra por ba­ jo las tejuela s.

ENCUENTRO CON PUERTAS Y VENTANAS (FENESTRACIONES) Existen variadas manl.'ras dP formar l.'Ste tipo de juntas, materi a que se tratar á con más det allr l.'n cuaderno sobre ven tana s. Aquí se mu estran las formas m ás comunes de encuent ros en revE:'sti mient o de te­ j uelas . La maner a más recomenda bl e para eludir filtra ­ ciones es usar un marco que sobresa lga del plomo de la s teju elas ( fig. 55). De esta manera. se puede prote ­ ger la unión con un forro metálico en todo el per ímetro de la fenestr ación, tanto en la parte superior e inf erior

Otra solu ción de esquin a consiste en col ocar un a ?ieza de madera tratada sobre el prote ctor en el án gulo mtern o y terminar con las tejuelas eontr a ellas (fig. 53). Otra forma es entrel a1.a r las tejuela s en la es­ quina. si!!uiendo el mismo procedimiento que se indica para la esquina convexa (fig. 54).

(fig. 55 a y b ) , como en !a !ateral < fig. 57a). Al u sar un marco estandar. se puede evitar la colo­ cación de un protector rr.e a:ico fig. 56a l. Sin embar­ go, se dificulta la imper!'!1eabilidad en el lateral, en que se debe colocar un sello de masilla o silicona (fig. 55b) . En la parte inferior se puede e\'itar l a colocaci ón de un protector metalico. dejando un cortagote ra y atrasan ­ do las tejuelas a la peana ( fig. 55c). La fig. 5/b, muestra un detalle incorrecto, en que se coloca una pilastra que provocar á a corto plazo un quiebre en sentido longitudinal de las tejuelas que per­ manezcan apretadas, al no permitir que éstas trabajen libremente.

INCORRECT O

44

REVESTIMIENTOS MUROS INTERIORES Y PANELES DE DECORACION

El procedimiento de colocación de estos revestimientos es simil ar al de los muros exteriores e indudable­ mente no se requiere de fieltros ni protectores metálicos. En ciertos casos, es posible usar tejuelas de maderas más blandas y jo de menor calidad, ya que no estan expuestas a la intemperie. Las exigencias de separación de las tejuelas y los traslapos laterales son más flexibles que como se indicó para interiores e incluso son alte­ rables según los efectos decorativos que se desea obtener. Es posible aceptar nudos y disposición irregu­ lar de las fibras que puedan ayudar a la obtención de un efecto específico (figs. 58-60). En caso de usar tejuela como re­ vestimiento en bañ os y cocinas, se debe usar fieltros y protectores bajo ellas y en especial en las esquinas y C' ncuentros con nrtefactos (f ig. 61 ) .

Cound of Forest Industries of Brrtísh Columboa .

Fig. 60

ouncíl of Forest lndustroes of Brítish Columbia.

Fig. 61

45

1

46

Mediante la colocación de tejuelas en ciertos paneles interiores o exteriores, se puede logra r efectos especiales de variadas e inte­ resantes expresiones decorativas, ya sea por el diseño de su s extre­ mos, por los desfaces en la colocación de las hiladas y ;o por la apli­ cación de tejuelas de difentes anchos y largos (figs. 62 a 66).

Council of Forest Industries of British Columbia.

Fig. 62

Council of Forest Industries of British Columbia.

Arquitect ura espontanea amencana.

46

Fig. 63

Council nf Forest Industries of British Columbia.

Fig. 65

Fig. 66

MANTENCION DE LA TEJUELA

Al i gual que todos los productos de madera natu­ ral, las tejuelas se deben mantener regularmente. Una de l as accions más importantes es l a limpie;,a periódica del tejado. Esta debe realilarsc con una es­ coba o escobilla scmidura que permita retirar cual­ quier desperdicio o partícu l as acumuladas en l a super­ ficie y en las junturas de las tejuelas. Las figs. 67 y 68 muestran en detalle antes y des­ pu és de un a limpie;.a. Este cuidado básico es importante hacerlo periódi­ camente antes de la época de lluvias intensivas. Es conveniente humedecer las tejuelas antes del trabajo para hacerlas menos quebradizas. Los desperdicios o partículas de pol vo permiten la retención de humedad, que es el fa ctor que contribuye al crecimiento de hon­ gos, líquenes, mu sgos, etc., los cuales reducen la vida útil de la tejuela. Otro cuidado importante es la protección de lama­ dera med iante los métodos de preservación descritos en el capítulo respectivo de este cuaderno. Cuando la tejuela de madera es prev iamente trata­ da, el riesgo de pudrición disminuye considerablemen­ te . Esto no significa que la cubierta no deba ser regu­ larmente examinada y limpiada. Las posibilidades de pérdida de efectividad del preservante puede aparecer en algunos años, ya sea por lixiviación del producto o

Red Cedar Shingles & Handsplit Shakc Bureau.

Fig. 67

por otro motivo. Si esto ocurriera, se debe aplicar en la cubierta un producto preservante similar al usado ini­ cialmente, mediante el método de brocha, rociador u otro semej ante . En cubierta existente con tejuelas sin tratamiento previo es posible aplicar algún protector, realizando antes una correcta limpieza de ellas. Existe un a va­ riedad de aceites protectores que contienen aditivos antiputrefactantes yjo fungicidas que se pued e aplicar con brocha o esparcidor. Si la tejuela ha tenido un tra­ tamiento en base a creosota, hay que usar este m ismo material colocado en caliente. En estos casos es recomendab le su aplicación ca da cierto tiempo, en lo posible una vez al año, antes de ca­ da invierno, dependiendo de l a clase de madera u sada . En climas secos y;o con fuertes variaciones de las temperaturas extremas es recomendable aplicar aceites protectores para evitar reseca miento, agrieta ­ miento y jo "acucharamiento" de las tejuelas. En caso de tejuelas ya colocadas donde es prácti­ camente imposible el reemplazo de piezas dañadas, se­ an por nudos faltantes, rajaduras, perforaciones, etc. En la reparac ión es recom endable se realice con pro­ ductos selladores en base a caucho sintético o sim ilar, que aseguren una buena adherencia con la madera y con el tratam iento de preservación usado para sellar esos defectos.

Red Cedar Shingles & Handsplit Shake Bureau.

Fig. 68

47

BIBLIOGRAFIA

BIBLIOGRAFIA CANADA MONTAGE AND HOUSING CORPORATION. 1982. "Canadian Wood-Frame House Cons­ truction". COUNCIL OF FOREST INDUSTRIES OF BRITISH COLUMBIA. Catálogos y folletos. Cana d á. CHALET INTERNATIONAL LTD. Folleto : "Chalet Tilecs". New Zealand. GEORGE RAMSEY, Charles; Reeve Sheher, H arold . 1941. Architectural Graphic Standards. 3" edi­ ción. New York, USA . HANDISYDE, Cecil. 1981. Detalles cotidianos, M anuales A.J. Ed . H. Blu me. Ma drid , España . JUNTA DE ACUERDO DE CARTAGENA. 1982. M anual de Diseño para madera del Grupo Andino. 3" edición. Lim a , Perú. PEREZ, Vicente. 1981. Manual de Construcción en mader a . In stituto Forestal. 2" edición . Santiago, Chile. RED CEDAR SHINGLE & HANDSPLIT SHAKE BURE A U. Catá logos y folletos. Canadá . SOUTH PACIFIC SHINGLES LTD. N.Z. Catálogos y folletos. )\u eva Zela ndia.

NOMENCL ATURA

CUMBRERA LIMA HOYA

r-UMA

TESA

TAPAREGLA

TAPACAN

ALERO

LATERAL

PARAMENTO V ERTICAL

48

ENTRAMADOS

HORIZONTALES

ISSN 0716 - 5536 ---a- --

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UNIVERSIDAD

DEL

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Editado por Universidad del Biobío Avda .Collao 1202-Casilla 5-C- Fono 238984 (288) -Concepción -Chile 1988

INDICE

Pág. INTRODUCCION ···································································h············ 51 SISTEMAS CONSTRUCTIVOS EN MADERA ................,............................ 52 NORMAS Y DEFINICIONES .................................................................................. 54 ELEMENTOS DE UN ENTRAMADO HORIZONTAL. ........................................ 55 ENTRAMADOS HORIZONTALES ........................................................................ 57 EMPALMES Y CONEXIONES ............................................................................... 62 RECOMENDACIONES GENERALES ................................................................... 65 PREDIMENSIONAMIENTO DE VIGAS. .......................................................66 VIGAS MAESTRAS. ................................................................................................. 69 REPARACION DE DEFECTOS EN ENVIGADOS ANTIGUOS ................................................................................................................. 69 BIBLIOGRAFIA ........................................................................................................ 72

UNIVERSIDAD DEL BIOBIO

fa Jr

CUADERNOS DE EDIFICACION EN MADERA AUTORES DEL PRESENTE NUMERO: Arquitectos Ricard o Hempel Rolzap­ fel y Roberto Goycoolea Infante. DIRECTOR: Arquitecto Roberto Goycoolea Infante. Director del Centro de De­ sarrollo en Arquitectura y Construcción (CEDAC). COMITE ASESOR: Departamento de Edificación y Estructuras , Facultad de Arquitectura y Construcción, Arquitecto Gerardo Val verde Vildósola; Direc­ ción de Investigación Científica y Tecnológica. Centro de Desarrollo en Ar ­ quitectura y Construcción (CEDAC), Arquitecto Gerardo Saelzer r'uica; De­ partamento de Educación y Humanidades , Facultad de Ciencias y Humanida­ des, docente Margarita Gatica Villarroel. Asesores estructurales: Departamento de Edificación y Estructuras , Facultad de Arquitectura y Construcción, Arquitecta Cecilia Poblete Arredondo; e Inge­ niero Civil William Gibson Gr andela. DIAGRAMACION: CEDAC IMPRESION: Editora Aníbal Pinto S.A.

50

..

INTRODUCCION

El tema "Entramado Horizontal" viene a complementar los Cuadernos de Edificación en Madera publicados anteriormente, sobre to­ do el N° 1titulado "Entramados Verticales" . En esta ocasión, este tercer número está referido a: envigados de piso, de entrepiso y de cielo, en una construcción de estructura de madera. Se exponen aquí en forma simple y sencilla los problemas de diseño y armado que esta parte de la edifica­ ción plantea. Además, se explican criterios generales para una correcta solución. Estos entramados siempre son parte de una estructura mayor con la que se interrelacionan y que determina la modulación y el distan­ ciamiento de cada uno de sus componentes. El peso propio, las sobrecar­ gas de uso, de nieve y de viento, y las solicitaciones sísmicas son absorbi­ das por la interacción de los entramados verticales y horizontales que conforman un todo estructural, constituido por piezas que colaboran entre sí, para trasladar las cargas al terreno por intermedio de las funda­ ciones. Para lograr una mayor claridad del tema propuesto se definen al­ gunos de los términos más usados en el diseño y construcción de estas estructuras. Además se muestran los componentes de los entramados ho­ rizontales, estableciendo sus funciones y sus relaciones estructurales. Por último, se abordan las medidas de protección de ellos frente a los di­ versos agentes que los afectan con más frecuencia. También se ha incluido un capítulo sobre reparación de defectos en envigados antiguos. Para profundizar en el estudio de estas materias, se incluye un lis­ tado bibliográfico que permite acceder al conocimiento especializado de distintos aspectos proyectuales y de cálculo para entra m ados horizonta­ les en madera más complejos. Cada sistema constructivo en madera genera diferentes formas de relacionar los entramados horizontales con las estructuras soportantes verticales y de éstas con las fundaciones. En general, es recomendable conectar los envigados a todo el sistema estructural por medio de uniones que garanticen la colaboración e interacción de cada parte con todo el ar­ mazón. Entre los sistemas constructivos más usuales en madera se pueden distinguir los siguientes ( Cl/ Figs. 1-8):

ENVIGADOS

CIELO

ENTREPISO

-Sistema americano . - Sistema plataforma. -Sistema baloon. - Sistema pilar viga. Es posible encontrar entramados horizontales independientes, que no forman parte del conjunto estructural y que normalmente se apoyan en estructuras de otros materiales y, en algunos casos, también de made­ ra. Entre ellos podemos distinguir: entramados de piso en fundaciones corridas, entramados de entrepisos en estructuras macizas -de albañile­ ría reforzada, armada, de adobes, de piedras, etc.- y entramados de cielo yjo entrepiso en estructuras de acero. A continuación se procede a exa­ minar cada uno de los sistemas constructivos mencionados anteriormen­ te. ( Fig. 1). Fig. 1

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SISTEMAS CONSTRUCTIVOS ENMADERA

SISTEMA AMERICANO Este sistema nace con la introducción del uso del clavo en la cons­ trucción en madera , hecha por los americanos en busca de simplificar el sistema tradicional que consideraba todas las uniones en base a en­ sambles. Este, por su simplicidad y velocidad de ejecución, pasó a ser en nuestro país y en muchos otros, el más usado. En este sistema los entre­ ruados horizontales tienen sólo una función estática de transmisión de carga a los elementos verticales, no traspasan los empujes laterales por no ser planos arriostrados. En los pisos y entre-pisos las vigas se apoyan directamente sobre la solera basal o en la sobresolera del tabique inferior, según sea el caso, lle­ vando entre ellas una doble cadeneta que sirve de apoyo a las soleras, tanto inferior como superior de los tabiques. La cadeneta interna debe quedar desplazada 25 mm hacia el interior para permitir el apoyo y fija­ ción del pavimento de terminación yjo del piso base, si se contempla esa alternativa de solución (Cl/Figs. 50, 51 y 52). El sistema americano permite techar y revestir los paramentos ex­ teriores antes de la colocación de los pavimentos. Por esta circunstancia es el más conveniente de usar en las zonas lluviosas, cuando el entablado de piso se desea dejar como definitivo. (Fig. 2).

SISTEMA PLATAFORMA En este sistema, al igual que en el americano, los entramados hori­ zontales (envigados de piso, entrepiso o cielo) siempre van apoyados sobre soleras de amarre. La modulación de estos entramados coincide con la repartición de los pie derechos de la estructura vertical, confor. mando un todo interrelacionado. La principal diferencia con el sistema americano radica en la colocación del entablado o piso-base, que va dis­ puesto de tal manera que forma una placa rígida donde se clavarán pos­ teriormente las soleras inferiores de los tabiques de los distintos pisos . Cada apoyo del envigado irá unido por medio de dos clavos lanceros como afianzamiento a la solera basal correspondiente. Además, en el caso de tabiques exteriores, las vigas rematan en la pieza que se coloca como fri­ so, clavadas con dos clavos de cabeza. En este caso, no es necesario la co­ locación de una doble cadeneta para la fijación de la solera del tabique, puesto que ésta se fija sobre el entablado o piso base que se prolonga has­ ta el friso. ( Fig. 3) La secuencia del montaje es de pasos sucesivos obligados: solera basal, envigado de piso con su friso, entablado o piso base, solera inferior del diafragma, pie derechos, solera superior del diafragma, solera de amarre, envigado de entrepiso y luego el segundo piso en forma similar. Esto significa que toda la estructura de la edificación se va rematando en un avance paulatino de abajo hacia arriba. En general, se recomienda especificar un pavimento de termina­ ción sobre el piso base, puesto que este último quedará expuesto durante el período de construcción al deterioro por golpes, roces y marcas o bien por la lluvia y el sol. El piso base podrá ser un entablado o un material in­ deformable por la humedad y esfuerzos laterales, como ser placas de contrachapado o de partículas hidrorresistentes.

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Fig. 2

Fig.3

SISTEMA BALOON (2 PISOS) En este sistema se levantan en primer lugar los pie derechos, de longitud igual a los dos pisos de altura sobre la solera inferior. Luego se arma toda la estructura de techumbre y se coloca la cubierta. Se deja co­ mo última etapa la colocación de los entramados horizontales. Esto per­ mite realizar -bajo techo y protegidos de la intemperie- parte de la estruc­ tura y todas las terminaciones. Las vigas del entramado horizontal van desfasadas con respecto a los ejes de los pie derechos, pues éstas van afianzadas lateralmente a ellos. Esta unión debe realizarse a lo menos por medio de cuatro clavos para garantizar cierta rigidez en este punto. Las vigas de piso van apoya­ das sobre la solera inferior en el primer nivel. A la altura del entrepiso se apoyan en vigas encastradas y afianzadas a los pie derechos por medio de clavos. De esta manéra los pie derechos con las vigas forman una especie de marco que permite un cierto grado de empotramiento en sus uniones, lo que favorece la transmisión de los esfuerzos horizontales , por lo menos en un sentido. Ello mejora la distribución de los esfuerzos flectores de las vigas del entramado. (Fig. 4). El desplazamiento de los ejes de las vigas con respecto a los ejes de los pie derechos -cuya ventaja estructural se destacó- exige ajustes en el diseño cuando se trata de proyectos modulados basados en una trama re­ ferencial. Cuando. se utiliza este sistema , no es recomendable el montaje de entramados horizontales prefabricados por la dificultad que presenta, debido al entrelazamiento de piezas verticales y horizontales.

Fig. 4

SISTEMA PILAR Y VIGA

Fig. 5

.._

,

En este sistema los entramados horizontales se apoyan sobre vigas maestras que trasladan las cargas a pilares o postes -elementos empotra­ dos en su base- y éstos a las fundaciones. Estos entramados están formados por vigas de piso y/O de cielo, moduladas a una distancia adecuada (40-70 cm.) para recibir el pavimen­ to y/o recubrimiento de cielo. Las vigas de piso se fijan a las vigas maestras por medio de clavos o en casos especiales, con placas conectoras. El entablado o el piso-base debe ser clavado o atornillado verticalmente por encima , para lograr una unión solidaria entre el entramado horizontal y la placa. Con este método es posible lograr una efectiva colaboración estructural entre los diferen­ tes elementos del sistema pilar y viga. (Fig. 5) Es posible diseñar los entramados como placa rígida, capaces de transportar empujes a sólo algunos tabiques o pórticos arriostrados, per­ mitiendo una planta libre de divisiones o con tabiques no resistentes. Pa­ ra lograr esta rigidez de los entramados horizontales hay varias formas que se indican más adelante. Las distancias entre cada elemento estructural que compone este sistema deben estar moduladas, permitiendo una coordinación de conjunto que conforma una cuadrícula reticulada de ejes equidistantes de múltiplos y submúltiplos de ellas.

ENTRAMADOS HORIZONTALES INDEPENDIENTES

Fig. 6

Existen sistemas constructivos en los cuales los entramados hori­ zontales son independientes de la estructura soportante, ya sea porque están apoyados en elementos independientes o porque poseen apoyo libre sobre los muros. En estas situaciones no existe colaboración estructural del entramado horizontal. La construcción de éste se realiza independientemente de la estruc­ tura soportante, apoyando los envigados sobre elementos anexos como elementos metálicos, poyos o sobrecimientos. (Fig. 6) Sin embargo, en caso de entramados de entrepisos independientes en estructuras macizas, es necesario tener presente el peligro que signifi­ ca el empuje lateral sobre la estructura vertical -efecto de ariete- que pueden producir los envigados horizontales. Por ello, considerando 'la elasticidad de los componentes del entramado horizontal, deben arriostrarse todos los tabiques adecuadamente, de manera de conformar una planta rígida en la cual todos los elementos verticales llenos toman las fuerzas sísmicas.

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NORMAS Y DEFINICIONES

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NORMAS DE CONSTRUCCION Las normas chilenas regulan desde diversos puntos de vista los entramados horizontales de madera, las que inciden directa o indirectamente en su diseño, cálculo y construcción. Por otro lado, la Ordenanza General de Construc­ ciones y Urbanización, establece los requisitos que debe­ rán cumplir los entramados horizontales referente a: pe., so propio, sobrecargas, distancias, luces y escuadrías pa­ ra vigas maestras, vigas y cadenetas de entramados de piso y cielos, para distintas maderas.

DEFINICIONES :Elemento estructural lineal-horizontal o inclinado- que salva una luz o varias luces y que es solicitado por acciones tales como peso propio, sobrecargas de uso, de viento, de nieve, de montaje, etc. Trabaja principalmente éJ. la flexión y corte. :Viga principal, sobre la cual se apoyan directa o indirectamente otros elementos estructu­ VIGA MAESTRA rales. Soporta el conjunto del sistema y transmite las cargas a muros, columnas o fundaciones. VIGA DE PISO :Viga que en conjunto con otras, conforman el entramado de piso y soportan las sobrecargas del primer nivel de un edificio y que normalmente va revestida por una sola cara, por el ma ­ terial de pavimento yjo la base de él. VIGA DE ENTREPISO :Viga que en conjunto con otras, conforman el entramado de entrepiso, que separa dos nive­ les de una construcción, y que normalmente va revestida por ambas caras, tanto la superior por el pavimento, como la inferior por el material de cielo. VIGA DE CIELO :Viga que en conjunto con otras, conforman el entramado de cielo, que separa el espacio habitable del espacio de entretecho. Son vigas de menor sección a las anteriores por no sopor­ tar sobrecargas de uso. CADENETA :Elemento recto de igual o similar sección a las vigas que se coloca entre ellas, para evitar las deformaciones laterales y el volcamiento de las vigas y controlar un posible alabeo .Ade­ más permite repartir mejor las cargas y sobrecargas. ENCINTADO DE CIELO :Listoneado afianzado al entramado de cielo o entrepiso y que sirve de base de sustentación pa ra la colocación del material de cielo. FRISO :Pieza horizon tal de similar escuadría que las vigas que remata el entramado horizontal por su contorno exterior. Es frontal, cuando va perpendicular a las vigas y lateral cuando es pa­ ralela a ellas. :Pieza estructural, dispuesta en diagonal (aproximadam ente 45" a 60") entre un elemento JABALCON horizontal y uno vertical con el objeto de acortar la luz de apoyo o hacer rígida la unión entre ellos. PERNOS ANCLAJE :Son pernos insertos en el sobrecimiento o en los poyos de fundación, cuya función es asegu. rar en su posición la solera basal, el durmiente o las vigas maestras . ESPARRAGOS :Fierros de 6 mm o más de diámetro insertos en los elementos de hormigón o soldados en estructura s de acero, cuya función es manten er en su posición la solera basal o vigas ma­ estras. DURMIENTE :Pieza horizontal de madera apoyada a las fundaciones o muro, donde se apoyan las cabez as de un envigado y que no forma parte de un tabique. CABEZAL :Piez a que se coloca para recibir, a un mismo nivel las vigas que se cortan para formar una escotilla o hueco en un entramado horizontal, como pasadas de escaleras o duetos. VIGA

54

11

ELEMENTOS DE UN ENTRAMADO HORIZONTAL

VIGAS: Estos elementos son los que constituyen en caso de entramados· horizontales, los envigados de piso, entrepiso y cielo y reciben los revestimientos correspon­ dientes. (Fig. 8) La distancia entre las vigas está determinada por el material del piso-base y/o el pavimento, por las solicita­ ciones de carga y por las escuadrías de ellas mismas. Las secciones de estas vigas son rectangulares y se deben colocar de tal manera que su mayor dimensión quede vertical. Estas piezas se pueden fijar con clavos, con piezas metálicas o con pernos, ya sea a las soleras, a las vigas maestras, a los postes o pilares o a los frisos. Los envigados de piso normalmente se colocan a una distancia de 0.40 m. a 0.50 m. entre ellas. Las vigas de cielo se colocan en función del revestimiento y del encinta ­ do inferior a usar.

VIGA MAESTRA (viga principal): La distancia entre las vigas maestras estará dada por la luz máxima que pueden salvar las vigas del entramado de piso o de cielo que se apoyan sobre ellas. Generalmente, la separación entre vigas m aestras está determinada por las longitudes de las maderas disponibles en el mercado, lo que hace re­ comendable no sobrepasar los 3.60 m. a ejes de las vigas. Además este distanciamiento dependerá de las cargas a que están sometidas las vigas y la escuadría que se pre­ tende utilizar. Para luces mayores éstas pueden ser lami­ nadas, armad as o reticuladas. Cuando las vigas maestras se apoyan en cadenas, vi­ gas o fundaciones de hormigón, sean corridas o poyos aislados, la f ijación debe ser cuidadosamente resuelta a fin de impedir que las fuerzas laterales y las verticales, las desplacen fuera de su lugar. Esta conexión deberá ser mediante elementos metáli­ cos embutidos en el hormigón, ya sea por barras que abra­ zan la pieza o por pletinas que se unen, por lo general, me­ diante pernos o tornillos. (Fig. 9) Es importante aislar la pieza de madera del contacto directo con el hormigón , evitando la humedad proveniente del suelo que asciende por el hormigón y aquélla retenida en su construcción, colocando un fieltro en la zona de con­ tacto, o bien, separando la pieza de madera del hormigón.

Fig. 8

Fig. 9

55 55

CADENETA EN LINEA

CADENETAS: Las cadenetas se colocan entre las vi­ gas y pueden ser de la misma sección que éstas siempre que el entramado sea revestido por una sola cara. En entramados revestidos por ambas caras (superior e infe­ rior), las cadenetas deben ser de menor altura que las vi­ gas para permitir la aireación interior. Para lograr una adecuada ventilación del entablado de piso, el espacio de ventilación dejada por la cadeneta debe quedar en la parte superior, por lo cual las cadenetas se deben colocar al nivel inferior de las vigas. En el caso de usar como base de piso, placas o entablado diagonal, la cadeneta debe quedar a nivel con el canto superior de las vigas para permitir el clavado del piso, dejando la ventila ­ ción por la parte inferior. Este sistema se usa fundamentalmente cuando las vi­ gas son relativamente pequefias (2" x 4 a 6"). La distan­ cia entre ellas dependerá de la sección de la viga, conside­ rándose normall.OO a 1.20 m. para una esbeltez de 1:3 ó

CADENETA DESFAZADA

1:4.

Las cadeneta s se pueden colocar en línea o alterna ­ das. Esta última posición permite el clavado por "cabeza ", pero tiene el inconveniente del desface de sus ejes, lo que trae problemas en el uso de tableros como re­ cubrimiento o entablados afianzados con clavos o tarugos a la vista .La colocación en línea obliga a clavar uno de los extremos de "lancero", pero presenta la ventaja de con­ servar la modulación para la colocación del aislante entre ellas y un clavado o entarugado recto del recubrimiento .· (Fig. 10).

CRUCETAS: Son elementos rectos que se colocan en diagonal entre las vigas y cumplen la misma función de las cadenetas, con la ventaja que permiten siempre la ventilación de los revestimientos de piso. (Fig. 11). Este sistema es poco frecuente en Chile y general­ mente se aplica en entramados de mayores luces, por lo cual es recomendable recurrir al cálculo estructural para determinar su sección y espaciamiento.

Fig. 10

VIGA DE PISO

FRISO: En el sistema constructivo "Plataforma'' es necesario clavar a los extremos de las vigas, en su apoyo sobre tabiques de fachadas, una pieza horizontal y per­ pendicular a las vigas que las une. El friso evita el volea­ miento de las vigas y el contacto de sus cabezas con la in­ temperie; además, da apoyo a la solera inferior del tabi­ que o techumbre superior. Por otro lado, lateralmente se debe colocar una pieza a plomo del parámetro de la estructura, llamada friso lateral, que sirve para apoyar los tabiques superiores o cubierta s.

Fig. 11

56

ENTRAMADOS HORIZONTALES

..

La función estructural que define un entramado hori­ zonta l es la absorción de cargas permanentes y variables y su transmisión a las estructuras soportantes verticales, tabiques, muros, pilares yjo vigas maestras. (Fig. 12). Las cargas están formadas por el peso de los materiales constituyentes del entramado y las sobrecargas corres­ pondientes al uso y destino. PESO PROPIO • SOBRECARGA DE USO

TIPOS Y UBICACION

---...0..

\;LRAMAOO Of ENTREPISO

Desde el punto de vista de su capacidad de transmi ­ sión de los empujes laterales, los entramados horizontales pueden ser clasificados como flexibles o rígidos. Según su ubicación o función, los entramados denominados de piso, de entrepiso o de cielo, deben tener un diseño específico, con dimensiones y escuadrías diferentes .

-

PESO PROPIO • SOBRECARGA DE USO

--.--..n...==::.::.::.-:..-. \eNTRAMA!JQ QE PISO

ENTRAMADOS HORIZONTALES FLE­ XmLES

FUNOACION

Fig. 12

Este tipo de entramado se adapta a la estructura so­ portante, pero no colabora en la transmisión de acciones horizontales. Por este motivo, en zonas sísmicas y jo de vientos fuertes, es posible usarlos sólo cuando la estructu­ ra soportante vertical ha sido especialmente diseñada pa­ dinámicas-, incluidas las provocadas por el entramado horizontal y sus sobrecargas. Esto exige una distribución de los muros o entramados verticales soportantes y resis­ tentes a las acciones horizontales, en todas sus líneas estructurales. Esto implica una mayor cantidad de tabi­ ques o muros y sistemas de unión flexibles entre éstos y los entram ados horizontales. Debido al mayor número de tabiques que requiere esa solución, el diseño arquitectóni­ co se hace más rígido. Si no se respetan estas características del sistema, es posible que al producirse cargas dinámicas horizontales el entramado provoque el efecto de "ariete" o de "Cuchilla" sobre los muros perpendiculares a la dirección de las cargas. En construcciones con estructuras mixtas es especialmente importante conocer las diferencias de elasticidad entre materiales macizos y madera, para pre­ ver una solución conveniente en las sujeciones o uniones. (Fig. 13). Numerosas construcciones de albañilería han colap­ sado, en los terremotos, por acciones de ariete.

Oistribudón l'ltema

necesaria de tabiques absorcicSn de las deformac1ones

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EFECTO DE ARIETE

Carga lateral

Tabi!!Vt d!(!!l0!1Qiizado

1=== -Fig. 13

57

ENTRAMADOS HORIZONTALES RIGIDOS Los entramados rígidos colaboran con la función estructural del conjunto, en edificios de esqueleto de ma­ dera. Por este motivo están constituidos como placas rígi. das que transmiten los esfuerzos horizontales a los tabi­ ques, a los pilares y columnas. Hay que tener presente que los pilares no resisten esfuerzos de empuje, a no ser que constituyan pórticos rígidos en combinación con las vigas. (Fig. 14).

ARRIOSTRAMIENTO DE LOS ENTRAMA­ DOS RIGIDOS Para hacer rígidos los entramados horizontales se puede usar: riostras interiores de madera, zunchos metá ­ licos, entablado en diagonal o tableros de fibra , de partí­ culas y de contrachapado.

Fig. 14

Riostras de madera : Consisten en piezas diagonales, generalmente de la misma dimensión de las vigas, coloca­ das entre éstas y las cadenetas. Se debe tener cuidado que el encuentro de estos elementos sea lo más ajustado po­ sible. Por esta razón es conveniente colocar la diagonal desde arriba, una vez afianzada la cadeneta. Las cabezas de las dos diagonales deben enfrentarse y clavarse o aper­ narse a las vigas. (Fig. 15). Las diagonales deben ser distribuidas adecuadamen­ te en la superficie total del entramado horizontal, de pre­ ferencia en los bordes, para asegurar una buena transmi­ sión de las acciones horizonta les. En algunos casos, es ne­ cesario diagonalizar la totalidad de la superficie asegu­ rando así su rigidez.

Zuncho metálico: El zuncho consiste en una cinta de acero galvanizado que se clava sobre el entramado, de­ biendo ser colocado siempre diagonal y en ambos senti­ dos, ya que el zuncho es flexible y sólo absorbe esfuerzos por tracción. Estas cintas se clavan a cada viga para me­ jorar la fijación.El uso de zunchos metálicos simplifica el sistema constructivo y disminuye el empleo de madera. Sin embargo, hay que considerar que el zuncho comprimi­ do se pandea y puede desclavar el recubrimiento (cielo o entablado), por lo tanto hay que considerar la colocación de éste en el centro del entramado o haCiendo un rebaje en las vigas, para que juegue libremente. (Fig. 16 ).

Fig. 15

Entablado en diagonal: Para lograr un buen arriostramiento horizontal por medio de tin entablado en diagonal, es necesario que las tablas tengan un espesor adecuado, lo que dependerá del distanciamiento de las vi­ gas. Para pisos o entrepisos con una separación de 0.40 m entre vigas, se recomienda emplear un espesor de 20 mm. Fig. 16

58

11

El ancho mínimo de las tablas debe ser 6", para poder producir entre los clavos un par de fuerza de.aceptable re­ sistencia. (Fig. 17). El entablado se clava directamente a cada viga y ca­ deneta con dos clavos, que deberán estar a una distancia de 5 veces el diámetro del clavo del borde de cada tabla. La superficie sirve como base para el pavimento definiti­ vo. Las principales ventajas de este sistema son: permi­ tír el uso de madera no clasificada por aspecto (canto muertos, perforaciones, manchas, etc.) que es de menor costo; y mejorar la absorción acústica a los ruidos aéreos. S!.!s desventajas son: aumento de peso de todo el entramado horizontal y requerir de un entablado u otro pi­ so de terminación. Siempre es necesario que la madera a usar esté con su contenido de humedad en equilibrio con la humedad del medio ambiente. De no ser así sufrirá deformaciones que se transmitirán al pavimento y disminuirá la resistencia de la placa. Es conveniente por esta circunstancia usar tablas con perfil machihembrado y clavado por superfi­ cie.

Fig. 17

Fig. 18

Espaciami nto Vigas en cm.

•

Tablero d particulas Esp sor n mm.

Tabl ro conlrachopado Esp•sor en mm.

40

16

12

50

19

14

60

24• {espectal)

20

Revestimientos con tableros: También es posible ha­ cer rígidos los entramados horizontales recubriéndolos con tableros de fibras, de partículas o de contrachapados. Los tableros se distribuyeJ1 en la superficie total, ha­ ciendo coincidir todas las junt uras con algún apoyo en vi­ ga o cadeneta. Las uniones de los tableros deben alternar­ se, evitando juntas continuas en ambos sentidos. No es re­ comendable uniones contínuas de más de 5 m. en cual­ quier dirección. (Fig. 18). El afianzamiento se realiza con tornillos o clavos, tan­ to en los bordes como en la zona central de la placa; la so­ lución con tornillos es más resistente. Como norma general el distanciamiento entre clavos o entre tornillos debe ser de aproximadamente 10 veces el espesor de la placa en los bordes y de 20 veces el espesor en el interior. En casos especiales debe ser verificado por el cálculo correspondiente. Para una mejor interrelación entre los tableros, es re­ comendable machihembrar sus bordes o colocar una len­ güeta de madera dura y unirlos con adhesivos sintéticos, así además se evita que el piso cruja al caminar sobre ellos. El espesor recomendado para base de piso es el que se muestra en tabla (Fig . 19). En los contrachapados el sentido de las fibras (vetas) de sus caras exteriores debe quedar perpendicular al en­ vigado. En el caso de envigado de piso abierto al terreno, entre el envigado y el piso base se debe disponer aislación térmica y entre ésta y el entablado se debe colocar una barrera de vapor de polietileno de 0.2 mm de espesor. Si no llevara aislación , no se debe colocar la barrera de va­ por, sino una barrera que evite la infiltración de aire y sea permeable al vapor de agua (tipo papel craft). En las zonas húmedas (baños, cocina, lavadero, etc.) si se usa piso-base de placa, se empleará placa de partícu ­ la hidrorresistente o contrachapado impereterno (mari­ no) resistente a la humedad ·

Fig. 19

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VENTH..ACION DE LOS ENTRAMADOS La cámara bajo el entramado de piso del primer nivel debe quedar ventilada. En caso de sobrecimientos perifé­ ricos se preverá para ello de troneras que permitan una ventilación transversal con.una sección mínima de 20 cm2 por cada metro lineal o 1/200 del área del piso. Estas tro­ neras se protegerán con una rejilla para evitar el acceso de insectos y roedores, y se ubicarán a una altura apro­ piada para evitar la penetración del agua procedente del exterior. En las figuras se muestran dos alternativas po­ sibles. (Fig. 20).

ESCOTILLAS EN ENTRAMADOS HORIZONTALES Cuando es necesario dejar espacios vacíos mayores que la separación de las vigas de los entramados horizon­ tales, ya sea para dejar el paso a escaleras, chimeneas u otros elementos verticales, entonces se debe cortar las vi­ gas y apoyarlas en elementos transversales al envigado, reforzados de acuerdo al espacio que deben cubrir. Exis­ ten dos soluciones pa ra esto: a) Colocar una viga maestra bajo el envigado, donde se apoyan las vigas cortadas. Estas llevarán un cabezal no estructural para apoyar las cabezas. b) Ubicar un cabezal a nivel del envigado donde se apo­ yan las vigas cortadas que se clavan por cabeza. Las vigas perimetrales de la escotilla y los cabezales pueden reforzarse de acuerdo a las cargas. (Figs. 2122).

Existen varias formas de conexión entre vigas y cabe­ zal, colocando una pieza metálica -interna o externa- o colocando un suple en la parte inferior del cabezal u hombro en la viga. El cabezal puede quedar sometido a esfuerzos mayores, dependiendo de la luz que cubra, y de las cargas que reciba. El.cabezal y la viga periférica a la escotilla puede reforzarse agregando piezas de igual es­ cuadría, de tal manera que el cabezal o las vigas periféri­ cas se formen con dos o más piezas iguales. Estos ensamble deben ser calculados especialmente al esfuerzo de corte.

SOLERA

SUPERIOR

Fig. 21

60

Fig. 20

Fig. 22

r

VOLADIZOS

i l

Los voladizos en madera se deben considerar integra­ dos a la estructura general; es decir, como prolongación de los elementos internos. Su lóngitud depende de la resis­ tencia de las vigas usadas y de los esfuerzos que se pro­ duzcan. Se pueden presentar dos tipos de situaciones del volado respecto de las vigas: una cuando las vigas del vo­ lado son una prolongación de las vigas de piso y otra cuan­ do el volado es perpendicular al envigado_(Fig. 23). Cuando los voladizos están en sentido perpendicular al envigado de piso, se conforman de viguetas o ménsulas que nacen de la penúltima viga y se prolongan hasta el extremo del voladizo. Estas piezas en volado deben cla­ varse a la viga de piso con clavos de cabeza y luego se de­ be reforzar la viga de apoyo, según se indica en detalle (Fig. 23 A) . Cuando el voladizo proyectado coincide con el sentido de las vigas, éstas se prolongan hasta alcanzar el largo de­ seado (Fig. 23 B). Si la longitud de las vigas no alcanza a cubrir el volado, se puede formar el voladizo adosando a las vigas unas piezas de igual altura clavadas cara a cara y traslapándolas a lo menos 1/3 de la longitud del volado (Fig. 24 B) o bien intercalando vigas intermedias, que na­ cen del interior y que se apoyan en un elemento transver­

SOLERA INFERIOR FRISO

8

_P. lE

sal clavado a las vigas (Fig. 25).

En balcones se procede de igual forma a las men­ cionadas anteriormente, con la precaución de rebajar la altura de las vigas para formar un desnivel entre el nivel del piso interior y el exterior, evitando de esta manera la posibilidad de ingreso de agua . (Fig. 25). Cuando el volado es mayor a la posibilidad resistente de las vigas, se reforzará con "jabalcones" que transmi ­ tan las cargas al plano vertical resistente. En voladizos de cierta importancia se debe prever .arriostramientos hori­ zontales que eviten el desplazamiento lateral.

Fig. 23

t fORflO

SOLERA !SUPERIOR

DE PISO

REV EXTERIOR

1

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Alternativa

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Fig. 24

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Fig. 25

61

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CONEXIONES Y EMPALMES

Como se ha estado indica'ndo en el texto, las uniones entre los entramados horizontales y los elementos vertica­ les son de vital importancia para lograr una estructura que trabaje como un todo integrado y resistente al re. querimiento de las solicitaciones externas. También las uniones longitudinales de dos elementos horizontales y/o verticales exige detalles o soluciones constructivas cuida­ dosas y calculadas convenientemente. Las uniones que resuelven las situaciones indicadas se denominan genéricamente empalmes y su función prin. cipal es dar continuidad a las vigas para alcanzar una Ion. gitud requerida. Los encuentros de elementos de madera horizontales entre sí o de éstos con otros elementos verti­ cales son uniones o nudos denominados conexiones, que están comprometidas con la resistencia de los elementos a diferentes esfuerzos, especialmente a los de corte y/o momento torsor.

UNIONES DE TOPE VIGA

A

B

EMPALMES Los empalmes entre vigas deben dejarse preferente­ mente sobre apoyos intermedios, tabiques o vigas y pueden ser de tope, traslapadas o ensambladas. (Fig. 26). Cuando las vigas rematan de tope, los empalmes re. quieren de un elemento adicional de madera o metálico en la unión. Este tipo de solución es conveniente cuando el pi­ so o cielo es modulado, ya sea por el uso de tableros o por desear una línea de clavado recto. (Figs. 26 A.B.C.). El Empalme traslapado permite una buena unión, pero pro­ duce el desplazamiento del eje de las vigas quedando des­ fasadas las juntas, canterías o líneas de clavos y no en lí­ nea recta. (Fig. 26 D). Las soluciones anteriores son posibles cuando el entramado queda oculto, o sea cuando va el cielo bajo las vigas. Al ir el envigado a la vista, debe empalmarse en una misma línea, sin

elementos

D UNION IBASLAPAQA .

secundarios aparentes.

(Fig. 26 C). En los ensambles es muy importante la precisión de los cortes. Estos deben ejecutarse con serrucho de costilla de dientes finos.

Fig. 26

62

Fig. 27

A.ENTABLADURA VIGA

MADERA

Entabladura :Este ensamble permite un mejor asien­ to de la viga sobre el apoyo. Consiste en ejecutar un corte tipo media madera y fijarlo con pernos, clavos, adhesivos y/o tarugos pasados que tomen pequeños esfuerzos de cor­ te . Si la viga unida constituye un volado se deberá tener cuidado que ésta quede bajo la otra . (Fig. 28 A).

VIGA

C.

'fodos los empalmes "Van generalmente a eje sobre el apoyo: viga maestra, pilar o tabique. Sin embargo, si las vigas forman una continuidad podrán ejecutarse los en­ sambles a una distancia del apoyo equivalent'e a 1/4 de la luz libre, que corresponde aproximadamente al punto de inflexión en que el momento flector es nulo. En los apoyos de vigas sobre los elementos verticales soportantes, sean pilares, columnas o tabiques, es conve­ niente a veces disponer de elementos especiales. Una for­ ma· tradicional de apoyo de vigas sobre elementos sopor­ tantes puntuales, pilares o columnas es a través de una pieza horizontal o sopanda (Fig. 27 A). En los encuentros de viga con tabiques se coloca una ménsula (Fig.27 B). Ambos elementos, tanto la sopanda como la ménsula, pueden adquirir carácter decorativo. En las uniones de estos elementos especiales se usan clavijas, de preferencia a clavos, a tornillos o a tirafondos (estos últimos no tienen resistencia al desgarre) .Las cla­ vijas son de maderas duras o acero galvanizado.Las pri­ meras van encoladas y las segundas atornilladas o aper­ nadas. .En caso de usar tornillos, éstos nunca se deben guiar en el sentido de la fibra. La "rosca del vástago'' al irse introduciendo corta la fibra y ésta pierde toda resis­ tencia. En caso de no existir otra posibilidad de unión, se coloca un tarugo de madera dura encolada, de un diámetro suficiente para permitir ser atravesado por el tornillo. La separación del tarugo del borde se determina por cálculo o en su defecto se separa como mínimo un diámetro del tarugo del borde de la pieza . A continuación se analizan algunos empalmes típicos :

REDIENTE

Media madera: Se usa en vigas de más de 45 mm de espesor . Es similar a la entabladura, ejecutada en verti­ cal. Además de usar adhesivos, es recomendable usar pernos para evitar separaciones. (Fig. 28 B). En envigados más importantes o vigas maestras, sobre todo sometidas a tracción, existen otras dos clases de unión usadas corrientemente.

0 . RAYO JUPITER

Rediente: Ambas vigas se cruzan, como en la entabla­ dura , pero por intermedio de un "diente" se las hace tra­ bajar al corte tangencial. Para lograr un mejor ajuste se recomienda colocar dos cuñas. (Fig. 28 C). Rayo Júpiter: Es un ensamble usual pero comúnmen­ te mal ejecutado. Este ensamble es similar al anterior. Puede ser con cuña o sin ella. La sección resistente alcor­ te es menor que en el rediente .Además puede ir clavada o apernada. (Fig. 28 D). En ambos ensambles se pueden usar tirafondos por el canto superior para dejar ocultos estos elementos.

PERNO TIRAFONOO

Fig. 28

63

OCULTA

APARENTE

CONEXIONES Las conexiones permiten resolver encuentros en án­ gulos diferentes de dos o más piezas, sean horizontales o· verticales con horizontales. En este último caso, las solu­ ciones tradicionales corresponden a las denominadas co­ nexiones, en que médiante diferentes formas de tope o sobrepuestas, se conectan través de cortes tales como: "caja y espiga", "media madera", etc. Es habitual hoy día resolver estas conexiones mediante el uso de pletinas de acero o tubos insertos y apernados (esta materia se trata en otro Cuaderno) (Fig. 29).

V.

UNION SOBRFPIJFSTA

a

UNION PE TOPE

Fig. 29

Las conexiones de elementos horizontales entre sí, que son de ocurrencia habitual de los entramados horizon­ tales, se realizan mediante suples o piezas especiales sean de madera o de acero. (Fig. 30).

VIGA PRINCIPA L 1

PERFORACIONES EN ELEMENTOS DE LOS ENTRAMADOS HORIZONTALES Es frecuente la necesidad de perforar algunos ele­ mentos de los entramados de piso por los que pasarán duc. tos de las instalaciones. A este respecto, las normas extranjeras establecen dimensiones de las perforaciones, ubicación y distancias a los bordes de las piezas o entre ellas. Estas son: El diámetro de las perforaciones, no podrá ser mayor que un quinto de la altura de la viga (h/5) ó 32 mm, cual­ quiera que sea el valor menor. Las perforaciones deberán ser ejecutadas en el eje central de la viga y a una distan­ cia mínima entre ellas igual a la altura·de la viga y siempre en un tramo de 3 veces la altura (3h) como máxi­ mo del apoyo (Fig. 31A) . Los cortes en las vigas tendrán una profundidad no mayor a un quinto de la altura de la viga (h/5) ó 32 mm, considerándose el valor menor . Si se requiere hacer más de uno, éstos deberán separarse como mínimo una altura (h) entre ellas y no deberán extender se más allá de 450 'mm del apoyo (Fig. 31B) Si se requiere hacer cortes má s profundos, deberá aumentarse la altura de la viga sobre lo requerido (Fig. 31C) Especial cuidado demandan las instalaciones de al­ cantarillado por el diámetro de las redes. Si no fuese PO· sible integrarla al entramado, se deberán proyectar col­ gados de las vigas. Es recomendable estudiar la distribu­ ción de los artefactos sanitarios, de manera que los avan­ ces de los desagües de los artefactos se produzcan entre vigas.

"""''"'""' + h S

Fig. 30

o 32 mm

A.

B.

cortes 450 máx

Fig. 31

64

RECOMENDACIONES GENERALES

PROTECCION Los entramados horizontales, como todas las estructuras de madera, requieren de protección fren­ te a los distintos agentes que los afectan, especial­ mente los biológicos (microorganismos, insectos y roedores), el fuego y la humedad. Frente a estas potenciales amenazas a la conser­ vación de los entramados, existen diversas formas de protección que se complementan. Estas protecciones son: por diseño, por agregación de sustancias quími­ cas, por la inclusión de barreras protectoras. Para proteger la madera frente a los agentes biológicos se debe resolver, en primera instancia, un diseño adecuado de los detalles constructivos que evi­ te la penetración y retención de humedad al interior de la estructura. Sin embargo, las maderas blandas como el pino insigne y otras especies requieren de un tratamiento de preservación con productos químicos, que impidan el desarrollo de organismos destructo­ res, tales como hongos e insectos. Los tratamientos pueden ser aplicados por tres formas distintas: por pintado, por inmersión y por impregnación al vacío y presión. Este último sistema es el exigido por la Ordenan­ za General de Construcciones y Urbanización. Para proteger las maderas frente a la acción del fuego, es posible usar productos retardadores de fuego que se aplican como recubrimiento (pinturas ignífugas) o por impregnación. Estas medidas redu­ cen el grado de combustibilidad de la madera y la ve­ locidad de propagación de la llama. También es im­ portante que los distintos elementos que constituyen el entramado tiendan en sus secciones (ancho x alto) al cuadrado. Deben evitarse además los excesivos re­ bajes y cantos decorativos, que ha<;en la superficie muy rugosa y, por lo tanto, muy susceptible a la igni­ ción. El cielo es una de las partes más importantes en la protección contra el fuego, debido a que el calor tiende a subir, lo que hace recomendable el uso de re­ cubrimientos incombustibles en él. Aunque no existe una forma de protección abso­ luta de la madera contra la acción del fuego, la com ­ partimentación de la vivienda, el adecuado diseño, el uso de productos retardadores y el uso de dispositivos contra incendio hacen posible un grado de seguridad aceptable. Para proteger la madera de la humedad, es nece­ sario tener presente que la humedad proviene tanto

del interior de la vivienda como del exterior. La hu­ medad es un agente que puede ser inofensivo si seto­ man las precauciones necesarias como: mantener y regular una adecuada ventilación de los entramados y sus revestimientos; colocar barreras de humedad en los puntos conflictivos, como en fundaciones, que aíslen el entramado de la humedad proveniente del exterior (por capilaridad u otra forma); colocar barreras de vapor y aislación térmica, que eviten la humedad proveniente del interior causada por la con­ densación del vapor de agua en el interior del entra­ mado. Por otra parte, es posible proteger los entrama­ dos con revestimientos que lo aíslan de las fuentes permanentes de humedad, especialmente en baños y cocinas. Las vigas maestras u otros elementos que nece­ sariamente deban quedar expuestos a la intemperie es posible protegerlos con forros de diversos mate­ riales (incluso madera) que eviten la penetración de la lluvia o de otras fuentes de humedad, especialmen­ te por sus extremos que son más susceptibles a los daños que ella provoca.

CLASIFICACION

Las maderas a usar en los entramados horizonta­ les deben ser seleccionadas en su calidad estructural, de acuerdo a criterios de clasificación de la madera por resistencia. El propósito de la clasificación es limitar la pre­ sencia de defectos que debilitan la resistencia de la madera. CONTENIDO DE HUMEDAD

La madera ' estructural en los entramados hori­ zontales, se debe utilizar con un contenido de hume­ dad cercano al contenido de humedad de equilibrio del lugar, para evitar cambios dimensionales poste­ riores que puedan originar defectos en los entrama­ dos y en los revestimientos de cielo y pisos. La eliminación del agua obedece a diversos pro­ pósitos, indispensables para conseguir un buen pro­ ducto, tales como: durabilidad, est1lbilidad dimen­ sional, mejor comportamiento mecánico, menor sus­ ceptibilidad al ataque de hongos, reducción de peso, etc.

65

PREDIMENSIONAMIENTO DE VIGAS

Ul

SELECCION DE VIGAS SIMPLE MENTE APOYADAS

U l

a:::

a:: : 1-

1 -

UJN

::::>

o 1-

zUl

u

z Ul

o

SOBRECARGA

!:!!
u

>

HORIZONTALES

oc(

Vl Ul

Vl Ul

m

m

2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.4 2.4 2.4 2.4 2.4 2.4 2.4 3. 2 3.2 3.2 3.2 3.2 3. 2 3.2 3.2 3. 6 3.6 3. 6 3.6 3.6 3.6 3.6 4.2 4.2 4. 2 4.2 4.2 4.2 4.5 4. S 4.5 4. 5 4.5 4. 8 4.8 4.8 4.8 4.8

0.4 0.5 0.6 1.0 1.6 2.0 0.4 0.5 0.6 1.0 1.6 2.0 2.4 0.4 0.5 0.6 1.0 1.6 2.0 2.4 3.2 0.4 0.5 0.6 1.0 1.6 · 2.0 2.4 0.4 0.5 0.6 1.0 1.6 2.0 0.4 0.5 0.6 1.0 1.6 0.4 0.5 0.6 1.0 1.

66

TECHOS

TOTAL DE DISENO

PISOS DE ENTRETECHOS MANZARDAS CASAS DE HABITACION

DEPARTAMENTOS y DORMITORIOS DE HOTELES

Kg/m2 HOSPITALES ASILOS ESCUELAS SALA DE EXPOSICIONES

OFICINAS

100 Kg/rrt Flecha 150 Kg/rrl Flecha 200 Kg/rrl Flecha 250 Kg;,n2 Flecha 300 Kg/nt lecha mm cm mm cm mm cm mm cm mm cm 45 x95 45x 95 4Sx 95 45 X 145 45 X 170 45 X 195 45 X 120 45 X 120 45 )( 120 45 X 170 45 X 195 45 X 220 45 X 245 45 X 145 45 X 145 45 X 170 45 X 220 70 )( 220 70 X 245 95x 220

0.5 0.6 0.7 0.3 0.3 0.3 0.5 0.6 0.8 0.4 0.5 0.4 0.4 0.9

45X 95 45x 120 45 X 120 45 )( 145 45x 195 45x 220 45 X 120 4Sx 145 45 X 145 45 X 195 45x 245 70x 220 70:r 245 45 X 170 45 X 170 45 X 195 45 X 245 70 )( 245 95x 245

0.7 0.4 0.5 0.5 0.3 0.3 0.7 O.S 0.6 0.4 0.3 0.4 0.3 0.8 0.9 0.7 0.6 0.6 0.6

45x120 45X 120 45ll 145 45x 170 45x 220 45X 245 45x 145 45x 145 45x 170 45x 220 70x 220 70x 245 95x 220 45 X 170 45x 195 45x 220 70 )( 220 9Sx 245

'0.4 0.5 0.3 0.4 0.3 0.2 0.5 0.6· 0.4 0.3 0.4 0,3 0.4 0.9 0.8 0.7 0.7 0.6

45 x120 45 X 145 45 )( 145 45 X 195 45 X 245 10 x220 45 X 145 45 X 170 45 X 170 45 X 220 70 X 245 95 X 220 95 X 245 45 X 195 45 X 220 45 X 245 70 )( 245

0.5 0.3 0.4 0.3 0.2 0.3 0.6 0.4 0.5 0.4 0.3 0.4 0.3

45 )( 120 45 )( 145 45 )( 170 45 X 195 10 X 220 70 X 245 45 X 170 45 X 170 45 X 195 4Sx 245 70x 245 95x 245

0.6 0.4 0.3 0.3 0.2 0.2 0.4 0.5 0.4 0.3 0.4 0.3

0.1

45 X 220 45 )( 245 45 X 245 9Sx 220

0.6 0.6 0.7 0.7

45 X 145 45 X 170 45 X 195 45 X 245 70x 245 95x 245

1.5 1.1 0.9 0.8 0.8 0.7

45 X 170 45 )( 195 45 )( 220 70x 220 95x 245

1.2 1.0 0.8 0.9 0.8

45x 195 45x 220 45 X 245 70x 245

1.0 0.9 0.8 0.8

45 X 220 45 X 245 70 x220 95 X 245

0.8 0.& 0.8

45 X 245 70 X 220 10 X 220 95x 245

0.1 0.8 0.9 0.8

45 )( 170 45 X 195 45 X 220 70x 220 95 X 245

1.7

45 X 220 4Sx 220 45x 245 95x 220

1.0 1.3 1.1 1.2

45x 220 70x 220 70x 220 95x 245

1.3 1.0 1.2 1.1

45 X 245 70x 220 70 X 245

1.1 1.1

70 )( 220 70x 245 95 )( 220

1.2 1.1 1.3

45 )( 220 4Sx 245 70x 220 95x 245

1.4

1.2 1.3

45 X 245 70x 220 70x 245

1.2 1.4 1.2

70 X 220 70 X 245 95 )( 220

1.3 1.2 1.5

70 x 245 95x 220 9Sx 245

1.1 1.4 1.2

70x 220 70x 245 95x 220

1.4 1.3

70 )( 245 95x 220 95x 245

1.2

70 X 245 95 X 245

1.4

1.1 0.8 0.7 0.7 0.6 0.7

1.4 1.2 1.2

0.7 0.6 0.6

0.7

1.2

1.1

45 X 195 45 X 220 45 )( 245 70 X 245

1.5 1.3

45 )( 195 45 X 220 45 X 245 9Sx 220

1.9 1.7 1.4 1.6

1.1

1.2

45x 245 70 X 220 70 )( 245

1.2

1.3 1.4 1.2

1.6

1.6 1.4

t.3

Aunque no es posible entregar los elementos suficien­ tes para el dimensionami ento de los componentes de los entramados horizontales, aquí se entrega una tabla de secciones de vigas simplemente apoyadas, en función de las luces y del tipo de cargas que soportan, lo que permite dimensionar con cierta aproximación los elementos cons­ titutivos del entramado horizontal.

Es necesario destacar que los valores de esta tabla son aproximaciones que permiten predimensionar el dise-

SELECCION DE VIGAS SIMPLEMENTE APOYADAS

LAJ

a:: 1-

LAJ

a::

z

1-

Z.N

lJJ

LA.l!:)

o

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1-

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ffie> -<{ > u V\ lJJ

ño general del entramado, debiendo hacerse las verifica­ ciones de cálculo estructural para cada caso particular. Las luces entre apoyos, las secciones y espaciamiento de las vigas, están de acuerdo al largo de las maderas y sus dimensiones, según la norma NCh 174 of. 85. El peso propio del entramado, considerado en la eje­ cución de la tabla es de 0.5 KPa (50 Kgfjm2) que compren­ de entre otros, las vigas, las cadenetas, el entablado de pi­ so y los revestimientos de cielo.

DISENO

SOBRECARGA TOTAL DE PISOS DE TEATROS SALA DE CONFERENCIAS GIMNASIOS IGLESIAS

TALLERES Y FABRICAS CON MAQUINARIAS LIVIANAS, GARAGE

Kg/ m;z

LIBRERIAS

TRIBUNAS DE

ARCHIVOS BIBLIOTECAS

ASIENTOS FIJOS GRADERIAS

SUELO DONDE CIRCULAN VEHICULOS LIVIANOS

4 00 Kg/m2 Flecha 500 Kg/m2 Flecha 600 Kg/m2 Flecha 700 Kg/m2 Flecha 00 Kg/m2 A echa cm mm cm mm cm mm mm mm cm cm

m

m

2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.4 2.4 2.4 2.4 2.4 2.4

0.4 0.5 0.6

3.2 3.2 3.2 3.2

0.4 0.5 0.6 1.0

45 X 245 70 )( 220 70 X 245

3.6 3.6 3.6 3.6 •

0.4 0.5 0.6 1.0

4.2 4.2 4.2

45 X 170 45 X 195 45x 195 70 X 220 95x 220 95 X 245 45x 195 45 X 220 45 X 245 70x 245

0.3 0.3 0.3 0.2 0.3 0.3 0.4 0.4 0.3 0.4

45 X 170 45x 195 45 X 220 70 X 220 95x 245

0.4 0.3 0.3 0.3 0.2

45 X 195 45 X 220 45 X 245 70 X 245

0.3 0.2 0.2 0.2

45 )( 45 X 45 )( 95 X

195 220 245 220

0.3 0.3 0.2 0.3

45 X 220 45 X 245 70 X 220 95x 245

0.4 0.3 0.3 0.3

45 X 220 45 X 245 70 )( 220 95 X 245

0.4 0.4 0.4 0.4

45 X 245 70 X 220 70 X 245

0.3 0.4 0.3

0.6 0.6 0.5

70 X 220 70 )( 245 95 X 220

0.6 0.6 0.7

70 X 220 70 X 245 95x 245

0.7 0.7 0.6

70 X 245 95x 245

0.6 0.6

95 )( 220 95 X 245

0.7 0.6

70 X 220 70 X 245 95 X 220

0.8 0.7 0.9

70x 245 95 X 220 95 X 245

0.7 0.9 0.8

95 X 220 95x 245

0.9 0.8

95x 245

0.7

95x 245

0

0.4 0.5 0.6

70 X 245 95 X 24ó

1.1 1.0

95x 245

1.0

4.5 4.5 4.5

0.4 0.5 0.6

95 X 220 95 X 245

1.5 1.3

95 X 245

1.3

4.8 4.8

0.4 0.5

95 X 245

1.

to 1.6 2.0 0.4 0.5 0.6 1.0 1.6 2.0

45 X 145 45 X 170 45 X 170 45 X 245 70 )( 245 95x 220 45 )( 170 45 X 195 45 X 220 70 X 220 95 X 245

0.1.

0.3

O.J. 0.2 0.2 0.3 0.5 0.1. 0.1.

0.4 0.3

67

VIGAS MAESTRAS

Hasta ahora se ha descrito los envigados de madera que forman planos o entramados apoyados en tabiques. En la conformación de los espacios habitables, es necesario prever ambientes de amplitud ma­ yor que los posibilitados por el largo de las piezas de madera aserra­ da. Las luces menores se alcanzan con vigas simples (inferior a 4 m) y las luces mayores con vigas compuestas. En la época actual, las estructuras o elementos de madera lami­ nada han venido a facilitar el diseño de estructuras mayores para ha­ bitaciones u otros edificios. También existen otros sistemas de vigas, con mayor tecnología de fabricación, que permiten dar solución a este requerimiento de diseño. La variedad de tipos es muy amplio y va desde las vigas macizas simples a las armadas y laminadas, incluidas las combinadas con ele.­ mentos metálicos. En consecuencia, la selección del diseño arquitec­ tónico y estructural dependerá del profesional y de las condiciones de la obra (vigas aparentes, altura disponible, percepción especial dese­ ada, etc.). La función de estos elementos, como se sabe, es trasladar lascar­ gas de los envigados a los elementos soportantes verticales. sean pila­ res, tabiques o muros e incluso vigas mayores.

Fig. 32

VIGAS MAESTRAS A NIVEL

...1

Toda viga debe ir colocada de canto, ya que su resistencia varía li­ nealmente con el ancho y con el cuadrado de la altura. Así, una viga de 4" x 4" (10 x 10 cm.) si tiene una resistencia de 100 por ejemplo, con una de 2" x 8" (5 x 20 cm.), se tendría 200, con la misma cantidad de madera. Sin embargo, no es posible aumentar indefinidamente el alto, debido a que se producen esfuerzos secundarios y problemas construc­ tivos, siendo la relación máxima recomendable de 1:5 (ancho: alto). Cuando se quiere obtener un cielo continuo, la viga maestra debe­ rá quedar oculta. Esta deberá tener la misma altura que las vigas de piso y como la viga maestra recibe más carga, deberá ensancharse para obtener mayor resistencia . Si bien, esta solución puede ser an­ tieconómica, podrá aumentarse su sección hasta lograr una relación 1:l. Esta viga podrá ser maciza o ser compuesta por dos o más piezas. Las vigas de piso se apoyarán de tope a la viga maestra. La suje­ ción será ejecutada por medio de elementos metálicos (colgadores) o por suples laterales de madera adosados a la viga maestra, donde las vigas de piso se apoyan con hombros al suple. (Figs. 32-33) Si este envigado se desea dejar a la vista y con la unión recubierta, el ensamble de las vigas debe producirse por medio de una caja y espi­ ga de 1/3de altura y al centro de cada cara (Fig. 34) Este encastre deberá ser verificado por cálculo, ya que la superfi­ cie de apoyo de la espiga es pequeña y el esfuerzo de corte en su base es muy grande. Si no se ha logrado la resistencia necesaria con las vigas maestras . normales, habra que considerar vigas maestras especiales, las que re­ quieren de un cálculo y un diseño adecuado. Existen en este tipo: vigas armadas (doble "T", con jabalcones), vigas cajón, vigas laminadas (clavadas y¡o encoladas) y otras. Estas alternativas se verán en otro Cuaderno que trate de vigas y estructuras mayores.

•¡

68

-

t VARIABL E S!CARGf.

Fig. 33

Fig. 34

REPARACION DE DEFECTOS EN ENVIGADOS ANTIGUOS

Es común encontrar en construcciones antiguas o en edificaciones defectuosas, problemas y fallas en los elementos de un entramado horizontal como: vigas hundidas, torcidas o agrietadas; pudrición en los apo­ yos y otros. Problemas de este tipo se pueden detectar por desnivel del plano de piso, por el crujido de éstos o por excesiva elasticidad. Estas fallas se pueden deber a varias causas: la elección de maderas y elementos de conexión inapro­ piados en calidad y dimensión, el uso de maderas ver­ des o húmedas, la reutilización de maderas en malas

69

condiciones, pudrición por hongos y otros. Se pretende en este capítulo, mostrar algunas solu­ ciones a problemas puntuales y que comúnmente ocurren en las construcciones antes mencionadas. Con ello se quiere mostrar la factibilidad de recuperar edi­ ficios o estructuras que a simple vista parecen colapsa­ das. Se recomienda para fallas extensas, la asesoría de un profesional que identüique el problema real y reco­ miende una solución adecuada.

DEFECTOS-REPARACION

--

Normalmente es difícil el reemplazo de las piezas da­ ñadas, por la dificultad que implica el desclavado de los revestimientos, pisos, etc., que están fijos a ella . Por esto, se recomienda cuando es difícil extraer la pieza afectada, el uso de refuerzos. La Fig. 36 muestra la falla de un cabezal, en una esco­ tilla o abertura de piso. Si el cabezal ha sufrido una raja­ dura, entonces, las vigas que descansan en éste, se hun­ den deformando en esa zona el plano de piso. La solución es reparar el cabezal, agregando un refuerzo. Para reparar se requiere levantar las vigas, hasta al­ canzar el nivel normal, utilizando gatos hidráulicos,y re­ forzar el o los elementos dañados con una pieza de madera de sección similar a ellos, clavada de tal forma de ha­ cerlas unitarias. (Fig. 37). Es importante detectar el motivo de la falla. Por ejemplo, si la pieza se pudrió, primero debe subsanarse el problema de infiltración de agua o humedad en la zona; dejar secar la pieza y luego reparar el daño estructural. En el caso de reforzar una pieza afectada por pudri­ ción, se debe impregnar ésta con productos fungicidas (creosota) para proteger la pieza de refuerzo, de los efec­ tos por contacto. En las figuras se muestra el uso de conectores de me­ tal y colgadores de vigas, elementos que favorecen en gran medida la unión. Las perforaciones o cortes excesivos, para dejar el paso a tuberías u otros elementos, hacen perder a las vi­ gas su condición resistente provocando el hundimiento del entramado y pudiendo llegar al colapso de él. (Fig. 38). En pág. 64 se detallan los diámetros máximos y la ubica­ ción correcta para estas perforaciones. La deformación del envigado normalmente daña la tubería, introduciendo al problema inicial un daño por infiltración de agua, que agrava el deterioro de los materiales adyacentes. Para solucionar este problema, se nivelará el envigado y refor­ zará por ambas caras las zonas debilitadas de las piezas perforadas, de tal manera de conseguir la resistencia de­ seada, ya sea con elementos de madera o metal. (Fig. 39) . Cuando los apoyos de los entramados fallan, por ejemplo fundaciones de hormigón derruidos, (Fig. 40), se deben reparar para permitir un apoyo correcto de las so­ leras basales. En el caso de durmientes o soleras basales atacadas por pudrición, la solución es dificultosa por la necesidad de extracción del madero afectado y la intro­ ducción y la fijación de uno nuevo. En este último caso, só­ lo es posible el reemplazo y no el refuerzo del elemento da­ ñado. Para el cambio de durmientes, soleras basales u otros, es necesario levantar el envigado en la sección afec­ tada con gatos hidráulicos, hasta alcanzar la liberación del madero a remover. Se extrae y se reemplaza por una pieza que es tratada contra los agentes que destruyeron la anterior. L<>s elementos de anclaje anteriores se cortan, o bien, se hace un rebaje en el elemento nuevo para poder introducirlo. La fijación del nuevo elemento se debe hacer desde arriba con pernos de expansión, para lo cual se de­ berá remover el pavimento existente.

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DEFORMAC ION / / CORTE /

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EXCESIVO

TUBO INSTALACIONES

Fig. 38

Fig. 35

69

11

Fig. 40

Fig. 41

71

Si las vigas han sido atacadas por pudrición (Fig. 40), ·se debe reforzar la zona, ya sea en la parte central o en sus cabezas (Fig. 41), previa reparación e impregnación de los maderos. El agrietamiento de las vigas, a causa de sobrecargas puntuales o por fallas en la madera, produce, en general, los mismos problemas de hundimiento y deformación de los pisos antes mencionados y la reparación de ellos es igual, en base a un refuerzo en la zona afectada mediante una pieza clavada a la pieza original. (Figs. 42-43). Otro problema común es cuando las vigas de piso tien­ den a hundirse y los pisos rebotan como trampolines. Esto se debe a que las vigas están subdimensionadas para la luz que cubren. En estos casos es necesario nivelar el piso y agregar vigas de refuerzo en todo el largo de las vigas antiguas e insertar las cadenetas correspondientes si no las hubiere. Si las vigas han sufrido torceduras implica que debe aumentar el número de cadenetas, de tal modo que queden dispuestas cada 1/3de la longitud de la viga como máximo, de esta forma se evitará la deformación lateral de las vigas. Todas las fallas antes mencionadas, normalmente van asociadas al crujido de pisos. Las soluciones entrega ­ das deben suprimir o aminorar este último efecto. Sin em­ bargo, a veces la causa del crujido de piso está situado só­ lo en los revestimientos de ellos o su piso-base. Para ello hay soluciones diferentes que se verán posteriormente en un Cuaderno sobre recubrimientos.

BIBLIOGRAFIA

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Fig. 44

71

REVESTIMIENTOS

EXTERIORES

ISSN 0716-5536

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UNIVERSIDAD 73

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Editado por Universidad del Bío-Bío Avda. Collao 1202 -Casilla 5-C- Fono 238984 (288)- Concepción - Chile 1989

INDICE

Pág. INTRODUCCION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7S NORMAS Y DEFINIOONES ........ . .............................. : 77 TIPOS DE REVESTIMIENTOS EXTERIORES ............................................................................. 80 Entablados. .................................................................................................................. 80 Tejuelas. ...................................................................................................................... 85 Placas de lana de madera mineralizada estucadas ..........................................................86 Placas hidroresistentes ..................................................................................................86 Placas de fibro cemento· ............................................................................................... 87 FORMAS DE COLOCACION ....................................................................................................... 88 Tabique cerrado ........................................................................................................... 88 Tabique ventilado ......................................................................................................... 88 DETALLESCONSTRUCTIVOS ................................................................................................... 90 'Encuentro de esquina ................................................................................................... 92 Empalmes de revestimientos verticales. ........................................................................ 92 Empalmes de revestimientos horizontales. ................................................................. 94 Empalmes de placas .................................................................................................... 94 Rem te per:ior .._. ...................................................................................................... 95 Tel'llllnacion infenor .................................................................................................... 96 Remates contra ventanas y puertas .............................................................................. 97 AFIANZAMIENTO ............................................................................................................. 98 CAMBIO DE MATERIALES. ....................................................................................................... 99 BffiLIOGRAFIA ..... . . .................... .. .. . ... . .... ; ....... ·lOO

UNIVERSIDAD DEL BIO-BIO CUADERNOS DE EDIFICACION EN MADERA AUTOR PRESENTE NUMERO : Arquitecto Ricardo Hempel Holzapfel

DIRECTOR: Arquitecto Roberto Goycoolea Infante, Director del Centro de Desa· rrollo en Arquitectura y Construcción (CEDAC).

COMITE ASESOR: Departamento de Edificación y Estructuras, Facultad de Arquitectura y Construcción , Arquitecto Gerardo Valverde Vildósola; Dirección de Investigación Científica y Tecnológica, Centro de Desarrollo en Arqui· tectura y Construcción (CEDAC), Arquitecto Roberto Goycoolea Infante y Arquitecto Gerardo Saelzer Fuica.

DIAGRAMACION: Bernardo Suazo y Claudia Hempel.

IMPRESION: Editora Aníbal Pinto S.A., Maipú 769, Concepción

74

INTRODUCCION

El tema desarrollado, los revestimientos exteriores, abarca sólo una partida pequeña del total de una cons­ trucción en madera , pero su buena solución en diseño y calidad es de vital importancia para la durabilidad y aceptación de una edificación. Esta envolvente exterior conforma, junto con la estructura, la expresión volu ­ métrica de lo diseñado y será importante entonces ele­ gir el tipo y textura adecuado para reforzar las inten­ ciones de un proyecto. Una de las características fundamentales de toda edificación con estructura de madera, es la multipli­ cidad de materiales que pueden ser elegidos para sus diversas terminaciones, entre ellos el revestimiento exterior. Este puede tomar las más diversas formas, depen­ diendo de las exigencias de diseño, las cualidades re­ sistentes, la textura, la aislación acústica y térmica, la protección contra la humedad y la modulación que se desee obtener. En lo esencial, el revestimiento exte­ rior, tiene por fmalidad conformar el elemento separa­ dor entre un espacio exterior de clima variable y otro interior adecuado a la vida del hombre. Esta condición significa, que siempre en primera instancia deberá te­ nerse presente que el revestimiento exterior es el ele­ mento, junto a la cubierta, que está más expuesto a las cambiantes condiciones de vien to, lluvia y sol y de.be ser una barrera adecuada y resistente a estos agen­ tes atmosféricos.

75

AISLACION EXTERIOR­ INTERIOR LLUVIA SOL CALOR FR!O La madera es un material adecua­ do y durable si se toman las precau­ ciones pertinentes, debido a su resis­ tencia a las altas humedades del aire y a las lluvias intensas, a su variada expresión decorativa , a su bajo coe­ ficiente de transmisión térmica, a su poco peso en relación a su resisten­ cia, a su elasticidad, a su buena re­ sistencia al impacto y además es fácil. de trabajar. En este Cuaderno se han recopi­ lado los detalles .constructivos más relevantes y las condiciones físicas más adecuadas referentes a·la apli­ cación del revestimiento exterior. Estos detalles pretenden reflejar el

BARRERA

VIENTO POLVO SMOG

RUIDO

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desarrollo actual de la técnica, que basada en experiencias prácticas, ha desarrollado sistemas constructi­ a todos los que emplean la madera en la construcción ; los arquitectos en sus diseños, los constructores en sus obras, los carpinteros en sus trabajos y también los aficionados encontrarán sugerencias útiles.

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76

NORMAS Y DEFINICIONES

Entre las normas existentes so­ bre el uso de la madera en la cons­ trucción, no hay una norma oficial vigente relacionada con los revesti­ mientos exteriores. La norma Nch 174 of 61 que trata sobre unidades empleadas, di­ mensiones y perfiles de madera, fue anulada y reemplazada por la Nch referente a perfiles y su clasificac.ión.

ENOMINACION 1-....:.._-+ .:: -t.:C A R:::A:_:::A:..:V A::,:NC E

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Por lo tanto, para el desarrollo de este Cuaderno , sólo se considera­ rán la forma de los distintos perfi­ les establecidas en la norma anterior y sus dimensiones, materia que está en discusión. La norma clasifica en perfiles ela­ borados de revestimiento vertical (RV1 al RV21) , revestimientos hori­ zontal {RHi al RH20) y los revesti­ mientos tinglados (Tl al T15). Aun­ que esta norma no diferencia entre revestimientos exteriores e interio­ res, debe dejarse establecido que los revestimientos exteriores no de­ ben ser menores en su espesor a 20mm. Para elegir entre estos revestimien ­ tos propuestos , hay que tener presen­ te que uno de los factores fundamen­ tales que debe tener todo recubri­ miento exterior es el permitir el fá­ cil escurrimiento del agua.

PERFILES NORMALIZADOS REVESTIMIENTOS VERTICALES

RV 16 RV 17

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22 22

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RV 5 RV 6

22

145 195

126 176

RV 14

22

145

133

RV 15

22

195

183

22

17

REVESTIMIENTOS ·aoi.UZONTALES Y TINGLADOS

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DEFINICIONES REVESTIMIENTO EXTERIOR. Capa cubierta exter­ na con que se resguarda del clima e intemperie la es­ tructura soportante de una edificación.

PERFIL: Pieza prismática de sección constante. Sus diversos tipos se caracterizan por la forma y dimensio­ nes de su sección.

TINGLADO: Disposición de las tablas de revestimien­ to, cuando en vez de juntarse por sus cantos, se mon­ tan unas sobre otras.

CUBREJUNTAS : Listón que tiene por finalidad tapar la unión o encuentro de dos superficies para evitar el ingreso de agua y viento o por un factor estético.

TRASLAPO: Unión entre dos tablas o tablones en su largo a través del rebaje de sus cantos, que se montan parcialmente una pieza sobre la otra. MACIHHEMBRAOO: Ensamble o unión en el largo de dos piezas o tablas a través de una ranura y lengue­ ta. EMPALME: Unir dos maderos por las cabezas, entre­ lazándolos de modo que quede en comunicación o a continuación uno del otro.

REVESTIMIENTO EXTERIOR FIELTRO

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MACHIHEMBRADO TINGL ADO

TRASLAPAOO

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CAMARA AIRE

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CUBREJUNTAS

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CANTERlA: R,anura o canal de aprox. 1 cm., qu se deja en el encuentro de dos superficies (revestimientos) donde se desea destacar o acusar la unión. LENGUETA: Espiga prolongada que se labra a lo largo del canto de una tabla, con el objeto de encajarla en una ranura de otra pieza o bien laminilla que se inserta entre dos tablas ranuradas, como elemento de unión entre éstas. TEXTURA: Disposición de las fibras o figuras que for­ man las vetas, formada por los anillos de crecimiento de la madera o por la disposición del entablado u otro revestimiento. CORTAGOTERA : Perfil que se le hace a una pieza e·specialmente para interrumpir el escurrimiento del agua. FIELTRO O BARRERA DE HUMEDAD: Lámina que se ubica en el interior de un tabique con el fin de evi­ tar el ingreso de agua desde el exterior y que debe ser permeable al paso de vapor desde el interior. Normal­ mente es un papel o cartón asfaltado. CAMARA DE AIRE: Espacio intersticial que se deja o queda entre el aislante y el revestimiento . Este puede ser con aire quieto o bien permitir la aireación o·venti­ lación por el interior de un tabique. TABIQUE VENTILADO O ABIERTO: Tabique al que se le ha dejado abertura y espacios para permi­ tir la circulación de aire por su interior.

- mf!IIIJt LENGUETAS

TABIQUE CERRADO: Tabique que no permite una aireación por el interior. ALABEOS: Deformación que puede experimentar una pieza de madera por la curvatura de sus ejes longitu­ dinales, transversales o ambos (Abarquillado, Arquea­ dura, Encorvadura y Torcedura).

TABIQUE CERRADO

TABIQUE ABIERTO

CORTAGOTERA

VARIABILIDAD DIMENSIONAL: Cambios que su­ fre la madera debido a la pérdida o ganancia de su con­ tenido de humedad. La contracción o expansión pro­ ducen cambios volumétricos en una pieza fundamen­ talmente en su espesor y ancho y en menor medida en su longitud. 79

TIPOS DE REVESTIMIENTOS EXTERIORES

Son muchos los materialG!s dispo­ nibles de usar romo revestmuentos exteriores para cubrir estructuras de madera, siendo los más usados los entablados. Entre las otras posibilida­ des están las placas hidroresistentes (Placas de partículas aglomeradas o contrachapado), los estucos sobre placas mineralizadas de viruta, las planchas de fibro cemento y las plan­ chas 'metálicas . Cada una de estas so­ lucipnes posee sus características pro­ pias y formas de colocaciqn especia­ les.

ENTABLADO HORIZONTAL

ENTABLADO VERTICAL

ENTABLADOS En general los entablados se pue­ den identificar de acuerdo a la direc­ ción del revestimiento, como ser co­ locación horizontal , vertical o diago­ nal. Para los tres casos, es recomen ­ dable usar tablas de ·no menos de 20 mm de espesor, con la finalidad de asegura·r la durabilidad de cada pieza. Además se recomi nda , según normas extranjeras, no usar tablas de más de 100 a 150 mm de ancho. Para tablas de mayor tamaño sólo son aplicables ciertos tipos de re­ vestimientos -por ejemplo , reves­ timientos horizontales tinglados­ que por su forma de afianzarse per­ miten la variabilidad estacional pro­ pia de la madera, sin producir raja­ duras o alabeos. Estas recomendaciones son nece­ sarias de respetar, para evitar defor­ maciones, a consecuencia de las cua­ les se producen ftltraciones de hume­ dad y viento.

80

ENTABLADO DIAGONAl

RECOMENDACIONES GENERALES EN CUANTO AL SENTIDO DE COLOCACION ANCHO NOMINAL

SENTIDO DE COLOCAC ION

VERTICAL

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DIAGONAL

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ESPESOR NOMINAL

Los espesores indicados en el Cua­ dro, se refieren al ancho inicial de la tabla, a partir del cual se hará el per­ filado correspondiente. La sección expuesta de menor espesor en un perfil, producto de los rebajes de éste, no debe ser menor de 12 mm . La madera es un producto que permite al arquitecto o diseñador, jugar dentro de una amplia gama de perfiles y combinaciones entre ellos, permitiendo obtener diferentes texturas. Es posible usar la madera en bruto, con su característica rugo­ sidad o cepillada en sus más diver­ sas formas, lisa, rebajada, rodonea­ da , estriada, convexa, cóncava o ahu­ sada, pero también es posible com­ binar un entablado y listones cua­ drados, cónicos o rodoneados. Lo importante en la elección de perfiles para revestimientos exterio­ res, es tener especial cuidado que su forma permita un escurrimiento fácil y seguro del agua y que evite el paso del viento .

REVESTIMIENTO HORIZONTAL TABLA TINGLADA. Este tipo de re­ vestimiento consiste en la colocación de tablas en líneas horizontales que comienzan a colocarse desde abajo y en que las hileras siguientes van cu­ briendo el canto superior de la ante­ rior. El traslapo horizontal debe ser de por lo menos 30 mm. El escurri­ miento de agua en este tipo de re­ vestimiento es perfecto, especialmen­ te cuando el canto inferior configu­ ra un cortagotera.

81

La infiltración de aire, por el contrario, es difícil de evitar, debido a la imposibilidad de mantener perfectámente apoyada en todo su largo la ta­ .. bla superior sobre la inferior . Esta es la razón por la que se hace necesario colocar por debajo del entablado un fieltro que evite el paso del aire. Este tipo de" revestimiento permite la variabilidad dimensional de la ma­ dera por cambios de contenido de humedad, siempre que cada tabla sólo se afiance con clavos en el borde inferior, aprisionando el canto superior de la tabla que cubre. Este sistema de sujeción da posibilidad a cambios del ancho de las piezas de revestimiento, sin crear tensiones internas que pro­ ducen rajaduras y partiduras. bi

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El tinglado es un revestimiento adecuado para el uso de madera en bruto . Actualmente se conoce su uso sólo en construcciones provisorias, pero debido a su rugosidad especial puede ser un revestimiento adecuado también en algunas construcciones definitivas . Si se usan tablas con borde disparejo y con cantos vivos, el traslapo de 30 mm debe darse en el pun­ to más desfavorable . Debido a las diferencias de dimensiones entre las tablas, se hace recomendable forrar paños no mayores del largo de las pie­ zas, debido a que es difícil mantener la continuidad horizontal del enta­ blado, respetando el traslapo mínimo de 30 mm. Si el largo del tabique es mayor que el largo de las piezas, entonces debe acusarse la unión por medio de una separación en todo el alto del paño a cubrir. 82

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TABLAS PLANAS Y PERFILADAS CON UNION MACHIHEMBRADA O TRASLAPADA Existe una gran variedad de perfiles que van desde el rebaje recto hasta las diferentes formas de perfiles curvos. Lo esencial es garantizar un adecuado es­ currimiento de las aguas lluvias y que el machihembrado tenga la profundi­ dad suficiente que permita la variabilidad propia de la madera. Se recomienda

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un mínimo de 7.5 mm que es propuesto por la Norma Chilena . En zonas muy lluviosas es reéomendable llegar a 1O mm. En todo caso, si se desean emplear tablas de un ancho mayor a 150 mm. el machihembrado debe au­ mentarse proporcionalmente. En la medida que se da mayor ancho al en­ tablado, aumenta el riesgo de deformaciones , rajaduras y alabeos. Estos efectos repercuten especialmente en la parte machihembrada ,ya que la lon ­ gitud de las lengüetas son p queñas y los bordes de los rebajes hembra son débiles. Una manera de disipar las tensiones internas y evitar el riesgo de torce­ duras y alabeos, es hacer cortes por la cara posterior y a todo el largo de la tabla. Para piezas de 100 mm, se recomienda hacer un corte en el centro de la cara, para tablas mayores hacer 2 a 3 cortes.

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REVESTIMIENTO VERTICAL Las soluciones más simples 'de re­ vestimientos verticales consisten en .la sobreposición de tablas de una mis­ ma o diferentes dimensiones. Es reco­ mendable un traslapo mínimo de 15 mm a ambos lados y usar tablas de un ancho máximo de 150 mm y con ·un espesor mínimo de 20 mm. Existe una gran variedad de perfi­ les rebajados y machihembrados que pueden ser usados adecuadamente como revestimientos exteriores verti­ cales. La elección se hará fundamen­ talmente por la calidad de textura y. expresión que se desea lograr. Fundamental en la colocación de este tipo de revestimiento es que el machihembrado no quede expues­ to a la dirección dominante del vien­ to en invierno, para evitar o reducir así la posibilidad de infiltración de aire o. humedad.

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REVESTIMIENTO DIAGONAL . Para este tipo de revestimiento son válidas todas las formas de forros horizontales machihembrados, no siendo recomendable los traslapos. Especial cuidado requieren los rema­ tes de estos forros con marcos de vent nas, puertas y en los puntos en que se producen cambios de ángulos de colocación de los revestimientos. En la mayoría de los casos estas unio­ nes sólo son posibles de solucionar por medio de perfiles metálicos u hojalatería.

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TEJUELAS El recubrimiento de paramentos verticales con tejuelas da una textura muy especial a una' construcción, como con escama s, y caracteriza algunas zonas geográficas del país, en que el uso de este tipo de reves­ timiento da unidad a poblados com­ pletos. Las dimensiones de ·las tejuelas son variables, fluctuando su ancho entre 1O y 15 cm y el largo es gene­ ralmente de 60 cm. Su espesor fluc­ túa entre 8 a 12 mm , dependiendo especialmente de la especie y del fa-

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br icante. Existen también tejuelas ahusadas, que en su cabeza tienen 12 mm aproximadamente y termi­ nan en su canto superior en 8 mm aproximadamente. Las formas de las tejuelas pueden ir variando en su perfil del remate in­ ferior. Estas terminaciones perfiladas se emplean fundamentalmente como revestimientos verticales exteriores (este tema se aborda en el Cuaderno de Edificación en Madera N° 2. pág. 41 y 42).

•

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PLACAS DE LANA DE MADERA MINERALIZADA ESTUCADAS

PINTURA O ESTUCO

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MORTER:> CEMENTO CON

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ESTRUCTURA DE MADERA

Este tipo de revestimiento que tie­ ne gran aplicación en la actualidad en países desarrollados, consiste en revestir con estas placas y recubrir­ las con estucos en base a cemento, dando una terminación exterior idén­ tica a la de las construcciones de al­ bañilería. Este sistema de terminación en nuestro país era conocido y se vino aplicando desde fines del siglo pa­ sado con resultados satisfactorios. Consistía en recubrir la estructura resistente de madera con un listo­ neado horizontal, separado 10 a 20 mm y recubrir esta trama con mor­ tero de cemento, previa colocación de una malla de alambre. Actualmente se usan placas de lana de madera mineralizada, aglo­ meradas con cemento como elemen­ to base. Las uniones entre placas se recubren con una malla de alambre o metal desplegado y luego se estu­ ca con mortero de cemento y cal. A estos morteros es conveniente

Ji 86

agregarle aditivos impermeabilizan­ tes. Las terminaciones exteriores posibles de lograr, son las propia s de todo estuco: ponceado, gravi­ llado , a grano perdido para un pos­ terior pintado, etc. La ventaja de este tipo de reves­ timiento es su buena aislación acús­ tica, térmica y su resistencia al fue­ go, por ser incombustible. Estas razones hacen recomendable este ti­ po de terminación extérior en vi­ viendas contínuas, pareadas , en con­ dominios o edificios públicos.

PLACAS IDDRORESISTENTES El uso de placas resistentes a la humedad (como contrachapado, im­ pereterno o marino, o placas de par­ tículas tipo HR y fibra cemen­ to) es otra posibilidad de revesti­ mientos exteriores de estructuras de entramado de madera. En el caso de contrachapado y placas de partículas , su empleo como revestimiento obedece en algunos ca­ sos a la doble función que adquiere este recubrimiento; de cerramiento y/ o como colaborador de la estruc­ tura resistente. En esta segunda fun­ ción la placa puede absorber los eso fuerzas laterales de viento y sismos, y además puede transmitir parte de las cargas verticales a la base o sole­ ra. Pero también su función puede ser solamente la de atiezador de los pie derechos para evitar su desplaza­ miento lateral por pandeo o defor­ mación natural. Estas razones estruc­ turales hacen que este tipo de reves­ timiento sea usual en la construcción de paneles pref abricados o sistemas constructivos industrializados. (Ver Cuaderno de Edificación · en Ma­ dera N° 1, pág. 13). Es importante en el caso de usar estas placas que todos los cantos expue.stos sean pro­ tegidos con recubrimientos repelen­ tes del agua, debido a que es el pun­ to donde queda expuesto el adhesi­ vo entre chapas o partículas de las placas.

En general, la característica .propia de las termina­ ciones exteriores en base a placas, es su conforma­ ción lisa, acusándose solamente las uniones ·entre cada placa. Esta característica obliga a una modulación clara del proyecto, especialmente del ancho y alto de ventanas, puertas y los espacios entre vanos. Su terminación debe ser en base a pinturas, barni­ ces especiales para madera expuesta a] exterior o estucos elastoméricos.

PLANCHA

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PLACAS DE FIBRO CEMENTO Las planchas de fibra -cemento (mezcla de cemento, fibras minerales, fibras orgánicas y agua) son indicadas para revestimientos exteriores en zonas expuestas a lluvias, por sus características de impermeabili­ dad, incombustibilidad y larga duración en el tiem­ po. Dentro de los diferentes tipos existentes en el mercado, son recomendables las sometidas a altas presiones en su proceso de fabricación (lnternit) por su mayor resistencia y m::¡yor impermeabilidad. Además de las planchas planas (lisas y tingladas), existen las perfiladas que también pueden usarse co­ mo revestimiento exterior de viviendas y construccio· nes menores, aunque en muchos casos, el gran espe­ sor de sus relieves las hace más adecuadas para cons­ trucciones industriales, comerciales o agrícolas.

PLANCHA TINGLADA CON SOMBRA

Planchas Lisas Las planchas de este tipo deben ser resistentes a Jos agentes atmosféricos, por lo que se recomiendan de 5 mm de espesor. Las dimensiones son de 1.20 x 2.40 m y la estructura debe modularse a 0.60 m. Entre planchas es necesario dejar una separación de 3 a 5 mm.

Planchas en Relieve

ESQUINERO

Dentro de una variada gama de planchas con relie­ ves, tienen aplicación en vivienda y construcciones me­ nores las que conforman un saliente menor (50 mm), evitándose de esta forma los excesivos sobremarcos de puertas y ventanas. Las planchas pueden colocarse en forma horizontal o vertical, siendo la segunda la más adecuada para re­ vestir paños completos de edificaciones, por el fácil es­ currimiento del agua. Su fijación se hace sobre un listo­ neado de 50 x 50 mm, separado a un máximo de 120 cm entre ejes.

Revestimiento Tinglado de Fibrocemento Las franjas horizontales de este tipo de revestimien­ to le da una textura característica que se puede refor­ zar al colocar las planchas sobre listoneado horizontal entre hiladas.

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FORMAS DE COLOCACION

La forma tradicional de colocar los revestimientos exteriores es afian­ zando este revestimiento directamen­ te sobre el entramado, constituyén­ dose en tabique cerrado. Para lograr una mejor evaporación de la posible humedad dentro del tabique y del revestimiento exterior, se recomien ­ da en la actualidad una solución que garantice una buena aireación a tra­ vés del tabique, denominado venti­ lado.

TABIQUE CERRADO En el caso de los tabiques cerra­ dos, el revestimiento exterior se fija directamente sobre el entrama­ do resistente. Es necesario inter­ calar un fieltro asfáltico, lo que evi­ ta fundam ntalmente el paso del viento, protege la estructura de las posibles infiltraciones de agua y además per mite el paso del vapor de agua hacia el exterior. Las ventajas de revestimientos ex­ teriores directos son, diseños más simples en los diferentes remates de esquinas, ventanas y marcos, el menor espesor del tabique y su más fácil instalación y por lo tanto su costo es más económico. Sus des­ ventajas son la. falta de aireación del interior del tabique y la posible re­ tención de humedad intersticial en­ tre. el revestimiento y el fieltro, lo que puede influir. en la durabilidad de la estructura y el revestimiento respectivamente.

TABIQUE VENTILADO El revestimiento exterior se co­ loca dejando una cámara de aire entre el revestimiento y la estructura

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soportante de la construcción. Esto permite evacuar la humedad que des­ de el lado interior se puede haber introducido en la estructura y los ele­ mentos constituyentes del tabique, lo que si se produce, podría conducir a daños serios y difíciles de constatar y reparar en la madera. Para lograr una buena aireación es necesario conformar una cámara de aire contínua de por lo menos 20 mm. de ancho entre el revestimiento exterior y el fieltro colocado sobre la estructura o placas arriostrantes. Esta cámara debe tener en la parte inferior y la superior una buena rela­ ción con el exterior para garantizar una circulación permanente del aire. Según la norma básica de la edi­ ficación española NBE-CT-79 "Condiciones términas en los edifi­ cios", el grado de ventilación de las cámaras de ventilación S, expresada en cm2, y la longitud.del cerramiento L, expresada en m. Se éonsideran tres casos:

I. Cerramientos con cámara de aire .in ventilar o débilmente ventila­ da, cuando se cumple la relación: S/L ( 20 cm2/m.' II. Cerramientos con cámara de aire medianamente ventilada, cuando se cumple la relación: 20 -\ S/L ( 500 cm2/m. III. Cerramientos con cámara de ai­ re muy ventilado, 'cuando se cum­ ple la relación: S/L) 500 cm2/m. Para evitar el acceso de insectos y roedores a estos espacios es nece­ sario recubrir las aberturas inferiores y superiores con mallas mosquiteras de alambre o plástico. Se conforman estas cámaras de aire intermedias en base a listones espaciados y cuya colocación depen­ derá de la dirección y tipo de revesti­ miento exterior. En caso de un revestimiento hori­ zontal se colocan listones verticales de 20 x 45 mm aproximadamente separados entre 30 y 60 cm.

En caso de revestimientos verti­ cales estos listones deben ranurarse para permitir una buena circulación vertical del aire. También es posible clavar estos listones sobre peque­ ños tacos que dejen una separación adecuada para la circulación del aire, con lo que se logra cumplir las exigencias de normas para tabi­ ques de mayor alto. Una solución óptima para cual­ quier tipo de revestimiento, es el do­ ble listoneado, una corrida horizon­ tal y otra vertical. En este caso se puede colocar el primer listoneado, el que va afianzado a la estructura, a mayor distancia, entre 80 y 100 cms. Si el revestimiento es en base a tejuelas, el listoneado debe ir a 1/2 deflargo de las tejuelas.

Las planchas de relieve, ortogonal se colocan con tornillos de 1 1/2 x 12" galvanizados con golilla de diá­ metro 20 mm x 2 mm y las perfora­ ciones correspondientes deben hacer­ se con taladro y el diámetro debe ser superior en 2 mm al de la fijación y ubicarse a una distancia mínima de

REVESTIMIENTO HORIZONTAL

Los diversos tipos de planchas de fibra-cemento tienen formas espe­ ciales de ser colocadas. Las planchas lisas se colocan con una separación de 3 a 5 mm para permitir la dilatación de ellas por efecto de cambios de temperatura . .Existen varias alternativas de fija­ ción: tornillo de cabeza redonda para madera de 1 1/2 x 10" con goli­ lla. clavos terrano de 1 1/4 x 12" o de cabeza cónica y estriado de

1 5/8 X 13". Los elementos de fijación deben ubicarse a lo menos a 10 mm de los bordes y con una separación máxima de 30 cm.

REVESTIMIENTO VERTICAL

10 cms de los extermos de las plan­ chas. En cuanto a la colocación del tin­ glado de fibra-cemento, éste pÜede colocarse de dos maneras, cambiando por este hecho sólo su aspecto: dise­ ño con o sin sombra, (Ver dibujo en pág. 87).

REVESTIMIENTO TEJUELA

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DETALLES CONSTRUCTIVOS

Los detalles constructivos que se ticales y horizontales. En muchos analizan son los más característicos, casos es recomendable retapar el en­ aunque existen además otras for­ . cuentro con masilla plástica de garan­ mas. En todas estas soluciones siem­ tizada elasticidad a largo plazo . pre hay que tener presente que ade­ más de la intención de disefio es·in­ dispensable que la solución propues­ ta evite el paso de humedad y viento.

ENCUENTROS DE ESQUINA

REVESTIMIENTO VERTICAL

Hay múltiples folJilaS de solucio­ nar las esquinas, diferenciándose los encuentros entre revestimientos ·ver-

En el caso de revestimientos ver­ ticales es conveniente unir las piezas con sellantes resistentes a la hume-

PLACA HIDRO­ RESISTENTE

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dad y luego clavar. También puede acusarse la unión mostrando una se­ paración entre las dos tablas de re­ vestimiento. Otra forma usual, y la más segura, es retapar la unión por medio de un cubrejuntas. Este pue­ de tener variadas formas. Es impor­ tante siempre proteger con sellante las cabezas de las tablas.

REVESTIMIENTO HORIZONTAL

En los revestimientos horizonta­ les existe la posibilidad de producir una continuidad del revestimiento, lo que se logra por medio de cortes a 45° en el encuentro sellado con masilla plástica. Puede dejarse una pequeña cantería. También es posi­ ble intercalar una pieza en ángulo o normal destacando una cantería ver­ tical.

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material, especialmente las elabora­ das artesanalmente. En zonas muy lluviosas o de inten­ Los revestimientos con tejuelas se sos vientos es conveniente recubrir rematan en las esquinas superponién­ el encuentro con listones de tope en dolas de tope y alternando en cada todo el alto. hilada la tejuela sobrepuesta . También En todas las soluciones de esqvina es posible terminar .las tejuelas encon­ debe colocarse entre las dos capas tradas con un corte de 45°. Esta so­ de tejuelas un fieltro asfáltico como lución es más delicada, debido a elemento protector (ver Cuaderno de que es difícil hacer coincidir bien Edificación en Madera Nro. 2). ambas tejuelas, por la rusticidad del

REVESTIMIENTO TEJUELA

REVESTIMIENTO CON PLACAS IDDRORESISTENTES

= Las placas y planchas lisas se re­ matan de diversas formas en las es­ quinas, siendo muchas de ellas simi­ lares a las de los revestimientos ex­ teriores con entablado. Las planchas con relieve de fibra­ cemento se retapan . en los encuen­ tros de esquina con piezas especia­ les del mismo material y el tingla­ do se remata de tope en las esqui­ nas interiores y exteriores, refor­ z do por debajo la aislación con doble capa de fieltro asfáltico.

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EMPALMES DE REVESTDMENTOS VERTICALES Normalmente las tablas disponibies en el comercio no tienen un largo mayor a 3.20 - 3.60 m. Los re­ vestimientos verticales de una conssan esta dimensión en el alto, lo que obliga a empalmar las tablas por las cabezas. 92

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Estas uniones se pueden lograr con un corte inclinado, recomendándose asentarlas en masilla plástica de larga duración o colocar el revestimiento superior sobre el inferior, Cambiando el plomo exterior del revestimiento. En todas las demás soluciones se acusa la unión, ya sea por un canto rebaja­ do traslapado o por medio de algún elemento separador. Este puede ser un listón de madera o también un forro metálico inoxidable.

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EMPALMES DE REVESTIMIENTOS HORIZONTALES Las uniones de tope son las más usuales, pero poco adecuadas por las po­ sibles ftltraciones producidas por la dilatación de la madera. De ejecutarlas de este modo deben ser alternadas. Mejores soluciones son las que acusan las uniones con rebajes, traslapos o claras separaciones. Estas pueden recubriese con listones, lengüetas o forros metálicos inoxidables.

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EMPALMES DE PLACAS Los empalmes horizontales y ver­ ticales de placas de revestimiento exterior (contrachapado o placas de partículas hidroresistentes) son pare­ cidos a los correspondientes a enta­ blados. J.-as uniones de tope retapa­ das con masilla elástica no son conve­ nientes, debido a que su duración no está .garantizada a largo plazo, espe­ cialmente en climas secos. La forma más frecuente de empal­ mar verticalmente placas es recu-

briendo la unión , previamente sellada con masilla elá'stica, con un listón del mismo material de recubrimiento o J,!no aserrado. La dimensión mínima recomendable del listón es de 18 x 32mm. ·Otras soluciones de mejor calidad son las uniones por medio de len­ güetas, perfiles de aluminio o forro galvanizado. Estos perfiles deben asentarse en masilla elástica. Las uniones horizontales se pue­ den lograr por traslapo , cambiando el plomo exterior del revestimiento, o por medio de forros .metálicos (fie­ rro galvanizado, cobre o aluminio).

Las soluciónes de esquina son listones rebajados o perfiles metáli­ cos asentados en masilla elástica. Las planchas de fibro cemento se empalman en forma similar a la

de las placas o recubriendo los en­ cuentros con listones del mismo

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material.

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REMATE SUPERIOR

Existe una gran variabilidad de soluciones para estos remates, depen­ diendo fundamentalmente del tipo de alero· o de la no existencia de un alero. Los revestimientos exteriores con ventilación posterior requieren una circulación permentente de aire. Para que esto se produzca eficientemente, es indispensable dejar una separación entre estructura y revestimiento, que permita el libre paso del aire. Esta separación es conveniente retaparla adecuadamente con una malla metá­ lica o de plástico, para impedir el paso a insectos.

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TERMINACION

INFERIOR Una de las condiciones indispen­ sables para lograr un revestimiento exterior de asegurada duración es _evi­ tar el contacto con la humedad por largo tiempo. En el caso del remate inferior es necesario que éste se ubi­ que a una altura suficiente que no permita el contaco con el terreno. E$ta distancia del entablado debe evitar la salpicadura de la lluvia y en zonas lluviosas se recomienda un mínimo de 30 cm. entre el rema­ ter inferior del revestimiento y el nivel de tierra. Esta distancia es ne­ cesaria aumentarla hasta 50 cm. en construcciones que no poseen canale­ tas de aguas lluvias que recojan las aguas de la techumbre. En zonas más secas la necesidad permanente de regadío de los jardines en estas re giones hace recomendable mantener las distancias antes indicadas. El cor­ te inferior debe funcionar como cor­ tagotera para evitar el retorno de la humedad por debajo. Para ello se le hará un corte de a lo me­ nos 600 en el canto inferior del re­ vestimiento .

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Este corte es importante en reves­ timientos verticales, ya que evita el contacto con la humedad del punto más vulnerable de las tablas que son las cabezas. El revestimiento vertical y dia­ gonal puede tener diferente forma de terminación, configurando una pre­ sentación decorativa.

REMATES CONTRA VENTANAS Y PUERTAS

No es posible analizar las múlti­ ples variables que significan los remates de dinteles , alfeizares y lar­ gueros de marcos de ventana y puer­ tas con el revestimiento exterior. El tipo de fenestración (perfil, material, espesor, etc), la profundidad del ras­ go, el espesor del muro o tabique, el uso de postigos o rej as y también la forma de colocación del revesti­ miento exterior son todos factores que hacen varias la solución del re­ mate exterior del vano y cada solu­ ción requiere detalles constructivos específicos. Puede establecerse algu­ nas observaciones generales: En la medida que se profundiza el rasgo, aumenta la presión del viento y por tanto las posibles filtraciones. Una manera de garantizar una buena terminación del dintel es en base a un forro metálico. Los antepechos deben conformar cortagoteras, que pueden configu ­ rar se por medio de una peana de madera, un forro de fierro galva­ nizado o perfil de aluminio.

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Las aislaciones térmicas de los tabiques deben rematarse adecua­ damente a los marcos, para evitar puentes térmicos. Los sellantes elásticos son un r.e­ curso usual, pero una buena solu­ ción constructiva no debiera recu­ rrir a ellos, debido a su débil com­ portamiento en el tiempo .

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AFIANZAMIENTO DEL REVESTIMIENTO EXTERIOR

AFIANZAMIENTO La condición esencial para la colo­ cación del revestimiento exterior es que la base, estructura o listonea­ do, estén perfectamente aplomados y alineados y tengan la resistencia y espesor suficiente para recibir los clavos u otro sistema de afianza­ miento. Todas las tablas de revestimientos exteriores deben afianzarse con dos clavos en cada línea. La forma normal de afianzar un enta lado es por medio de clavos. Para disminuir el riesgo de las man­ chas de óxido, se debe usar clavos con protección contra el oxido (gal­ vanizado , zincado u otro), aunque ya el solo golpe del clavado debilita el recubrimiento y con el tiempo aparecerá la oxidación. Por ello es recomendable el uso de clavos de cobre o retapar los clavos con el traslapo , el machihembrado o en ca­ sos especiales, con tarugos o reta­ pes compatibles con el tipo de recu ­ brimiento . las tejuelas también deben cla­ varse con dos clavos galvanizados o de cobre. Estos van a 1/2 del borde inferior de la tejuela, excepto la pri­ mera hilada, que lleva los clavos en el ·borde inferior.

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CAMBIO DE MATERIALES

Sobre estructuras de madera es factible aplicar una gran variedad de recubrimientos, por lo que en mu­ chas edificaciones se usan varios ma­ teriales de revestimiento. Estos cam­ bios pueden tener una justificación de costo, de uso o como en muchos casos por razones de expresión ar­ quitectónica. Estos cambios se producen espe­ cialmente entre frontón y revesti­ miento de tabique, y entre los an­ tepechos de ventanas y los revesti­ mientos. Si la juntura se produce en la hori­ zontal, es recomendable si no se de­ sean forros metálicos o ·listones de cubrejuntas, montar el revestimien ­ to superior sobre el inferior, asegu­ rándose por este medio una absolu­ ta estanqueidad. Esta juntura debe conformar un cortagotera. En muchos casos los revesti­ mientos cambian de dirección, de horizontal a vertical o diagonal, de­ biéndose en esos casos recurrir a cubrejuntas, a forros cortagoteras o a cualquiera de las soluciones grafica­ das ya anteriormente en el capítu­ lo destinado a los empalmes_ En el caso de revestimientos ven­ tilados por la cara posterior es nece­ sario asegurar la continuidad de . la circulación del aire en los puntos en que se produce un cambio de tipo de revestimiento. En general, debe evitarse la acu­ mulación de humedad en los puntos de encuentro de revestimientos dife­ rentes y de la solución constructiva debe garantizar el fácil escurrimien­ to de las aguas lluvias. El no cumpli­ miento de esta condición generará un punto de rápido deterioro en la construcción .

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BIBLIOGRAFIA

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100

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VENTANAS DE MADERA ISSN

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Editado por Universidad del Bío-Bío Avda. Collao 1202 -Casilla 5-C - Fono: 238984 (288) - Concepción -Chile 1989

INDICE

Pág. INTRODUCCION ...... .... ..... ......... ... . ........· ........ .. . . DEFINICIONES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . CLASIFICACION DE VENTANAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . CONDICIONES GENERALES. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . DISEÑO DE LAS VENTANAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Dimensiones. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ensambles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Fijaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Protecciones. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Holguras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Junquillos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Palillajes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . COLOCACION DE LAS VENTANAS . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . Métodos de Colocación. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Fijaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ejemplos de Colocación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . CARACTERISTICAS DE LOS MATERIALES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . HERRAJERIA . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ENSAYO DE VENTANAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . CONCLUSION......... . ... ..................................... BIBLIOGRAFIA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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UNIVERSIDAD DEL BIO-BIO CUADERNOS DE EQIFICACION EN MADERA AUTOR DEL PRESENTE NUMERO: Arquitecto Fernando Goycoolea Pra­ do y Arquitecto Rodrigo Lagos Vergara (Coautor). DIRECTOR: Arquitecto Roberto Goycoolea Infante , Director del Centro de Desarrollo en Arquitectura y Construcción (CEDAC). COMITE ASESOR: Arquitecto Gerardo Valverde Vildósola, Departamento de Arquitectura, Facultad de Arquitectura, Construcción y Diseño; Arqui­ tecto Gerardo Saelzer Fuica, Centro de Desarrollo en Arquitectura y Cons­ trucción (CEDAC) , Dirección de Investigación Científica y Tecnológica (DICITE); docente Margarita Gatica Villarroel, Centro de Estudios Genera­ les, Facultad de Educación. DIAGRAMACION: Arquitecto Rodrigo Lagos Vergara, CEDAC.

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INTRODUCCION

La edificación en madera requiere una gran variedad de elemen­ tos prefabricados para ser integrados en la obra. Uno de los más delica­ dos y críticos es la llamada carpintería de vanos, la cual se refiere a los elementos de cierre, como puertas y ventanas. Por el costo que signifi­ ca esta partida , la complejidad de su instalación y las term inaciones que demanda en la obra, es de rigor -previo a lo anterior- un buen diseño de ella, tanto en su aspecto arquitectónico como en el constructivo. El presente Cuaderno está dedicado al tema de las ventanas de madera, con el objetivo de mostrar en forma gráfica las características y condiciones m1'nimas que se requieren para su diseño y fabricación, si se desea obtener una duración aceptable y un ahorro energético considerable. En nuestro medio, la ventana de madera es un elemento de uso frecuente en las construcc iones. No obstante, se evidencia una falta de información relativa a su diseño y a sus técnicas de fabricac ión y colocación en obra. Tal circunstancia, ha producido generalmente, un rechazo por este tipo de fenestraciones. privando al usuario de sus cua ­ lidades potenciales. Respecto a esta situación, es importante señalar que la norma chi­ lena, aunque siendo ilustrativa en relación al tema , no establece princi ­ pios definidos respecto a dimensionamiento y estanda r ización. Esto impide desarrollar mejores técnicas de fabricación de estos elementos, que optimicen su uso y recojan las grandes ventajas que ofrece la made ­ ra como mat erial para la construcción de ventanas. Este Cuaderno da recomendaciones generales para mejorar lo que se hace actualmente en nuestro medio , y propone nuevas solucio­ nes, posibles de ejecutar en el país, con la tecnologla alcanzada por la industria maderera. Sus soluciones están pensadas para una aplicación práctica por parte de los profesionales de la construcción, mostrando los usos y detalles más típicos de las venta·nas de abatir. Debido a la gran variedad de tipos y formas de venta na s, el con­ tenido de este Cuaderno considerará aquellas de uso más frecuente en nuestro medio. las llamada s ventanas de movimiento simple, practica ­ bles por rotación, colocadas en estructuras de madera. La Universidad del Blo-Bío por interm edio de un proyecto ase­ sorado por la Organización de las Naciones Un idas para el Desarrollo Industrial (ONUDI), está realizando un estudio sobre ventanas de ma ­ dera. Como resultado de él se ha implementado un banco de pruebas para medir las infiltraciones de aire y agua de las ventanas, que está abierto a los profesionales e industriales que se interesen en una ase­ soría sobre este tema.

VENTANA FIJA

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DEFINICIONES

6) BURLETE: Tira de material flexible que se pone en los resquicios de las hojas o cercos para impedir las infiltraciones de aire o agua.

7) CABEZAL : Elemento horizontal superior del cerco o del bastidor. 8) CAMARA DE DESCOMPRESION: Canal en los cercos u hojas que tiene por objeto producir una diferencia de presión del aire infiltrado y permitir el escurrimiento de agua. 9) CANAL DE CONDENSACION: Depósito en forma de ranura ubicado en la parte inferior del bastidor o cerco para recoger el agua de condensación interior. 10) CARPINTERIA DE VANOS: Dícese de ventanas, puertas u otros elementos de madera que cierran los vanos. 11) CENTRO: Tipo de cerco que cubre la totalidad del ancho de un vano. 12) CERCO: Conjunto de perfiles fijos al perímetro del vano del muro o tabique, que reciben las hojas u otro elemento de cierre. 13) CODAL : Pieza horizontal estructural que divide el vano, sin formar parte de la ventana. 14) CONTRAMARCO: Piezas alrededor de un vano que completan el recubrimiento de sus caras. 15) CORTAGOTERA: Ranura horizontal en la cara inferior de un. volumen destinada a interrumpir el escurrimiento de las aguas. FIG. 2

16) DESAGUE: Conducto que sirve para evacuar hacia el exterior el agua filtrada o condensada. 17) GALCE: Rebaje para recibir el acristalado y los se­ llos.

1) ACRISTALADO: Láminas transparentes, translúci­ das u opacas que se fijan al bastidor (EMPANELA­ DO o VIDRIADO). 2) ANTEPECHO: Area del muro , tabique o panel bajo la ventana. 3) BASTIDOR: Carpintería que constituye el armazón de la hoja, en el que se fija el acristalado. 4) BATIENTE: Pieza vertical donde se fijan los herra­ jes de giro. S) BISAGRA: Herraje de dos placas metálicas que gi­ ran permitiendo la abertura y cierre de la ventana , al mismo tiempo que la fijan a otro elemento.

104

18) GOZNE: Herraje que posibilita el giro de las hojas que la fijan al cerco. 19) HERRAJERIA: Conjunto de piezas metálicas utili­ zadas como elementos de enlace, movimiento o ma­ niobra de una carpintería (CERRAJERIA o QUIN­ CALLERIA). 20) HOJA: Bastidor con acristalado.

21) HOLGURA: Separación entre el vano y una venta­ na o entre los componentes de una ventana. Tiene por finalidad permitir el abatimiento de las hojas, o los cambios dimensionales o deformaciones estruc­ turales de los elementos. (HUELGA).

CLASIFICACION DE VENTANAS

22) HORQUILLA: Tipo de ensamble ejecutado por medio de quijeras.

SEGUN SU APERTURA

23) INGLETE: Unión a escuadra por medio de un corte a 450_ 24) JAMBA: Cada uno de los elementos verticales que limitan lateralmente el vano.

25) JUNQUILLO: Pieza de pequeña sección que sirve para la fijación del acristalado al bastidor (BAQUE­ TILLA).

PIUCIIC BlES

l'(ll

ROI CON

EJE .HOIIIZDNIAL SUI'Eitefl .

EJE VERTICAL

26) LARGUERO: Pieza lateral del cerco, donde se fijan los elementos de cierre o giro. 27) MAINEL: Pieza vertical estructural que divide el vano, sin formar parte de la ventana .. 28) MARCO; Cerco que cubre parte del espesor del va­ no .

EJE HORIZONTAl. INFERIOR

PRACTICA8lES POR GIAO !CAL CENTRAl EJE

EJE YERltCAl LATERAL

.-t'IQlAI'f'll

29) MONTANTE: Elemento vertical central de un cerco . 30) PALILLAJE: Elementos intermedios de subdivi­ sión del acristalado.

3l) PEANA: Travesaño inferior de un cerco. 32) PEINAZO: Elemento horizontal inferior bastidor.

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un

EJE HOAIZOHIAl SUPERIOR

EJE HCRZONlAL CENtRAL

fa..K'Ull.tftl l

EA: HCR2IltfW.. HFEJIOA ••olSQ.Uolllfl l

33) PERNIO: Gozne compuesto de un pasador y dos o más espigas. 34) PIERNAS: Piezas verticales laterales de un cerco. 35) REPISA: Elemento que guarnece el alfeizar por el interior, cuando la ventana no lleva contramarco.

CEl.OS&A

EJE VERltCAL

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36) QUUERA: Cada ranura de un ensamble tipo hor­ quilla que se hace en el extremo de una pieza de madera para que en su garganta entre una espiga. 37) TAQUILLO: Separador que se coloca entre el vi­ drio y el galce. AOT-'COI Y

38) TRAVESAÑO: Pieza horizontal de un cerco .

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39) VANO: Abertura que establece una comunicación entre dos ambientes, o de uno con el exterior (RASGO, HUECO). 40) VENTANA: Conjunto formado por cerco, bastido­ res, acristalado y herrajería. 41) VIERTEAGUAS: Elemento horizontal cuya finali­ dad es facilitar y proteger del escurrimiento del agua. Puede formar parte de la peana o estar integra­ do al peinazo. (Botaguas).

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FIG. 3

105

-

SEGUN SU MATERIAL DE ESTRUCTURA

SEGUN SUS BATIENTES

De madera; latifoliadas o coníferas. Metálica: de acero, aluminio u otras aleacione. De polivint1ico rígido (PVC) Mixtas: de madera y aluminio o de madera y PVC.

SEGUN SU UB1CACION Las ventanas pueden ir dividiendo espacios inte­ riores entre sí o separado uno de ellos con el medio ex­ terno o con uno intermedio (protegida por pórticos o arquería abierta). Exterior (estancas al aire y al agua). Intermedia (estancas sólo al aire). Interior.

SEGUN SU ESTANQUIDAD AL AGUA. La norma chilena de construcción (NCh 446 Eof. 77) establece diferentes clases de estan­ quidad al agua de acuerdo a las presiones estáticas a que se someta la superficie de la hoja de las ventanas ubicadas al exterior. El cálculo de estas presiones se etermina considerando la ubicación de la ventana y la velocidad del viento del medio geográfico en que se sitúa (NCh 888 Eof 711). Normal Mejorada Reforzada. AL AIRE. La norma chilena (NCh 446 Eof 77) establece diferentes clases de estanquidad al aire, de acuerdo a las diferencias de presión entre interior y ex­ terior. Normal Mejorada.

SEGUN SU ACRISTALAMIENTO

SEGUN SUS SELLOS

UNA lAMH.A . SINPLE CONlACTO

SEGUN SUS SELLOS VIDRIO PAR DOBlE CONTACTO

Se distinguen por los contactos verticales que tengan los perfiles de las hojas con los del cerco. (Fig. 6). Además pueden llevar burletes o cámaras de descom­ presión , o una combinación de ambos elementos.

DOBlE VlOR1(2_

t-IG .5

106

MUlTIPlE CONTACTOF IG. 6

11

CONDICIONES GENERALES

TERMICAS La ventana es un paramento o elemento acristala­ do que permite regular el cierre de un vano no transita­ ble, ya sea para la iluminación y/o ventilación de una habitación. Toda ventana debe asegurar una estanquidad al aire y una impermeabilidad absoluta al agua. La del agua no asegura la estanquidad del aire, ni viceversa. Es­ tas dependen de una junta estanca y del diseño del perfil. Para una mayor seguridad, las ventanas deben ser proba­ das con los ensayos establecidos por las normas.

LUMINICAS La iluminación de un recinto con luz natural a tra­ vés de ventanas, depende de diversos factores tales co­ mo la orientación, la luz directa del cielo, la luz refleja­ da del exterior, la reflectancia del interior del local, etc. Ellos, en conjunto con los requerimientos de uso de la habitación, determinan su forma arquitectónica, tama­ ño y ubicación en los paramentos de un espacio interior. El diseño de la ventana debe considerar que las de forma vertical proporcionan, por lo general, mayor cantidad de la luz diurna y las horizontales mayor ho" mogeneidad de iluminación en el interior. También es importan te la ubicación y dimensio­ namiento de sus elementos constitutivos, por cuanto éstos inciden en un porcentaje 30 a 35 oto de obstrucción de la luz del vano, en el caso de ventanas de madera. En Chile se utilizan, por lo general, dos méto­ dos para calcular el tamaño de las ventanas. Las reglas empíricas de la Ordenanza General de Construcción .y Urbanización, vigente hasta el año 1981, y cálculos más complejos utilizados en caso que sea necesaria una determinación más rigurosa que considere las condicio­ nes del medio ambiente y del entorno. En la tabla 1 se indican las proporciones dadas por la Ordenanza anterior con un método más corriente. Las ventanas deberán abrir en más de un 75 % de la superfi­ cie mínima allí exigida, y en todo caso en su parte su­ perior.

Las ventanas representan, en general, el punto más débil de una construcción desde el punto de vista del aislamiento térmico. Esto, debido al reducido espesor de sus elementos constitutivos, su poco peso, y la baja resistencia a la transmisión calórica del acristalado nor­ mal. Sin embargo, se debe tener en cuenta el uso de ma­ teriales de baja conductividad, como la madera, que re­ sultan más convenientes y disminuyen este proolema. . Para una mejor protección térmica, se deben tener presente las pérdidas de calor -principalmente en in­ vierno- y las ganancias de calor en días de sol. Mediante el correcto diseño de las ventanas se puede evitar las grandes fluctuaciones de temperaturas que elevan el gas­ to de energía y/o deteriora la habitabilidad interior.

ACUSTICAS La protección acústica depende de las siguientes variables: nivel de ruido externo, resistencia acústica de los componentes, hermeticidad , materiales constitutivos. Ante estos requerimientos, la madera es también un ma­ terial altamente conveniente. En general, para una ma­ yor protección se recomienda: En acristalados colocar dos láminas de vidrio de dife­ rente espesor, ya sea en una o doble ventana, como una forma de atenuar el ruido. En cercos procurar que tengan mayor aislamiento acústico que el acristalado,_ por disefio y material, En uniones se debe solucionar el problema de la per­ meabilidad al aire, que es proporcional a la penetra­ ción acústica.

AREA UTIL DE UNA VENTANA AL AREA DEL PISO DE UNA O LOCAL HABITABLE

EN RELACION PIEZA

NORTE CENTRAL SU R

Tip Ventana

expuesta

Ventana

protegida

1¡12 11

1¡10 1¡8

1 1¡6 TABLA 1

107

DISEÑO DE LA VENTANA

La madera por ser un material fácilmente trabaja­ ble tanto por industrias como por talleres artesanales , ha posibilitado el diseñó individual tanto de perfiles como de tipos de ventanas. Esta circunstancia determina un encarecimiento artificial de estos elementos e impide alcanzar un diseño más adecuado. Los países en los cuales la ventana de madera tiene un alto grado de uso han normalizado series estándares de tipos y dimensiones con reducción de costos y au­ mento de la calidad.

a

b

DIMENSIONES Este punto tiene por finalidad exponer los proto­ tipos más usados y proporcionar a la vez una coordina­ ción modular para abrir el camino a la estandarización de perfiles, en primera instancia, y a la coordinación mo­ dular de fabricación, posteriormente. FIG .7

MAGNITUDES. Para la determinación del tamaño y divisiones de las ventanas es necesario tener en cuenta lo siguiente: facilidad de limpieza, aislación, pérdidas y ganancias de calor, iluminación y vistas, además de la es­ tética del edificio . Para la colocación en el vano básico se puede proceder de dos maneras: Colocando una unidad sencilla que comprenda va­ rios espacios vidriados, pero conformando una uni­ dad indivisible. (fig: 7-a), o Colocando varias unidades montadas en el vano, y es­ tructuradas con maineles y codales (fig. 7-b). ESCUADRIAS. Las secciones de las pi zas de los perfiles están condicionadas por estética ,estructuración ; tipo de acristalado , rebajes y fijación al muro o tabique, etc. Para ejecutar estas secciones se puede usar madera maciza o laminada, lo cual dependerá de las caracterís­ ticas técnicas, costo y estética que se requiera en los per­ files. Es recomendable que toda la madera ocupada en la confección de una ventana sea de la misma especie para tener igualdad en las variaciones dimensionales. En la tabla 2 se recomienda el número de hojas y

ENSAMBLES La unión de las piezas debe elegirse de acuerdo al tamaño de ellas mismas y al tipo de ventana, tomando en cuenta la tecnología de que se dispone para ejecutar­ las. Todos los ensambles se deben pegar por medio de ad­ hesivos resistentes a la humedad, a la temperatura y a la radiación solat:. En general existe cuatro formas de ensambles: De escopleadura. Este tipo de ensambles se realiza por medio de rebajes en una o dos piezas para unirlas. Las más usadas son: de media madera, de testa oculta y pe inglete. Este tipo de unión es aconsejable sólo en los elementos secundarios como los palillajes. También se usa en los cercos reforzándola con tarugos tornillos o clavos, los que deben quedar protegidos de la humedad. Los tarugos de madera deben ser de la misma madera de los elementos a unir.

MEDIDAS

DE

Cerco

tos fuertes, los perfiles se deben diseñar para que las uniones queden estancas y para impedir el rompimiento

An cho· Vano 1- 30 60 90

de los vidrios. En este caso es recomendable la intro­

N•

Ho'a Espesor

50 80

1 1

Altura

::--

1-.'5S-

3

108

2 10

240

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r-¡-- ----s¡¡

45

70

- 5-70

70

(m)

Vidrio par Espesor A Hura

'----

- 56 70

ducción de codales y maineles, y el uso de módulos de ventanas menores entre ellos.

Bastidor

Un

o EspesorviduAllura

!_:

56

150

PERFILES

( m)

_. ¡ -

56

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70 - 70

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1

70

TABLA 2

1

po de umon se está usando recientemente y en forma experimental en la ejecución de ventanas.

FIJACIONES

8 CAJA

Y ESPaiA

ICob-no oc.IAtol

C

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0

HORQUILLA Y ESPI GA

FIG.9

De caja y espiga. Es la unión que se realiza intro­ duciendo una pieza (espiga) o parte de ella, en una caja que previamente ha sido labrada. Existen variantes de esta unión, aunque la más corriente es la simple (fig. 9a). En algunos casos se oculta la cabeza de la espiga a fin de protegerla de la humedad (fig. 9-b). Es conve­ niente reforzar la unión con uno o, en lo posible, con dos tarugos, puestos por el interior y sin salida al exte­ rior. Este tipo de unión no necesita gran precisión, puesto que la mayor fuerza la hacen los tarugos. Se debe cuidar el sellado de las uniones para evitar penetración de agua. En el caso de espigas con cabeza aparente, se acostumbra a ahusarla para después asegurar la con dos cuñas contra la caja. De horquilla y espiga. Esta conexión se establece mediante la pentración de una o más espigas en la (o las) quijeras de una horquilla (figs. 9-c y 9-d).Si la unión se ha realizado con gran precisión y ajuste, sólo será ne­ cesario pegarlas, obteniendo gran rigidez. En caso de no poder obtener este ajuste será imprescindible colocar uno o dos tarugos no pasantes. El ensamble de horquilla y espiga es de tipo "abier­ to", lo que permite su rápido secamiento en caso de humedecerse , y además, es el más recomendable por su fácil mecanización y precisión. Endentados. Consiste en unir las piezas por me­ dio de "finger joint" aplicadas sobre inglete y adheri­ das con pegamentos resisten tes a la intemperie. Este ti-

Es recomendable colocar la ventana completa en la obra, es decir, con herrajería y acristalado ya integr\ldos a ella, desde el taller o fábrica, para su ubicación en el vano. Esto asegura una buena calidad en la terminación de todos sus componentes y reduce el costo de colocación. ' En la fabricación y colocación de una ventana es necesario tener en cuenta tanto los movimientos de ope­ ración propios de la ventana, como los del edificio. Es­ tos movimientos se absorben por medio de separaciones (llamadas holguras) dejadas entre los diversos componen· tes. Existen tres áreas de unión que requieren considera­ ción especial y que se detallan a continuación. Vano - Cerco (fig. 8-a). La unión de la ventana con el vano presenta, principalmente, el problema por va­ riaciones dimensionales en la ejecución de éstos. Ade­ más, las ventanas no deben soportar empujes o moví· mientas de obra, como los producidos por sismos o dilataciones, que deberán ser absorbidos por las hol· guras. Cerco - Bastidor (fig. 8-b). En esta unión influyen principalmente, los movimientos higrométricos de la madera. Tomando en cuenta la variación dimensio ­ nal de la madera y la operación de las hojas, es reco­ mendable una holgura de 3 mm para las un iones co­ rrientes, y de 4 mm para las con burletes. Bastidor - vidrio (fig. 8-c). Los movimientos dimen­ sionales del cerco o del bastidor , ya sea por humedad, temperatura o esfuerzos, hacen necesario que exista una separación entre éste y la lámina de vidrio, que es rígida. La forma de ejecución y las dimensiones de estas holguras se indican en la página 118.

PROTECCIONES El objetivo en el diseño de la ventana , como en otros elementos de la construcción, es garantizar a través del tiempo , el mantenimiento de las condiciones in icia­ les proyectadas para cada una de sus partes. La ventana está sometida a diferentes factores am ­ bientale s de deterioro como son el clima, los insectos, los hongos y la contaminación, de los cuales es necesario protegerla, del mismo modo que se debe protege r el edi­ cio que la incluye. En mayor o menor grado, también la afectan los empujes del v iento, los golpes, la manipula­ ción, la variación dimensional y otros factores. El grado de protección depende de los requ erimientos de diseño. Estos agentes originan diferentes problemas, los que se presentan en todos los planos de cierre de las ven­ tanas, ensambles, juntas , acristalados y unión con el vano. Para la previsión de estos inconvenientes existen norma s o condiciones que se deben respetar, entre las cuales se encuentran las siguientes: 109

DE LA LLUVIA. Consiste en despedir el agua en la forma más pronta y expedita posible, para lo cual se recomienda seguir las siguientes indicaciones: a) Cortagotera. Son rebajes o canaletas que impiden el escurrimiento del agua y se deben ubicar en los pun­ tos donde se corta el paso del agua de un elemento a otro. Las dimensiones mínimas están dadas por el lar­ go de la gota y su proyección, tal como se indica en la fig. 10-a. b) Juntas. La unión entre dos superficies contiguas para eliminar el paso del agua debe ser, en lo posible, sin separación entre ellas. Esto es en los casos de juntas ascendentes y horizontales. En el caso de juntas des­ cendentes debe .dejarse una separación de 1 mm. y colocar una canal con desagüe para recibir el agua que penetra por esta ranura. e) Escurrimiento. Para permitir el correcto deslizamien­ to del agua en una superficie cepillada y protegida, la pendiente mínima debe ser de 23 % (15°). Además, en las aristas vivas se deposita agua por efecto de la ca­ pilaridad, por lo cual todos los cantos terminales de un plano de escurrimiento del agua, deben estar re­ dondeados con un radio de 2 mm como mínimo. (fig. 10-b). d) Vierteaguas. Un punto vulnerable por el agua de lluvia es el área expuesta al exterior del alfeizar de una venta­ na. Debido a la mayor temperatura interior, la hume­ dad produce vapor de agua que emigra hacia el inte­ rior, produciendo deterioro de los materiales del ante­ techo. Existen varias formas -de solucionar este pro­ blema, con diferentes materiales, como son la madera y el metal: Se recomienda de madera en edificaciones de este material, y deben cumplir con las condiciones de escurrimiento: pendiente mayor de 15°, y arista redondeada entre cara y cantos expuestos. El vier­ teaguas puede formar parte de la peana de la venta­ na o ser indepen diente, como se indicará más ade­ lante. (fig. 11-a y 11-b). En los de metal deberá ocuparse un material inoxi­ dable o con tratamiento, para evitar el deterioro. En general la pendiente de escurrimento debe ser igual a 5 grados o mayor. Este tipo de vierteaguas no se debe clavar, sino que necesita ser tomado por ganchos (fig. 11-c) o quedar aprisionado por el cerco de la ventana (fig. 11-d), dependiendo del largo y del espesor del metal. Otra precaución es la referente a la unión con el cerco, la que debe ser estanca. Esto se puede lograr mediante rebaje o calados. · DEL VIENTO. Esta protección se efectúa por me­ dio de barreras. Este sistema impide la infiltración de ai­ re y el empuje del agua al interior . Para lograr tal efecto se aconseja tomar en cuenta lo siguiente: Contactos. Son atraques verticales del bastidor con­ tra el cerco. Se puede utilizar uno o más, dependien­ do de la estanquidad al viento deseada. Se recomienda una superficie de tope de por lo menos 9 mm , (fig. 110

a FIG.10

a

12-a) y la distancia mínima entre ellos será de 20 mm. En caso de tener más de dos contactos se podrá re­ ducir hasta 7 mm (fig. 12-b). Los contactos no consti­ tuyen barrera contra el agua . Se requiere gran preci­ sión de la carpintería y estabilidad de la madera para alcanzar una estanquidad aceptable, sin recurrir al burlete. Descompresión del aire. El equilibrio de la presiones del aire infiltrado se logra en gran medida mediante la ejecución de canales en las piezas de los bastidores o cercos, que funcionan a modo de cámara . Con estas incisiones se pretende evitar el paso del aire por me­ dio de desviación y pérdida de presión de aire. Ade­ más de esta función, recoge el agua infiltrada y la con­ duce hasta la peana para ser drenada al exterior. No existen -prescripciones de medidas y formas para su diseño. (fig. 12).

Burletes. Son perfiles elásticos que impiden las infil· traciones de aire y agua. Según su colocación pueden funcionar como barrera sólo para el aire y para el agua cuando se infiltra por la primera barrera debido a la presión del viento. La estanquidad de la ventana aumenta considerablemente con estos elementos. De acuerdo a su colocación y funcionamiento se pueden distinguir tres tipos de burletes: los de flexión por contacto (fig. 13-a), Jos de compresión o por aplasta­ miento (fig. 13-b) y los de cepillo. Estos últimos no son muy recomendables debido a su reducido efecto, aunque son una buena alternativa para las ventanas de tipo deslizante. Para la colocación de los burletes se deben seguir las siguientes instrucciones: El burlete debe circundar toda la hoja, y ser sufi­ cientemente elástico para absorber los movimien­ tos del bastidor y del marco, al abrir y cerrar la ventana. Los perfiles deben facilitar las uniones en los ángu­ los, las que serán soldadas sin defonnarlas, ya que éstas deben ser estancas. Se debe respetar una separación mínima de 20 mm por detrás de la barrrea contra la lluvia. Si no se puede conseguir esta distancia, se coloca esta junta en el rebaje interior del doble contacto. El burlete debe quedar protegido contra las in­ fluencias de la intemperie, e impedir la permanen­ cia de humedad. El ancho de la unión, incuyendo las holguras de la fabricación, debe posibilitar que el aplastamiento sea satisfactorio, pero sin sobrepasar el ancho útil del burlete. Los burletes deben ser fácilmente reemplazables, por lo que son preferibles los encajados a los pega­ dos. La dimensión de la ranura que lo aloja será por lo menos 0.5 mm inferior a la sección del per­ fil expandido. DE LA CONDENSACION. Esta protección se efectúa por medio de canaleta o receptáculos. Estos ele­ mentos se ejecutan en todos los puntos donde exista al­ gún peligro de penetración de agua o para recoger la con· densación interior. Para su recepción se ocupa un recep­ táculo, el cual puede drenar o no por perforaciones en la madera (figs. 14-a y 14-b), dependiendo de la cantidad de agua que reúna. Para su diseño es necesario conside­ rar: El receptáculo se colocará lo más próximo al punto de la producción o penetración del agua. Es recomendable que las canaletas recolectoras tengan un drenaje al exterior. La canaleta de condensa­ ción será de una sección mínima de 50 mm2 por cada m2 de ventana y no menor de 5 x 12 mm. La canaleta de recepción de agua debe tener una dimensión míni­ ma de 5 x 7 mm. Los drenajes se ejecutarán con per­ foraciones ovaladas de al menos 8 mm de diámetro en su parte ancha, ubicada a 30 cm como máximo entre sí. Su manto interno debe quedar perfectamente liso y permitir una fácil limpieza. En caso de tener que eje­ cutar dos canaletas, los drenajes serán independientes

FIG.13

G. 15

unos de otros y alternados para no debilitar la pieza. En caso de existir poca condensación o de no ser posi­ ble ejecutar los drenajes, éstos se pueden obviar con la precaución de aumentar la capacidad del receptácu· lo, teniendo en cuenta el agua que se mantiene en él y el incremento de humedad dentro, del recinto.

HOLGURAS Son tolerancias que se dejan para permitir la rota-

111

ción de las batientes, considerando .los cambios dimen­ sionales de la madera ' y tolerancias en la fabricación en los elementos constitutivos. En la junta cerco-batiente, batiente -batiente o casos similares, se deja una holgura de 3 a 4 mm en el sentido del plano de la hoja (fig. 15). En el otro sentido no se dejan, para producir un buen sellado de la hoja contra el cerco.

JUNQUILLOS Son pequeños perfiles de madera u otro material usados para la fijación del vidrio y no como sello del vi­ drio y galce (fig. 16), que se debe producir por el mate­ rial de asentamiento del acristalado . Por regla general, éstos se colocan por el interior del bastidor. El utilizarlos por el exterior , para impedir la entrada de agua al inte­ rior de la ventana , deteriora rápidamente el galce y el junquillo, resta seguridad a la ventana y dificulta la re­ posición del vidrio. En la tabla 3 se indican las dimensiones de estos componentes. Para prevenir el deterioro, lo primordial es impedir la acumulación o permanencia de agua. Por esto, en el diseño se debe respetar las condiciones de es­ currimiento ya descritas, especialmente en el peinazo. En los puntos conflictivos (galces o uniones) , se colocan materiales especiales resistentes al paso de la humedad. Si la condensación es excesiva, se recomienda usar un junquillo sobre el peinazo , con botaguas, cuidando que los del batiente y el larguero descansen sobre éste.

ALTURA

DE

Lado más largo del v1drio Hasta de de

100 250

100 c m 250 c m a ,00 cm a

GALCE

· -

Altur a del encaje mín1mo (h) Vldrto par v 1drto s1mple 1 10 mm 20 mm

12 mm

15 mm

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mm

20 mm

Para la instalación del v1drto, se debe tener en cuenta , además , las recom endaciones del f abricante

TABLA 3

F IG. 17

PALILLAJES Estos elementos son los más débiles respecto a los agentes climáticos, ataque de insectos y hongos , y peso del vidrio, debido a sus reducidas dimension es y compli­ cados ensambles. Si ellos son necesarios por diseño arquitectónico, se recomienda seguir las rela ciones indicadas en la fig. 17, para un solo vidrio (a y b) o para acristalado ter­ moa cústico (e y d). En este último caso resulta muy oneroso colocar "vidrios pares" pequeños, por lo que se han desarrollado dos técnicas. Una consiste en incorpo­ rar el palillaje entre las dos láminas de un vidrio par (fig. 18-a) y , la otra, en sobreponerlo , ya sea por el inte­ rior , exterior o en ambas caras (fig. 18-b). Esta última solución tiene la garantía de poder retirar el palillaje para la limpieza , además de dar rigidez al vidrio. Esta solu­ ción también puede ser usada con un vidrio. La sujeción se produce por pegamento o encastres en el ba stidor. 112

a

b

A

B

FIG. 18

COLOCACION DE LAS VENTANAS

1 J

Este capítulo trata de la ubicación de la ventana en obra, dentro de estructuras de madera. Las recomenda­ ciones y detalles tienen por finalidad dar conceptos gene­ rales, en base a lo cual el profesional podrá diseñar, eje ­ cutar o colocar estos elementos. Se consignan algunos ejemplos fuera de lo habi­ tual en el medio nacional, pero factibles de realizar. Una buena colocación de la ventana asegurará una mayor dura­ ción en el tiempo, facilidad de operación, de manten­ ción, e incluso de recambio . Básicamente existen dos sistemas.de ejecución de esta partida de obra: fijaciones rígidas y fijaciones flexi­ bles. El primero hace solidario el cerco con la estructura. El segundo permite, por medio de las fijaciones, absor­ ber movimientos producidos por dilataciones, empujes horizontales (vientos y sismos), y por cambios dimen­ sionales de la ventana. Las deformaciones consideradas para estos efectos se producen en el sentido del plano de cerramiento. No es posible indicar las relaciones de tamaño va­ no-ventana para determinar cuando usar unos u otro sis­ tema de fijación. Esto depende de la rigidez del tabique en d cual la ventana va colocada. Indudablemente las holguras deberán ser menores en una estructura de ma­ dera con arrostramiento en base de placas , por ser este sistema menos deformable que el de poste-viga de mar­ co (C.E. 1 Pág . 8 y 9). Los movimientos en el sentido del plano de la ven­ tana se absorben por medio de fijaciones flexibles y se­ llos. Estos, además, permiten salvar las posibles imperfec­ ciones del vano.

METODOS DE COLOCACION La oportunidad de la colocación tie la ventana en el hueco está determinada por el método de erección que se adopte . Esta elección condiciona además el diseño de posibilidades: la unión . Podemos distinguir básicamente las siguientes Conformar los vanos y después hacer la ventana a medida. Es una técnica aceptable, pero depende en gran medida de la precisión en la medi ión del hueco y en la confección de la ventana. Es un método de alto costo que necesita un tiempo adicional, porque requiere la fabricación de cada ventana, a medida (fig. 19-a). Colocar las ventanas mientras los tabiques se alzan. Esta técnica es posible en las construcciones de entra­ mados de madera, aunque trae consigo el peligro de estropear la ventana durante la construcción de otros

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VENTANA

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VENTANA

FIG. 19

elementos de la obra, por lo cual es necesario prote­ gerla. Este método es altamente recomendable en los sistemas prefabricados por disminuir las faenas de obra (fig. 19-b). posteriormente la ventana. Para esto es necesario te­ Ocupar plantillas para conformar el hueco, colocando ner una serie de ellas con dimensiones idént icas a las de la ventanas, lo cual es difícil e involucra un costo adicional, aunque este costo es menor que el que se requiere en el primer método indicado, si se toma en cuenta el tiempo de uno y otro sistem,a (fig. 19-c). Formar los vanos con medidas coordinadas, para co­ locar posteriormente las ventanas en el momento con­ veniente. El éxito de este método depende del grado de control dimensional en la fabricación y en la obra, ya sea para la ejecución del vano y de las exactas di­ mensiones de la ventana (fig. 19-d). 113

FUAClONES A

Los problemas más frecuentes en este tipo de en­ cuentro son los relativos al poco espesor de la ventana y a las irregularidades del vano, ya sea en textura o en tolerancia . El estudio de las uniones lo separaremos en tres puntos; sujeción , sellos y vierteaguas.

ESTRUCTURA ClAVO O TORNillO

SUJECION. El punto más crítico de la fijación de las ventanas a tabiques de madera son las eventuales de­ formaciones de estas estructuras, que no deben afectar a la ventana. Existen algunos casos en los cuales el cerco es parte de la estructura del tabique , pero por ser escaso su uso y poco recomendable es que no se considerará en esta ocasión. El método de colocación de una ventana de made­ ra, como se ha dicho, depende del grado de rigidez del tabique. Este debe ser determinado y detallado en la eta­ pa de proyecto para lograr una correcta solución de la fi­ jación y de las terminaciones perimetrales del vano. Rígida. Algunas formas de lograr sujeciones rígidas se indican en la fig. 20 y consisten en la colocación de cuñas y de elementos de anclaje. Se procede de la si­ guiente manera: Se clava o atornilla el cerco al pie derecho dejando cazadas las cuñas entre ambos elementos (fig. 20-a). Ambos forros, tanto el exterior o la placa base, se so­ breponen y sujetan el cerco. Esta solución exige una gran precisión en la obra (fig. 20-b). Se debe colocar cada cierto espacio una platina clava­ da o atornillada al pie derecho y cerco (fig. 20-c).

CERCO ClAVO O TOA

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ESTRVCT\JRA

CLAVO O TORNILLO PlEJJNA

FIG.20

En todos estos casos, las terminacones de contor­ no del vano pueden atracar el cerco , sin necesidad de preveer movimientos como sucede en las uniones flexi­ bles que se indican a continuación . Flexible. Algunas formas de lograr este tipo de sujeción son las siguientes: · Después de aplomada la ventana se fija a las piezas conformantes del vano, por medio de una pletina (pa-. ta) semiflexible que se atornilla o clava al cerco (fig. 21-d). Se atornilla o clava desde la estructura hacia el cer­ co ya perforado previamente, para permitir el movi­ miento de éste en el plano del tabique, o a la inversa, se perfora la estructura y se clava o atornilla el cerco (fig. 21-e). Cuando no es posible la solución anterior , o el cerco va más al interior, se puede calar el cerco para intro­ ducir una pletina en él y fijarla a la estructura (fig. 21-f).

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ClAVO O TORNlllO

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SELLOS. Todas estas fijaciones son susceptibles a infiltraciones de aire y agua. Para solucionar este in­ conveniente, se recurre a los sellos. Los hay de dos tipos: Sellos preformados o elastómeros: P.V.C., cordón de cá-

114

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J FIG. 21

ñamo, espuma plástica impermeable, etc.; o sellos elás­ ticos como silicona, poliuretano, caucho polisulfuro, etc. Los sellos deben ser suficientemente elásticos co­ mo para permitir absorber las irregularidades de los ma­ teriales que concurren en la junta. Los colocados en obra o elásticos, deben tener un espesor mínimo de 3 mm y máximo de 2S mm para permitir una adecuada penetra­ ción del sellante (1O mm). En juntas elásticas se coloca un material de relleno (espuma plástica o poliestireno expandido) para disminuir la cantidad de sellante, que se denominan "junta seca". Algunos de los diferentes se­ llos se detallan en la fig. 22. Otro tipo de sello muy corriente, sobre todo en las uniones horizontales, es el confeccionado en base a ho­ jalatería metálica.

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VIERTEAGUAS. La función de éstos es, como lo indica su nombre, alejar el agua e impedir la infiltracio­ nes al cortar el recorrido de ésta en su caída. Estos pue­ den ser ya sea de madera, conformados en la peana o en otra pieza que se le une, o de otros materiales como: fierro galvanizado, acero inoxidable, cobre, aluminio, etc. Estos vierteaguas pueden ser láminas dobladas en obra o perfiles preformados que van colocados en los dinteles y/o alfeízares para cortar el escurrimiento so­ bre la ventana o impermeabilizar el alfeízar. Se deberá tener especial cuidado en el atraque del vierteagua con las jambas del vano, que por lo general, se hace retornar en los ángulos. Otras soluciones que se consideran en la fijación de estos elementos son: Utilización de una pendiente adecuada para el mate­ rial constitutivo. En madera --como se ha visto-.será IS0 y en metal de S 0 , fijado con gancho o listón para su sujeción y retorno impermeable contra el cerco o peana de la ventana. (fig. 23-a). Tener en cuenta que el vierteaguas sobresalga, a lo menos 8 mm en los metálicos y 12 mm en los de ma­ dera, del paramento del antepecho o ventana para for­ mar cortagotera. Si el botaguas está conformado por una plancha me­ .tálica doblada en la arista terminal del vierteaguas, se le ejecutará un recargado o doblado a la lámina pa­ ra poder alojar la sujeción o para obtener una arista lineal (fig. 23-b). Otra precaución a tener en cuenta es no usar clavos o tornillos en caras expuestas. En caso de ir el vierteaguas en la parte superior de la ventana, y si ésta es practicable hacia el exterior , el nivel de éste debe permitir la abertura de la hoja. Otra solución apropiada para estos problemas y para otros como la colocación exacta en obra, es usar un premarco. Este consiste en intercalar entre la estruc­ tura y la ventana , un elemento que se coloca junto con la ejecución del tabique , que consta de botaguas superior e inferior y jambas. Este premarco se fija a la estructura en forma s'olidaria para alojar posteriormente la ventana . En este caso, el cerco puede disminuir su sección depri­ miendo la altura . (fig. 24) Los conceptos antes descritos acerca de la coloca­ ción de ventanas son dif{ciles de visualizar en la realidad.

FIG. 23

FIG. 24

A modo de ejemplo , se indican algunos detalles típicos de realización en base a esas ideas. Las colocaciones indi­ cadas no son soluciones únicas . Cada proyectista podrá diseñar otras en base a la teor1a y "praxis" expuesta s. Los encuentros que se presentan en la colocación de una ventana son los ub icados en dinteles, alféizares y jambas ubicadas en los huecos de las estructuras de ma­ dera. Básicamente, existen dos tipos de fijacion es a la obra, las uniones rígidas y las flexibles. 115

EJEMPLOS DE COLOCACION FUACIONES FLEXIBLES. Estas uniones se describen en base a los ejemplos graficos siguientes. Ellas permiten como se ha indicado, absorber los movimientos de la obra que pueden afectar a la ventana. A modo de ejemplo, en la figura 25 se detalla un tipo de ventana de doble contacto, y en la figura 26 una de simple contacto, con la siguiente nomenclatura: l. Cerco. En detalle A-C, está constituido por un marco que per­ mite la apertura interior de una ventana de doble cQntacto que re­ guiere de bisagras especiales. En tl ') lleva un drenaje para evacuar las posibles filtractones de agua, como la de condensación, entre el peinazo y el conjunto, lo que per­ mite suprimir el botaguas. En D-F se usa un centro que toma el ancho del tabique con hojas practicables hacia el exterior. 2. Estructura del tabique. Ver Cua­ derno de Edificación en Madera Nro. l. 3. Revestimiento exterior. En am­ bos casos es recomendable colocar­ lo después de ubicada la ventana. 4. Membrana hfdrica. Debe ser puesta antes de ubicar la ventana o, en su defecto, ésta se debe forrar con una huincha suplementaria que cubra el perímetro del vano, como se indica .en detalle D-F. En todo caso en el dintel debe usar­ se esta solución, ya que la membra­ na general queda sobre el viertea­ guas para evacuar posibles filtra­ ciones. S. Vierteaguas. En el caso del deta­ lle B, el vierteaguas se ubica en el cerco, ya colocado en un rebaje de éste; posteriormente, se procede a sellar la unión. Para seearar y suje­ tar el vierteaguas, se utiliza un gan­ cho (5') que se clavará al alfeizar, antes de la colocación de la venta­ na. En detalle D, el vierteaguas va colocado en el dintel y se fija sobre la huincha de membrana hídrica del vano. Cuando el dintel queda protegido, ya sea por un alero, por una comiza, por la ventana retran­ queada o por otro elemento, se puede suprimir el vierteaguas . 6. Contramarco. Va en la solución A--C. Además de terminar el vano, su objetivo es cubrir las pletinas de anclaje, por lo cual se colocará para alojar la fijación y no para desnivelar estas piezas. La repisa se coloca pa­ ra dar una mejor terminación al al­ feizar, ya sea como parte del con­ tramarco o independiente (6'). 7. Barrera de Vapor. En detalles A-C ella retorna por el vano. En la situación D-E, retorna por el borde del revestimento. intenor, ya 116

FIG. 25

que éste se clava después de fijar el centro. 8. Revestimiento interior. En deta­ lle D-F el remate de este elemento no deberá impedir el movimiento de la ventana. 9. Pilastra. En la solución A-C se ha suprimido este elemento, pero se puede adoptar cualquier otra so­ lución de remate , debido a que la flexibilidad se produce entre el cer­ co (1) y el contramarco (6). En DF la pilastra debe ser fijada al centro para permitir el desplaza­ miento de ellos sobre los revesti­ mientos. 10. Fijación . En detalle A-C se efectúa por medio de pletinas do­ bladas de poco espesor , para per­ mitir que se deformen al producir­ se movimientos. Estos elementos tendrán acabados inoxidables. En (1O') la fijación se realiza por me­ dio de pletina plana , ya que no se requiere elastictdad en este punto. En D-F se ancla por medio de cla­ vos galvanizados colocados en 1 re­ baje interior del marco o se clava al centro, manteniendo una separa-

FIG. 26

ción por medio de cuñas, que se retiran posteriormente. En ventanas menores o en estructuras arrios­ tradas por paneles de contraplacado se puede suprimir las huelgas del dintel. 11. Canaleta de condensación. En el detalle B está ubicada en el pie­ nazo de la hoja con drenaje hacia el cerco y éste sobre el vierteaguas; y en el E está en el resalte del cen­ tro con salida hacia la peana. 12. Aislación. En tabiques de ma­ dera, ésta debe estar junto a la ba­ rrera de vapor. Es posible colocar un material rigido, como poliestire ­ no expandido, entre el cerco y la es­ tructura, cuando la distancia entre ellos es apreciable (para evitar puen­ tes térmicos e infiltraciones). 13. Sello. Se ejecuta según lo in­ dicado anteriormente en ese punto. 14. Junquillo. Ver acristalado. 15. Hoja. En detalle A -C está constituida por una pieza de 56 x 70 mm , al igual que el cerco; esto permite el doble contacto en forma holgada y alojar un vidrio térmico (vidrio par) en el galce. En D-F es

una hoja tipo standard nacional con canten¡1 para hacerla más imper­ meable a las infiltraciones.

FIJACIONES RIGIDAS. Estas · uniones son más sencillas de realizar que las anteriores, ya que estima que los pequeños movimien­ tos de obra no comprometen el buen funcionamiento de las venta­ nas. A modo de ejemplo, en la figu­ ra 27 se detalla un tipo de ventana de simple contacto, y en la figura 28 una de doble contacto, con la si­ guiente nomenclatura: l. Cerco. En serie A, B y C está constituido por un centro con aper­ tura al exterior de la hoja con cana­ leta de condensación en el cabezal inferior. En serie D, E,F, el cerco es de doble contacto con apertura hacia el interior y con cámara de descompresión. En E, el cerco se constituye en una peana con el vierteaguas integrado (I'). La cana­ leta de descompresión recibe el agua que se logra infiltrar y se eva­ cúa por el drenaje. Al peinazo de una ventana practicable al interior suele colocársele un botaguas. Esta solución no es recomendable por introducir una línea crítica de dete­ rioro prematuro en el ensamble. 2. Estructura. Ver Cuaderno de Edificación en Madera Nro . l. 3. Revestimiento exterior. El extre­ mo inferior en el dintel se debe cla­ var en el marco y terminar en corte de 45° (A). En el alfeizar debe morir sobre el vierteaguas (B). En las jambas se debe cubrir el marco y clavar (C). 4. Membrana hídrica. Esta debe retornar cubriendo el contorno del vano. Es conveniente que ésta sea una pieza contínua independiente que se fija sobre la general. En todo caso en D debe ser ejecutada de tal manera que el vierteaguas o fo­ rro reciba la membrana general y la otra vaya por debajo, para pre­ venir la conaensación del metal sobre el dintel. 5. Vierteaguas. En detalle E está constituido por una plancha dobla­ da bajo la peana con un retorno en su parte oculta que se aloja en el rebaje del cerco. En su extre­ mo externo, se sujeta doblándolo sobre un listón o puede fijarse con ganchos. En F, se ve la proyección del vierteaguas con el solape del ex ­ tremo que debe quedar entre cerco y membrana hídnca . 6. Contramarco. Es una pieza que se coloca en torno del vano, en caso de que la ventana lleve cerco. En el detalle E, es una repisa cubrealfei­ zar con canaleta que recibe la con­ densación (6').

JAMBA

FIG. 27

7. Barrera de vapor. Esta debe que­ dar cubriendo totalmente el contor­ no del vano y traslaparse con la membrana hídrica. 8. Revestimiento interior . Este pue­ de rematar a plomo o más adentro que el centro o contramarco. 9. Pilastra. Es una pieza o junquillo que oculta la unión del contramar­ co, centro o cerco con el paramen­ to interior del tabique . En las ven­ tanas de guillotina con contrapeso oculto toma mayor dimensión, ya que cierra la caja de estos mecanis­ mos. Cuando va por el exterior to· ma la denominación de la contra­ ventana. 10. Fijación. Se ejecuta con un clavo o tornillo retapado. 11. Canaleta de condensación. Es­ tos elementos pueden ir en el pei­ nazo de la hoja o en la peana del cerco. 12. Aislación. Idem fijación flexi­ ble. 13. Cuñas. Son ejecutadas en ma ­ dera y tienen como función fijar el cerco y alinearlo en su ubicación, por Jo cual pueden ir en cualquier

FIG. 28

cara interna del marco. En lo posi­ ble, contra el dintel y no sobre el al­ feizar por protección de la humedad. 14. Junquillo. Se coloca en torno al centro o a la contraventana cuan­ do éste se proyecta más allá del pa­ ramento interior. Este sello puede adoptar otras formas como cante­ rías, encastre en las J:liezas, etc., dependiendo del diseño arquitectó­ nico. 15. Hoja. En la serie A-E se deta­ lla una hoja simple. Este tipo pre­ senta grandes inÍiltraciones, las que aumentar: al tener que dejar separa­ ciones entre cerco y hoja para ab­ sorber los movimientos de esta últi­ ma. La serie D-F presenta una ven­ tana de doble contacto. Esta necesi­ ta una herrajería especial en vía de fabricación en Chile . 16. Sello. Ver punto correspon­ diente:

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CARACTERISTICAS DE LOS MATERIALES

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La elección de la madera para ventanas está deter­ minada normalmente por el costo, la facilidad de elabo­ ración y, en menor grado, por la duración. El aspecto externo influye cuando ella ha de quedar a la vista bar­ nizada. La elección de la especie a usar y su calidad van íntimamente ligadas a la duración de los elementos de madera de la ventana. En nuestro país ha ido variando de acuerdo a las disponibilidades de esta materia prima; inicialmente se ocupó maderas importadas y, posterior­ mente Lingue (Persea lingue). Al disminuir esta especie se popularizó el Raulí (Nothofagus algina), que se ocupa hasta hoy, y el Alerce (Fitzroya cupessoide) que es ape­ tecible por su duración. La disminución de la disponibi­ lidad de éstas y otras especies similares, hace que la ven­ tana tenga un alto costo. Ello ha obligado a encontrar sustitutos, que son de menor duración, si no reciben un tratamiento, un diseño y una mantención adecuada. El uso de coníferas laminadas, para alcanzar la es­ tabilidad dimensional de los perfiles, y obtener madera libre de defectos, es una tecnología de producción nor­ mal en otros países, pero aún en experimentación en el nuestro. Existen defectos inadmisibles en la madera para la elaboración de las ventanas, por lo cual ésta debe ser so­ metida a una rigurosa clasificación visual. La norma DIN 68360 indica como rechazable la madera que presen­ te algunos de los defectos señalados en la fig. 29. La duración y comportamiento de la madera en ventanas, depende en gran medida de las condiciones a que está sometida , por lo que es necesario protegerla contra la humedad, las oscilaciones térmicas y la radia ­ ción solar. Debe aceptar y controlar ciertos movimientos dimensionales causados por esos agentes, mediant e un correcto diseño y especificaciones técnicas. Para darle mayor protección y vida útil a la mad era , se le puede aplicar tratamientos preservantes, a través de diferentes métodos existentes, que se señalan a continuación: Impregnación por vacío y presión con sales o solven­ tes que hacen a la madera resistente al ataque de in­ sectos y hongos. Baño caliente- frío. Difusión (pinturas), ya sea por brochado o por pistola con los mismos solventes anteriores . Estas protecciones pueden constituir la termina­ ción definitiva o la base para un pintado posterior . Se deberá tener especial cuidado que estas protecciones re­ cubran totalmen te las piezas ya perfiladas y posterior­ mente los cercos, hojas y otros elementos por todas sus caras, antes de ser colocados en obra. 118

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F

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o

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TIPO DE VIDRIO Stnciuo Doble Tri e y Medium Vitr ea 4, 2 Vitr eo

S y Vttteac

57 8 Vítreo 10 V itrea V it rea

TABLA 5

ACRISTALADOS Entre los acristalados podemos distinguir las lámi­ nas de vidrio y las plásticas (fibra de vidrio reforzad , acn1ico , pepsiglass, etc.). Entre los vidrios existen los transparentes, los translúcidos, los llamados catedral y otros de tipo espe­ cial, que requieren de un cuidadoso método de coloca­ ción. Entre ellos el más común es el vidrio aislante ter­ mo-acústico , conocido en nuestro país como "Vidrio par" que por su mayor peso , requiere de un bastidor más resistente. La vida útil de este tipo de acristalado depende del perfecto sellado de sus componentes, de su mantención . y de la correcta colocación y fijación de ellos. Cuando se emplea láminas plásticas, se utilizan las técnicas comu­ nes de acristalam iento, aunque se debe tomar en cuenta la mayor dilatación de este material , por lo que las hol­ guras y profundidades deben ser mayores.

DIMENSION. El vidrio está sometido a esfuerzos como golpes, vibraciones y presiones de viento. Ello obliga a una correcta eleccción de su espesor. Para deter­ minar los espesores de los acristalados a utilizar en cada caso, sobre todo en situaciones muy expuestas, es nece­ sario calcularlos. Para facilitar esta operación, existen tablas por las cuales se puede especificar el espesor. En general, podemos decir que para el uso más acertado y real, es conveniente la utilización de aquellas que usan como variables la presión o velocidad del viento, con las respectivas correcciones por condiciones del terreno, al­ tura y ubicación. los espesores de colocación recomendados para tamafios dados de vidrios planos corrientes, instalados vertical­ mente y apoyados en los cuatro bordes: l. Determinar el "grado de exposición" a que estará ex­ puesto el vidrio según las condiciones que se indican

[ [] SEPARACIONES y PENETRACION DE INSTALACION RECOMENDADA 1HOLIUM 1

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FIJACION. En este punto se detalla la forma de fi­ jación del vidrio en el bastidor de la ventana y su rela­ ción con la exposición al clima. El sello final, ya sea por el interior o exterior de la ventana, no tiene mayor importancia si los materiales usados y el método de colocación son los adecuados. Pa­ ra decidir su ubicación en el diseño, habrá que tomar en cuenta los problemas de seguridad , mantención y reposi­ ción. Estos dos últimos parámetros se deben considerar sobre todo , en ventanas de edif icio en altura. Básicamente existen tres tipos de colocación del vidrio:mediante masillas ,junquillos y burletes.

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COLOCACION. La hoja tiene movimientos pro­ pios diferentes del vidrio por lo cual los elementos de madera nunca deben quedar en contacto directo con la lámina. Para evitar esta situación, se usan taquillas, en los cuales se asienta el canto del vidrio. El contacto late­ ral con el galce o junquillo se evita mediante la coloca­ ción de separadores,para permitir la penetración adecua­ da o dejar incorporado el sello de impermeabilidad en cantidad suficiente. Los taquillas pueden ser de madera dura, plomo , PVC rígido , neoprén, etc. Los separadores son de los mismos materiales, pero más blandos. En la fig. 30 se detalla la colocación de ellos en bastidores de abatir y fijos. Las holguras que producen los taquillas y separa­ dores tienen relación con el espesor del vidrio, como se muestra en la figura 31 y se indica en la tabla 6, en que A es el espesor del separador, B el del taquilla y C la penetración mínima del sellante. La sujeción del vidrio a la hoja puede efectuarse mediante masillas, junquillos o burletes, o combinados entre sí. -

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3. Buscar en la tabla 5 y en la columna de "exposición" (determinada en el punto 1), la cifra igual o más pare­ cida por exceso a la constante "R". En los extremos de la línea horizontal que contiene la constante ubica­ da, se leerá el espesor del vidrio recomendado en fun­ ción de su ubicación aproximada y de su tamaño.

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FIG. 31

a) Masillas. La masilla de aceite de linaza es la más anti­ gua, económica y de mayor utilización, pero es difícil de conseguir en nuestro país. Si no se cuenta con este diluyente para su preparación y si se desea una dura­ bilidad aceptable, se recomienda utilizar otros siste­ mas sellantes, en base a caucho (siliconas), poliureta ­ nos, etc.,que reemplazan en excelente forma a lama­ silla de primera calidad. Para prevenir la pérdida de los componentes oleosos por acción atmosférica (con el consecuente agrietamiento y rotura de la masilla), se debe pintar la masilla con una capa de óleo, tan pronto como se haya endurecido lo suficiente para admitir esta terminación y dar otra mano a los 28 días. El bastidor debe recibir imprimación antes de colocar el vidrio y la masilla. 119

El enmasillado se suele ubicar por fuera para proteger el interior contra la penetración del agua, rematán­ dose con bisel para que ella escurra. Esta solución es aceptable sólo con masillas o sellantes de alta calidad. La fijación del vidrio en este caso es por medio de puntas o grapas. Es necesario dejar el ancho sufi­ ciente entre la parte delantera del galce del basti­ dor y el vidrio, a lo menos 6 mm., para asentar el vidrio y biselar la masilla. Por todos estos inconve­ nientes es recomendable la colocación de éste por el interior (fig. 32). Debido al peso del acristalamiento este tipo de unión no se puede utilizar con perímetro mayor de 4,8 m ó 3,6 m. En situaciones muy expuestas a la intempe­ rie en las cuales debe usarse alguno de los sistemas que se presentan a continuación, es importante con­ siderar que la duración de un material no es mayor a diez años, dependiendo principalmente de la calidad, colocación y mantención. b) Junquillos. Este sistema de unión se difunde cada vez más como solución para los grandes acristalamientos. La fijación por este método contempla el uso de masi­ llas y otros materiales ubicados entre el galce y el jun­ quillo (fig. 33). El vidrio debe ser instalado preferen­ temente por el interior, para seguridad y prevención del prematuro deterioro del junquillo a causa del cli­ ma y de su reducida sección. Como elemento de sujeción del vidrio se ocupa uno o más materiales de alta calidad, ya sea compuestos que no fraguan (silicona) o elementos· en seco (burletes), y separadores o taquillas. Las masillas deben aplicarse en todo el contorno, sin colocar puntas, antes de asentar el junquillo de madera u otro material. La utilización de sellos elásticos con junquillos en vez de masilla tiene la garantía de que se acomodan me­ jor a los movimientos de la unión, manteniendo su estanquidad, por lo cual son empleados con muy buenos resultados. Debido a su alto costo se aplican, sólo en algunos casos en las partes expuestas de la unión usando materiales más económicos en la parte oculta de la unión , masillas, cintas de moltoprene u otro material similar.

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5

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' Junto .tástial•

vano

7 Ri ditod:o r

FIG. 33

e) Unión con burlete . Se utiliza este término para aque­ llas uniones que ocupan perfiles de PVC o caucho y que no requieren ningún otro compuesto para pro­ ducir el sello. Aunque este tipo de sellado encuentra su mayor aplicación en ventanas de aluminio y de PVC, también se puede utilizar con éxito en ventanas de madera, afianzados con junquillos o e cajados en ranuras del cerco o bastidor. La forma de aplicación dependerá básicamente de su perfil (fig. 34). En la fabricación de los burletes se ocupa generalmen­ te PVC o caucho compacto, los cuales tienen la cuali­ dad de que no se comprimen y sólo cambian de for­ ma. Por esta raz'ón el perfil es de gran importancia , ya que éste deberá absorber el movimiento entre el vidrio y la madera.

120

HERRAJERIA

Estos accesorios son los elementos necesarios e indispensables para hacer practicable las ventanas. Geqé­ ricamente se les demonina herrajes o quincallería. En su fabricación se.utiliza principalmente acero, bron­ ce, aluminio, aleaciones de zinc, latón, etc. Ultimamente se están fabricando con pláticas en algunos elementos de españoletas , fallebas, manillas, o en partes,como dis­ cos de fricción, sujeciones, etc. El empleo de los diferen­ tes metales o de plásticos está dado por el costo, la apa­ riencia y la duración que se requiera. Los herrajes y sus fijaciones han ·de resistir Jos es­ fuerzos aplicados en ellos, tanto en las maniobras nor­ males o los intentos de soltarlos en forma indebida, co­

C

IIISAGRAS S

••

DE MlElAS

mo también en la acción del viento y la lluvia, ya sea con la ventana cerrada o abierta . En este último caso, deben resistir los golpes al cerrarse violentamente. Los puntos de mayor falla en los herrajes son los de uniones, por lo cual ha de tenerse mucha precaución en este aspecto, sobre todo en los tornillos para fijarlos. Estos tendrán la dimensión suficiente para esa función, pero no deben ser más resistentes que los herrajes, de manera de no dañar la madera. Entre los tipos de herrajes podemos distinguir los de giro y los de cierre.

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DE GIRO El gozne o bisagra es el elemento más corriente y económico que se usa para enlazar la hoja con el cerco ne las ventanas practicables por rotación. Estos pueden ser de diferentes formas y tamaños. Consisten en dos ele­ mentos que rotan sobre un eje. Los hay de alas, y de es­ pigas o pernios. En Jos primeros, según la forma de unión , se encuentran las de alas planas, dobladas y de paletas (fig. 35-a , 35-b y 35-c). Según su colocación pueden ir sobrepuestas o embutidas. Las de espiga pueden ser cla­ vadas, atornilladas o encastradas con clávijas para asegu­ rar su afianzamiento (fig. 35-d). El eje de las bisagras puede ser fijo o retirable. En este último caso, se conoce la bisagra de pome1, la cual permite descolgar la hoja sin sacarla. En algunos países se ha desarrollado un herraje que permite girar la ventana en dos posiciones diferentes. Una hoja de ventana puede fijarse al cerco con dos elementos de giro como mínimo (fig. 35-e). Ellos deben ir colocados a una distancia que varía entre 1/ 5 de la lon­ gitud del batiente como mínimo y un máximo de 250 mm. del borde. El gozne superior al abatirse trabaja a tracción. Cuando la hoja es muy pesada, es necesario co­ locar más de dos bisagras, que se ubican como se indica en la figura. 120

DE CIERRE Las principales exigencias de estos herrajes son re­ ferentes a la sujeción de la ventana en su posición de ce­ rramiento, lo cual no impide que también la fije en otras posiciones. En algunos casos especiales estos mecanismos son parte del de giro o apertura como en las ventanas de doble accionamiento ya indicadas. Estos elementos de cierre deben, en Jo posible, fijar la hoja en más de un punto para impedir deformaciones e infiltraciones. Existe diferente quincallerla en el mercado nacio­ nal para el cerramiento de ventanas. Las más recomen­ dables son las españoletas de cremona, que .fijan la ven­ tana en la parte superior e inferior (fig. 35-f). Actual­ mente se estudia la producción de un tipo de españoleta oculta o falleba, que se ubica en el canto del larguero y afianza las hojas en tres puntos.

ENSAYOS DE VENTANAS

Las ventanas deben ser probadas a través de los ensayos correspondiente que establecen las normas chile­ nas NCH 889 EOF 71 de resistencia mecánica y NCH 891 EOF 71 y NCH 892 EOF 71 de estanquidad.

ENSAYOS MECANICOS

PARA VENTANAS

ABISAGRADAS

ces de resistir las cargas producidas por el viento y cho­ ques o empujes debido a su uso y eventuales forcejeos. Debe asegurar además una estanquidad mínima al aire y

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tificadas en algún centro o institución de reconocida competencia. Luego de ser sometida a estos ensayos, la ventana y sus elementos no deben presentar deforma­ ciones permanentes ni deterioro que perjudiquen su fun­ cionamiento y su apariencia original.

A8t5AGRADAS

ROtAJ'ORIA$

muestran los tipos de ensayos mecánicos para ventanas una impermeabilidad absoluta al agua. En la tabla 7 se abatibles de acuerdo a la norma chilena. Para una mayor seguridad y para poder contar ade­

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TABLA 7

122

Cámara de Infiltración -Universidad del Bfo-Bío

122

CONCLUSION

El presente Cuaderno, como se aprecia , presenta dos tipos básicos de ventanas de abatir: la de un contac­ to, que es la que tradicionalmente se ocupa en Chile y algunos ejemplos de ventanas de doble contacto. Es in­ dispensable que en el país se introduzca la de este último tipo si se desea una mayor durabilidad de las ventanas y un ahorro de energía sustancial en comparación a otras, tanto de metal como de madera,con diseño tradi­ cional. En este momento se está produciendo una deman­ da incipiente de este tipo de ventanas que exige una nue­ va tecnología en diseño , fabricación, accesorios, etc. Es­ ta Universidad, conciente de esta circunstancia , lleva ade­ lante una investigación relativa a ventanas con estas ca­ racterísticas que cuenta con el apoyo de la Organización de las Naciones Unidas para el Desarrollo Industrial (ONUDI).

Algunas industrias colaboran en este proyecto me­ diante la fabricación de herramientas de corte, herrajes, burletes, etc.,. lo que nos hacen prever que en un corto plazo , se podrá contar con ventanas de madera standard de doble contacto. En la actualidad es posible contar con este tipo de ventanas, importando pernios y fallebas para su fabri­ cación. Está en estudio la producción de estos elementos en nuestro medio. Una finalidad especial de este número de los Cua­ dernos de Edificación en Madera, ha sido incentivar el uso de ventanas de madera standard de doble contacto a fin de producir una demanda de ellas de modo que la industria nacional produzca los elementos necesarios para su elaboración. En una edición futura de estos Cuadernos, se dará atención a otros tipos de ventanas en madera.

123

--

122

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,,

•

••

NORMA ALEMANA. DIN 68121: "Ventanas y puetas de madera- Perfiles" .Traducción efectuada por Universidad del Bío-Bío. INSTITUTO E. TORROJAS. "P.I.e.t. 70,Capítulo: Vidriería". Madrid, I.E.T.C.C. 1969. GUZMAN E., EUCLIDES. "Indice técnico de materiales de construcción". Santiago. Editorial de la Universidad de Chile. GUZMAN A., EUCLIDES. "Curso de edificación". Santiago. Ed. Universitaria. 1980. BECKETT, H.E. y GODFREY , J.A. "Ventanas". Barcelona. Ed. G. Gili S.A. 1978. ELDER, A.J. y VANDERG, MARITZ. "Construcción Manuales A.J.". Madrid, Ed. Blume . 1977. FRICK, KROLL y NEUMANN. "Tratado de construcción". Barcelona. Ed. G. Gili S.A. 1971. HANASYDE, CECIL. "Detalles cotidianos". Madrid. Ed. Blume. 1981. EICHLER, FRIEDRICH. H. Blume. 1973.

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AISLACION ACUSTICA DE ENTRAMADOS

UNIVERSIDAD 124

DEL

DE PISOS

BI0-810

@ ISSN0716-5536

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Editado por Universidad del Bío-Bío Avda. Collao 1202- Casilla 5-C- Fono: 314364 (288) - Concepción - Chile 1990

•

INDICE

Pág. INTRODUCCION ........................................................................................................................... 127 NORMAS Y DEFINICIONES ........................................................................................................ 129 NOCIONES GENERALES DE ACUSTICA ................................................................................. 132 EFECTO DEL SONIDO EN LOS SOLIDOS ................................................................................ 134 ENTRAMADOS HORIZONTALES .............................................................................................. 136 PROPOSICIONES CONSTRUCTIVAS ........................................................................................ 138 ENTREPISO CON ENVIGADO DE CIELO A LA VISTA.......................................................... 139 ENTREPISO CON CIELO ................................................................................................... 143 ENTREPISO CON PISO FLOTANTE........................................................................................... 148 AISLACION ACUSTICA DE RUIDOS POR VIBRACIONES .................................................... 151 BIBLIOGRAFIA ..................................................................................................................152

UNIVERSIDAD DEL BIO-BIO CUADERNOS DE EDIFICACION EN MADERA Facultad de Arquitectura, Construcción y Diseño

AUTOR DEL PRESENTE NUMERO: Arquitecto ·Ricardo Hempel Holzapfel. COLABORADORES: Arquitecto Mario Pozo Salgado, Docente Margarita Gatica Ramírez, Facultad de Educac ión. COMITE ASESOR: Arquitecto Ricardo Hempel Holzapfel, Constructor Civil César Palacios Monti, Arquitecto Roberto Goycoolea Infante, Arquitecto Gerardo Saelzer Fuica, Arquitecto Gerardo Valverde Vildósola , Arquitecto Cecilia Poblete Arredondo. COORDINACION: Arquitecto Gerardo Saelzer Fuica , Director Centro de Desarrollo en Arquitectura y Construcción.

126

e

INTRODUCCION

Es importante para el bienestar y la salud del hom­ bre, poder habitar ambientes con adecuado confort acústico. Actualmente proporcionar una buena protec­ ción acústica resulta más necesaria que antes por dos ra­ zones: los sistemas constructivos modernos perm iten el uso de elementos más esbeltos y más livianos que los de antaño y porque la tecnología actual genera hoy más ruido en el ambiente que nos rodea. (Fig. 1). Especial importancia tiene la protección acústica en edificios destinados a oficinas, escuelas, hospitales, hoteles y otros. Pero también es indispensable preocu­ parse de ella en la construcción habitacional , ya que se pretende que el hombre pueda descansar y relajarse en su vivienda . Para lograr esto se hace necesario proteger­ lo contra ruidos del exterior, de los vecinos y de los am­ bientes internos colindantes. En el presente cuaderno se entrega una relación de algunos sistemas de protección acústica aplicados a la construcción en madera. Los sistemas estructurales en madera presentan grandes ventajas, como las siguientes: Flexibilidad, que permite el uso de una gran gama de materiales de terminaciones diferentes. Durabilidad, que se garantiza por medio de un diseño y tecnología adecuada, y Elasticidad de sus elementos entrelazados, que da gran estabilidad al sistema absorbiendo las acciones horizontales (viento y sismos). Frente a estas ventajas existen algunos inconve­ nientes como la débil aislación acústica, que se debe fun­ damentalmente a la poca masa de la estructura de made­ ra y a los interticios en su construcción. Por este motivo se ha estimado conveniente presentar un cuaderno dedi­ cado a mostrar , especialmente por medio de gráficos, al­ gunas soluciones constructivas que resuelven en forma adecuada esta debilidad inherente a las construcciones de madera. Teniendo esto como objetivo, se ha sintetizado al máximo la información necesaria para poder compren­ der el fenómeno acústico (características físicas del so­ nido, sus cualidades, su propagación y sus efectos). Este cuaderno se ha centrado en la explicación de las formas de cómo poder lograr ambientes con el confort acús­ tico conveniente. Los diferentes entramados de una edificación deben responder a varia
128

Fig. 2

Fig. 3

127

Este cuaderno centra el análisis específicamente en los entramados de pisos, con el fin de sistematizar la información existente sobre protección acústica en este tipo de estructura. Tradicionalmente se ha aceptado que los entra­ mados de entrepisos de madera son deficientes aislantes acústicos en comparación con losas de hormigón u otro material de características parecidas. Esta realidad es concebida como un hecho propio de la naturaleza de las posibilidades de aislación acústica que tiene una cons­ trucción en madera. Esto lo ratifica la LEY DE LA MASA, que dice que el nivel sonoro transmitido de un lado al otro, disminuye proporcionalmente al peso del elemen­ to por el cual pasa este sonido; es decir, A MAYOR MA­ SA MENOR TRANSMISIBILIDAD ACUSTICA (Fig. 4) . Este es un hecho de todos conocidos y de fácil capta­ ción en el medio que nos rodea . El peso propio de un entramado de madera, con sus recubrimientos superiores e inferiores, es de aproximadamente 100 Kg/m2 y el de una losa de hormigón es de 400 Kg/m2, lo que, desde este punto de vista muestra la dificultad de lograr una buena aislación. Es necesario establecer que la ley de las Masas só­ lo es aplicable a masas homogéneas, como son los ele­ mentos conformados por pétreos, sin embargo no hay claridad en relación al uso de elementos compuestos como los usados en los entrepisos de madera que constan normalmente de dos o más capas. El comportamiento de estos elementos compuestos es diferente debido a que interviene el PRINCIPIO DE ELASTICIDAD: el nivel sonoro transmitido de un lado al otro, disminuye cuanto más elástico y flexible sea el material que compone el elemento divisorio; es decir, A MAYOR ELASTICIDAD MENOR TRANSMISIBILIDAD ACUSTICA . Aprovechando esta condición, se puede lograr ma­ yor aislación acústica con un entramado de madera que con una losa de hormigón, siempre que las diferentes capas que componen el entrepiso de madera estén ade­ cuadamente distribuidas. Según como se superpongan las placas y se unan entre sí, se podrá obtener un buen resultado.

Ante la posibilidad de hacer intervenir una serie de diferentes materiales en capas sucesivas para obtener una buena aislación acústica, deberá elegirse la solución que dentro de-una cierta factibilidad económica sea po­ sible realizar. Se puede lograr una excelente aislación en entrepisos dependiendo no obstante del factor costo , el que en definitiva permitirá decidir la solución a adop­ tar. También es necesario saber que los materiales ab­ sorben más los tonos altos, o sea, las altas frecuencias son más susceptibles de absorber que las bajas, fenó ­ meno establecido en la LEY DE FRECUENCIA, que dice: A MAYOR FRECUENC IA (AGUDOS), MENOR TRANSMISIBILIDAD ACUSTICA (Fig. 5). En nuestra realidad las experimentaciones sobre el tema de la aislación acústica están en una etapa inci­ piente , existen coeficientes de absorción acústica de una· serie de materiales , pero se desconoce el re sultado en la combinación entre varios de ellos y la estructura sopor­ tante. Ensayos de este tipo aún están por realizarse en nu estro país. Las características generales de las estruc­ turas y de los materiales de recubrimiento más usados poseen parámetros similares a los utilizados en países desarrollados . Por lo dicho, es necesario aclarar que los valores en decibeles (dB) que se indican más adelante, no están confrontados con ensayos de laborator io en nuestro país, sino que se basan en informaciones de normas ex­ tranjeras. La meta de este cuaderno no es entregar coeficien­ tes exactos y comprobados de absorción acústica, sino dar a conocer soluciones constructivas; en parte, nuevas en nuestro ambiente, que garanticen una mejor aisla­ ción acústica. Otros números de esta serie de cuadernos abarca­ rán temas relacionados con la aislación del ruido exter­ no y la aislación en tabiques interiores de espacios habi­ tados contiguos .

1

R " (d8)

R (dB)

50 --r--- -- --,---

kg/m2 20

--J_---L--

25

50

L---

100

LEY DE MASA Fig. 4

128

200

---L--

400

L-

MASA

( para 500 Hz)

20L_

--

Hz

-- -L_

125

---L---¿

L_

250

500

1000 2000

LEY DE FRECUENCIA

FRECUENCIA

(para

100 kg/m2) Fig. 5

NORMAS Y DEFINICIONES

El instrumento legal que regula las condiciones mínimas de toda construcción es la Ordenanza General de Construcciones y Urbanización, que en su capítulo XXVII, en los artículos 345 y 346 clasifica los locales en relación a sus condiciones acústicas. Estos artículos establecen que los espacios construidos deberán some­ terse a las exigencias establecidas en las normas chilenas oficiales (NCH.). Las normas internacionales sobre condiciones acústicas en los edificios han sido revisadas en los últi­ mos diez años, aumentando genera'Imente las exigencias de aislación (Fig. 6.). La NCh 352 que se refiere a "Condiciones acústicas que deben cumplir los edificios" es del año 1961, por lo tanto, resulta incompleta e insu­ ficiente para el avance tecnológico actual. En su Art. 3° dice: "Esta norma se refiere especialmente: a) al aislamiento acústico que debe considerarse en las fundaciones, muros, pisos, tabiques, e instalaciones de los edificios. b) a la supresión o amortiguamiento de los ruidos den­ tro y fuera de los edificios, que puede obtenerse me­ diante ciertas restricciones que los eliminen en su ori­ gen o mediante el empleo de materiales absorbentes convenientemente dispuestos; y e) a la correcta conservación de los diversos sonidos du­ rante su propagación dentro de las salas destinadas a la audición, mediante la disposición de formas ar­ quitectónicas adecuadas o al empleo de materiales y elementos que aseguren la mayor igualdad posible entre el sonido emitido por el orador o el instrumen ­ to y la sensación sonora percibida por cada uno de los auditores". Este artículo sólo hace un enunciado general del problema acústico sin fijar niveles recomendables. El Art. 10° hace mención a los entrepisos , mate­ ria de este cuaderno, y da un valor de 35 dB de aisla­ miento acústico recomendable. "Art. 10°: l. Los muros de fachadas y los medianeros de los edi­ ficios lo mismo que aguellos tabiques interiores que estabfecen límites entre las diferentes casas, departamen ­ tos u oficinas, deberán consultarse en forma de asegurar un aislamiento acústico de 35 dB, como mínimo. 2. Los entrepisos y cielos del último piso que no lle­ ven losa de hormigón armado, deben consultarse en for­ ma de asegurar el mismo grado mínimo de aislamiento acústico. En todo caso, deberán proporcionar a lo menos el mismo aislamiento que los tabiques del mismo edifi­ cio". En el ANEXO II de la Norma Aislamiento del So­ nido, se establece que el valor de aislamiento acústico de 48 dB de una losa se considera insuficiente; de 49 dB, suficiente y, de 50 dB, bueno (Fig. 7.) . De acuerdo a este anexo que da valores para el hor­ migón podemos deducir los niveles de absorción acústi­ ca adecuados que debe tener un entrepiso de madera para poder garantizar un confort acústico a un espacio habitable (Fig. 8.).

MATERIAL

C EN m/s

Vidrio

5200

Acero

5000

Coníferos

4100

Hormigón

3800

Albañilería

3500

Cobre

3500

Maderas duras

3400

Agua

1450

Plomo

1300

Corcho

500

Aire

340 Fig. 6

TIPO 0: TABIQUE

PESO FOR m2 ( kg/m2)

!t-OCE ( dB 1

24 cm LadriUo hueco

460

55

18 cm Concreto

430

54

12

cm

Concreto

360

55

24

cm

Ladrino hueco

350

53

12 cm Ladrillo huero

270

49

10 cm Concreto

230

47

12 cm ladrillo hueco

200

47

18

30

10 cm Entramado de madero

DE

DEBILITAMENTO

y forro de madeio. Fi.g. 7 NIVB. EN dB. CLASFI
120 110

CLASE DE RUOO

100

Doloroso Explosiones Extremadamente Turbina de avión Fuerte Sirena bomberos

90

Muy fuerte

80 70

Fuerte

60

50

Moderado

o

Hogar ruidoso Sala estar

Débil

20

10

Oficina ruidcso, restaurant Aspiladora

40

30

Ruido muy fuerte de tráfico Radio fuerte, ruido de niños

Estudio biblioteoo Ambiente silencioso, reloj

Muy débil

Ruido de respm:ión

lnauá1ble

lknbrol de la audici6n Fig. 8

129

DEFINICIONES

COWRESK>N PRESION

J:\flf\AAFt , •

DEL ocm

T lEMPO Y DISTANCIA Fi&.1Q-a

SONIDO: Es la vibración de un medio elástico en forma contínua y regular, capaz de producir una sensación auditiva (Fig. 10-a). RUIDO: Es una mezcla compleja de sonidos con fre­ cuencias diferentes e irregulares (Fig. 10-b).

AMPLITUD tono

sorúdo

ruido

estallido

frecuencia

(graves)

(agudos)

Mayor

20000 Frecuencia (Hz)

Menor energía

Mayor

RELACION ENTRE FRECUENCIA Y ENERGIA

(dBl

/

100

/

/ 11

V

40

11

V

20

11

V 2

2· 2·V' 2·W 2· 2 0.2 1

Fig. 12

130

TONO: Es una cara ct erización subjetiva del sonido o ruido que determina su posición en la escala musical. Esta caracterización depende de la frecuencia del soni­ do, así como de su intensidad y forma de onda (Fig. 1 0c).

SONORIDAD: Es una caracterización subjetiva del so­ nido que representa la sensación sonora producida por el mismo a un oyente. Depende fundamentalmente de la intensidad y frecuencia del sonido .

11 60

NIVEL DE PRESION ACUSTICA: Es el nivel físico de intensidad sonora y en la práctica, se mide a través de la presión sonora acústica. El oído transforma las presio­ nes sonoras en sensaciones auditivas, pero su sensibili­ dad es limitada , es decir , no percibe de la misma for­ ma todas las frecuencias (Fig. 12). Unidad: Decibelio dB

TIMBRE: Es una característica del sonido que permite distinguir varios sonidos del mismo tono producido s por fuente s distintas (piano, violín, etc.). Depende de la intensidad de los distintos armónico s que componen el sonido .

Fig. 11

120 NTENSDAD

FRECUENCIAS PREFERENTES : Los sonidos audibles se encuentran entre 20Hz y 16.000 Hz, pero para medi­ ciones acústicas arquitectónicas se utilizan las llamadas frecuencias preferentes que son: 125, 250 , 500, 1000, 2000 y 4000Hz . ONDA ACUSTICA AEREA: Es una vibración del aire caracterizada por una sucesión periódica en el tiempo y en el espacio, de expansiones y compresiones. (Fig.tO·a).

TIEM'O

Menor frecuencia

FRECUENCIA: Es el número de pulsaciones de una on­ da acústica senoidal ocurrida s en un tiempo de un se­ gundo. Unidad: Hertzio Hz (Fig. 11).

20

200 100 PRESION ¡Nfm2)

COEFICIENTE DE ABSORCION: Es la relación entre la energía acústica absorbida por un material y la energía acústica in cidente sobre dicho material por unidad de superficie . Símbolo: >-.

COEFICIENTE DE AISLACION ACUSTICA: Es la di­ ferencia entre el nivel sonoro ambiente en el cual el so­ nido es emitido y el nivel sonoro ambiente del recinto en el cual este sonido es percibido. Unidad: dB

Sonido Reflejxlo en la superficie

6

Flujo Acústico

AISLAMIENTO ACUSTICO: Es la diferencia entre el nivel de intensidad acústica incidente (Ltl) y el nivel de intensidad acústica transmitida (Lt2). Fórmula: D = Ltl - Lt2 Unidad: dB AISLACION SONORA DE UN PANEL O MURO: Propiedad de un paramento para oponerse a la transmi­ sión del sonido de un lado a otro. El aislamiento acústi­ co varía con la frecuencia, siendo mayor la pérdida de transmisión en altas frecuencias (agudas) que en bajas (graves).

Pérdida de poros

Sonido Transfor­ mado en calor

V Sonido que atraviesa

ABSORCION ACUSTICA: Fracción de la energía acús­ tica que no es reflejada por una superficie, al incidir en · ésta una onda sonora. El porcentaje de absorción depen­ de por una parte, de la estructura molecular del mate­ rial y, por otra de la frecuencia y ángulo de incidencia de la onda sonora (Fig. 13). CONFORT AUDITIVO: Acondicionamiento de un es­ pacio de modo que tenga una protección acústica ante diversos ruidos (aéreos, de impacto, del entorno) y que además proporcione una correcta transmisión acústica de manera que los sonidos emitidos dentro del recinto posean una aceptable inteligibilidad. AISLAMIENTO DE UN ELEMENTO CONSTRUCTIVO SIMPLE: El aislamiento específico de un elemento cons­ tructivo es función de sus propiedades mecánicas, y pue­ de calcularse aproximadamente por la ley de masa, que establece que la reducción de intensidad acústica a tra­ vés de un determinado elemento es función del cuadra­ do del producto de la masa unitaria (M)¡or la frecuen­ cia considerada (f) (Fig. 14) a= (fx M) y en decibeles es a = 10 log (f x M)

la pared

Fi&.l3

dB

a +18 a+12 a+ 6

a 2f

4f

Hz

PresentociÓn gráfica de la Ley de Masa Fi&. 14

AISLAMIENTO DE ELEMENTOS CONSTRUCTIVOS MULTIPLES: Consiste en lograr aislamiento acústico por medio de placas superpuestas en vez de aumentar masa. El comportamiento de los elementos múltiplos . depende de diversos factores: influencia de la ligazón elástica entre las placas; influencia de la ligazón rígida entre las hojas; influencia de los elementos constructivos adyacentes; influencia de la estructura (Fig. 15).

Ej.;

ELEMENTO CONSTRUCTIVO MULTIPLE

Fi&.l5

131

NOCIONES GENERALES DE ACUSTICA

--+---l-+--+-H-f---+-1-+4

r--+-+-+-++-r--+--+-+----4'--+ f 1.-d-c 'l-4-+-k-1--+++ f----f+--t-+----4-+---+'---4<+--+---+

r----+-++-+--+--1-+--+"*1-\ H !- -t-+-+-+----t-++-t-+'cl--t

;.--+-+-+--++-++-t---+--k-1 L--+-+-+--++-++-t---+-+--'1

·---+-+-+-+----t-++-1---+-+-1

ll)))) RUIDO AEREO

RUIDO DE IMPACTO

Fig. 16 12o NTENSDAD 100 (dB)

1 / 1/

V

60

V

40

V

20

V HJS 2-Ji. 2-ll 3 Hl 2 0,2

2 1

20

m

t1

200 PRESION {Ntrn2)

Fig, 17 ,-- ,----

-

120

/1

--

_¡ 1

/

100

Se entiende como sonido, a oscilaciones y ondas de un medio elástico que se esparcen esféricamente , dis­ minuyendo en intensidad a medida que se alejan de la fuente. Estas ondas son audibles para el oído humano cuando sus frecuencias fluctúan entre 20 y 16.000 Hz. Cuando estas ondas se propagan en el aire, se habla de la propagación aérea y cuando su medio es un cuerpo ma­ sivo se le denomina propagación por impacto (Fig. 16). Se diferencian sonidos, tonos o armónicos y ruidos (Fig. 10), siendo las oscilaciones del primero sinusoidal en re ­ lación en el tiempo. El número de oscilaciones por se­ gundo se denomina frecuencia y su unidad de medida es el Hertz (Hz), por tanto 100Hz significan 100 oscilacio ­ nes por segundo . Las frecuencias que más interesan en el caso de la constrúcción se ubican entre los 100 y 3.000 Hz. El ruido en cambio, es una combinación de frecuencias e intensidades compuesto de tonos puros, los cuales no siguen ninguna ley precisa y están en una relación numérica difícil de clasificar . La intensidad del sonido puede ser definida co­ mo la variación de presión que se sobrepone a la presión atmosférica . Este cambio de presión se denomina pre­ sión acústica y se puede medir por medio de micrófo ­ nos. Debido a que en el diario vivir se pueden distin­ guir presiones acústicas hasta una potencia de -5, se ha elegido por razones prácticas una medida logarítmica:

1

V

80

L

V

--

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1/

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20

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PRESlO N ACUSTICA

Fig. 18 INTENSI)& J) n:

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o 20

1lO txXl 3000 zona normal au
IGUAL SENSACKlN DEL 0100

132

20 log{ dB po

En esta fórmula po es un valor de referencia y co­ rresponde a un sonido de 2.000 Hz con la presión mí­ nima audible de 2.10-5 Njm2. La unidad se mide en decibel, en homenaje del inventor del teléfono electro­ magnético, Graham Bell. Esta unidad corresponde a 1/10 de un "Bel".

lm

(d B)

Fig. 19

=

20 FRECLENCIA. (HZ)

El oído humano en muchos casos percibe dos sonidos con una _ misma presión acústica, como soni­ dos diferentes, por tener diferentes frecuencias. Por ese motivo se ha introducido, junto a la presión acús­ tica, la unidad de potencia sonora, que se mide en Fonos y refleja la intensidad que el oído humano per­ cibe. El oído es menos sensible a los tonos graves que a las frecuencias medias; esto es especialmente válido para pequeñas intensidades (Fig. 17).

La intensidad de un ruido depende, entre otros factores, de la distribución de sus frecuencias, lo que ·hace engorroso una medición directa (Fig. 18). Debido a la dificultad de re­ lacionar intensidad, frecuencia y potencia, se ha determinado un va­ lor aproximado para evaluar la sensibilidad auditiva del oído hu­ mano. Este se estima a partir de una curva que une diferentes fre­ cuencias de igual sensación al oí­ do, aisgnándoles valores en dB. Estas frecuencias son perfectamen­ te medibles por instrumentos (Fig. 19). La ley de las masas establece que a mayor peso por m2 obten­ drem.os mejor aislación del ruido aé­ reo por m2. Esto sólo es válido para materiales homogéneos (Fig. 2q).

PEg) POR m2 MEDIDA l:l: AISL..bCION ( kg/m2) ( dB )

f'Eg) POR m2 MEDDA a: AISLACK>N (kg/m2) (dB)

S80

57

530

56

l!ll

"

490

55

175

43

450

54

m

42

410

53

150

41

3fKl

52

135

1.0

350

Sl

125

39

45

2M)

320

50

liS

38

295

49

n;

37

270

1.8

95

36

250

47

!1)

3S

2:Jl

1.6

85

31.

na. 2(1

Cuadro de niveles sonoros ex­ presados en decibeles. Los valores en dB indicados corresponden apro­ ximadamente. a la sensación auditi­ va humana (Fig. 21).

MATERIAL

e

Vidrio

5200

Al;ero

5000

Conífems

4100

Hormigón

3800

Albañilería

3500

Cobre

3500

Maderas duras

3400

Agua

1450

Plomo

1300

Corcho

500

Aire

340

EN m/s

Fl&.21 NOTACION p

F I Lp Li Lw A

Cuadro de notaciones y uni­ dades. La nomenclatura que se pre­ senta corresponde a la establecida por la Norma Básica de la Edifica­ ción NBECA _..: 81, española, "Sobre condiciones acústicas en los edifi­ cios" (Fig. 22).

Tr o

o R fe Fr

aG LN K

CONCEPTO

Pr.sión acústica FrKUencia Potencia acústicn Int« Sidad acústica Niv.t prtSión acústica Nivel ntftlSidad acústica Nivel potencia acústica Coeficiente de absorción

Absorción Tiempo de rtvtrbtración Aislamiento acústico específico de un elemento constructivo Aislamiento acústico bruto de un local rfSPKio a otro Aislamiento acústico normalizado Frecuencia de coincidMCia Frecuencia de resonancia Aislamiento global de eltmtntos mixtos Nivel ruido de impactos normalizado Intensidad de percepción de vibraciones

DAD Pa

Hz

w

Wtm2 dB dB dB

-

m2 S

dB dB dB

Hz Hz dB LN

"'·22

133

EFECTO DEL SONIDO EN LOS SOLIDOS

Al chocar una onda sonora con una superficie de cualquier material, una parte de la energía se refle­ ja, otra parte de absorbe y el saldo se transmite. (Fig. 23)

TRANSMISION

AEREA

AISLACION

Fig. 23 1

1

.... 1 1

....

1 1

- ---- -..

1 1 1 1

1 1

1

ABSORCION ACUSTICA

Fig. 24

ONDA LONGI'MltW.. (de

:t

Transmisión: Es la propagación del ruido a través del ma­ terial. La transmisión es mayor cuando el material es más denso, (menos deformable). - · En un edificio lós elementos estructurales de acero y cañerías de metal (material homogéneo) transmiten el sonido con gran eficiencia, mientras que un medio no homogéneo, como la madera, detiene más efectivamente las vibraciones y atenúa el sonido. El sonido se transmite por medios mecánicos y por filtraciones. En este último caso, pasa por la red de con­ cavidades interrelacionadas que posee el material (Fig. 25). El sonido puede atravezar fambién las paredes , ya sea a través de ondas elásticas o por deformaciones de conjunto. Las ondas elásticas provocan desplazamientos de las moléculas , en cambio, en las deformaciones de conjunto es todo el material el que entra en oscilación.

ONDA lRANSVERSAl (de

densidad 1

Absorción: Al pasar las ondas sonoras del aire a un mate­ rial, parte de la potencia incidente se_queda en la superficie de este medio. Mientras más poroso sea este elemento, mayor será la absorción de energía acústica que se trans­ formará en calor. Los conceptos de absorción y de aisla­ ción acústica deben diferenciarse claramente cuando se trata de protección acústica (Fig. 24). Una pared puede tener una buena aislación acústica, pero ser débil en la absorción acústica.

1

....

AISLACION ACUSTICA

Reflexión: Al incidir una onda acústica sobre un material , parte de ella cambia· de dirección y se refleja. Esto se produce fundamentalmente cuando la superficie es dura y el material es pesado, lo que permite resistir el movi­ miento de vaivén de las moléculas en el aire y así puede cambiarles el sentido. El ángulo de reflexión es igual al de incidencia.

flexión 1

t

-- · ···-···.l...,....

· -·· - · · · · ·- · ·

· -···-·· ····-··

DEFORMACION INTERNA DEL MATERIAL

134

DEFORMACION DE CONJUNTO

VIBRACION DE UN CUERPO

TIPOS DE RUIDO

AISLAMENTO ACUSTICO DE MATERIALES CONSTRUCTIVOS MATERIAL

ESPESOR

MASA l.HTARIA (kg/m2)

(rpml

El hecho de tener conciencia de que los ruidos provocan molestias, tanto por su permanencia como por su intensidad, hace que se le dé importancia al comporta­ miento de los materiales que conforman el espacio ha­ bitado y que se busquen soluciones adecuadas para evi­ tarlos (Fig. 26-a). Para esto, en primer lugar, se hace ne­ cesario diferenciar entre los ruidos transmitidos por vía aérea, los de impacto y los de vibraciones.

·Transmisión aérea. El sonido que se propaga en el aire se denomina sonido aéreo y es originado entre otros factores, por la voz, la música, los ruidos de maquinarias en funciona­ miento y por el tráfico vehlcular. Las ondas aéreas son reflectadas por los paramentos, pero una parte se absor­ be y hace vibrar este elemento distribuyéndose en él. Las moléculas aéreas que están junto a estos ele­ mentos comienzan a vibrar igualmente, originando y re­ produciendo sonido. Este proceso se denomina transmi­ sión aérea. La resistencia a este efecto sonoro, se deno­ mina aislación acústica (Fig. 26-b).

VOLCANITA VOLCANITA MASISA MAS ISA PLACA ASBESTO CEMENTO PERMANIT INTERNIT LANA MINERAL VIDRIO VIDRIO PLANCHA DE ACERO

10 15 19 24 6 8

5 25 2

-<

Ruido de vibraciones. Es una variante del ruido de impacto, causado por cuerpos vibratorios que transmiten parte de su energía a los elementos de la construcción produciendo efectos análogos a los de impacto . Generalmente este tipo de vi­ braciones proviene de instalaciones, tuberías de artefac­ tos sanitarios y aparatos empotrados o domésticos.

8

10,0 13,5 11,0 13,7

25,8 26,0 24,0 18,0

14,0 10,0 12,0 2,5 7,0 10,0 70,0

26,0 16,0 20,0 26,0 23,0 25,0 36,0

AISLAMIENTO R (d8) =Rango x para una frt!<:uencia 100 -sooo Hz

AISLAMIENTO ACUSTICO DE ELEMENTOS CONSTRUCTIVOS ELEMENTO

ESPESOR (cm}

Pared de l
Pared de ladrillo perforado

Transmisión por impacto. ·EI ruido de impacto, se transmite por los materia­ les como consecuencia de las vibraciones que se produ­ cen en los pisos tanto al caminar, como al caer objetos, al jugar los niños o al operar las puertas. Este ruido o so­ nido no solo puede escucharse en el espacio inmediata­ mente continuo, sino también a distancias mayores.

3

AISLAMIENlO ACUSTICO R (dB l

Part>d dt> bloques dt> hormigón Pared de hormigón armado Tabiqul' t>ntramado dt> madt>ra con forro 3¡4 ·vokanita 15mm cmbos lados masisa 19mm ambas lados Losa dt> hormigón armado

Entrepiso de madera con citolo raso volcanita con cil'lo raso volcanita más aislantl' con piso flotCI'tl' PUt>rta

11,5 14 24 ,1,5 14 24 14 19 14 18

AISLAMIENTO R ( dB} =Rango

242 286 444 202 250 364 225 270 350 450 18

AISLAMIENTO ACUSTICO R ( d 8)

46 48 55 43 46 52 44 47 51 55

30

10 13 13,8 10 12 14 16

250 300 350 400

18

-

34

18 21

-

42

4.3 6,3

Vtontana con vidro par y cámara de aire de 12cm

MASA UNITARIA (kg/m2)

4•4mm 6+6mm S.4mm

-

-

-

-

32 40 44 51

54

SS

54 22 39

30 32 37

para una frt!<:uencia 100-5000 Hz

Fjg.26·b

135

ENTRAMADOS HORIZONTALES

e A

La aislación acústica de un entramado de madera horizontal .aumenta en proporción directa a su masa y a la elasticidad de los materiales componentes. La combi­ nación de ambas cualidades es indispensable para lograr buenos resultados. El aumento de masa en el caso de un entramádo de madera, sólo es posible en pequeña medi­ da, por lo que serán los recubrimientos de cielo y de piso con su forma de fijación, los factores determinantes pa­ ra lograr lo propuesto. Para la determinación de la aislación de un entra­ mado de madera, se divide éste en tres secciones: (Fig . 27). El entramado estructural de piso B El revestimiento de cielo. C E!.recubrimiento de piso . ENTRAMADO ESTRUCTURAL. La aislación acústica de un entramado estructural de piso recubierto sólo con un entablado de piso o una placa de partículas o contra­ chapado es mínima y absolutamente insuficiente. Para mejorar la aislación acústica deberá incorporarse otros elementos al entrepiso., donde los índices de aislación acústica de cada uno ae estos componentes se irán su­ mando al valor base. Estos valores sufren modificacio­ nes según el sistema de unión utilizado entre los diferen­ tes materiales. Como referencia ppdemos indicar que la norma alemana DIN (DIN 4109 E de 1979 y DIN 52210 de 1981) ha establecido experimentalmente un valor de 19 dB de aislación al impacto. REVESTIMIENTO DE QEW . Este consta general­ mente de unadependerá sola placadely sistema la aislación acústica gue se pueda lograr de sujeción utihzado. Si la placa de revestimiento se fija directamente al envi­ gado por medio de clavos, tornillos o adhesivos,la trans­ misión sonora del espacio superior al inferior ocurrirá por medio del envigado. Como se puede apreciar, resulta necesario buscar soluciones en base a sistemas de uniones más flexibles (Fig. 28) que garanticen mejores resultados. Esto se puede lograr por medio de un listoneado

Ai

B

• ; 1."···-·•.'·' "• ....-•• : - -. . - • ••.• .._ . - -••. - -:-.- .•·-:••....

Ftc. 27

.¡,s ·

•s·

sonido dirrcto

S

:¡

H

cortt dtl sonido ESTRUCTURA JNDEPEIOENTE

H S'

Ftc. 28

V 1+1

il

Pffi MW:TO dB o l---

1 1

4-

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1

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l&_

¡).godo list soport sopcrt . ri fltxiblt indtpfnd. mt'IÓiico TPOS DE lNON EN CELOS Y SU AISI..AOON AL Rl..llO DE IMA-\CTO

Fi&.29

136 .

Fht. 30

perpendicular al envigado al cual se fija el revestimiento . de cielo. Sólo habrá puntos de relación con el envigado cada 40 a 60 cm. Se puede flexibilizar aun más esta unión usando elementos de unión intermedios (Fig. 29). El mejor resultado se logra separando el envigado que soporta el piso, del envigado al cual va sujeto el re­ vestimiento de cielo. Este sistema permite una total se­ paración de ambas estructuras y a la vez posibilita la colocación de colchonetas acústicas en el espacio inter­ medio (Fig. 30). En general es recomendable intercalar trozos de algún material flexible en los puntos de unión del envi­ gado de piso con su revestimiento inferior, como puede ser el uso de un fieltro doblado en varias capas o la uti­ lización de placas de fibras semiprensadas. El relleno del entrepiso por colchonetas de la­ na mineral es positivo desde el punto de vista acústico , siempre que a la vez esté bien solucionado el sistema de sujeción del cielo. Experimentalmente se ha podido com­ probar un aumento en la aislación de aproximadamente 10 dB en el caso de colchonetas de SO mm (Fig. 31). Los materiales usuales de revestimiento de cielos son: el entablado, las placas de yeso cartón o las de par­ tículas o fibras. En la medida que se aumenta el espe­ sor de estas placas se aumenta el peso por m2, pero a la vez aumenta la rigidez del elemento. Por esta razón no es recomendable aumentar el espesor de las placas, sino que es preferible multiplicarlas con espesores menores y dife­ rentes. También es recomendable combinar placas de di­ ferentes materiales , no importando el orden en que se coloquen. RECUBRIMIENTO DE PISO. El logro de una buena ais­ lación acústica por medio de revestimientos de cielo y aislantes entre el envigado está limitado. Los ruidos ae­ reos y de impacto también se transmiten por caminos laterales, como son los tabiques en los que se apoya el envi­ gado. En una construcción de estructura de madera es­ tas uniones entre las partes son difíciles de solucionar adecuadamente desde el punto de vista de la transmisión de ruidos (Fig. 33). La única forma de mejorar los resul­ tados es por medio de sobrepisos que no estén sujetos a los tabiques laterales y que solamente estén apoyados sobre la base de pavimento; este tipo de recubrimiento se denomina piso flotante (Fig. 32). Un buen diseño de este tipo de piso rermitirá un mejoramiento de la aislación acústica de entramado estructural en aproximadamente 9 a 1S dB. Si se desea un mejor aislamiento aún, es necesario aumentar el peso por metro cuadrado de pavimento. Esto es perfectamen­ te posible, pero su límite estará dado por la resistencia del envigado de piso y su estructura soportante.

TIPOS DE CIELOS

dB

dp

32

.dp

Q _ lJ

34 -.

pegado lp

1

46

lt ly

¿P 53

rP

54

_rP

56

J 56

A capa arena 20mm E estructura destazada independiente F unión flexible l listón

P tablero de partículas 16mm Y placa y cartón 1Smm Fig. 31

Fig. 32

137

PROPOSICIONES CONSTRUCTIVAS

En las siguientes pagmas se muestran múltiples soluciones constructivas que dan una visión general de las formas como se puede lograr resultados satisfactorios en cuanto a la aislación acústica. Ninguna de las proposi· ciones ha sido sometida, a nivel nacional, a mediciones en laboratorios y los valores que se entregan son solo una referencia y han sido extrapolados de informaciones extranjeras. A pesar de ello, cada diseño ha sido desarro­ llado en base a. materiales existentes en el mercado nacio­ nal y por tanto es factible construirlos.

Las proposiciones han sido clasificadas en tres gru­ pos, solo.para un mejor ordenamiento , ya que es posible combinar soluciones, intercambiando cielos o recubri­ mientos de piso. A. ENTREPISO CON ENVIGADO DE CIELO A LA VISTA . B. ENTREPISO CON CIELO. C. ENTREPISO CON PISO FLOTANTE.

MEJORAMIENTO EN BASE A RELLENOS SOBRE LA ESTRUCTURA DEL ENTREPISO

A

''''"'HI"'"(;,IIl"'"'"m''''"'I''"*'"P"wympgm 4 • 5 dB

•m;;;

'

F

·. ,... [.·.;·G1r.... . . . · : .

o . •· . •

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5

··············-=···-:::···· ·.·.•.•.

. , ••

...

• :. •

.

.·:.·.·:··-·.•¡:_.·.···········

'

118

22

dB

15

dB

Kgtnf dB 25 17 so 22 75 26 lOO

31

A : Alfombra T : Tabl ro 16 mm

P : Poliestir no Exp. AD. L : lana min ral 20 mm .

30 mm.

Q : Listoneado

S : Ar na 40 mm . F : Fi tro o Poli til no 6 : Goma H : Hormigón Liviano 120 B : Adocr to

na

Kg/ 50 mm

De la figura 34 se desprende como va mejorando la aislación acústica de un envigado de piso al colocar sobre un contrachapado de 19 mm las soluciones que se proponen . Los valores en decibeles son válidos para ciertas frecuencias medias y es así como , por ejemplo una alfombra, absorbe mucho mejor las frecuencias altas que las bajas, característica general de casi todos los materiales que se usan como revestimientos de piso s. Los valores que se indican en la tabla , se suman al valor que nos entrega la base; estas consta funda­ mentalmente del envigado de piso de la placa de con· trachapado , (24 a 28 dB) además del cielo, si se ha consultado.

ENTREPISO CON ENVIGADO DE CIELO A LA VISTA

1 J

Es especialmente difícil lo­ grar una satisfactoria aislación acús­ tica en entrepisos en que los envi­ gados quedan a la vista . Este tipo de tratamiento de los cielos le con­ fiere al espacio un carácter muy específico y atractivo, por lo que es importante no dañar esta ima­ gen con una mala aislación sonora, especialmente cuando los espa­ cios que separa el entrepiso son de

carácter diferente. Por . ejemplo, dormitorio y estar.

La única forma de lograr me­ jores resultados en este aspecto sería duplicar las capas del revesti­ miento superior o aumentar el peso de '.los revestimientos por metro cuadrado. Esto último se logra fun­ dan1entalmente con materiales pé­ treos arenas u hormigones alivia-

nados. Existen dos pOsibilidades de fabricación de los hormigones. Una forma es trabajar en base a elementos prefabricados, como adocretos o placas moduladas. Este último sistema constructivo tiene la ventaja de que es seco en su ar­ mado en obra, contra los problemas que significa en una construcción de madera la humedad necesaria para la fabricación de una loseta.

ENTAB 20mm VIGANlREPISQ

PISO

CIELO

1

J

El envigado queda sólo visible en un 50 ojo de su altura permitien­ do alojar en el espacio restante una capa aislante y cielo. La transmisión por impacto ocurrirá fundamental mente por el envigado y se mejo­ rará la aislación dejando mayor dis­ tancia entre las vigas y/o colocando un trozo de material flexible entre el piso y el envigado. Protección contra sonido aé­ reo aproximadamente: 43 dB.

CIELO

Fig. 35

139

HORMJGON liVIANO 50 mm POLIETILENO

Tfa JR::

E ; A.D. :rlmm RO _ PéB_ICll.AS 24mm O CONTRACHAPAOO VIGA A LA VISTA

El envigado queda a la vista en la totalidad de su altura y los materiales aislantes van apoyados sobre esta estructura. La única solu­ ción efectiva es darle mayor masa a la base del pavimento, que en este ejemplo es una loseta de hormigón liviano. Protección contra sonido aé­ reo aproximadamente : 49 dB. Fig. 36

PISO

La figura muestra otra solu­ cton con el envigado a la vista en la totalidad de su altura . En este caso la mayor masa se logra con elementos prefabri­ cados de hormigón liviano . El recubrimiento de alfombra ayuda a la absorción de las altas frecuen­ cias.

Protección contra sonido aé­ reo aproximadamente : 50 51 dB. Fig. 37

148

PISO

CIELO

Envigado a la vista en la to­ talidad de su altura. La aislación acústica se logra básicamente por medio de una capa de arena de 40 mm de espesor colocada sobre un polietileno de 0,2 mm de es­ pesor perfectamente soldado. El punto débil es el apoyo del listón de 50 x 50 mm que debe apoyarse sobre un elemento flexible para interrumpir el puente de transmi­ sión acústica. Protección contra sonido aé­ reo aproximadamente: 52 dB. Fig. 38

Envigado de cielo recubierto en la mitad de su altura por un cielo intercalado que permite alojar una capa de material aislante. Para evitar el puente acústico sobre el envigado se han previsto pla­ cas de viruta de madera aglomera­ da con cemento. Protección contra sonido aé­ reo aproximadamente: 54 dB.

CIELO Fig. 39

Solución en base a una com­ binación de materiales de diferentes características: placas de yero y de partículas , aislantes acústicos, hormigón liviano y alfombra como recubrimiento superior. Esta suce­ sión de capas diferentes permite n una aislación acústica que supera la de una losa de hormigón de 14 cm de altura. Protección contra sonido aé­ reo aproximadamente: 57 dB. Fia. -'0 .

Solución similar a la anterior. También se procede a combinar sucesivas capas de diferentes ma­ teriales. En este caso la masa se logra a través de una capa de arena seca de 40 mm. El listoneado de 50 x 50 mm también puede ir en sentido perpendicular al envigado.

Protección contra sonido aé­ reo aproximadamente: 60 dB.

142

ENTREPISO CON CIELO

La colocación de cielos por debajo del envigado de piso es una ventaja en comparación con las so­ luciones anteriores. En estos casos, el puente acústico que significa la estructura soportante, va recubierto con el material de cielo que según sus características podrá poseer di­ ferentes coeficientes de absorción acústica . Mientras más flexible sea

El cielo ha sido afianzado a un listoneado complementario. El puente acústico sólo se produce cada 40 - 60 cm. En este caso la masa se ha logrado por medio de la utilización de uno de los ais­ lantes térmicos-acústicos tradicio ­ nales: tierra arcillosa con paja. Se puede mejorar esta solución colocando recubrimientos ae piso como se indica en la figura 34.

la unión entre este material y el envigado, mejor será la aislación acústica. Cuando se recurre a cielos falsos o colgantes es recomenda­ ble que las uniones can el envigado sean lo más elásticas posibles y las placas de cielo deben estar sella­ das en todos sus bordes. Este cie­ lo debe quedar separado por lo

menos 5 cm de las vigas. La solución óptima se logra separando el envigado de entrepi­ so del envigado que soporta las placas de cielo. Este último enviga· do puede ser de mucho menor di­ mensión debido a que sólo soporta el peso propio del recubrimiento de cielo.

CIELO

Protección contra sonido aé­ reo aproximadamente: 45 dB.

143

ENTREPISO CON CIELO

La colocación de cielos por debajo del envigado de piso es una ventaja en comparación con las so­ luciones anteriores. En estos casos, el puente acústico que significa la estructura soportante, va recubierto con el material de cielo que según sus características podrá poseer di­ ferentes coeficientes de absorción acústica. Mientras más flexible sea

El cielo ha sido afianzado a un listoneado complementario. El puente acústico sólo se produce cada 40 - 60 cm. En este caso la masa se ha logrado por medio de la utilización de uno de los ais­ lantes térmicos-acústicos tradicio­ nales: tierra arcillosa con paja. Se puede mejorar esta solución colocando recubrimientos i:le piso como se indica en la figura 34.

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la unión entre este material y el envigado, mejor será la aislación acústica. Cuando se recurre a cielos falsos o colgantes es recomenda­ ble que las uniones con el envigado sean lo más elásticas posibles y las placas de cielo deben estar sella­ das en todos sus bordes. Este cie­ lo debe quedar separado por lo

menos 5 cm de las vigas. La solución óptima se logra separando el envigado de entrepi­ so del envigado que !Dporta las placas de cielo. Este último enviga­ do puede ser de mucho menor di­ mensión debido a que sólo soporta el peso propio del recubrimiento de cielo.

CIELO

Protección contra sonido aé­ reo aproximadamente: 45 dB. Fl.¡. 42

143

ClaO

Solución de cielo afianzado a un listoneado perpendicular al envi­ gado . La aislación acústica en .base a lana mineral debe recubrir las vi­ gas para debilitar el puente acústi­ co. Protección contra sonido aé­ reo aproximadamente: 44 dB. Fi&. 43

CIELO

Ellistoneado al que van afian­ zadas las placas de cielo está sujeto al envigado por medio de soportes flexibles de acero galvanizado o alu­ minio. En la figura 29 se ve en de­ talle la forma de los soportes. Protección contra. sonido aé­ reo aproximadamente: 53 dB. Fi&. 44

144

Solución igual a la anterior, excepto en las capas de recubrí· miento de piso. El entablado no está apoyado directamente sobre el envigado sino sobre placas de viru · ta-cemento y éstas sobre con­ trachapado de 20 mm. Estas capas intermedias me­ joran en forma importante la aisla­ ción al impacto. Protección contra sonido aé­ reo aproximadamente: 54 dB.

CIELO

La separación del sistema de apoyo del piso y el de la sujeción de las placas de cielo, elimina total­ mente el puente acústico entre el espacio superior y el inferior. Por este simple medio se logra una aislación idéntica a la de una solu­ ción de cielo con suspensión flexi­ ble y piso en base a tres placas di­ ferentes. Protección contra sonido aé­ reo aproximadamente: 54 dB. Fi&. 46.

145

CIELO

En este caso se ha aumenta ­ do la aislación acústica con respec­ to a la solución anterior agregán­ dole mayor peso al sistema por me ­ dio de una capa de 20 mm de are­ na sobre polietileno. Solución cons­ tructiva más compleja, pues obliga a colocar los cielos antes de colocar el revestimiento de piso. El envigado de cielo debe di­ mensionarse de acuerdo a la sobre­ carga que significa la arena. Tam­ bién el afianzamiento del cielo debe preveer este peso adicional. Protección contra sonido aé­ reo aproximadamente: 56 dB.

Fig. 47

PISO

"=; ::;

"lf'!ftVI"'Jrul !.-w.nyn!P'b

!

$

-

---...........

ALFOMBRA g

N;IVIANO 50mm

POLIESTIRENO EXP.

AO. 20mm

TABLERO DE FMTICUAS 24rrrn O

CONTRAe

CIELO

La mayor masa se consigue por una loseta de hormigón liviano, base de la terminación de piso. El cielo va afianzado por medio de un listoneado perpendicular al enviga­ do de entrepiso.

Protección contra sonido aé­ reo aproximadamente: 58 dB . Fig. 48

146

PISO

L · CIELO

Compleja solución de capas sucesivas de diversos materiales de pesos específicos y densidades dife­ rentes. El resultado desde el punto de vista de la aislación acústica es óptimo superando largamente la aislación de una losa de hormigón de 14 cm. Protección contra sonido aé­ reo aproximadamente: 60 dB. Fig. 49

En este caso, la masa se ob­ tiene en base a una capa de arena seca de 40 mm. de espesor colocada sobre polietileno. El listoneado de piso se separa de su base por medio de un soporte flexible. Protección contra sonido aé­ reo aproximadamente: 59 dB. f'i&. 50

147

ENTREPISO CON PISO FLOTANTE

Este tipo de piso se caracte­ riza porque los elementos que lo componen van simplemente apo­ yados sobre el envigado de entre­ piso o su recubrimiento inmedia­ to. No debe existir ningún tipo de unión mecánica entre estas dos par­ tes. Su adhesión sólo se logra por el peso propio y la fuerza de gra­ vedad. Para lograr la separación en­ tre estas dos partes se hace nece-

sario interponer entre la estruc­ tura y el piso , una capa interme­ dia amortiguadora , la que debe mantenerse elástica bajo su peso propio y la sobrecarga del piso que soporta. Esta capa debe con­ tinuar por el muro hasta cubrir la altura completa de los elemen­ tos componentes del piso , para evi­ tar la transmisión de los ruidos de impacto a la estr uctura sopor­ tante .

Entre los materiales que pue­ den ser empleados como capa elás­ tica están especialmente el polies­ tireno expandido de alta densidad ( 15 mm de espesor y densidad 30 Kg/ m3 como mínimo) y los tableros ligeros de fibras semi­ prensadas o fieltros densos de es­ peso res variables.

La capa de hormigón liviano de 50 mm va colocada sobre un polietileno para proteger de la humedad a la capa amortiguante, que en este caso, es de poliestire­ no expandido de alta densidad. La baldosa de terminación supe­ rior es por su masa , un buen ate­ nuante acústico. Prote cción contra sonido aé­ reo del piso flotante sin es­ tructura: 30 dB.

148

LISTON LANA MINERAL EMPAQUETADURA ELASTICA TABLERO DE PARTICULAS O CONTRACHAPADO

Piso de entablado clavado a listones. Estos no tienen ningún tipo de unión mecánica (clavos o tornillos) con su base de apoyo. Bajo el listoneado es necesario co­ locar un material elástico flexi­ ble (min. 5 mm).

Protección contra sonido aé­ reo del piso flotante sin es­ tructura: 24 dB. Fig. 52

Pi.so de parquet afianzado a una capa de mortero que se apoya sobre placas de viruta-cemento. El elemento separador entre estruc­ tura y piso es una capa de políes­ tireno expandido de alta densidad . Protección contra sonido aé­ reo del piso flotante sin es­ tructura : 26 dB . Fig. 53

149

A.D

La alfombra disminuye el rui­ do de impact o (de pisadas), y el ruido aéreo de alta frecuencia , pero no atenúa con efectividad el ruido de baja frecuencia. Para lograr la absorción de estos últimos es re­ comendable colocar alfombra sobre una placa de alta masa, como es en este caso, el hormigón liviano de 50 mm de espesor. Este hormi­ gón debe estar asentado sobre una capa elástica que separe piso de estructura. Protección contra sonido aé­ reo del piso flotante sin es­ tructura: 26- 30 dB. Fig, 54

A. O.

Los pisos vinílicos poco apor­ tan a la aislación acústica por lo que la absorción de ruidos debe asumirla la base de sustentación. En este caso, una losa de hormigón de 50 mm, apoyada sobre el ma­ terial elástico que separa el piso de la estructura. Protección contra sonido aé­ reo del piso flotante sin es­ tructura: 24-26 dB. Fig. 55

150

AISLACION ACUSTICA DE RUIDOS POR VIBRACIONES

Los ruidos de vibraciones son una variante de los ruidos de impacto y son causados por duetos de instalaciones, cuyas vibraciones, en parte, son transmitidas a la es­ tructura u otros elementos de la construcción. Las principales fuen­ tes emisoras son las tuberías de agua potable , de alcantarillado, de la calefacción y los aparatos domésticos empotrados. Este tipo de ruido afecta gravemente el con­ fort ambiental por la persistencia y dificultad para ser eliminado. Por esta razón s hace necesario te­ ner presente estos problemas en el momento del diseño y de la cons­ trucción. Desde este punto de vista

es importante que los recintos que requieren de instalaciones, estén ubicados en zonas de servicios, no contiguas a los espacios habitables (estar, comedor y dormitorios). Casi nunca las vibraciones se generan en las cañerías, sino generalmente , en las llaves y válvu­ las, por defecto de las empaqueta­ duras o gomas de cierres. Las cañe­ rías son sólo los elementos que transmiten las vibraciones por los duetos o por la columna de agua que contienen. Por este motivo es importante evitar el contacto de la red de instalaciones con la es­ tructura de la construcción.

Para eliminar la transmisión de las vibraciones de los duetos a la estructura, se deberá, interca­ lar entre las cañerías y los puntos de contacto con la madera , un ma ­ terial acústico aislante o ejecutar anclajes elásticos. Las abrazaderas y empaquetaduras de goma, de cor­ cho o de fieltro, deberán tener el espesor suficiente para poder ab­ sorber las vibraciones. Otras recomendaciones gene­ rales que pueden ayudar a dismi­ nuir el riesgo de vibraciones en las instalaciones son: - Evitar fuertes cambios de direc-

VENTILACION

DUCHA

LANA MINERAL SOBRE FIELTRO

Fig. ó6

151 151

AISlANTE VIG:AS PRtNC!PAlES

ción y repentinas variaciones de sección en las instalaciones.

1

OtJClO

Llevar las cañerías por locales auxiliares y de servicio, como co­ cinas, baños, pasillos o cajas de escaleras y, en los cielos, colocarlas por cielos falsos. ··

En resúmen, para lograr el mínimo de molestias por transmi­ sión de ruidos por vibraciones, es necesario respetar ciertas condi­ cionantes de diseño y tomar pre­ cauciones referentes a la aislación acústica entre la red de tuberías y la estructura de la construcción.

Usar válvulas y llaves con las for­ mas adecuadas (flujo directo de las aguas, doble malla perfora­ da en la salida del agua, etc.), ya que el origen de estas vi­ braciones están especialmente en estos puntos.

Fie. 57

BIBLIOGRAFIA

INSTITUTO FORESTAL. Construcciones en Madera: aislaciones 1978. NCh 352 Of 61. Condiciones acústicas que deben cumplir los edificios. PROF. DR. ING. KARL GOESELE. Schallschutz mit Holzbalkendecken. Informa­ tionsdienst Holz 1981. GOESELE/SCHUELE. Schall - Waerme - Feuchte. Bauverlag Gmbh . Wiesbaden Berlin 7. Auflage 1983. LOHMEYER, Gottfried. Praktische Bauphysik B.G. Teubner Stuttgart 1985. NORMA BASICA NBE. Ca - 81 Sobre condiciones acústicas de los edificios. DIPL. -- ING. H. SCHULZE. Innenwaende und Decken Informationsdienst Holz 1987. DIPL. - ING. H. SCHULZE. Holzwerkstoffe: Konstruktionen und Bauphysik. HEMPEL, RICARDO. Aislación acústica. Apuntes . POZO , MARIO . Aislación acústica en estructuras de madera. UBB Seminario del Depto. de Edificación y Estructura, Universidad del Bío-Bío.

152

EDIFICACION EN MADERA

EN

EST UCTURALE ADERA SSN

UNIVERSIDAD

El

0716 -5536

810-BIO

153

UNIVERSIDAD DEL BIO-BIO Facultad de Arquitectura, Construcción y Diseño

AUTORES DEL PRESENTE NUMERO: Arquitecto, Cecilia Poblete Arredondo; Arquitecto Ricardo Hempel Holz ­ apfeL COLABORADORES: Licenciada en Arquitectura, Claudia Hempel Maack; Profesora de Espa­ ñol, Margarita Gatica Ramírez. COMITE ASESOR: Arquitecto, Ricardo Hempel Holzapfel; Constructor Civil, Sebastián Fernández Schwarzenberg; Arquitecto, Gerardo Saelzer Fuica; Arquitecto, Gerardo Valverde Vildósola; Arquitecto, Cecilia Poblete Arredondo. DIRECTOR: Arquitecto, Gerardo Saelzer Fuica, Director Centro de Desarrollo en Arquitectura y Construcción. IMPRESION: Editorial A. Pinto.

--

INDICE

Pág. Introducción ............................................................................................. 3 Bibliografia Clasificación de estructuras madera..................·-·······································.4 Normas y definiciones ............................................................................................ 5. A. Estructuras menores en madera ................................................... 6 A.l. Sistema de Tabique lleno ..........................................................7 A.2. Sistemas de entramados............................................................. -8 A.3. Sistemas de placas...................................................................... .l5 B. Estructuras mayores de madera..... ···················..··························..J.6 B.l. Sistemas planares ................................................................. 17 B.2. Sistemas espaciales laminares............................................. 22 B.a. Sistemas espaciales de entramado ......................................... 29

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Holzbau Konstruktionen, Holzwirt­ schaftlicherz Verlag(Düsseldorf), 1984. Holzarchitekturim Detail, RudolfMü­ ller (Koln), 1988. Wohnhauser aus Holz, Callwey (Mün­ chen), 1987. Holzbau Atlas, Inst. für Internationa­ le Architektur-Dokumentation GmbH (München), 1980. Sistemas Estructurales en Madera, Se­ minario, Universidad Técnica del Es­ tado, Concepción 1976. Estructuras Mayores Planares en Ma­ dera, Seminario, Universidad del Bío­ Bío, Concepción, 1989. Construcción Lami nar, Ed.it. Gustavo Gili, S.A., Barcelona, 1964. Estructuras para Arquitectos, 3a Ed., Buenos Aires, La Isla, 1974 Aj Handbopk of Building Structure.

INTRODUCCION

La madera es un recurso natural de importancia que, especialmente en los países en desarrollo, es explo­ tado y exportado en bruto. Es importante lograr una mayor participación deobra de mano y tecnologías en los países de origen de la madera, por ello sehace necesario difundir las múltiples posibilidades de transformación que este material posee. En este Cuaderno de Edificación en Madera se han ordenado todos los sistemas constructivos posibles de ser usados y se pretende que sea una muestra de las enormes posibilidades de la madera en el campo de la construcción. Están reseñadas las tradicionales formas deconcebir la edificación con este material empleando el rollizo completo o en base a elementos ase.rrados, has­ ta las complejas estructuras en base a !amelas y a elementos tensados. Será el diseñador o constructor el que deberá elegir la estructura adecuada para losreque­ rimientos del problema arquitectónico planteado. La falta de información, a nivel nacional, sobre las más complejas estructuras de luces mayores, ha obliga­ do a que esta enumeración de sistemas se base en experiencias e informaciones extranjeras, lo que no significa que estas soluciones no sean aplicables en nuestro país, sólo se deberá analizar la complejidad constructiva, la tecnología necesaria y el costó que cada uno de los sistemas implica.Es necesario tener presente que se debe avanzar con pasos paulatinos en el proceso de involucrar cada vez más la madera en la construc­ ción, comenzando por los sistemas más simples y rela­ tivamente fáciles de construir hasta llegar a los más complejos. Para esto se requieren técnicos especiali­ zados, conocimientos acabados del material y tecnolo­ gías desarrolladas para resolver las uniones y los mon­ tajes más complejos. El principal objetivo de este Cuaderno es clasificar y describir someramente las tipologías posibles de ser usadas en la edificación en madera, entregando una in­ formación adecuada a los que deben decidir sobre el sistema constructivo a usar según los requerimientos del proyecto a desarrollar. En una sistematización tan sucinta como ésta no ha sido posible abordar los problemas técnicos, constructi­ vos y de cálculo, quecada sistema ofrece, por lo que sere­ comienda consultar esta materia en la bibliograña que se adjunta. FIGURA2 3

CLASIFICACION DE LOS SISTEMAS ESTRUCTURALES En general, los sistemas estruc­ turales, independiente de su mate­ rialidad, se clasifican en cuatro gru­ pos, dependiendo de cuál sea el ele­ mento estructural utilizado en su configuración. Es así como podemos distinguir claramente: ESTRUCTURAS MACIZAS, cuyo elemento estructural es el bloque macizo, que se caracteri­ za por tener sus tres dimensio­ nes -largo ancho y alto- del mis­ mo orden. ESTRUCTURAS DE EN­ TRAMADOS, cuyoelemento es­ tructural básico es la barra, -llá­ mese:viga, pilar, poste, pie dere­ cho, etc.,- caracterizado por te­ ner el largo, predominante con respecto al alto y ancho. ESTRUCTURAS LAMINA­ RES, tipología configurada por láminas, elemento estructural en el que predomina el ancho y el largo por sobre la altura, dimen­ sión que incluso pasa allamarse espesor. ESTRUCTURAS EN BASE A CABLES Y MEMBRANAS, constituidas por los elementos estructurales del mismo nombre (habitualmente no aplicable a estructuras de madera). La mayoría de las construccio­ nes no se pueden encuadrar dentro de alguna de las tipologías descritas anteriormente, usualmente son una mezcla de dos o más de ellas. Además de la clasificación ante­ rior, se han incorporado otros pará­ metros que permiten una mejor vi­ sualización del problema. Dependiendo de la luz que sal­ van, se distinguen dos grupos, a saber: ESTRUCTURAS MENORES, Aquellas que salvan luces noma­ yores a 6 mt. y en general tipolo­ gíasadecuadas ala construcción de viviendas. ESTRUCTURAS MAYORES, Aquellas que salvan luces supe­ riores a 6 mt. adecuadas para gimnasios, piscinas, galpones,

fábricas, etc. 4

A.2.1. AMERICANO

A.2.3. BALOOM A.2.4. PILAR-POSTENIGA

SISTEMAS DE PLACAS SISTEMAS B.l. PLANARES B.1.2. CERCHAS B.l.3. MARCOS B.l.4. ARCOS

SISTEMAS ESPACIALES LAMINARES

B.2.1. PLEGADAS B.2.2. CASCARAS B.2.2.1. BOVEDAS B.2.2.2. CUPULAS B.2.2.3. HIPERBOLAS

SISTEMAS .3. ESPACIALES DE ENTRAMADO B.3.3. LAMELAS

r

NORMAS Y DEFINICIONES

NORMAS La Ordenanza General de Construcciones y Ur­ banizaciones en el capítulo XXIII, letra D, "Edifi­ caciones de Madera", establece dimensiones míni­ mas de elementos demadera no sometidos a cálcu­ lo. Estas disposiciones son aplicables sólo a cierto tipo de estructuras. Para el cálculo se debe proceder según la NCh 1198 cR 89 que establece los métodos y procedi­ mientos de diseño estructural que determinan las condiciones mínimas que deben cumplir los ele­ mentos y las uniones en las construcciones de madera aserrada, elaborada, laminada-encolada y postes de madera. Esta norma a su vez, hace referencia a varias otras normas referidas al diseño en madera. (173, 174,176,431,432,433,1207,1970,1989,1990, 2151, etc.)

{

. . .

B

.

2

3

FIGURA4

DEFINICIONES CARGA: Fuerza que actúa sobre la estructura y es generada por el peso propio, sobrecargas de uso, viento y sismo, actuando en el plano de la estructura (A, B) o perpendicularmente (C). ARRIOSTRAMIENTO: Sistema empleado para reforzar una estructura ante solicitaciones en el plano normal al de la estructura. Tipos de arriostramiento en un sistema estructural: l. Arriostramiento superior paralelo a la fachada frontal. 2. Arriostramiento superior paralelo a la fachada lateral. 3. Arriostramiento inferior paralelo a la fachada frontal. 4. Arriostramiento inferior paralelo a la fachada lateral. 5. Arriostramiento vertical en la fachada frontal. 6. Arriostramiento vertical en la fachada lateral APOYO :Unión entre las piezas que integran la estructura cuya función es la transmisión defuerzas que actúan sobre la construcción. Tipos de apoyos: l. Articulado móvil 2. Articulado fijo 3. Rígido (empotrado)

LUZ: Dimensión horizontal interior de un vano o de un espacio. 5

A. ESTRUCTURAS MENORES EN MADERA

FIGURAS

FIGURA 6 6

En nuestro país, gran parte de la población de menores recursos, soluciona su problema habitacional en base a viviendas con estructuras de madera. Las ra­ zones que inducen a utilizar este tipo de solución cons­ tructiva son las siguientes: Facilidad de manejo del material . Diferentes alternativas de terminaciones, y la posi­ bilidad de ir implementándolas en etapas sucesivas. Menor costo de la habilitación inicial; techo y protec­ ción contra el clima. Lo anterior no debe conducir en modo alguno al erróneo pensamiento de que la vivienda de estructura de madera es una solución de emergencia o, en el mejor de los casos, una respuesta de segunda o tercera catego­ ría. En algunos países desarrollados como EE.UU., Canadá, Japón, etc., la madera es el material estructu­ ral más utilizado en la construcción de viviendas. Conocer algo más sobre las características de los di­ ferentes sistemas estructurales en madera, nos pennite construir más apropiadamente y descubrir las innume­ rables posibilidades que nos entrega el material. La ordenación de sistemas propuesta, corresponde a un punto de vista estructural. Las terminaciones po­ drán ser de los más variados materiales, excepto en el sistema de tabique lleno, en el cual el elemento estruc­ tural, es a la vez revestimiento exterior e interior. Definir la modulación base es condicionante propia del diseño de estructuras menores en madera, ya sea en el plano horizontal overtical, y todo el diseño debe adap­ tarse a esta modulación. El módulo base debe fluctuar entre los 20 y 60 cm., (20-30-40-50-60 cm.). Esta modu­ lación está condicionada por el sistema constructivo ele­ gido, las dimensiones de la madera y el tipo de revesti­ miento. Desde el punto de vista estructural, los sistemas pro­ puestos se diferencian por la forma en que trasladan hasta los cimientos las cargas estáticas (peso propio y sobrecargas), y las cargas dinámicas (viento y sismo).

A. l.

TABIQUE LLENO Este sistemaconstructivo esfun­ damentalmente diferente atodoslos demás, desde el punto de vista ar­ quitectónico, constructivo y estruc­ tural. Su expresión formal se carac­ teriza por una connotación de pesa­ dez y gran rigidez, debido al entre­ cruzamiento de los elementos en las esquinas (rollizos, basas) y a lo re­ ducido de los vanos que el sistema exige. Desde el punto de vista es­ tructural, corresponde auna estruc­ tura maciza que utiliza el elemento estructural de las tipologías de en­ tramado (la barra). Este hecho per­ mite a los expertos aseverar que: "Estructuralmente, este tipo de cons­ trucción esineficaz, ya que la made­ raestá solicitada perpendicularmen­ te a las fibras, es decir, en la direc­ ción en la cual la resistencia es me­ nor. Esto eshacer un mal uso de los recursos forestales, (ano ser que se usen los extremos delgados de los troncos), pero el material así usado esfácil de trabajar, construir ymon­ tar".(7) Inicialmente todas las construc­ ciones de este tipo, se construían, con rollizos coloeados horizontal­ mente, uno sobre el otro, unidos so­ lamente por la traba a media made­ ra en las esquinas.No se empleaban elementos mecánicos de unión. En la actualidad existe una serie de nuevos sistemas, que usan madera aserrada y plantean uniones de diverso tipo. Las ventajas de estos sistemas, las constituyen su facil montaje y la excelente aislación térmica que ga­ rantiza la gran masa de madera; sin embargo, se presenta la dificultad de poder controlar la variabilidad dimensional de las maderas con los cambios climáticos, pudiendo pro­ ducirse variaciones de tres a ocho centímetros, en cada metro de altu­ ra de un tabique. Esta característi­ ca debe tomarse en cuenta al dise­ ñar ventanas, puertas e instalacio­ nes sanitarias. Los rollizos o piezas aserradas deben tener, en lo posible, el largo total del tabique, lo que obliga a tra­ bajar con piezas de dimensiones ma­ yores. Especialmente adecuadas son las coníferas, cuyo fuste recto per­ mite obtener piezas con pequeña va­ riación en su diámetro, en largos de más de ocho metros.

DISTINTOS TIPOS DE TABIQUES LLENOS

FIGURA 7 ENCUENTROS DE TABIQUES SIN PilAR

CON PilAR

FIGURAS

SISTEMA TABIQUE LLENO FIGURA9 7

A.2.

SISTEMAS ENTRAMADOS

AR OOLEDA FIGURA 11

r-------:------_..,. - ...,.--.......,11"1"""---,,..,...----. .......---

RJCA 8

ESTRUCTURAS EN BASE A BARRAS, ARMAZONES O EN­ TRAMADOS, son las distintas de­ nominaciones con las que se conoce a esta tipología estructural, que utiliza la barra (pilar, poste, pie derecho, diagonal, solera, etc.) como elemento básico del sistema. "Es interesante observar que la naturaleza brinda ya la madera en piezas prismáticas rectas. De longi­ tud mucho mayor que sus dimensio­ nes transversales, y fácilmente tra­ bajables". (7)*. Este hecho no pasó desapercibido por los prehistóricos constructores que utilizaron el ma­ terial tal como se les ofrecía, tenien­ do que resolver solamente cómo co­ nectar las piezas entre sf. Nacían así las primitivas rucas. Posible­ mente se pueda discutir el hecho de que esa primitiva forma de cons­ trucción constituya una estructUra de madera propiamente tal. El desarrollo de estos sistemas constructivos se debe al apareci­ miento de herramientas, métodos de unión, materiales derivados de ]a madera Oaminados, contrachapa­ dos, tablero de partículas, etc.), y a diferentes tipologías constructivas, -muchas veces extraídas de los sis­ temas propios de la naturaleza (fig. 11 y 12), - Estos sistemas, constan en ]a generalidad de los casos de piezas aserradas, de largos que fluc­ túan entre los 2.00 y 4.80 m., pu­ diéndose integrar a ellos, elementos laminados de mayor longitud. Dependiendo de las diferentes mane­ ras de transmitir las cargas al suelo de fundación, que tienen estos siste­ mas, vamos a distinguir: A) SISTEMAS DE PANELES SOPORTANTES, (americano, plataforma, baloon) en los que las cargas de techumbres y en­ trepisos son trasladadas a los ci­ mientos por paneles. B) SISTEMA DE VIGAS Y SO­ PORTES VERTICALES (pi­ lar-viga, poste-viga) en los que las cargas de techumbres y en­ trepisos son recibidas por vigas que las trasladan a los apoyos los pilares opostes-, estos trans­ miten estas acciones a los ci­ mientos.

A.2.1.

SISTEMA AMERICANO

ENVIGADO

TECHUMBRE

AMARRE

En el pasado todos los sistemas constructivos en madera sebasaban en la interrelación de sus elementos constituyentes por medio de compli­ cadas soluciones de uniones, media madera, caja y espiga, cola de mila­ no, etc. Hoy, con la producción indus­ trial del clavo, es posible simplificar todas las uniones y es así como en el sistema americano se resuelven todos los encuentros rematando las uniones de las maderas de tope y unidas por medio de clavos. Normalmente se usan dos clavos de 31/ 2" en todo tipo de uniones. La estructura de este sistema está constituida por una pilariza­ ción modulada a una distancia en­ tre 40 y 60cm. y todas suspiezas son de una misma dimensión, 45 x 95 mm.También lasestructuras de piso y las de cielo están distribuidas a la misma distancia y por lo general mantienen siempre el mismo ancho, 45 mm.; varían sólo en el alto, de­ pendiendo de la distancia a cubrir y de la carga a soportar. Toda la pilarización se monta sobre una solera corrida y se corona con una solera superior y sobre ésta, una solera de amarra. Entre estas soleras y, en forma paralela, se colo­ can a una distancia aproximada de 60 cm .las cadenetas o cortafuegos, cuya función es evitar las deforma­ ciones de los pie derechos y, además, compartimentalizar la estructura, reduciendo por este medio la posibi­ lidad de una rápida propagación del fuego. El arriostramiento del sistema se logra por medio de diagonales, que pueden ser de madera o huin­ chas metálicas galvanizadas . Es necesario consultar estarigidización en cada eje de la construcción .

SUPERIOR PILAR

ENVIGADO

SOLERA AMARRE SOLERA

SUPERIOR

SOLERA

INFERIOR

CABEZAL

CIMIENTO

FIGURA 13

FIGURA 14

SISTEMA AMERIC.t\NO FIGURA 15 9

A.2.2.

SISTEMA PLATAFORMA

ENVIGADO

TECHUMBRE

SOLERA -

AMARRE

UPERIOR

CQNTRACHAPADO

FIGURA 16

FIGURA 17

SISTEMA

PLATAFORMA FIGURA 18 10

Este sistema posee muchas ca­ racterísticas iguales al sistema ame­ ricano y se diferencia en su concepto de rigidización del <:onjunto. Tam­ bién acá la estructura consiste en pié derechos de 45 x 95 mm. ajusta­ dos a un módulo de, antiguamente 11/2 pie, o sea 45,7cm. actualmente entrelos40 y los 60cm. El distancia­ miento del entramado de piso es idéntico. A esta estructura se afianzan, placas de contrachapado tanto en el plano horizontal como en el plano vertical exterior. Estas se clavan a la estructura por medio de clavos, a un distanciamiento de 10cm. en los bordes y a 20 cm. en la superficie in­ terior de estas planchas. En los pa­ ramentos verticales exteriores es­ tas placas deben colocarse en fran­ jas horizontales, tratando de evitar junturas en todo el alto de la cons­ trucción. El proceso de construcción seini­ cia con el armado de la placa de piso, conformando una plataforma, sobre la cual se montan los paneles verti­ cales. Sobre las soleras superiores de amarre de estos paramentos, se monta laestructura de cielo o entre­ piso, que también está constituida por envigado modulado entre 40 y 60 cm. y placas de contrachapado. Toda esta forma de montar un elemento sobre el otro, permite la prefabricación del sistema en base a placas forradas con contrachapado. El uso de contrachapado como arriostrante y colaborante estructu­ ral, le otorga una gran rigidez al conjunto, además de ventajas tér­ micas y acústicas. La terminación exterior de paramentos verticales y la interior de pisos se hace poste­ riormente, pudiendo emplearse los más diversos materiales, recubrien­ do el contrachapado. Tradicionalmente se usa el con­ trachapado en este sistema, pero por razones de costo por ejemplo, es perfectamente posible, remplazar este material por otro tipo de placa o entablado en diagonal.

SISTEMA BALOOM

A.2.3.

ENVIGADO DE TECHUMBRE

SOLERA

AMARRE

SOLERA

SUPERIOR

Las características propias de este sistema constructivo de entra­ mado, están fundamentadas en la forma especial de enfocar el proceso de armado. Este se comienza prime­ ro levantando toda la envolvente, para, en el plazo más breve, poder Df: PlSO colocar la cubierta y el revestimien­ to exterior. Esta forma de construir permite realizar toda la obra gruesa interior, protegido por la techumbre RA y los paramentos exteriores. PILAR El sistema consiste, por tanto, en levantar los pie derechos, que en el caso de construcciones de dospisos abarcan toda la altura, para luego XTERIOR colocar la estructura de techumbre e iniciar el recubrimiento de toda la envolvente exterior. Los entrama­ dos de entrepiso se clavan lateral­ mente alos pie derechos y seapoyan sobre vigas horizontales encastra­ das en estos mismos. El sistema de arriostramientoes en base a diagonales de madera o de huinchas metálicas galvanizadas o revestimiento externo decontrachapado de al menos 12 mm. Este FIGURA 19 FIGURA20 último sistema da mayor rigidez al r---------------------------------, conjunto, convirtiéndolo en una caja rígida yelrevestimiento no solotoma los esfuerzos horizontales de vien­ tos y sismos, sino que a la vez se constituye en parte de la estructura soportante vertical, absorbiendo también cargas de techumbre y de entrepiso. Uno de los problemas que pre­ senta este sistema es su dificultad para la prefabricación, debido a que los elementos soportantes vertica­ les y horizontales van entrelazados. Además, enel mercado de lama­ dera es dificil encontrar largos que SISTEMA permitan abarcar dos pisos de altuBALOON ra. FIGURA21 11

A.2.4 . .

POSTE/PILAR Y VIGA

1

SISTEMA PILAR Y VIGA

NECESIDAD TRIANGUlACGNES

l:o:ll'------ AFOYQ

ARTICULADO

FIGURA22

SISTEMA POSTE Y VIGA

FIGURA23

A.2.4.l.

VIGA SOBRE PILAR

FIGURA24

S!SlEMA VICA SClH: PlA FIGURA 25 12

Ambos sistemas constructivos, estan constituidos por elementos verticales (postes o pilares), y ele­ mentos horizontales oinclinados (vi­ gas maestras) conectados entre sí. Los dos sistemas transmiten las cargas estáticas en forma análoga: las vigas secundarias, envigados de piso o envigados de cubierta, se apo­ yan sobre las vigas maestras y éstas descargan en los pilares o postes, quienes finalmente transmiten di­ chas acciones o cargas a las funda­ ciones. La diferencia entre ambos siste­ mas, está en la forma de apoyar el elemento vertical-(pilar oposte)- en el cimiento, situación que conduce a una diferente respuesta de ambos sistemas frente a las solicitaciones dinámicas. Los postes por un lado son ele­ mentos verticales empotrados en el cimiento y los pilares se conectan mediante apoyos rotulados con las fundaciones y siendo la unión viga­ pilar, habitualmente también una rótula.

Tal como dice su nombre, sobre los pilares van las vigas maestras y sobre ellas el envigado de cielo o te­ cho.En este casoesimportante tener presente quela resistencia ala com­ presión del pilar es mucho mayor por ser la carga paralela a la fibra. Cuando la carga es perpendicular a la fibra, en el caso de la viga, para evitar hendiduras en la parte infe­ rior de la viga maestra, obliga a ampliar la base de apoyo por medio de suples laterales o a reforzar la unión con un herraje metálico. El problema fundamental a re­ solver en este sistema es diseñar adecuadamente la unión entre el pilar y la viga maestra. Este nudo deberá estar asegura­ do para la buena transmisión de las cargas, evitando el aplastamiento y aq.emás el volcamiento de la viga maestra.

VIGA SOBRE PILAR (DOS PISOS) También en este sistema1la viga maestra va apoyada sobre el pilar y sobre ella van las vigas de piso y además, coincidiendo con el punto de apoyo del pilar,va montado el pi­ lar del segundo piso. Nuevamente se requiere tener presente la dife­ rente resistencia a la compresión de la madera según sea su ángulo de incidencia . Por este motivo esrecomendable no transmitir la carga del pilar del segundo piso directamente sobre la viga maestra, sino trasladar la car­ ga a refuerzos laterales que unan el pilar del segundo piso con el pilar del primer piso. Esto sepuede lograr en base a pilares de mayor ancho que la viga maestra. Se efectúa un rebaje al pilar del ancho dela viga de tal manera que las partes sobresa­ lientes laterales, abracen la viga y tomen el pilar del segundo piso en su parte inferior. Las uniones en este sistema no requieren refuerzos metálicos .

A.2.4.2.

FIGURA

SISTEMA VlGA 9lR:

EN 005 PISOS

FIGURA27

VIGA CONTRA PILAR

..

Las vigas maestras rematan de tope al pilar, todas a una misma al­ tura del piso. Esto permite la prefa­ bricación de todos los tabiques, inte­ riores o exteriores, con una misma altura. Las vigas de piso tambíéri se solucionan en sus uniones con las vigas maestras de tope . Lo especial de este sistema es que requiere un herraje complejo en todas las unio­ nes que permita el enganche de las diferentes piezas entre sí. Esta exigencia lleva a que el sis­ tema sea usado especialmente para el armado industrializado y masifi ­ cado,quejustifica una inversión para la elaboración y diseño del sistema de unión. Además el hecho de que to­ dos los tabiques sean de una misma altura,facilita un procesoindustria­ lizado. El envigado de piso se va alter­ nando en dirección para asegurar una misma carga sobre cada pilar.

A.2.4.3.

FIGURA28

SISTEMA VIGA CCN1RA P FIGURA29 13

A.2 .4.4.

DOBLE VIGA

FIGURA JO

SISTEMA OOEl..E Vl

La caracterfstica especial de este sistema constructivo, es que tanto los pilares como las vigas no se cor­ tan en las uniones. La fijación de las dos vigas maestras al pilar debe efectuarse por medio de clavosoper­ nos, dependiendo de la luz que cu­ bren y las cargas que soportan las vigas. En ambos casos es necesario respetar las distancias a los bordes de estos elementos de unión, distan­ ciamiento que depende del diáme­ tro del clavo o perno, y de la direc­ ción de las fibras de la madera y de las líneas de acción de las fuerzas que actúan sobre el nudo. El sistema permite trabajar con vigas maestras de menor sección lo que facilita su maniobrabilidad y montaje. Estas en muchos casos se prolongan más' allá de los pilares exteriores, fonnando aleros obalco­ nes, dejando la estructura a la vista lo que viene a ser una característica de diseño de este sistema.

31

DOBLE PILAR

A.2.4.5.

La viga va cazada entre dos pi­ lares y la transmisión de cargas se efectúa por medio de clavos o per­ nos, debiendo tomarse las mismas precauciones establecidas para el caso anterior respecto de la distan­ cia de los perforaciones a los bordes. También en este caso los elementos estructurales no se cortan y se cons­ tituyen en pilares que abarcan dos pisos o en vigas continuas. Si las vigas se cruzan sobre el pilar a un mismo nivel, sehace necesario divi­ dirlo en cuatro partes. Lascargasrelativamente peque­ ñas que debe soportar cada pieza del doble pilar, hace que sus secciones sean reducidas. Aveces, por razones de pandeo o de resistencia al fuego, es necesario sobredimensionar las secciones y/o introducir tacos entre las dos piezas que confonnan el pi­ lar para hacerlas solidarias en su resistencia al pandeo. Esta es la causa por la que este sistema es recomendable para car­ gas y luces mayores. quejustifiquen mayores secciones de los dos o cuatro pilares.

SISTEMA DOOLE PILAR FIGU A33 14

PLACAS La necesidad cada vez mayor de reducir el tiempo de armado de una construcción, mejorar las termina­ ciones y garantizar la calidad del producto, ha conducido a que gran parte de los elementos que constitu­ yen una construcción, se armen en industrias o talleres de montaje. Es­ ta tendencia a la industrialización se va acentuando en la medida que aumenta la mecanización del proce­ so constructivo . En estos sistemas, cada placa está constituida por un bastidor de madera y por revestimientos late­ rales que le dan la rigidez y asegu­ ran el arriostramiento del conjunto. Cada uno de estos elementos inclui­ rá la aislación térmica, barreras de vapor y de humedad, ventanas y puertas, quedando por realizar en obra solamente algunos recubri­ mientos y la solución de encuentro entre placas. Estos sistemas no solo necesitan placas para los paramen­ tos verticales, sino también para el armado de pisos y cielos y/o de entrepisos. La diferencia entre los diversos sistemas de placas en uso está en la modalidad que emplean para unir las placas y que son de las mas variada índole; listones de madera, pernos, complicados sistemas de en­ ganche, perfiles de acero o alumino deben en lo posible dejar, accesibles los sistemas de unión para permitir también desannar con facilidad es­

A.3. TIPOS OC UNION DE LOS FANELES

PAl\EL ESTRUCTURAL FIGURA34

PANEL REVESTIDO EN ENTABLADO

NEL REVESTIDO REVESTIMIENTO EN REVESTIMIE:NT ' EN PLACAS PLACAS CON ENTABLADO CON PANEL A LA VISTA PANEL AJ.A..YlSTA

EN

FIGURA35

stlmente una característica del sis­ tema constructivo en base aplacas y por tanto una de las ventajas frente a otros sistemas. La tipología analizada, represen­ tante de la construcción laminar, responde a los principios de estruc­ turación que rigen estas construc­ ciones y que son los siguientes: - Una lámina (placa) no es estable por sí sola. - Dosláminas siloson,ypueden for­ mar un ángulo, una cruz o una T. Si dos láminas no tienen una rar una tercera lámina, ubicada per­ pendicularmente a las otras dos, para conseguir la estabilidad.

SISTEMA DE PLACAS FIGURA36 15

1

16

B. ESTRUCTURAS MAYORES EN MADERA

La madera es un material especialmente adecuado pru,:a conformar la estructura de cubierta de espacios que abarcan grandes luces. Esto es debido fundamental­ mente a la liviandad del material en relación a su capacidad de resistir esfuerzos, ya sean de compresión, tracción, flexión, flexo-tracción o jlexo-compresión. Para lograr buenos resultados en este tipo de estruc­ turas, es indispensable clasificar la madera a usar de acuerdo a su grado estructural. Esto es especialmente importante en las piezas obarras sometidas a esfuerzos de tracción, que suelen colapsar en estos casos en los puntos donde acusan defectos (nudos, fibra inclinada,médula,etc.). Una clasificación posible de estos sistemas construc­ tivos es en base a la forma en que se usa el material madera: ASERRADA. Para cubrir grandes luces en base a madera aserrada esnecesario diseñar un sistema es­ tructural conformado por una gran red interconecta­ da de barras de largos y secciones relativamente pe­ queñas. La solución constructiva radica fundamen­ talmente en el mecanismo de unión entre las piezas de madera. Estos conectores tienen una importante ingerencia en el costo total de la estructura. LAMINADA. La característica fundamental del la­ minado es que se puede lograr piezas de cualquier largo y de cualquier sección, siendo suslimitantes el transporte y el montaje. La posibilidad de dimensio­ nar cada pieza de acuerdo a los esfuerzos estáticos y dinámicos a que está sometida, hace que con el lami­ nado se puede llegar a soluciones óptimas de aprove­ chamiento del material. COMBINADA. Muchos sistemas no son fáciles de clasificar,por usar diferentes materiales, no soloma­ dera aserrada y laminada, sino que también tirantes metálicos. El sistema de clasificación propuesto en las páginas siguientes se basa en la forma que toman los elementos que constituyen el sistema., para resistir los esfuerzos estáticos y dinámicos a·que está sometida toda la estruc­ tura. 16

SISTEMAS PLANARES

l

1

'

]

Dentro de la gran gama de posi­ bles estructuras enmadera que pue­ den concebirse para cubrir1ucesma­ yores, las más usuales y conocidas son las denominadas PLANARES. La estructura planar es aquella que cubre una luz en base a uno ovarios elementos lineales rectos o curvos, simples o compuestos, que van uni­ dos entre sí.Dentro deesta tipologfa debemos considerar: VIGAS, CER­ CHAS, MARCOS Y ARCOS. Para conformar un sistema es­ tructural en base a elementos pla­ nares, estos se pueden disponer en forma lineal o radial, siendo la dis­ posición en linea, la más usual. Formando plantas habitualmente rectangulares, estos elementos se amarran entre sí con un sistema arriostrante que rigidiza todo el conjunto y evita su volcamiento. La estructura planar está solici­ tada por cargas que actuán en su mismo plano y por cargas que ac­ túan en un plano perpendicular a éste. Las solicitaciones que actúan en el mismo plano de la estructura pueden ser generadas por el peso propio, por cargas muertas y sobre­ cargas, (cargas estáticas) o por el viento y sismo (cargas dinámicas). Un diseño adecuado dela estructur debe resistir y resolver estas accio­ nes a través de los elementos que la com ponen, losmecanismos de unión y los diferentes tipos de apoyos. Para asegurar la estabilidad del conjunto frente a solicitaciones per­ pendiculares a su plano, es necesa­ rio vincular los elementos, con un sistema capaz de resistir las accio­ nes dinámicas de viento y sismo. A éste, le denominaremos Sistema de Arriostramiento y puede estar con­ formado por estructuras reticulares trianguladas de madera o metal o por paneles rigidizantes constitui­ dos por bastidores de madera reves­ tidos con contrachapado, placas de partículas o con entablado diagonal.

B. l.

DISTRIBUCION TIPICA EN PLANTAD ESTRUCTURA PLANAR

t:=;":J Ll1

FIGURA39

FIGURA 40

SISTEJvlAS PLANARES DE VIGAS Y CERCHA5

SlSIDAAS A..ANtlRES DE ARCOS Y MARCOS

FIGURA 41 17

B.l.l.

VIGAS

TIPOL(X;IAS OC VIGA SEGUN SU FORMA •

1

•

•

TIR)l.OGIAS [E VIGA SEGUN 9JS .AR>YOS •

f:==

FIGURA42

TIFOLOGIAS

VIGA TEN

CONSTRUCTIVAS

VIGA CE .AlJ...iA li.ENA

VI DE

CAJON

VIGA LLENA. FIGURA43

SISTEMA VIGAS FIGURA44 18

Una viga es un elemento estruc­ tural lineal, que va apoyado en dos o más puntos y cuyo largo es mucho mayor que las dimensiones de su sección que es rectangular. Es un elemento estructural que trabaja principalmente a la flexión y corte. Para absorber adecuadamente es­ tas solicitaciones, se usa colocada de canto, recomendándose una propor­ ción de 1:4a 1:8entre ancho y alto. Si analizamos el comportamien­ to de una viga simplemente apoya­ da con carga uniformemente distri­ buída y de sección constante, el momento flector máximo se produ­ ce ala mitad de la luz y, consideran­ do que la flexión es un fenómeno compuesto de tracciones y compre­ siones, las fibras más cercanas alos bordes inferior y superior son las que están más solicitadas. En respuesta a este comporta­ miento, y OOI::lo un medio de optimi­ zar el diseño de vigas, sehan elegido diversos caminos: A través de la laminación lograr vigas de sección variable, con lo que se responde adecuadamente a la variabilidad de los momen­ tos flectores. Concentrando mayor cantidad de material en las zonas de tracción y compresión de la viga, dejando un plano medio más esbelto, el alma de la viga, zona que está solicitada por fuerzas cortantes horizontales, y algunas veces debidoasu gran esbeltez, al pan­ deo (fenómeno que debe contro­ larse con elementos transversa­ les, que rigidicen el alma). Es posible reducir los momentos flectores solicitantes, al diseñar vigas continuas de varios tramos, con uniones en los puntos de inflec­ ción -puntos de momento nulo materializadas pormedio de ensam­ bies unidos con pernos y clavos.

B. 1.2.

CERCHAS Una cercha, al igual que una viga, cumple la función de salvar una luz y recibir cargas permanen­ tes y variables para transmitirlas a los apoyos. Puede definirse como una estructura de entramado, es decir, compuesta por varios elemen­ tos menores lineales o barras, que están articulados entre sí.Su traza­ do geométrico está constituido por triángulos, que son los que asegu­ ran la indeformabilidad de la es­ tructura. El triángulo es la única figura planar indeformable que se puede concebir, articulando tres ba­ rras contenidas en un mismo plano, entre sí. El principio teórico considera a la cercha como una serie de barras conectadas mediante pasadores rí­ gidos en los nudos (tipo de conexión que tiene la característica de res­ tringir los movimientos verticales y horizontales, pero no los de giro) y con las cargas y apoyos ubicados también en dichos nudos. Los ele­ mentos constituyentes -(barras)­ solamente trabajan a esfuerzos axiales -tracción y compresión- lo que permite diseñar estructuras de secciones reducidas. En la realidad las cerchas difie­ ren en algunos aspectos de la ideali­ zación teórica. En primer lugar, los cordones superiores e inferiores se materializan generalmente con pie­ zas discontinuas o con la unión de varias de ellas, (pero esta conexión no debe realizarse coincidendo con el nudo) por lo tantó-;1a articuhlción entre estas barras no existe. A me­ nudo las cargas actúan directamen­ te sobre las barras- costaneras, cie­ los, entablados, etc. -y no sobre los nudos, como se supone teóricamen­ te. Lo anterior permite aseverarque: Los elementos intermedios dehis cerchas- diagonales y montan­ tes - trabajan principalmente a tracción y compresión (esfuerzos axiales) , pero: Los cordones superior e inferior, resisten esfuerzos combinados de flexo-tracción o flexo-compre ­ sión, lo que provoca un aumento de la sección de estas piezas. Existen las más variadasformas decerchas.

TIFDLOGIAS [E CERCHA SEGUN SU FORMA

emw FIGURA45

TIPOLOG!AS CO NSTRUCT1VAS

FIGURA46

B.l.3.

MARCOS TIPOLOGIAS FORMALES DE MARCOS

EN VOLADIZO

n

BI-ARTICULADOS

TRI-ARTICULADOS

FIGURA48

,,

·

1

· FIGURA49

SISTEMA MARCOS FIGURA SO 20

Este tipo de solución es de fre­ cuente uso en estructuras de luces mayores, por su simplicidad en el di­ seño y construcción. Es un sistema planar conformado por vi as y pila­ res, pero conectadas mediante una unión rígida. Esta conexión rígida entre viga y pilar produce las si­ guientes ventajas comparativas: - Al estar los extremos de la viga empotrados al pilari confiere más rigidez a ésta y por o tanto, puede resistir mayor carga a la flexión. Los pilares no sólo están someti­ dos a cargas de compresión, sino también a tensiones de flexión pro­ ducidas por la continuidad con las vigas. Resumiendo, podemos decir que en este tipo de estructuras, frente a solicitaciones verticales, tanto las vigas como lospilares seencuentran sometidos a flexión y compresión. Frente a solicitaciones horizontales, el marco actúa en conjunto, distri­ buyendo la carga entre los dos omás pilares que lo conforman por medio de la viga, lo que produce flexión en todos los componentes de la estruc­ tura. Considerandolacantidaddeapo­ yos y/o conecciones que tienen los marcos, podemos establecer la si­ guiente clasificación. • EN VOLADIZO, esla gue tiene más compleja materializaCión, pues requiere necesariamente de un em­ --potramiento en su conección con el suelo de fundación. BI-ARTICULADOS, seencuen­ tfran conformados por una viga que puede ser recta, indinada ocurva, y por pilares conectados mediante ar­ ticulaciones orótulas (tipo de apoyo que restringe movimientos vertica­ les y horizontales, pero no impide el giro o rotación) a las fundaciones. • TRIARTICULADO, El elemen­ to superior consiste de dos vigas ar­ ticuladas enla cumbrera, lospilares se encuentran articulados en los apoyos, pero se mantiene la unión rígida entre vigE} y pilar. • EMPOTRADO, aunque no es usual en madera, podemos encon­ trar marcos con pilares empotrados a las fundaciones, lo que conduce a una mejor distribución de las ten­ siones de flexión a través del marco y, por supuesto, a una disminución en las dimensiones de los elemen­ tos. Desde el punto de vista constructi­ vo, los marcos pueden ser de: Madera aserrada. Madera laminada. Elementos compuestos forman­ do entramados.

1

ARCOS "El arco es en esencia una es­ tructura de compresión utilizada para cubrir grandes luces". Al igual que los marcos, constituyen una en­ volvente total del espacio y no re­ quieren soportes laterales como en el caso delasvigas ylas cerchas. Los apoyos deben ser diseñados de tal forma, que reciban adecuadamente las cargas en ángulo que transmi­ ten los arcos, éste ángulo de inciden­ cia dependerá de la relación entre el radio y la altura máxima del arco. La ventaja del arco, con respecto almarco, es que susesfuerzos sevan desplazando en una linea continua curva hacia los apoyos y no requie­ ren cambiar de giro, como es el caso en el nudo de encuentro entre pilar y viga del marco. Hay dos tipos de are:;os, que abarcan la totalidad dela. luz: ARCOS BIARTICULADOS que desde el punto de vista estruc­ tural, son estructuras estáticamente indeterminadas y arcos que cons­ tan de dos partes iguales unidas en el punto más alto, denominados ARCOS TRIARTICULADOS y que son estáticamente determina­ dos. Desde el punto de vista formal, tenemos: ARCO ATIRANTADO, RADIAL, PARABOLICO y GOTI­ CO ROMANO (de medio punto). Desde el punto de vista cons­ tructivo, los arcos son generalmente de madera laminada, por la ductibi­ lidad que tiene este sistema cons­ tructivo, permitiendo adaptar ele­ mentos estructurales a cualquier tipo de curvatura lo que depende tan sólo del espesor de cada una de las láminas que constituyen el ele­ mento laminado. También es posi­ ble construir arcos en base a un en­ tramado cuyas barras son relativa­ mente cortas, que en la parte exte­ rior de esta viga curva van confor­ mando el arco en base a pequeños segmentos rectos. Los arcos pueden conformar es­ pacios cilíndricos o pueden estar or­ ganizados en forma radial, conver­ giendo todos a un centro, generando una cúpula.

8.1.4. TIPOLOGIAS FORMALES DE ARCOS

. n /\ f'\

·A

• f\

./\ BIARliCULADO

TRIARTICULADO

'\
ARTICUlACIONES

:FIGURA 51

TlFDLOGIAS

FIGURA 52

SISTEMA

ARCOS FIGURA 53 21

8.2.

SISTEMAS ESPACIALES LAMINARES

-

CUPULAS

CASCARAS

COLGADAS FIGURA 54

LO TE
FIGURA SS

CONCEPTO DE ESTRUCTLRA ''ESPACIAL LAMINAR"

....

ENTRAMADO

'---PLACA 0 ENTABLADO

FIGURA 56 22

Son tipologíasconstructivasaso­ ciadas principalmente al honnigón annado, pero su uso también se ha extendido a la madera, por las si­ guientes razones: La aparición en el mercado de materlales derivados de lama­ dera, como son las placas de par­ ticulas, de fibras y el contracha­ pado. El desarrollo de técnicas cons­ tructivas en madera para con­ formar los moldajes de estructu­ ras cáscara de hormigón, se han constituido posterionnente en tipologías de estructuras espa­ cialesen símismas,compitiendo con aquellas de hormigón que la generaron. Entre los SISTEMAS ESPA­ CIALES LAMINARES se pueden distinguir tres grupos: Las ESTRUCTURAS PLEGA· DAS que están conformadas por láminas planas que soportan car­ gas espaciales y están organiza­ das en pliegues. Las ESTRUCTURAS CASCA­ RAS, son generadas por rectas, curvas, parábolas o elipses que se desarrollan sobrepuestas, constituyéndose en una lámina curva de diversos apoyos y que generan espacios de superficies curvas. Las ESTRUCTURAS COLGA­ DAS o tensadas y confonnadas por elementos que trabajan esen­ cialmente a la tracción. En mu­ chos casos son estructuras mix­ tas, pues están compuestas por sistemas constructivos en base a cables y membranas. Dependiendo de la fonna en que seinterrelacionan los elementos traccionados, entre si,-habitual­ mente cables- se distinguen los siguientes sistemas estructura­ les: Cables simplemente suspendi­ dos. Vigas de cables pretensados. Mallas de cables pretensados con una curvatura. Mallas de cables pretensados con doble curvatura.

PLEGADAS

8.2.1.

Están formadas por superficies

TIPOLOGIAS FORMALES ESTRUCTURAS PLEGADAS

plegadas constituídas por láminas que tienen capacidad de carga espa­ cial. Según la forma de sus láminas y, como ellas interactúan entre sí, se pueden distinguir los siguientes ti­ pos:

ESTRUCTURAS PLEGADAS PRISMATICAS (fig. la, lb, le, ld y le) fonnadas por láminas rectangulares longitudinales, que van arriostradas por dos láminas transversales o por pórticos rígidos.

ESTRUCTURAS PLEGADAS SEMI-PRISMATICAS, (2a y 2b) que pueden estar conforma­ das por láminas rectángulares,

triángulares, romboidales o con forma de trapecio.

ESTRUCTURAS PLEGADAS PIRAMIDALES,(fig. 3a, 3b, 3c y 3 d) constituídas por láminas triangulares. Las superficies planas que for­ man los pliegues de las estructuras plegadas pueden ser: De sección H con alma de enta­ blado en diagonal o de contra­ chapado, afianzados en vigas de borde, superior e inferior. De sección cajón, con nervios de madera en el interior y revesti­ mientos de entablados en diago­ nal y/o de contrachapado. Estas estructuras de techo compuestas por panel .s rígidos mono­ casco, se caracterizan por ser livi nas, resistentes, fáciles de prefabri­ car y rápidas de erigir. Las placas deben unirse rígidamente entre síy, para evitar que se desplieguen en los extremos, deben unirse por ti­ rantes o estar apoyadas en tímpa­ nos o pórticos rígidos. Desde el punto de vista espacial se pueden organizar en pliegues pa­ ralelos cubriendo grandes espacios o en forma radial con placas unidas en un punto central. A partir del sistema radial es posible armar estructuras complejas de dobleces múltiples y de gran riqueza como conformadores de espacios interio­

res.

FIGURA 57

TIPOLDGIAS

FIGURA 58

--..J.--/ -

SISTEMA DE ESTRUCTLRAS

1

--_

1

---

Y"

/

/EJEMPLO ESQUEMA

RAOAL

1.//

PLEGADAS - -v

FIGURA 59

23

8.2.2.

CASCARAS

DOBLE CURVATURA CURVATURA MIXTA (HACIA ARRIBA Y HACIA ABAJO)

NO

DESARROLLABLE

CASCARA

FIGURA60

TURA. CURVATURA POSITIVA (di­

FIGURA61

rigida hacia abajo) CURVATURANEGATIVA(di­ rigida hacia arriba) MIXTAS (con curvatura hacia arriba y hacia abajo). NO DESARROLLABLES, cás­ caras de superlicies positivas o negativas imposibles de apla­ nar sin cortarlas en una serie de secciones, por ejemplo las cúpu­ las. DESARROLLABLES, que son cáscaras de curvatura positiva o negativa en todos los puntos pero nula en una dirección y se pue­ den aplanar sin introducirle cortes, por ejemplo, las bóvedas. También esposible clasificar las cáscaras por su forma: CASCARAS DE REVOLU­ CION que se generan por la rotación de una curva alrededor de un eje. CASCARAS DE TRASLA­ CION que se generan haciendo deslizar una curva plana sobre otra curva plana, desplazando una recta horizontal sobre una curva vertical obien desplazan­ do una curva vertical a lo largo de una recta horizontal. CASCARAS REGLADAS, son todas aquellas cáscaras que se generan por el desplazamiento de los extremos de un segmento de recta sobre dos curvas. CÁSCARAS COMPLEJAS, son todas las combinaciones entre las tipologías antes descri­ tas.

DESARROLLABLE

DE

REVOLUCION

REVOLUCION

PARABOLICA

REVOLUCION ELIPTICA

FIGURA62 24

"Las cáscaras son estructuras resistentes por la forma, suficiente­ mente delgadas para no desarrollar tensiones apreciables deflexión, pero también suficientemente gruesas para resistir cargas por compresión, corte y traoción." (7) Loesencial en lasestructuras de cáscaras es la forma que adopta la curvatura 'y que debe permitir lámi­ nas suficientemente delgadas que no desarrollen tensiones apreciables pero también suficientemente grue­ sas para resistir cargas por compre­ sión, corte y tracción. Las cáscaras se pueden clasificar según su curvatura: SIMPLE O DOBLE CURVA­

8121 1 11 1

BOVEDAS TIPOLOGIAS Lasbóvedas son cáscaras de sim­ ple curvatura y poseen una sección normal recta (generatriz) y la otra curva, que puede ser un semicírcu­ lo, una semielipse, etc. Estas bóve­ das pueden apoyarse a lo largo de sus muros laterales; (bóvedas ca­ ñón) o, en sus muros extremos o de frontón, (cañones cáscaras). Una característica de las bóve­ das cañón es el empuje que ejercen sobre los apoyos laterales, que debe ser contrarrenta.do por tirantes o contrafuertes, lo que no es necesario en el caso de cañones cáscara debido a que la bóveda actúa como viga apoyada en los frontones. Existen diversas formas de construir bóvedas: BOVEDAS NERVADAS, que constan de nervios laminados o de celosías formando arcos, ade­ más de une. membrana d-2 tablas longitudinales y dos capas de tablas diagonales colocadas so­ bre la anterior. BOVEDASDELAMELAS,que consü;ten en barras puestas de canto y unidas entre sí en ángu­ lo. BOVEDAS DE ARCOS BI- O TRIARTICULADOS, cuyo arriostramiento longitudinal se logra a través de costaneras y tensores diagonales de acero o por medio de una membrana d listones macro hembrados desee­ ciones casi cuadradas. Estos se clavan en forma longitudinal so­ bre los arcos. BOVEDASDE CONTRACHA­ PADO, que se arman en base a paneles tensionados curvos de contrachapado. Las bovédas pueden construirse apoyadas directamentE; sobre el te­ rreno, aunque generalrrtente van montadas sobre muros laterales o longitudinales . En estos últimos casos es necesario solucionar ade­ cuadamente el apoyo, contrarestan­ do los esfuerzos laterales que gene­ ra una bóveda.

TIPOLOGIAS

CONSTRUCTIVAS

FORMALES

DE BOVEDAS

FIGURA 64

-r----PLACA

SUPERIOR ENTRAMA DO DE MADERA

A.ACA INFERIOR

SISTEMA DE SOVEDAS FIGURA65

25

1

FIGURA62 26

8.2.2.2.

CUPULAS

TIFQLOGIAS FmMALES

CE CUPULAS

FIGURA66

TIPOLOGIA

CONSTRUCTIVA

ENTABLADO O PLACAS

NERVIOS O MC(J5 -----" DE SECCION IMFUHANTE ANlLLOS ARR IOSTRANTES

FIGURA67

FIGURA68 26

Son generalmente de formas es­ féricas y se generan por la rotación de una línea curva alrededor de un eje. Esta estructura cubre espacios circulares, pero por medio de inter­ sección de bóvedas cilíndricas se pueden c"Qbrir espacios cuadrados o poligonales. Los sistemas constructivos que permiten levantar este tipo de es­ tructura, pueden tener diferentes soluciones técnicas. MEMBRANA DE TABLAS. Está formada por nervios de madera laminada que van apo­ yados en un anillo inferior y otro en la cúpula. Sobre éstos va un entablado triple, dos en diagonal y uno en círculo. NERVADOS. Se diferencia del anteriorporquereemplazaelen­ tablado por diagonales emplaza­ das entre los nervios. LAMELAS: Entre los nervios se colocan larnelas, o sea, barras de pequeñas dimensiones que se apernan entre sí conformando una estructura autosoportante. ARCOS: Estas cúpulas están constituidas por arcos bi o triar­ ticulados que se colocan radial­ mente en drculos u otras for­ mas. Convergen todos en la cúspide, apoyados entre sí o en un anillo que generalmente es metálico. Los arcos deben unir­ se por costaneras o vigas lami­ nadas en drculos. Estas costaneras disminuyen sus luces en la medida que se van aproximando a la cúpula. Sobre esta estructura base se debe afian­ zar un entablado doble en diagonal o un listoneado. Tal corno el resto de las estructu­ ras cáscaras, es importante desta­ car que las cúpulas trabajan princi­ palmente a tracción, compresión y corte. Las cúpulas se conforman por la interacción de nervios en meridia­ nos y paralelos, este trabajo conjun­ tohace de estas tipologías, estructu­ ras estables, que sufren deformacio­ nes mínimas aun cuando salvan grandes luces.

HIPERBOLAS Y PARABOLOIDES HIPERBOLICOS

'

1

8.2.2.3.

1

TIPOLOGIAS FORMALES DE

La característica especial deeste tipo de estructuras la constituye el hecho de estar compuestas de ele­ mentos rectos, lo que las hace muy adecuadas para ser construidas en madera. Las formas se generan a partir de dos parábolas, perpendi­ culares entre sí, de las cuales una se desliza sobre la otra generando el espacio cubierto. Las formas que se pueden gene­ rar a partir de esta mecánica inicial, son múltiples y de gran variedad en su planta y en el espacio que gene­ ran. Para poder construir lúpérbolas en madera deben elegirse formas geométricas simples que permitan el fácil uso de la madera en piezas rectas. En general estas estructuras deben considerarse desde el punto de vista estático como arcos que son interceptados por un sistema de ca­ bles o tensores suspendidos. En los bordes se generan fuerzas encontra­ das que deben ser tomadas por miembros rigidizantes o vigas peri­ metrales de madera laminada. Las estructuras lúperbólicas con­ sisten en una cáscara o diafragma que se forma por medio de dos omás capas de listones colocados en ángu­ los de 90º con respecto a las capas adyacentes y de elementos rigidi­ zantes perimetrales, que pueden estar constituidos por una sola pie­ za de madera laminada puesta por encima o por debajo del diafragma o compuesta de dos secciones coloca­ das por mitades por encima y por debajo. Estos dos elementos combina­ dos entre síconforman la estructura y su rigidez depende fundamental­ mente de la forma del paraboloide hlperbólico. La forma curva no debe ser demasiado plana ya que se corre el riesgo de que se pandee el diafrag­ ma.

HIPEREO..AS

FIGURA69

TIPOLOGIAS

CONSTRUCTlVAS

FIGURA 70

SISTEMA HIPERBOLAS FIGURA 71 27

B.2.3.

COLGADAS O TENSADAS

ESQL.Et-M ESmLX:iLRA

COLGADA

.....--APCYO CEN lRAL S COLGANTES

FIGURA 73

FIGURA 74 28

Normalm ente se considera la madera como un material adecuado para resistir esfuerzos de compre­ sión y de flexo-compresión, pero no se concibe como adecuado para es­ tructuras traccionadas, esfuerzos que generalmente se relacionan con el material acero. En larealidad, los índices de resistencia de la madera, Oibre de defectos), a la compresión y a la tracción son muy parecidos, lo que nos indica que el material tam­ bién puede ser sometido a la trac­ ción, característica básica de las es­ tructuras colgadas. La incidencia de los defectos propios de la madera, como los nudos, son de importancia en las piezas traccionadas, por este motivo casi todas las estructuras colgadas se materializan en madera lamina­ da o en madera libre de defectos. La forma de una estructura col­ gada es generalmente la de un arco invertido que, en este caso, absorbe las cargas por tracción. La parte más compleja de este tipo de estruc­ tura es la solución de nudo entre el tirante traccionado y el apoyo, para lo cual se requieren herrajes diseña­ dos específicamente. Las estructuras colgadas pue­ den ser planares, formadas por ele­ mentos paralelos repetí tivos oespa­ ciales. En este último caso se pue­ den generar diferentes fonnas com­ binando un elemento estructural primario sobre el cual se cuelgan elementos secundarios, estructuras colgadas de arcos o estructuras radiales en las que las piezas tensa­ das van colgadas de un apoyo cen­ tral, conformando un espacio idénti­ co al de una carpa.

ESTRUCTURAS ESPACIALES DE ENTRAMADO En estos tipos encontramos la madera utilizada como habitual­ mente'se la identifica: como una ba­ rra, o sea, con la longitud predomi­ nante sobre el ancho y el alto (la sec­ ción); esto hace posible resolver pro­ blemas de grandes luces con made­ ra aserrada natural y no necesaria­ mente laminada. Tradicionalmente, las estructu­ ras de techumbre están constitui­ das por una serie de elementos es­ tructurales principales (-vigas, cer­ chas, arcos o marcos), dispuestos principalmente en paralelo y, sobre ellos, toda una estructura mas flexi­ ble (-vigas secundarias, costaneras, etc.), encargadas de transferir las cargas de la techumbre a la estruc­ tura principal. Esto hizo pensar en obtener un comportamiento más in­ tegral y más eficiente conectando las armaduras paralelas, a través de otras armaduras transversales tan rígidas como aquellas y no con elementos flexibles. En este caso la deflexión de una armadura setrans­ mitiría alas adyacentes, y todo el te­ cho trabajaría en conjunto, este fue el pensamiento que dio origen a las estructuras espaciales, pero el prin­ cipal problema fue el cómo calcular­ las; para esto se recurrió a métodos aproximados y la mayoría de las ve­ ces sólo a la intuición . Afortunada­ mente hoy en d.ia el uso de los orde­ nadores electrónicos (computadores) ha resuelto el problema de la exacti­ tudenlos cálcu1osyvariadossonlos softwares con que se cuenta para re­ solver estas tipologías estructura· les. Dentro de las estructuras espa­ ciales de entramado vamosadistin­ guir tres grupos: a) RETICULADOS ESPACIA­ LES, que a su vez se subdivide en dos: Reticulados espaciales CU­ BICOSy, Reticulados espaciales TRIANGULARES o ESTE­ REOMETRICAS . b) GEODESICAS, derivadas de las cúpulas. e) LAMELAS, derivadas de las bó­ vedas

8.3.

TIPOLOGIAS FORMALES OC ESTRLCT AS ESPACIALES

J:E

ENTRAMADO

FIGURA 75

CONCEPTO lL ESTRLK:TLRA "ES CIAL DE ENTRAMAOO''

BARRAS O ENTRAMADO

.,

FIGURA 76

NECESIDAD DE

APOYOS

ESTEROMETRICAS Y ESTRUCTURAS DE LAMELAS CONSTITUYEN ESENCIALMENTE ES1RUCT'JRAS DE CJBlERTA , NO TANTO ASI LAS GEOD SICA S .

FIGURA 77 29

i

8.3.1.

RETICULADOS ESPACIALES FOOMALES . CE ESTEroMETRICAS

'\.

FIGURA 78

TIPOLOGIAS

CONSTRUCTIVAS

FIGURA 79

SISTEMA DE ESTEROMETR 1CAS 30

Enesta tipología estructural con­ formada por barras, pueden distin­ guirse claramente dos categorías, a saber: RETICULADOS ESPACIALES CUBICOS, conformados por ar­ madtJras longitudinales y arma­ durastransversales unidas a90º; estas armaduras pueden ser vigas reticuladas ovigas Vieren­ deel, estas últimas más comu­ nes en acero y hormigón. ESTEREOMETRICAS ORETI­ CULADOS ESPACIALES TRIANGULARES, conformadas por pirámides y tetraedros regu­ lares, o dicho de otra forma por dos retículas cuadriculadas pa­ ralelas entre sí, pero con los vértices desfazados, unidas por medio de diagonales que pueden estar a 60º o 45º. Los nudos, son el elemento clave en la configuración de esta tipolo­ gía. Se supone que, al igual que en las cerchas, las barras están articu­ ladas entre dos nudos consecutivos, materializados por medio de una rótula espacial, es decir, este tipo de conexión impide desplazamientos en cualquier dirección, pero permite el giro. Además, como las cargas y los apoyos deben producirse en los nu­ dos, nuevamente nos encontramos con una estructura cuyos elementos trabajan principalmente a esfuer­ zos axiales (compresión y tracción). El uso de barras de madera ase­ rrada de pequeño largo y sección, hace que este tipo de estructuras sea muy liviana; pero la mayor com­ plejidad está en los mecanismos de unión. Existen diferentes tipos de unión, todos metálicos, pudiendo ser pletinas apernadas a las barras, o rótulas esféricas a las que se afian­ zan las barras por medio de placas y pernos. Para lograr reticulados espacia­ les económicos, debe encontrarse una relación adecuada, entre la al­ tura del reticulado y la superfice a cubrir. Los apoyos son pilares que se unen con herrajes metálicos a los nudos del sistema (no se recomien­ da utilizar más de cuatro, para lo­ grar estructuras estáticamente de­ tenninadas).

8.3.2.

GEODESICAS

Este tipo de estructura corres­ ponde a una cúpula constituida por múltiples y pequeñas superficies pla­ nas. Una circunferencia se puede dividir en múltiples líneas quebra­ das y en este caso de las cúpulas geo­ désicas, las superficies curvas se sustituyen por una reticula forma­ da por rectas que van entrecruza­ das generando un poliedro. Para que la distribución de las fuerzas quede claramente detenninada, se ha ele­ gido el triángulo como módulo base que conforma el total de la cúpula. En la medida que se van redu­ ciendo los triángulos, mayor será la aproximación a la cáscara esférica, es decir, a un sistema estructural más simple. Pero también, en la mismamedida, seva complicando el proceso constructivo y por ende, el costo. Existen dos tipos de cúpulas geo­ désicas, las conformadas por trián­ gulos iguales (Buckminster Fuller) y las conformadas por superficies planas que van disminuyendo en la medida que se acercan a la cúspide. Los triángulos bases están cons­ tituidos por barras de madera que se van ligando por medio de uniones metálicas constituidas por placas sobrepuestas en cada nudo o por pletinas encajadas en cada barra y apernadas a ellas. Para el dimensionamiento delas barras es necesario conocer las fuer­ zas de tracción y de compresión que actúan sobre ellas. Además es necesario tener en cuenta la tendencia a la deforma­ ción lateral de las barras, por lo que deben tener la sección adecuada para evitar el pandeo de ellas. Las cúpulas geodésicas consti­ tuídaspor triángulos que van dismi e nuyendo de tamaño en la medida que se acercan a la cúspide, son más complejas de diseñar y presentan mayor dificultad para establecer la sección de cada una de sus barras.

TIPOLOGIAS FORMALES DE GEODESICAS

FIGURA81

TIPOLOGIAS DIFERENCIADAS LOS SISTEMAS

CONSTRUCTIVAS ESENCIALMENTE DE UNION

P

FIGURA 8l

SISTEMA DE GEODESI CAS FIGURA83 31

8.3.3.

LAMELAS

EN PLANTA

DDDDDD DDDDDD ODDDDD ODDDDO DDDDDD DDDDDD FIGURA84

TIPOLOOIAS

CONSTRUCTIVAS

SlSTEMA CE LAMELAS URA86 32

Este sistemaconstructivofue de­ sarrollado enla década del30 en Eu­ ropa y se fundamenta en el uso de muchas barras relativamente pe­ queñas en sus secciones y que, en­ trelazad entre sí, permiten cubrir grandes 1uces. Su estructura es es­ táticamente indeterminada y hace difícil realizar los cálculos de resis­ tencia, razón por la cual se dejó de construir este tipo, pero, en fecha reciente reapareció con ayuda de un programadeelementosfinitos(SAP IV, Structural Analysis Program), desarrollado en la Universidad de Berkeley. Este programa posibilita realizar verificaciones exactas. Este sistema constructivo puede generar arcos, cuya curvatura sea un segmento de círculo, que permite que todos los elementos tengan la misma curvatura, o arcos ojivales querematan en cumbrera enlaparte alta.Este gran plan curvo consta de múltiples pequeñas barras aserra­ das, todas de una misma dimensión, colocadas en diagonales encontra­ das. En cada nudo se juntan tres piezas, una es continua y las otras dos rematan de tope lateralmente. Las uniones en las construccio­ nes tradionales se efectuaban por medio de pernos. En la actualidad éstos han sido reemplazados por unionesmáscomplejasdeacerocuya característica fundamental es per­ mitir un permanente ajuste de las uniones, para equilibrar las varia­ ciones dimensionales propias de la madera. Con este fin deben quedar accesibles, en cada punto de unión, los tensores o tuercas. Para mantener rigidizado el sis­ tema y evitar su desplazamiento lateral, los bordes del frontón deben ser elementos de mayor resistencia, por ejemplo, un arco de madera la­ minada. Normalmente el borde in­ ferior lateral del arco es una viga de hormigón a la que se apoyan las primeras corridas de barras, afian­ zadas por medio de placas metáli­ cas.. La característica del sistema de lamelas es que sólo puede generar espacios cuya envolvente es cilín­ drica o un segmento de círculo.

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EDIFICACION EN MADERA

VIGAS

r UNIVERSIDAD

DEL

810-BIO

CUADERNO

8

VIGAS INDICE

Pág.

1

INTRODUCCION

2

2

NORMAS Y DEFINICIONES

3

3

ORDENANZA GENERAL CLASIFICACION DE LAS VIGAS

5 6

4.1. 4.2. 4.3.

6 9

4

S.

SEGUN SECCION SEGUN SUS APOYOS SEGUN PERFIL LONGITUDINAL PROPOSICIONES CONSTRUCTIVAS

5.1. 5.2. 5.3. 5.4. 6.

VIGAS DE SECCION LLENA VIGAS DE ALMA LLENA VIGAS DE CAJON VIGAS TENSADAS

APOYOS 6.1.

VIGA CONTRA PILAR

6.2.

VIGA SOBRE PILAR-6.3. VIGA SOBRE BASE HORMIGON

7. 8.

6.4. VIGA SOBRE PILAR CENTRAL UNIONES BIBLIOGRAFIA

UNIVERSIDAD DEL BIO-BIO Facultad de Arquitectura, Construcción y Diseño Centro de Desarrollo en Arquitectura y Construcción (CEDAC)

..

AUTORES DEL PRESENTE NUMERO: Arquitecto, Cecma Poblete Arredondo; Arquitecto Ricardo Hempel Holz­ apfel. COLABORADORES: Arquitecto, Claudia Hempel Maack; Profesora de Español, Margarita Gatica Ramírez . COMITE ASESOR: Arquitecto, Ricardo Hempel Holzapfel; Constructor Civil, Sebastián Fernández Schwarzenberg; Arquitecto, Gm·ardo Saelzer Fuica; Arquitecto, Gerardo Valverde Vildósola; Arquitecto, Cecilia Poblete Arredondo. DIRECTOR: Arquitecto, Gerardo Saelzer Fuica, Director Centro de Desarrollo en Arquitectura y Construcción. IMPRESION: Editmial A. Pinto.

10 11

12 14 16

18 20 21 22 23 24 25

-

32

l. INTRODUCCION Todo sistema estructural está constituido por un con­ junto de elementos que interactuan entre sí,asegurando la estabilidad del conjunto y trasladando a losapoyos lascar­ gas que soporta. Dentro de este conjunto, existen elemen­ tos que cumplen funciones de características similares y que permiten agruparlos bajo términos genéricos, como los pilares, las vigas, las diagonales, las barras arriostran­ tesy otros.En la mayoría deloscasosestos elementos cons­ tituyen una parte de la totalidad del conjunto estructural y sólo cumplen su función en la combinación entre ellos. A pesar de esto es posible aislar, para su análisis, cada uno de los elementos, ya quecumplen funciones estructu­ rales específicas y además, en algunos casos, se presentan en la construcción como elementos aislados. Uno de los componentes básicos que integran un sistema constructi­ vo es la viga, cuya función específica es salvar luces, es decir, dejar un vano o distancia entre dos o más apoyos consecutivos. La mayoría de las tipologías estructurales en madera están constituídas porbarras,(pilares-vigas), cerchas, arcos, etc. Las vigas en madera, no se reducen solamente a los tí­ picos envigados de piso, y el objetivo de este cuaderno es mostrar las variadas posibilidades constructivas y estruc­ turales que ofrecen estos elementos en su empleo en la construcción. Una de las características de lasvigas es que una de sus dimensiones (el largo) predomina sobre las otras dos (ancho y alto). Normalmente tas vigas se utilizan en posi­ ción horizontal, pero en techumbres especialmente se encuentran en forma inclinada. Debido al crecimiento del árbol, los productos de madera aserrada coinciden en su forma, con las dimensio­ nes propias delas vigas, pero a la vez les fijan limitan tes en el ancho, alto y largo que cada especie tiene. Una de las finalidades principales de esta revista dedicada a las vigas de madera, es mostrar las múltiples posibilidades que permiten superar con creces estas limi­ tantes naturales del material madera. Además sepretende mostrar en esquemas sistematiza­ dos las diferentes formas en que se puede usar la madera para constituirse en viga y, en una segunda parte, se grafican algunas soluciones constructivas que puedan ayudar a resolver los dos puntos mas conflictivos en toda viga de madera, los apoyos y las uniones. Tanto desde el punto de vista constructivo como es­ tructural, el tema de las vigas de madera es amplio, de mo­ do que no se puede agotar en este número. Será tarea del diseñador, basado en lo que aquí se presenta , buscar las soluciones adecuadas a los requerimientos del proyecto, aplicando modelos conocidos o combinando diferentes proposiciones. FIGURA2 2

2. NORMAS Y DEFINICIONES

NORMAS: Las Nonnas referentes al Disefio y Cálculo de Estructu­ ras en Madera aparecen en: LANORMANCh.1198,(0ficial 1992). Madera-Cons­ trucciones en Madera-Cálculo, legisla sobreel cálculo y la materialización de elementos y estructuras de madera en general. Con respecto a vigas, dice: El punto 8.2.''Elementos en Flexión" se refiere al dise­ ño de elementos simples de madera aserrada sometidos a flexión, los items más importantes a considerar son: Dimensionamiento por resistencia Control de flecha máxima (Fig. 3a) Empalmes Luz efectiva Volcamiento Cizalle Rebajes en los apoyos (Fig. 3b). En el punto 8.2.5. y Anexo I se indica cómo diseñar vigas compuestas (dealma llena). En el punto 8.2.6., sedan las bases para diseñar vigas de alma llena entabladas. Por último, en este mismo capítulo en el Item 8.2.7 se entregan las condicionantes para diseñar "vigas enreja­ das" no mencionadas en el presente texto, pues según la clasificación presentada en el folleto N2 7, están agrupa­ das, bajo el nombre genérico de cerchas. En capítulo aparte N2 11se trata la problemática de la "madera laminada encolada" de granaplicación en el caso de vigas.

DEFORMACIONES MAXIMAS ADMISIBLES EN VIGAS DE MADERA DEFORMACIONESMAXIMAS AC».41SIBLES TIPOS DE VIG\S SOBRECARGA

PESO PROPIO

MAS SOBRECARGA

l.VIGAS DE TECHO

1.1. Con I\ICCÍOIIts indJstriales 1.2. Oficinas oconslrucciones habilacionalés 1.2.1. !irrilaros

Con cielosenyosad:>s o

li360

lJ200

1.2.2. Sin cielos enyosad:>s o !irrilaros 2.

lJ200

VIG\S DE PISO

2.1. Consrucciones en general

LJ360

2.2.Puenlos correeoros

LJ360

A

ll}i: oc.

REBAJE

a/h=0,50

INFERIOR RECTO

REBAJE

!

= 15°

_a/h = 0,50

INFERIOR INCLINADO

fi_( B

REBAJE a/h = 0,50

REBAJE

SUPERIOR RECTO

SUPERIOR INCLINADO

a/h =O, 50

FIGURA3

DEFINICIONES ALMA: La parte más estrecha en sentido vertical que enlaza los dos cordones, (superior e inferior), de una viga com­ puesta. APOYO :Superficie destinada a sostener otra pieza o parte de una viga que queda encima de otro elemento estruc­ tural. TIPOS DE APOYOS Y/0 CONEXIONES, para ESTRUCTURAS BIDIMENSIONALES (Planares). Toda estructura planar, vigas en estecaso, esta solicitada a fuerzas (cargas) contenidas en el plano de ella. Las reacciones necesarias para mantener la estructura en la misma posición, también estarán incluidas en el plano de la viga. Estas reacciones son generadas por los apoyos que para las estructuras planares son de tres tipos: 1.- APOYO ARTICULADO MOVIL: Que restringe el movimiento en una dirección conocida, por lo tanto permi­ te el desplazamiento en otra dirección y también el giro. Son apoyos oconexiones de este tipo, los patines orodamien­ tos, balancines, superficies lisas y pernos en ranuras. 2.- APOYO ARTICULADO FIJO: Restringe el movimiento en dos direcciones Cejes X e Y), pero no impide que el elemento gire alrededor de la conexión. Son apoyos o conexiones de este tipo: las bisagras, pernos lisos en orificios ajustados y las superficies rugosas. 3.- APOYO FIJO O EMPOTRAMIENTO: Este tipo de apoyo inmoviliza completamente al elemento estructural 1 por lo tanto es posible aseverar que este tipo de conexión restringe el movimiento en dos direcciones (ejes X e Y) y además impide el giro del elemento en torno a la conexión .También "es posible materializar esta solución por medio de dos reacciones, de igual magnitud y sentido opuesto, las que generan un par de fuerzas o cupla".(l) 3

COMPRESION: Esfuerzo producido sobre un cuerpo por dos fuerzas iguales y opuestas que tienden a aproxi­ mar los dos puntos sobre los que actúan.

CORTE O CIZALLE: Esfuerzo producido sobre un cuerpo por la acción conjunta de dos fuerzas contrarias en sentido perpendicular a su eje y que tiende a hacer deslizar dos planos paralelos contiguos, moviéndolos en sentidos opuestos.

DEFORMACION: Desplazamiento de un elemento o conjunto estructural, en sentido vertical y 1o horizontal. FLECHA: Toda deformación sufrida por una estructu­ ra bajo la acción de cargas. Secaracteriza por una curvatu­ ra del eje neutro del elemento en el plano de acción de las cargas.

CARGA UNIFORMEMENTE DISTRIBUIDA

ITTJ1 J=c 111r r r 1

FLEXION: Curvatura de una viga cuando se le aplica una carga.

HERRAJE: Nombre general que se da a todos Jos elementos metálicos utilizados para unir estructuras de madera.

LUZ: Dimensión horizontal de un vano o de una habitación.

MOMENTO FLECTOR: El momento de flexión para una sección transversal teórica de una viga, es igual a la suma algebraica de los momentos de todas las fuerzas que actúan a uno u otro lado de la sección.

NUDO: Nombre con que se designa, en general, a un punto de unión entre dos o más elementos.

PERFIL: Forma de la sección de una viga (perfil H, T, doble T, etc.).

PERFIL LONGITUDINAL: Forma de la viga en su largo total.

apoyo A

+---

SECCION: La superficie de un corte de una viga en dirección perpendicular a su largo.

TRACCION: Estado de un material sujetoacargasque tienden a producir su alargamiento.

UNION: Empalme de dos piezas.

VIGA: Elemento de una estructura, generalmente horizontal, que permite salvar luces y que está sujeto a flexión y corte, combinado a veces con compresión y jo tracción. VOLADIZO: Dícese de las vigas, comizas, techos, etc., que se proyectan más allá de un apoyo y cuyo extremo esta libre de apoyo. FIGURA 4 4

3. ORDENANZA GENERAL TABLA 1

NORMAS ORDENANZA GENERAL: Esta ordenanza establece un dimensionamiento míni­ mo para lasvigas deun entramado horizontal y para lasvi­ gas principales, secciones que son válidas siempre que se cumplan las siguientes condiciones, señaladas en esta Ordenaza: l. Entramados horizontales: (Tabla 2) a) El peso propio del entramado que comprende, entreotros,lasviguetas, lascadenetas, elentablado de piso y los revestimientos de cielo, no podrá ser mayor que 0,5 kPa (50 kgf/m 2). b) El distanciamiento máximo, medido entre ejes, se­ rá de 0,50 m.para las viguetas y de 1.40m. para las cade­ netas. e) La sobrecarga no podrá ser mayor que 1,5kPa (150 kgf/ m2 ). Sin embargo, en entramados afectados excepcio­ nalmente por sobrecargas comprendidas entre 1,5kPa (150 k f/m 2) y 3.0 kPa ( 300 kgf/m2 , se deberá aumentar )

su res1stencia adoptando uno de los siguientes procedi­ mientos: Disminuir a la mitad la distancia entre viguetas. Duplicar la base de las viguetas manteniendo su altura. Aumentando la altura de las viguetas en un 40%, manteniendo sus bases. 2) Vigas Principales: ) Cdispuesto d i de isuscostados i l ib lasescuadrías d tramado a uno no podrán ser inferior a las indicadas en tabla 1. b) Cuando las vigas principales reciben carga de dos entramados horizontales, dispuestos uno a cada costado de ellas, deberán aumentarse las escuadrías de acuerdo a uno de los siguientes procedimientos: - Duplicar la base de la viga, manteniendo su altura. Aumentar la altura de la viga en un 40%, mante­ niendo su base . e) Cuando las vigas principales reciben carga de un entramado horizontal, de un costado, afectado por una sobrecarga mayor de 1,5kPa (150 kgf/m2), pero menor de 3,0 kPa (300 kgf/m2 ),deberán aumentarse de acuerdo a uno de los siguientes procedimientos. - Duplicar la base de la viga, manteniendo su altura. - Aumentar la altura de la viga en un 40% manteniendo su base. d) Cuando las vigas principales reciben cargas de dos entramados, dispuesto uno a cada costado, afectados por sobrecarga mayor de 1.5 kPa (150 kgf /m2 ), pero menor de 3 kPa (300 kgf/m 2), deberán aumentarse las escuadrías de acuerdo a uno de los siguientes procedimientos: - Duplicar la base y aumentar la altura en un 40%; Duplicar la altura de la viga; Cuadruplicar la base de la viga. e) Cuando las condiciones sobrepasan las antes esta­ blecidas, estas deberán someterse a cálculo.

Especies

Luz Máxima Entramado (m)

Luz Máxima Viga Principal (m) 1,5

2,0

2,5

3,0

45 X 70 45x 95 45 x70 45 X 120 45 X 95 45 X 120 45 X 95 45 X 120

45 X 120 45 X 120 45 X 145 45 X 145

45 X 120 45 X 145 45 X 170 45 X 170

45 x95 45 X 95 45 X 95 45 X 95

45 X 120 45 X 120 45 X 120 45 X 145

45 X 120 45 X 145 45 X 170 45 X 170

45 X 145 45 X 170 45 X 195 45 X 195

1,6 45 X 95 Ciprés, Coihue, 2,4 45x 95 Lenga, Mañío, Oli- 3,2 45 X 120 villo, Raulf, Tepa 3,6 45 X 120

45 X 120 45 X 120 45 X 145 45 X 145

45 X 145 45 X 170 45 X 195 45 X 195

45 X 170 45 X 195 45 X 220 45 X 220

1,6 45 X 95 2,4 45 X 120 3,2 45 X 120 3,6 45 X 120

45 X 45 X 45 X 45 X

120 145 170 170

45 X 145 45 X 170 45 X 195 70 X 170

45 X 170 45 X 220 70 X 195 70 X 195

1,6 45 X 95 2,4 45 X 120 3,2 45 X 145 3,6 45 X 145

45 X 120 45 X 145 45 X 170 45 X 195

45 X 170 45 X 195 45 X 220 70 X 195

45 X 195 70 X 195 70 X 220 70 X 220

Eucalipto,Luma

1,6 2,4 3,2 3,6

Laurel, Lingue, 1,6 Pino,Araucaria , 2,4 Roble, Tineo, Ulmo 3,2 3,6

Alerce

Alamo, Pino Insigne

TABLA2 Especie 1,6

Alamo Alerce Ciprés (Guaitecas) Coihu e Eucalipto Laurel Lenga Lingue Luma Mañío Olivillo Pino Araucaria Pino Insigne Raulí Roble Tepa Tineo Ulmo

45x95 45x70 45x70 45x70 45x70 45x70 45x70 45x70 45x70 45x95 45x70 45x7o 45x95 45x70 45x70 45x70 45x70 45x70

Luz Máxima (m) 2,4 3,2 45x120 45x120 45x120 45x120 45x95 45x120 45x120 45x120 45x 95 45x120 45x120 45x120 45x120 45x120 45x120 45x120 45x120 45x95

45x170 45x145 45x145 45x145 45x120 45x145 45x145 45x145 45x120 45x145 45x145 45x145 45x170 45x145 45x145 45x145 45x145 45x145

3,6 45x195 45x170 45x170 45x170 45x145 45x170 45x170 45x145 45x145 45x170 45x170 45x170 45x195 45x170 45x14.5 45x170 45x170 45x145 5

B

A

e

4. CLASIFICACION DE LAS VIGAS

ASPECTOS GENERALES Como clasificar significa agrupar elementos de carac­ terísticas comunes, en el caso de las vigas de madera se po­ drían proponer diversas clasificaciones, dependiendo de la característica que se elija como base del ordenamiento. La clasificación que a continuación se entrega, responde solo a una finalidad práctica: visualizar las múltiples for­ mas y usos posibles de obtener con el material madera en su comportamiento como viga. Una viga trabaja principalmente a flexión y corte en posición horizontal y •puede estar sometida además a es­ fuerzos de tipo axial, tracción o compresión, dependien­ do de las cargas que la soliciten y de la inclinación que tenga .Esto significa que una sección de una viga soporta diferentes esfuerzos, siendo posiblepptimizar la forma de la sección según estos esfuerzos, concentrando las partes mas importantes del material, en los cordones superiores e inferiores, por ejemplo. Esta posible adaptación de la sección de una viga demadera a losesfuerzos que soporta, nos permite una primera clasificación de acuerdo a la sección en:

4.1. 1.

CLASIFICACION SEGUN SECCION: A) VIGA LLENA

DEFORMACION POR FLEXION CON CARGA UNIFORMEMENTE DISTRIBUIDA

VIGA SIMPLEMENTE APOYADA. DE CARA

FLEXION LATERAL

VIGA SIMPLEMENTE APOYADA. DE CANTO

VIGA EN VOLADIZO

FIGURAS 6

4.1. Vigas llenas, vigas llenas laminadas, vigas de alma llena, vigas de cajón y vigas tensadas. También es posible combinar secciones de vigas entre sí. 4.2. Las variables que permiten una segunda clasifica­ ción se relacionan con la forma en que se apoya una viga ,o sea, como ésta transmite las cargas al resto del sistema estructural. Considerando el tipo y número de apoyos,las vigas se pueden clasificar, en Vigas simplemente apoya­ das, vigas empotradas y vigas continuas. Una tercera clasificación considera el perfil longi­ 4.3. tudinal dela viga,o sea, lasvariaciones quetiene la sección a través de la longitud, a saber: perfil longitudinal cons­ tante y perfil longitudinal variable. Si se dimensiona una viga en todo su largo según la sección crítica determinada por los esfuerzos máximos, no se aprovecharía bien el material al mantener constante la sección. Esto conduce al diseño de vigas cuyas secciones varían en función delos valores de losesfuerzos,lo que de­ penderá del tipo de apoyo y de la distribución de las cargas,tal como se muestra en la fig. 5.

Corresponden a esta clasificación laspiezas de madera aserrada en bruto que mantienen una proporción entre alto y ancho no mayor a 1/8(uno es a ocho). La forma ha­ bitual de su sección es rectangular, pero también se utiliza en forma cuadrada o en su estado original, como rollizos. Una viga trabaja mejor con su canto mayor en posición vertical, pero es necesario mantener una relación entre al­ tura y ancho, evitando piezas excesivamente altas y esbel­ tas. Como norma general,se recomienda que las propor­ ciones entre alto y ancho, fluctúen entre h =4b hasta h=8b. El tipo de esfuerzo al que trabajan es de flexión, lo que significa que para una viga simplemente apoyada y con una carga vertical, se producen compresiones en la parte superior y tracciones en la parte inferior, considerando la mitad de la viga como el plano neutro. En la construcción su uso más frecuente esen entrama­ dos de piso, de cielo, tijerales y costaneras. El largo de las luces que es capaz de salvar está dado principalmente por el largo comercial (3,20 a 5,00 mt .). Su sección es constante, lo que implica un perfil longi­ tudinal recto, y significa un aprovechamiento parcial del material, ya que la escuadría determinada por el cálculo considera los valores máximos deflexión, corte o deforma­ ción. Esto significa que casi la totalidad de la viga esta so­ bredimensionada. (Fig. 5)

4.1.2.

SEGUN SECCION: B) LLENA LAMINADA Laviga llena laminada está conformada por !amelasde 19 a 30 mm. de espesor, unidas por sus caras mediante adhesivos. Normalmente su sección es rectangular aligual que la mayoría dela vigas llenas, con la ventaja de no tener limitantes en el alto, ancho y largo. Para lograr los largos deseados, se deben unir las tablas por uniones dentadas (Finger-Joint). Las vigas laminadas tienen normalmente un ancho entre 90 y 190mm., si éste fuera mayor, deben co­ locarse varias !amelas por cada hilera, traslapadas sus uniones longitudinales con respecto a las hileras contiguas en un mínimo de dos espesores de !amela. Considerando que las mayores tensiones (flexión), es­ tán concentradas en losbordes (superior einferior) esreco­ mendable que las maderas de mejor calidad seubiquen en estas áreas. Por el contrario, hacia el eje neutro, la calidad de la madera puede ser inferior, e incluso es posible perfo­ rar la viga en esta zona, para dejar pasar tuberías de insta­ laciones a través de ella. Estas perforaciones sólo pueden efectuarse en tramos que no están solicitados por cargas puntuales y en los que el esfuerzo de corte sea bajo. Es re­ comendable reforzar los bordes de las perforaciones, colo­ cando a ambos lados una pieza de madera de,por lo me­ nos, 10 mm. de espesor. (Fig. 6) El uso de la viga llena laminada es muy amplio, por sus ventajas comparativas con la viga llena: Secciones y largos no restringidos al tamaño de la materia prima y mayor certeza en su comportamiento estructural posterior por estar sometida a control de calidad. Su principal desventaja es la dificultad del uso devigas laminadas expuestas a la intemperie. Debiendo en estos casos tomar precauciones adecuadas.

VIGAS LAMINADAS

PERFIL LONG)TUDINAL RECTO

PERFIL LONGITUDINAL VARIABLE

.'J. radio

l 2Smm

-

b

FlGURA6

SEGUN SECCION: C) ALMA LLENA Las vigas de alma llena pertenecen a la categoría de vigas compuestas. Se caracterizan por su forma, que con­ centra madera en los extremos de su sección, denominán­ dose estas partes cordón superior e inférior. El material que une ambos cordones conforma el alma. Este tipo de viga puede constituírse utilizando diferentes materiales, tales corno madera aserrada, laminada o placas, especial­ mente de contrachapado. También pueden tomar diferen­ tes perfiles: altura constante, variable superior, inferior o variable en ambos sentidos. (Fig. 7) Las vigas de alma llena son la resultante de un mejor aprovechamiento de la madera, de acuerdo a los esfuerzos de flexión. Esta característica se traduce en bordes con mayores dimensiones que el centro (alma).Para prevenir el posible pandeo, por la esbeltez del alma, se hace reco­ mendable rigidizarla a un distanciamiento modular ade­ cuado por medio de montantes verticales ubicados a ambos lados. Su uso más frecuente es corno vigas principales en construcciones de entramados, por tener perfiles horizon­ tales y proveer superficie de apoyo adecuada en su parte superior e inferior para envigados secundarios o para pisos y ciclos.

4.1.3.

VIGAS DE ALMA LLENA

PERFIL LONGITUDINAL RECTO

PERFIL LONGITUDINAL VARIABLE

FIGURA 7 7

4.1. 4.

SEGUN SECCION: D) DE CAJON Son vigas de sección rectangular cuyos cordones supe­ rior e inferior están unidos lateralmente por ambos costa­ dos, mediante placas de madera o entablado en diagonal. Su altura generalmente es constante. Están constituídas por cordones de madera aserrada con uniones dentadas o por madera laminada. Las placas laterales pueden ser ta­ bleros de partículas, de fibras, de contrachapado o de lami­ nado, siendo estas dos últimas las modalidades más usua­ les por su mayor resistencia en el plano de su superficie. Las formas de unir las placas a los cordones, son el clavado o el uso de adhesivos, siendo esta última la más usual. También, al igual que en el caso de las vigas de alma llena, es necesario evitar el pandeo lateral de las placas de revestimiento, para lo cual se intercalan montantes cada cierta distancia. (Fig. 8). Este tipo de viga tiene múltiple aplicación en la edifica­ ción, especialmente para luces entre 10 y 18 metros. En estructuras mayores es recomendable usar vigas de cajón, de cordones y placas laterales laminadas, que aseguran una conveniente resistencia al pandeo. Las vigas de cajón son armadas en base a adhesivos y pernos como elemento de unión de las partes. Una de las características de estas vigas es su sección rectangular y, por tanto, su perfil liso, que le da una apariencia de gran macizcs, a pesar de que son huecas.

VIGAS DE CAJON PERFIL LONGITUDINAL RECTO

PERFIL LONGITUDINAL VARIABLE

FIGURAS

4.1. 5.

SEGUN SECCION: E) VIGAS TENSADAS

VIGAS TENSADAS

CON UN MONTANTE VERTICAL

CON DOS MONTANTES VERTICALES

CON TENSOR HORIZONTAl

vig:I ccn tensores de acero

virp ccn tensores de rraderu

FIGURA 9 8

La característica fundamental de este tipo de viga, es que separa el cordón superior (que sigue trabajando como viga de madera) del inferior, que toma solamente los esfuerzos de tracción. Esto permite hacer claramente visi­ bles losesfuerzos queabsorben las diferentes partes de una sección y los diferentes sectores del perfil de ella. Es el único tipo de viga de madera en el que parte delos esfuerzos son tornados por un elemento metálico, el tiran­ te, aunque éste, en vigas de menor luz, también puede ser de madera aserrada o laminada. Para lograr la separación del elemento traccionado de la viga de madera, se interca­ lan montantes que transforman a la viga superior en una viga continua de apoyos intermedios móviles. Es posible clasificar este tipo de vigas de acuerdo al número de mon­ tantes, como también, de acuerdo al material usado para las diferentes partes que lo constituyen . Además debe tenerse una precaución especial en el diseño de la unión del tensor con la viga de madera , lo que se logra por medio de herrajes especialmente calculados para resistir los esfuerzos de tracción. Otro aspecto que debe tenerse en cuenta en este siste­ ma constructivo es su arriostrarnicnto horizontal, que debe ser perpendicular al perfil de la viga, y aplicado en el extremo inferior de los montantes para evitar el desplaza­ miento lateral del tensor . Esta fuerza horizontal es de 1/50 a 1/70 de la fuerza, que torna el tensor en el punto de aplicación del arriostramicnto. (Fig.9)

SEGUN APOYOS 4.2.1. VIGAS SIMPLEMENTE APOYADAS Corresponden a esta categoría las vigas que se apoyan en dos puntos. Desde el punto de vista del análisis estructural teórico, uno de los apoyos debe considerarse articulado móvil y

4.2.

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NIC>A SIWlEMNlE APOYADA CS.A.)

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Considerando la ubicación de los el otro articulado fijo (definidos en

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distinguir, las siguientes: apoyos a lo largo delaviga, sepueden - Vigasimplementeapoyada,encu­ yo caso los apoyos van en sus extre­ mos. - Viga simplemente apoyada con un vo1adizo, siendo recomendable que éste sea inferior a un cuarto de la distancia entre los apoyos (luz). - Viga simplemente apoyada con dos voladizos, pudiendo ser de dife­ rente largo cada uno. 4.2.2. VIGA EMPOTRADA El empotramiento no es un tiRo de apoyo !recuente en estructuras de madera, porque es dificil de materia­ lizarlo en forma simple1pero es nece­ sario lograrlo en caso ae voladizos. L.a manera más adec_uada para solu­ cionar un empotramiento es por me­ dio de dos apoyos cercanos, ubicados ambos en el extremo opuesto al vola­ dizo. Las reacciones que se producen en estos dos apoyos generan un par de fuerzas (dos fuerzas de igual magnitud, pero en sentido opuesto y distanciadas entre sí). El apoyo del extremo de la viga está sometido a la tracción y el aroyo interior a la com­ presión (Fig. lA). Otra forma de empotramiento selogra produciendo una unión rígida entre ptlar y viga, lo que se da en vigas con un so1o apoyo central (Fig. llB). 4.2.3. VIGAS CONTINUAS Se denomina así a las vigas que cubren dos o más tramos y, por tanto, se apoyan al menos en tres puntos. Considerando la conexión entre las distintas vigas se distinguen: - Vigas continuas (Fig. T2A) - Vigascontinuasrotuladas(Fig.1213). - Vigas continuas con traslapas sobre los apoyos (Fig. 12 C). La característica principal de las vigas continuas es que tiene continui­ dad de material, por lo tanto lascar­ gas y esfuerzos que puedan solicitar a uno de sus tramos, setransmiten a los otros.Esto significa quelascargas son

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FIGURA 11

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distribuidas a varios tramos y por tanto se red 1 1 istribuyen los esfuerzos (momentos flectorcs), 11lo que , FIAGRAMA MJMENTOS 11 permite menores secciones para este tipo de viga en :

CPN TRASL/!IPO

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1

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0. 1

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FIGURA i2

10

.....

SEGUN PERFIL LONGITUDI.NAL

4.3. 1.

A. VIGA DE PERFIL CONSTANTE

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ESTRUCIURAL

SISTEMA

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1

El tipo de viga de madera de más frecuente uso en la construcción, esla viga dealtura continua operfil constan­ te. Este elemento estructural se caracteriza por ser de la misma dimensión en todo su largo . Esto significa que, desde elpunto devista delos esfuerzos, no todas las seccio­ nes están solicitadas al máximo. En el caso devigas aserra­ das, la modificación de la altura constante significa pérdi­ da de material, debido a la imposibilidad de aprovecha­ miento de los recortes, por lo tanto, es plenamente justifi­ cableel empleo de vigas de perfil constante. También en la construcción esfrecuente quelascondicionantes dediseño exijan horizontalidad del canto superior y delinferior, para la colocación de pisos y cielos. En todos los tipos de vigas (llena aserrada, llena lami­ nada, alma llena y de cajón), las vigas de perfil constante son lasque seusan con mayor frecuencia, exceptuando las vigas tensadas que siempre tienen un canto no paralelo al otro. La sección de la viga de perfil constante se determina considerando elmáximo momento flector y el máximo es­ fuerzo de corte (dimensionamiento por resistencia) o con­ trolando la máxima deformación admisible (dimensiona­ miento al estado límite de servicio) (Fig. 8) y (Fig. 13). En todos los demás puntos en donde no se produce la solici­ tación máxima, la viga queda sobredimensionada. A pesar de ello suele ser la solución más económica.

FIGURA 13

SEGUN PERFIL LONGITUDINAL

4.3.2.

B.- VIGA DE PERFIL VARIABLE

SISTEMA

DISTANCIA ENTRE EJES (MADERA LAMINADA) (m) ESTRUCTURA L

-- --

LUZ POSIBLE

VARIOS

H,= L/30 5-7

... :

-

-- :H2

H,=L/15 H, = L/30 5-7

H, = L/30

-= =-==:H2 !_.\

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H2 =L/15

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H2 = L/15

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H, = L/30

H, = L/30

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15-45

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< 3°- 15•

7 -45 H2 = L/15

5-7

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7-45

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PENDIENTE y

(m)

H1

Hl!

ALTURA VIGA

/


H2 = L/15

S=7/20L

H1 = l/30


10-45

El mejor aprovechamiento del material a partir de una respuesta de dimensionamiento consecuente con la varia­ ción de los esfuerzos internos, induce a soluciones devigas con cantos que no son paralelos. Esta característica propia de las vigas tensadas es posible de lograr también en vigas laminadas, de alma llena y de cajón. Dentro de estos tipos de vigas, el más dúctil y adaptable es el laminado que puede ir variando su perfil con facilidad. En el caso de las vigas de cajón o de alma llena, la s más frecuentes son las de una o dos inclinaciones, del canto superior, especial­ mente adecuadas para estructuras soportantes de techum­ bres (Fig 14 A y 14 B). Las vigas con el canto inferior incli­ nado son aplicables como entramado de piso (Fig 14 C). Este tipo de vigas es el de uso más generalizado en estructuras mayores, en las que se justifica el mayor costo de elaboración, siendo compensado el menor requeri­ miento de material.

H2 = L/15

FIGURA 14 11

5. PROPOSICIONES CONSTRUCTIVAS La viga esuno deloselementos básicos de todo sistema estructural y, requiere de apoyos, ya sea laterales o inter­ medios. Los apoyos: pilares, muros, tabiques, cimientos, etc., son en su función, independientes de la viga y cum­ plen, entre otras finalidades la de recibir las cargas queella le transmite. Lasvigas siernpre están solicitadas por cargas externas que son equilibradas por las reacciones en los apoyos. Las fuerzas internas que segeneran en la viga debido a cargas que actúan sobre ella (peso propio y sobrecargas), hacen necesario que la madera a utilizar pueda cumplir con esta función estructural adecuadamente. La gran variedad de especies, sus variaciones dimensionales y los defectos propios delmaterial, exige seleccionar la madera teniendo presente las solicitaciones a que está sometida una viga. Especial cuidado hay que tener, en que las partes traccio­ nadas no presenten defectos, corno nudos o rajad uras. To­ da viga de madera aserrada debecumplir con las condicio­ nes de clasificación del grado estructural correspondiente, según las solicitaciones a que está expuesta. Además del material en síy sudimensionamiento adecuado, esimpor­ tante resolver los apoyos y los nudos. Ambos vínculos deben ser diseñados teniendo presente las t nsiones y/o cargas que deben transmitir, ya sea a otro elemento de la viga oal apoyo. En construcciones menores las soluciones constructivas de unión son simples, y se realizan princi­ palmente en base a clavos y suples de madcra,pero en estructuras mayores se requiere un diseño de conexiones adecuadas y más complejas (placas perforadas, dentadas, conectores, anillos, pasadores, etc) (Fig. 15 y 16). En la actualidad existe una gran variedad de placas co­ nectoras preperforadas y es recomendable emplearlas en reemplazo del clavado directo, porque garantizan la ubi­ cación precisa de cada elemento mecánico de unión. Con la utilización de estoselementos, el buen comportamiento estructural de una obra no dependerá de la mayor o menor experiencia de la obra de mano, debido a que las posibili­ dades de una realización defectuosa se minimizan. Con respecto a los herrajes, es conveniente que éstos estén muy bien protegidos contra la oxidación, ya sea por medio de pinturas protectoras, galvanizado, o empleo de acero inoxidable. La poca accesibilidad que tienen estos herrajes una vez terminada la construcción, hacen reco­ mendable tomar este tipo de precauciones, especialmente en climas húmedos y salinos. Existen múltiples soluciones tipológicas de vigas, apoyos y nudos,y será el diseñador el que deberá elegir el sistema adecuado para cada caso.

pasadores

0 "J--Il¡......n.c....:n---11

conector

FIGURA 15

placas metálicas perforadas

FIGURA 16 12

anillos

5.1.

VIGAS DE SECCION LLENA

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L

H L

l/17

=

hasta "

FIGURA 17

Hq=

nada o<.• ángulo

L

superior entre 6° y 15°

Hl

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H2

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l :hasta "" l.Sm

FIGURA 18

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L

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L/ 10

«.• 6ngulo superior entre 6° y 15•

Lasvigas de sección llena pueden ser de madera aserrada, para cubrir luces menores o laminadas para cu­ brir distancias de hasta aproximada­ mente 45 metros (Fig 17). General­ mente las aserradas son de sección rectangular en todo su largo y su dimensionamiento debe ser adecua­ do para eltrabajo de flexión. Sedeben mantener ciertas relaciones entre la altura y el ancho por lo que se reco­ mienda que la altura de una sección sea entre 4 a 8 veces el ancho. Una viga demasiado alta oesbelta corre el peligro de deformarse lateralmente. Debido a la deformabilidad de la madera, es conveniente que uno de losapoyos sea móvil, loquepuede ser obviado en estructuras menores, porque las articulaciones en madera permiten movilidad a la viga . En caso de vigas laminadas de grandes luces y secciones, es necesario pre­ veer esta diferenciación de apoyos, por la magnitud de las deformacio­ nes. Una viga de sección llena puede ser deperfil constante o variable, sien­ do las aserradas normalmente, del primer tipo. En cambio por medio del laminado es posible lograr perfi­ les variables cuyas secciones varían de acuerdo alosvalores de losesfuer­ zos. La viga de perfil longitudinal variable reforzará aquellos puntos en los cuales losesfuerzos sean máximos (Fig. 18). La solución óptima en vigas de sección variable, se logra dándole a la viga una curvatura que concuerde con la opuesta a la curva elástica (fibra neutra deformada una vez que ha sido solicitada la viga a la flexión), conformando una viga comprimida (Fig. 19) o bien dándole la curvatura de la deformada misma, o sea una viga traccionada. El radio de la cur­ vatura para este tipo devigas debe ser mayor o igual a 6 metros y el ángulo de inclinación puede fluctuar entre 6 y 15grados.

y 1S U 14 ty...1..06 entre L/30 ,y L/ SO L

=

hasta " 45m

FIGURA 19 13

sección llena, para una misma luz, varían dependiendo de la forma de apoyarlas. En elcaso delasvigas sim plemen­ teapoyadas con voladizos, estosvola­ dizos equilibran el sistema y permi­ ten la reducción delosmomentos flec­ tores. La sección de la viga es menor y queda solo limitada por la longitud

-·

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a

H

L L ' hasta ,. 45tn

H• L/17

1

L...:_: ..,......... __ _-= _,· ' ,r--r- --rH de los volados, recomendándose que la suma de ambos no sobrepase 1/4 de la luz (Fig 20). Entre los apoyos se producen dos puntos en los cuales el L1A 1.2 "' L/4 L• hastn"' 45m momento flector es nulo ,siendo los H, L/17 vigas laminadas más adecuados para realizar cualquier L 1 perforación o unión en la viga. Lasvigas continuas sonde una so­ la pieza y abarcan por lo menos dos 1 tramos, o sea, tienen un mínimo de ARTlCULACION 1 tres apoyos. También en este caso es 7 posible reducir la sección de la viga, listones f siempre queel elemento sea continuo aterole y abarque más de dos tramos (Fig 21). Como la madera aserrada no tie­ _ viga principal / 1 ne el largo suficiente para lograr vi­ l argo máx para uro pieza laminada = 12 - 15m gas de varios tramos y en piezas la­ ARTICULACION minadas está la limitante del trans­ -----E porte y del montaje, es posible supe­ rar esta dificultad uniendo piezas de . vigas principa!es o pilares madera en los apoyos. Es importante 1 1 1 1, ! 1' 1' tener presente que las vigas contí­ :1 ' nuas están solicitadas a la flexión en 1 1 11 1; 1 1 este punto, por lo que habrá que lo­ grar una unión rígida por medio de L L +1 -• 15m L L recomendable pa a vigas secli'Kbns = hasta"' suples laterales de madera, placas o perfiles metálicos, afianzados por cla­ .F GURA 21 vos, pernos o pasadores. Una óptima UNION COLGANTE solución se logra mediante uniones dentadas (Finger Joint), siempre que A NADA =t¡¡ el transporte posterior lo permita. vigas principales Las vigas continuas rotuladas son o pilares vigasqueabarcan varios tramos, igual ' X 1 jX l.. ... t que las continuas, pero están unidas por rótulas entre algunos apoyos. El l l - ---...- --•1 1 punto donde deben configurarse es­ UN ION ciU3ANTE CON ABRAZADERAS tas rótulas debecoincidir con el punto ##f€ donde el momento flector es igual a cero. Por esta razón ,la solución cons­ tructiva debe resolver solamente el a­ poyo de una viga sobre la otra. (Ver j_X _¡ +X 1 capítulo 7.1.) 1 Sin contar los dos apoyos de los l-------+-----1 L l extremos (Fig. 22) el número de unio­ • i L recomendable para vigos secundarios = hasta, 1Sm nes posibles es igual al número de entre l/4 l S apoyos existentes. FIGURA22

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1

1

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1

• 1 1

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1

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13

5.2.

VIGAS DE ALMA LLENA

H1

H1 = H2/7 H2 7 H1

IH2

H2 = entre L /10 " l/12

.

inferior

DAGRAMA VIGA

/ ,

OC TRABAJO

FIGURA 23 VIGA CON ALMA DE PLACA

VIGAS CON ALMA DE ENTABLADO

FIGURA 24

-i _¡¡ ·· - ··- ··········· ·· ·-

·-·· ···:

:-E

FIGURA25 1414

Una viga desección llena, absorbe esfuerzos diferentes, dependiendo de la distancia que se encuentre en rela­ ción al eje neutro: El esfuerzo de corte es mayor, mientras más cerca del eje seencuen­ tre. Por otro lado, las tensiones debi­ do a la flexión , aumentan hacia los bordes (superior einferior), a medida que se alejan del eje neutro. Por este motivo resulta mucho más favorable el uso de una viga doble T, que concentra material en los bordes, osea, enlas zonas solicitadas ala com­ presión y tracción y, además dismi­ nuye el alma, ajustándose al ancho necesario para tomar los esfuerzos de corte. Estas vigas doble Ten madera es­ tán conformadas por uno o dos cor­ dones en la parte superior e inferior y por un alma central, que le proporcio­ na la altura. Los cordones seconfec­ cionan de madera aserrada, con unio­ nes dentadas o de madera laminada. El alma puede estar elaborada por un entablado doble en diagonal o por placas. Con esta finalidad se pueden usar placas de fibra, de partículas o contrachapado, siendo este último material el más resistente y por tanto el más adecuado(Fig. 23 y 24). Debido a la esbeltez de la viga doble T, sehace necesario rigidizarla, intercalando montantes de madera aserrada a ambos costados del alma de la viga. Cuando al material usado no cubre el largo total de la viga,estos montantes ayudan, además, a fijar el alma de esta. Las uniones deben coin­ cidir con un montante. También, deben colocarse montantes en los puntos de apoyo , por ser zonas que reciben los máximos esfuerzos de corte a nivel del eje neutral (Fig 25). Siloscordones tienen uniones den­ tadas, éstas no deben coincidir con los montantes. Cuando las vigas son de una altura igual o superior a 1.20 me­ tros, debe intercalarse un listón hori­ zontat para evitar el pandeodelalma . En algunos casos, cuando se absor­ ben grandes cargas, se arma una ver­ dadera cercha de alma llena interca­ lando diagonales entre los montan­ tes.

Para aumentar la resistencia de las vigas doble T, se pueden duplicar o triplicar las placas o el entablado que constituye el alma. En el caso de los entablados, es recomendable que éstosseclav enentresíoqueseusead­ hesivo para constituir una placa soli­ daria. En el caso de placas (contra­ chapado ,placas de fibras o partícu­ las), éstas deberán colocarse separa­ das entre sí y con montantes interca­ lados (Fig 26). Para que los entabla­ dos cumplan su función rigidizante, se colocan en sentido diagonal y con una diferencia deángulo de entre 52 y 102 entreuna y otra capa (Fig. 25). To­ das las vigas doble T y de cajón que soportan cargas uniformes, mantie­ nen una relación entre el alto de la vi­ ga y el alto delos cordones superiores einferiores, siendo el alma como pro­ medio, 2,5 veces más alta quela suma de la altura de los dos cordones. También el ancho del alma está en relación con la altura de la viga (Fig. 27). En general sepuede observar que las vigas doble T, en comparación con una viga de sección llena, tienen un tercio de material por sección y su módulo resistente duplica al de una viga de sección llena. Existen algunos diseños especia­ les de vigas doble T, generalmente patentados, como por ejemplo aquel de alma ondulada (Fig. 28), entre los cordones paralelos de la viga, que se dispone de una o más placas de ma­ dera contrachapada de recorrido si­ nuoso a fin delograr una mayor resis­ tencia al pand o lateral. El contracha­ pado queda inmovilizado al cncas­ trarse en ranuras hechas previamente en cada cordón. El alma queestá cons­ tituída por placas, se fija a los cordo­ nes mediante adhesivos. Estas vigas tienen la ventaja de ser muy livianas, pero su proceso de fabricación requiere tecnología y obra de mano especializada. Las vigas doble Tlaminadas están constituídas por una sola pieza con­ tinua y no requieren montantes. El laminado es casi siempre horizontal y, sólo en vigas de muy pequeña altu­ ra, puede recurrirsc al laminado ver­ tical.

VIGA DOBLE LAMINADA

lAMINADA NO REQUIERE MONTANTES

VIGA DOBLE CON ALMA DE PLACAS

REFUERZO DE LOS CORDONES

FIGURA26 rELACION RECOMENDABLE ENTRE ALTURA (H ) DE LOS CORDONES Y LA ALTÜRA (H) DE LA VIGA MADERA MADERA NORMAL EXCELENT4E (GRADO Es- (DE REVESTRUCTURAL 1) TIMIENTOS)

IGAS MINADAS

'·*'

am . H il. [

H

Hl

0,250 H

0,227 H

RELACION RECOMENDABLE ENTRE EL ANCHO (8) DE LA PLACA VERTI CAL Y LA ALTURA (H) DE LA VIGP

.I

"'l

PDlEACAS PARTICULAS

PL ·}C OA NCTA RSAD CE HAPADO (5 CAPAS)

'iT CLAVPDA

ENCOLADA

CLAVPDA ENCOLADA

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H,/8

H,fB

H,/B

--

tth

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H

2,667a

2.588a

:S SO

·Jrll

FIGURA27 VIGA CON ALMA ONDULADA VIGA DE ALMA ONDULADA DOBLE

FIGURA28 15

5.3.

VIGAS DE CAJON Este tipo de viga está compuesto por un cordón superior y otro inferior y por dos recubrimientos laterales. Este conjunto, conforma una sección rectangular. Los cordones pueden ser de madera aserrada con uniones dentadas o de madera laminada. En los extremos y 1o en los apoyos, sein­ tercalan piezas verticales de madera entre el cordón superior y el inferior, a fin de sellarla viga y servir desopor­ te a los herrajes de unión al apoyo. Estos montantes verticales también ayudan a resistir los esfuerzos decor­ te y permiten rigidizar las tapas late­ rales a distancias modulares. El elemento lateral de más uso es el contrachapado, debido a su alta resistencia, aunque también pueden ser utilizadas placas de partículas, de fibras o entablado (Figs. 29 y 30). La altura de una viga cajón varía entre 1/10y 1/12de la luz y la altura de cada uno de los cordones es de aproximadamente 1/7 de la altura total de la viga (Fig. 29). Cuando las vigas son de una altu­ ra superior a 1.2 metros, es necesario armar, entre los montantes, un entra­ mado horizontal, que permita rigidi­ zar la viga y especial mente las tapas laterales de contrachapado. Es posi­ ble armar verdaderas cerchas cajón introduciendo diagonales entre los montantes (Fig. 31). Para dar mayor resistencia a la viga, también puede intercalarse una tercera placa verti­ cal, constituyendo una viga de doble cajón. Ciertos tipos de vigas cajón, de fa­ bricación más artesanal, son forradas lateralmente por un entablado en dia­ gonal. Los sentidos de ambos enta­ blados deben ser perpendiculares. Cuando la estructura interior de mon­ tantes se complementa con diagona­ les, el entablado puede colocarse en el mismo sentido por ambos lados. En casos de vigas que abarquen grandes luces o que deban soportar grandes cargas, es recomendable re­ forzar el ángulo de a poyo de la viga cajón con placas metálicas in sertas entre montante y forros laterales. (Fig.

:VIGA DE CAJON

MONTANTES

VERTICALES

COROON SUPERIOR COROON O

CIERRE

INFERIOR LATERAL

- j H1·-

1

1---

f-

-

H

H1¡

-

H1 = H/7 H 7H1

H entre L/10 y L/12

- -DIAG VIGA SECCION CAJON FIGURA29

VIGA DE CAJON LAMINADA

VIGA DE CAJON CON PLACAS LATERALES FIGURA30

- r

,/17 !

·r --------7 ! 1

H

H

31)

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¡ FIGURA 31

16 16

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Además de la sección rectangular uniforme que es la más usuat las vi­ gas cajón pueden tomar diversas for­ mas.Pueden ser vigas inclinadas para techumbres a un agua; vigas de cor­ donessuperioreseinferiores no para­ lelos; o pueden ser vigas en forma de tijeral (Fig. 32). Con el uso de cordo­ nes de madera laminada, también es posible constituir vigas de cajón cur­ vas. Las placas laterales se pueden fi­ jar a los montantes por medio de ad­ hesivos, clavos o pernos. En un proceso industrializado, la forma más usuales el sistemadeunión con adhesivos, que requiere prensas adecuadas. En reemplazo delas pren­ sas, es posible asegurar este tipo de unión, con un clavado distanciado aproximadamente cada 10 centíme­ tros, que no cumple una función es­ tructural, sino que tiene por finalidad asegurar la fijación de las tapas late­ rales a los cordones durante el proce­ so de fabricación (Fíg. 33 A). Las vigas decajón clavadas son de simple fabricación, normalmente con cordones de madera aserrada cuya continuidad se logra por unión den­ tada. Los clavos van a una distancia aproximadadeO,OSm. en ambos sen­ tidos. Las placas de contrachapado generalmente no tienen el largo total de las vigas, por lo que es necesario hacer coincidir la unión entre ellas, con un montante vertical que sirve de apoyo y que recibe el clavado (Fig 33 8). La unión de tope entre placas no debe ser coincidente a ambos lados de la viga, lo que hace necesario alter­ narlas. El sistema de unión de las tapas laterales a los cordones por medio de pernos es usual solo en caso de vigas laminadas que cubran grandes luces (Fig 34). Con elementos curvados de ma ­ dera laminada se pueden conformar vigas curvas, de una sola pieza o articuladas de dos piezas. Este tipo estructural es muy resis­ tente al pandeo lateral por su gran ancho, que posibilita reducir en for­ m a considerable el sistema de arrios­ tramiento del conjunto total.

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VIGA RECTA

VIGA A UN AGUA

VIGA A DOS AGUAS

VIGA EN TIJERAL FIGURA32 VIGA DE PLACAS FIJADAS CON ADHESIVOS

VIGA DE PLACAS CLAVADAS

FIGURA33

MONTANTE

VERT ICAL PERNOS

VIGAS AN 1LLOS

LAMINADAS CONECT ORES

FTGURA34 17

5.4.

VIGAS TENSADAS

VIGA TENSADA UN MONTANTE

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VIGA TENSADA DOS MONTANTES

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VIGA TENSADA CINCO MONTANTES

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FIGURA3S DISTANCIAMIENTO MONTANTES VERTICALES EN VIGA TENSADA INCLINA/DA

DISTANCIAMIENTO MONTANTES PERPENDI­ CULARES EN VIGA TENSADA INCLINADA

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-i-o.:ui. :O.Dl :o.ll tl FIGURA36 VIGAS TENSADAS INCLINADAS

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FIGURA37 18 18

Al complementar las vigas rectas con una barra traccionada, puede au­ mentar sustancialmente sus posibili­ dades de carga. Esta barra provee a la viga de uno ovarios apoyos móviles, que permiten una reducción de los momentos flectores de la viga. Desde un punto devista estructural, lasvigas tensadas son elementos intermedios entre una viga de sección llena y una cercha. El tensor trabaja solamente a la tracción y puede ser de acero redon­ do, de pletina metálicas o construido de madera. La barra superior está solicitada principalmente a la com­ presión, pero además, entre montan­ tes se genera flexión. Según sus di­ mensiones, esta barra superior podrá ser de madera aserrada o laminada. La distancia entre la barra comprimi­ da y la traccionada (altura) debe ser de, por lo menos, 1/12de la luz. En el caso de vigas tensadas con varios montantes, la barra tensada debe tomar una línea proporcional a la parábola que forman los momentos flectores (Fig. 35) En estas vigas, es importante que la unión entre los tensores, la viga y los montantes, se produzca en el eje de los elementos. Tanto la viga como los montantes requieren de un arrios­ tra miento adicional que evite el pandeo lateral. La viga tensada recta puede dis­ ponerse en forma horizontal o incli­ nada. En este último caso, los mon­ tantes pueden ir verticales o perpen­ diculares a la viga, pero deben mante­ nerse distanciamientos iguales tanto vertical como horizontalmente (Fig. 36). También se pueden combinar dos vigas tensadas inclinadas, uniéndo­ las por una articulación y por un ten­ sor recto. Dentro de esta modalidad es posible diseñar diversas formas , que en algunos casos, se asemejan a las características propias de una cer­ cha. Por medio del laminado es posi­ ble lograr una viga curva con un ten­ sor horizontal que trabaja a la trac­ ción y va colgado de la viga, a fin de impedir deformaciones por flexión. En este caso los montantes trabajan traccionados y son de pequeña sec­ ción. Estos pueden ser de madera o bien metálicos (Fig. 37)

Es posible concebir una viga ten­ sada exclusivamente en base a made­ ra, pero en estos casos, el dimensio­ namiento de las piezas de madera es­ tá en función del espacio que necesi­ tan los nudos para dar cabida a los elementos mecánicos de unión (da­ vos, pernos, placas, pasadores). Para no sobredimensionar la estructura y a fin de resolver en forma adecuada la magnitud de los nudos, es recomen­ dable disminuir el distanciamiento entre vigas. Es importante que el ten­ sor sea de madera clasificada, debido a que está sometido a tracción (Fig. 38). Los tensores aserrados sólo se po­ drán aplicar en los largos comerciales y como elementos rectos, mientras que los tensores laminados pueden tener cualquier largo y, además, pue­ den tomar la curva adecuada ·en el caso de una viga tensada de varios montantes. (Fig. 38 ). El comportamiento de una viga tensada con tensordemadcraes idén­ tico al de una con tensor metálico. Es­ te último tiene la ventaja solamente de que es posible tensarlo posterior­ mente para lo cual debe proveerse de un mecanismo adecuado.Esto puede lograrsepormediodeun tensor inter­ calado o diseñando el término lateral dela barra, detal forma quepor medio de una tuerca sea posible rectificar el tensado. El tipo de viga tensada es aplica­ ble en múltiples variaciones: como envigado paralelo, horizontal o incli­ nado, en forma radial o en forma espacial, interconectando en forma perpendicular dos sistemas de vigas tensadas. Existe una amplia varia dad de vi­ gas tensadas, pudiendo combinarse madera aserrada, con laminada y con acero. El uso de madera solamente, reduce la cantidad de herrajes (Fig. 39), pero posiblemente, aumente las secciones de las partes; al contrario, en el caso de tensores metálicos, se lo­ gran secciones mínimas, pero se re­ quiere herrajes más complejos (Fig. 40). La elección de madera laminada en estructuras mayores puede ser de­ terminante por su mayor resistencia al fuego.

VIGA TENSADA CON DOS MONTANTES Y TENSOR DE MADERA LAMINADA J_,....._

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FIGURA38 VIGA TENSADA INCLINADA UN MONTANTE, TENSOR DE MADERA ASERRADA

REBAJE Y UNION CON ADHESIVOS

FIGURA 39 VIGA TENSADA TENSOR METALICO

FIGURA 40 19

·zs 6. APOYOS Una viga es sólo un elemento del complejo sistema es­ tructural que significa una construcción, por tanto debe vincularse en algún punto con elconjunto, para cumplir su función de soportar y transmitir cargas en forma adecua­ da. La superficie donde la viga se asienta sobre otra viga o sobre una base, se denomina apoyo,estos reciben las cargas de las vigas para transmitirlas al resto de la estruc­ tura soportante, y también proveen una sujeción lateral que evita el volcamiento de la viga. En la mayoría de los casos, esta relación entre el apoyo y su base debe efectuarse por medio de un elemento de unión mecánico, generalmente metálico: placas, pernos o pasadores. Es recomendable que estos elementos sean galvanizados para protegerlos de la oxidación, debido a que por lo general se encuentran ubicados en puntos de difícil accesibilidad en la construcción, lo que impide su control. Para mejorar la resistencia al fuego de estas uniones metálicas, sepueden embutir en la madera, deján­ dolas recubiertas en parte o totalmente. También, por este mismo motivo es conveniente, recubrir las cabezas de los pernos y de los pasadores con tarugos de madera. Los apoyosdeberán diseñarse de acuerdo a la forma de la viga, a su sección y a su relación de ancho/altura. También deberá considerarse el material del que está constituido el apoyo (madera, acero, u hormigón). Para cada una de estas variedades hay soluciones diferentes, que hacen difícil aquí un detalle exhaustivo y detallado, pero existen ciertas tipologías básicas que se explicarán más adelante. Existen tres tipos de apoyos desde el punto de vista del cálculo estructural: Articulado Móvil, Articulado Fijo y Fijo o Empotrado. APOYO ARTICULADO MOVIL: Desde el punto de vista constructivo, la movilidad delapoyo selogra hacien­ do perforaciones de diámetro mayor al del elemento me­ tálico de unión (perno o pasador). Esta mayor dimensión debe darse en la dirección del desplazamiento que desea permitírsele a la viga, habitualmente desplazamientos ho­ rizontales. En general se estima que las uniones clavadas normales son de por síflexibles por lo que no se requieren precauciones especiales. También es posible lograr unio­ nes de este tipo encajando la viga en un soporte sin afianzarla por medio de un perno (Fig 41 A). APOYO ARTICULADO FIJO: A este tipo de apoyo también se le denomina bisagra, pues permite el giro de la viga en torno a un eje. Desde el punto de vista constructi­ vo, esto significa que la viga debe ser conectada a la base de apoyo por medio de un solo perno. También es posible

materializar este tipo de uniones utilizando clavos, pero sinduda el más usado en estructuras mayores es aquel con pletinas metálicas vinculadas por pernos o pasadores (Fig 41 B). APOYO FIJO O EMPOTRADO: Este tipo de apoyo inmoviliza completamente la pieza, no permitiendo tras­ laciones ni rotaciones. Por lo flexible del material madera es difícil de lograr una unión de este tipo. Lo que se pretende por medio de esta unión es lograr una continui­ dad entre las piezas interconectadas. La unión rígida se logra utilizando placas o pletinas metálicas fijadas por medio de varios pernos o pasadores ubicados en cada una de las piezas a unir. De esta forma se pretende impedir el giro y los desplazamientos (Fig 41 C).

APOYO ARTICULADO MOVIL

APOYO ARTICULADO FIJO

APOYO FIJO O

EMPOTRADO FIGURA 41

20 20

1

APOYOS: VIGA CONTRA PILAR En el caso de las soluciones cons­ tructivas en las que la viga remata de tope contra el pilar, se requiere inter­ calar elementos intermedios que per­ mitan transmitir las fuerzas dela viga al pilar . Lassolucionesmássimplessecon­ siguen a base de consolas de madera, clavadas o apernadas al pilar sobre las que se apoyan las vigas (Fig 43). Para su sujeción lateral y para evitar el volcamiento de la viga, es conve­ niente intercalar una placa metálica embutida y apernada (Fig. 44 ). Otra forma de lograr la transmi­ sión de cargas es a través de soportes metálicos galvanizados, de acero cin­ cado o de acero inoxidable. Estos generalmente permiten el apoyo de la viga en su base y además, están pro­ vistos de placas verticales, cuya fina­ lidad es evitar el volcamiento. Los soportes vienen provistos de perfora ­ ciones que permiten fijar la unión por medio de pernos. (Fig. 45 y 46 ). En estructuras mayores, es im­ portante que' el elemento de unión metálico quede recubierto por la madera, protegiéndolo contra el calor del fuego. En estos casos no se prevee un apoyo directo de la viga y la transmisión total de las fuerzas ocu­ rre por medio de pernos o pasadores (Fig. 47 ) En sistemas constructivos de viviendas industrializadas, es fre­ cuente el uso de uniones especial­ mente diseñadas y muchas veces patent adas C Fig. 48 ). Generalmente este último tipo de apoyos no sólo está pensado para un fácil montaje de la obra, sino que también el diseño permite desarmar la estructura sin dañar los diferentes elementos que la componen.

6.1.

APOYO VIGA CONTRA PILAR

1

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FIGURA42

FIGURA 43

FIGURA44

FIGURA45

FIGURA 46

FIGURA 47

FIGURA48 21

6.2.

APOYOS: VIGA SOBRE PILAR. Cuando las vigas van apoyadas sobre los pilares, la solución cons­ tructiva se simplifica, debido a que lasfuerzas setransmiten directamen­ te por medio del contacto de ambas piezas. Además de este contacto, la unión debe resolver la sujección late­ ral de la viga y, por ende, evitar su volcamiento. Esto se logra encajando la viga en el pilar, para lo cual es necesario hacer una incisión en él o duplicar o triplicar el pilar . (Fig. 50 y

APOYO VIGA SOBRE PILAR

51)

Cuando se empalman dos vigas sobre el mismo apoyo, es necesario aumentar el ancho del pilar, lográn­ dose de esta forma una mayor base de sustentación para ambas vigas. También es necesario evitar el volea­ miento de las vigas por medio de soportes laterales, ya sea a través de suples o duplicando el pilar, fijando las piezas entre sí por medio de cla!_:." vos, pernos o pasadores (Fig. 52 y 53). En el caso de uniones metálicas es conveniente protegerlas contra el FIGURA 51 fuego, dejándolas embutidas en la madera o colocadas de tal manera que los revestimientos que se coloca­ rán posteriormente, las recubran por completo. En todos estos tipos de uniones es necesario posibilitar eldesplazamien­ to horizontal de la viga, para lo cual ·sedeben dejar las perforaciones para los elementos de u nión, de un mayor diámetro. Este ensanche de la perforación debe hacerse en sentido horizontal, queesladirección del posibledesplaFIGURA 53 zamiento de la viga en su parte supe_..:...::..::.....:...=.c::c:..:..::., rior. (Fig. 54 y 55). FIGU

o DOBLE VIGA

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FIGURA 52

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FIGURA SS

APOYOS: SOBRE BASE HORMIGON. Este tipo de apoyo es muy fre­ cuente en construcciones de materiales combinados, como por ejemplo, paramentos verticales o pilares de hormigón y estructura de entrepiso o techumbre de madera. Los elemen­ tos de unión son metálicos y muchos tienen las mismas características de las uniones entre piezas de madera . Una diferencia importante que hay que tener presente, es que no debe producirse un contacto directo entre la madera y el hormigón para evitar posibles condensaciones por diferen- FIGURA 56 cías de temperatura o humedad por F-"'----------------, capilaridad. Esta con el tiempo po­ dría dañar a la madera. Generalmen­ te, se emplean fieltros doblados en varias capas como barrera de hume­ dad,que secolocan entreel hormigón y la madera. Las posibles soluciones para este tipo de apoyo, van desde un perno anclado en el hormigón (Fig. 57 ), ángulos laterales (Fig. 58), placas ancladas al hormigón por medio de pernos o espárragos (Fig. 59 y 60 ), hasta pilares de hormigón prefabricaFIGURA 57 dos especialmente diseñados para r------------- ----, recibir el apoyo de vigas de madera (Fig. 61 y 62 ). Igual que en solucióne!'i anterio­ res, cuando se trata de cubrir grandes luces o cuando las vigas son de mayor altura, es necesario consultar una fija, ción que asegure la viga contra el volea miento. La fijación debe permi­ tir el giro de la viga. Para evitar el aplastamiento de la madera por compresión perpendicular a la fibra en el apoyo (causado por la pequeña superficie de apoyo), se hace necesa- FIGURA 59 rio que, parte de estas fuerzas, sean transmitidas por sistemas de unión, del tipo anillos conectores metálicos .

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6.3.

APOYO SOBRE

Bf\SE DE HORMIGON

FIGURA 58

FIGURA60

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FIGURA 61

FIGURA62 23

6.4.

APOYOS: SOBRE PILAR CENTRAL

APOYO SOBRE PILAR CENTRAL FIGURA63

24

FIGURA64

FIGURA65

FIGURA66

FIGURA67

FIGURA68

FIGURA69

Son múltiples las formas espacia­ les que se pueden lograr al organizar un envigado en forma radial, a partir de un pilar central. La variedad en el diseño se obtiene modificando el lar­ godelas·vigas y cambiando el ángulo de incidencia de ellas con el pilar central. Estedeberá tener dimensio­ nes adecuadas y una fijación en su base que garantice la estabilidad del conjunto frente a los esfuerzos hori­ zontales. Por este motivo,en el caso de estructuras mayores, este apoyo es de hormigón armado, empotrado en su base, sin embargo, también hay soluciones en base a pilares lamina­ dos de formas especialmente diseña­ das para absorber este tipo de esfuer­ zos. La solución más frecuente, en el caso de pilares de rollizos, es emplear anillos metálicos apernados o encaja­ dos al pilar; en torno a ellos van soldadas placas metálicas en forma radial para recibir a las vigas. Estas van apernadas, siendo las soluci6nes más adecuadas, aquellas en que la madera recubre la placa dejándola embutid aen una ranura vertical efec­ tuada en la cabeza dela viga. (Fig. 64). También es posible hacer una incisión en el pilar e introducir una cruceta metálica a la que se afianzan las vigas (Fig. 65 ). En el caso de hormigón armado es posible usar anillos metálicos o permitir el apoyo de las vigas sobre el pilar, afianzándola por medio de acero redondo incorporado en el concreto (Fig. 66 y 67 ). Los pilares de acero permiten cualquier solución en base a placas o apoyos soldados a él . El problema fundamental es el pequeño diámetro que estos pilares tienen, lo que hace que converjan varias vigas en una superficie muy pequeña (Fig. 68 y 69).

7. UNIONES ASPECTOS GENERALES. COMPORTAMIENTO ESTRUCTURAL. Lo fundamental en el diseño de una estructura de madera en base a vigas, es resolver en forma adecuada, desde un punto de vista arquitectónico, estructural y constructivo-, los puntos de unión que conforman el siste­ ma total. Cada viga tiene sus puntos de apoyo, pero además, se interrelaciona con otras vigas, con elementos arriostran tes ocon estructuras modulares soportantes (en­

Exigencias técnicas: La elaboración, el procesodemontajeyel transpor­ te de los elementos que constituyen un sistema estructural en base a vigas, influyen en la solución adecuada de los nudos. Muchas uniones no son posible de realizar en un proceso de montaje en taller, debido al largo de las piezas y a su dificultad en el transporte.

vigado de piso, costaneras, etc.). Los sectores donde se producen estos entrecruzamientos sedenominan nudos o uniones. Por tanto, el nudo es'el punto de convergencia de dos o más elementos estructurales que resuelve la trans­ misión de esfuerzos. La compresión en las estructuras de madera se trans­ mite , por simple apoyo, igual que en las estructuras metálicas, pero los esfuerzos de tracción son más comple­ jos de solucionar. En las estructuras metálicas, por medio de la soldadura se logra la continuidad de los elementos, lo que no es posible en el caso de la madera. La unión a tracción requiere del traslapo de las dos piezas a unir o del uso de suples laterales, que unidos por medios mecánicos, traspasan las fuerzas actuantes. En estructuras mayores es necesario recurrir a placas metálicas que toman las más diversas formas (perforadas, dentadas, ángulos soldados o conectores). Todos estos elementos requieren además, de elementos mecánicos de transmisión de cargas, para lo cual son usuales los clavos, pasadores, pernos, tirafondos, conectores de anillo y den­ tados. Para resolver adecuadamente un nudo es necesario tener en cuenta las siguientes condicionantes: Exigencias de diseño: En un nudo convergen varias piezas, que por tener di­ ferentes secciones, perfiles y ángulos de incidencia, obli­ gan a buscar un diseño adecuado en la forma, que logre producir, además,la transmisión de cargas de acuerdo al cálculo estático previo. Es necesario considerar que en mu­ chos casos se dificulta el logro de una buena solución debido a que los ejes de las secciones de las diversas piezas a unir no convergen a un mismo punto y van en diferentes planos. Esto ocurre especialmente, cuando se reparten las cargas en dos omás elementos estructurales paralelos. Son los elementos de unión, clavos, pernos u otros, los que de­ berán absorber estos esfuerzos excéntricos; generalmente, cizalle.

Costo: La definición del sistema estructural y la forma de resolver la unión de los nudos, tienen una fuerte ingeren­ cia en el costo final de una obra. Para lograr que obras de grandes luces y de mayor complejidad sean rentables, es necesario diseñar soluciones en las que el costo de todo el herraje no sobrepase el30% delcosto total. El menor precio de la madera y su liviandad hacen que en el caso de estructuras mayores su costo sea menor a cualquier otro tipo de estructuras. Esta ventaja comparativa puede que­ dar desvirtuada, si no se han elegido las soluciones de nu­ dos adecuadas. En algunos casos específicos, cuando se trata de lograr la continuidad de una viga, es posible lograr esto por medio de una unión dentada (Finger:-joint) sin la interven­ ción de ningún sistema de relación mecánico.

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FIGURA 70 25

UNION: VIGAS CONTINUAS ROTULADAS

7.l.

Las vigas de dos apoyos siempre deberían ser de una sola pieza. La unión de tope, en caso defraccionar la viga, es de difícil solución y requiere de un complejo herraje que sea capaz

UNJON VIGAS CONTINUAS ROTULADAS

FIGURA 71 VIGA APOYADA

VIGA VOlADIZO

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FIGURA 73

FIGURA 72 VIGA VOlADIZO

VIGA APOYADA

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FIGURA 74 VIGA APOYADA

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FIGURA 76 26

VIGA APOYADA

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FIGURA 77

Diferente es el caso de las vigas rotuladas. Estas pueden adquirir dos formas:Dosvigas con voladizoy sobre ellosuna simplemente apoyada ouna viga con dos voladizos y sobre ella dosvigas simplementeapoyadas. (Fig 70). En ambos casos se trata de trans­ mitir solicitaciones de corte, siendo pequefia la flexión en los puntos de unión. Este tipo de unión de tope, debido a la imposibilidad de obtener piezas de largo suficientey a las difi­ cultades de su transporte, se hace necesario en el caso de vigas conti­ nuas. Existen múltiples formas de re­ solver lasunion es,por ejemplo, eluso de un simple apoyo, en el que un perno asegure la tran smisión de las fuerzas cortantes (Fig 72) o puede usarse un herraje metálico que pro­ porcione una superficiedeapoyo con pasadores o pernos que transmitan los esfuerzos de corte (Fig 73). Los herrajes sobrepuestos,generalmente proveen a la altura del ejedelasvigas, una pletina que garantiza en mejor forma el traspaso de cargas (Fig.74). Esto también es posible de lograr, embutiendo una placa en las cabezas de las vigas que van de tope.Por este medio se logra una unión de mayor resistencia al fuego (Fig.75). En estructuras que cubran mayo­ res luces o que soporten grandes car­ gas, los herrajes metálicos deben proveer apoyo y permitir absorber grandes solicitaciones de corte. En este tipo de estructuras, generalmen­ te la resistencia al fuego es una com­ ponente importante de considerar en el diseño, por lo que siempre será re­ comendable diseñarmetálicos uniones en las que los elementos vayan embutidos (Fig. 76y 77). Los pernoso pasadores que se utilizan en la unión también pueden ser recubiertos por el exterior con tarugos de madera.

UNION: VIGAS SECUNDARIAS

7.2.

CONTRA VIGA PRIMARIA Generalmente los entramados estructurales de madera se conforman de una viga maestra y vigas de piso o tijeral y costaneras . Genérica­ mente a esta combinación se le deno­ mina unión entreviga primaria yvigas secundarias. Estetipodeunión gene­ ralmenteseresuelveapoyandola viga secundaria sobre la primaria, pero en muchas oportunidades, por razones de diseño o porque la superficie de apoyo es demasiado reducida, no se cumple con los índices de com'presión perpendicular a la fibra,y esta FIGURA 78 unión debe resolverse por medio de ;:-=..::....:::..::..:.:..=....::..::_ ..., un apoyo lateral. Estas conexiones sólo son posi­ bles de resolver usando elementos metálicos, tales como ángulos, pla­ cas, etc., conectados mediante: per­ nos, clavos, pasadores, etc. La unión se produce en los costa­ dos de la viga primaria y no en el eje. Esto produce un momento torsor en la viga que es tomado por la unión entre elemento metálico y la viga primaria (Fíg. 79 y 80), o por la unión entre el elemento metálico y la viga FIGURA 79 secundaria (Fig. 82). Si las vigas se- F-"'-.::.....:;..::..;c:..::.,_'----------, cundarias sólo van por un lado de la viga primaria, ésta estará afecta a torsión y será necesario darle mayor ancho para tomar este esfuerzo. Ubicar lasvigas secundarias entre las vigas primarias, ayuda a evitar el volcamiento de estas últimas. Las soluciones graficadas mues­ tran ejemplos de uniones con base de sustentación como apoyos (Fig. 79,80 y 81), sin ellas (Fig.82) y con elemen­ tos unitarios que permiten el apoyo de dos vigas secundarias opuestas FIGURA 81 ------------..., (Fig. 83 y 84). Las uniones deben aplicarse en la partealtadela viga primaria para que los pernos, clavos o pasadores tengan la distancia suficiente del borde infe­ rior, cumpliendo con los distancia­ mientos establecidos por las normas.

FIGURA 83

VIGA SECUNDARIA

CONTRA VIGA PRINCIPAL

FIGURA 80

FIGURA82

FIGURA 84 27

UNION: VIGA SECUNDARIA

7.3.

SOBRE VIGA PRINCIPAL

VIGA SECUNDARIA SOBRE VIGA PRINCIPAL

SOLUCION CON CLAVOS ESPECIALES O LANCEROS

FIGURA86

SOLUCION ATORN ILLADA

FIGURA88

FIGURA 90 28

El apoyo directo de las vigas se­ cundarias sobre la primaria, es la so­ lución más adecuada para resolver estetipodeunión.Tiene la ventaja de que las vigas secundarias se pueden emplear en un largo mayor al de la distancia entre vigas primarias. Esto permite definir las costaneras ovigas de piso como vigas continuas, siem­ pre que las uniones garanticen una continuidad del elemento. Este tipo de unión puede hacerse por traslapo con supleslaterales o usando algunas FIGURA 85 de las uniones especificadas en las - ------.::....::...:::.....::.=.:..:.=-=, figuras 72 a la 77. Cuando lascargas son pequeñas y la viga primaria es horizontal o con sólo una leve pendiente, este tipo de unión sepuede resolver por medio de clavos (dos por unión como mínimo) (Fig. 86) Si la viga primaria tiene pen­ diente, es necesario asegurar la viga secundaria del volcamiento por medio de un suple lateral clavado (Fig. 87). En estructuras mayores es necesaSOLUCION CON CLAVOS río asegurar el afianzamiento de la ESPECIALES O LANCEROS viga secundaria por medio de ánguFIGURA 87 los o pletinas metálicas. Si la viga primaria tiene pend iente, se requiere que este herraje impida el volcamien­ to de la viga secund aria ( Fig.88y 89) La desventaja de este sistema, especialmente,cuando las vigas pri­ marias son de gran altura, es que no logra controlar el volcamiento o pandeo de ésta, por lo que se hace necesario complementar la unión de la viga secundaria, con refuerzos late­ rales que fijen el canto inferior de la viga primaria. Esto se puede lograr SOLUCION ATORNILLADA por medio de riostras laterales clavaFIGURA 89 das o por tensores metálicos apernar----------------dos a la viga secundaria y atornillados a la viga primaria (Fig.90 y 91).

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FIGUR 91

UNION: DIAGONALES ARRIOSTRANTES

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La unión en diagonal entre vigas primarias (viga maestra) y vigas se­ cundarias (envigado de piso o costa­ neras) sólo se da en casos especiales, cuando el diseño no está basado en una trama rectangular. En esos casos lasvigas secundarias se apoyan sobre la primaria y su unión se resuelve con el clavado de las piezas (Fig. 93). Pero una unión en diagonal se da funda­ mentalmente entre las vigas y el siste­ ma de arriostramiento de la construc­ ción. Para que estos elementos dia­ gonales cumplan su función de amarre,debenirentreenvigado,afian­ zados lateralmente a las vigas sopor­ tantes. En estructuras menores, esta unión sepuede resolver por medio de suples o consolas de madera. (Fig. 94 y 95) Generalmente, en estructuras mayores, deben usarse elementos metálicos de unión. Estas pletinas o conectores metálicos pueden tener una base de sustentación para la dia­ gonal (Fig.95)o el encuentro sepuede solucionar mediante pernos o clavos (Fig. 96 ) . Esta última tiene la ventaja de permitir embutir la placa metálica, dándole mayor resistencia al fuego a la unión recubriendo todo el elemen­ to metálico, lográndose un diseño más limpio. Todas las diagonales arriostran­ tes en madera trabajan tanto a la trac­ ción como a la campresión, por lo que la unión debe absorber ambos esfuer­ zos. Las diagonales metálicas, en cambio, sólo toman los esfuerzos de tracción y la unión debe diseñarse teniendo presente esta característica. Esta unión puede resolverse per­ forando la viga y asegurando el ten­ sor con tornillo, golilla y placa metá­ lica (Fig. 97 ). En la mayoría de los ca­ sos se combina el apoyo metálico de la viga secundaria con el afianzamien­ to de la diagonal. La unión puede ser simplemente enganchada en una per­ foración prevista en el herraje (Fig. 98). Especial mente útil para resolver la unión de diagonales metálicas son los conectores de vigas secundarias de doble apoyo (Fig. 83 y 84), los que permiten diseñar el sistema de arrios­ tra miento por encima del envigado.

7.4.

UNION DIAGONALES ARRIOS­ TRANTES

FIGURA 92

SOLUCION CON CLAVOS RANURADOS DE CABEZA

FIGURA 93

FIGURA94

FIGURA 95

FIGURA 96

FIGURA97

FIGURA 98 29 29

7.5.

UNION: TENSORES A VIGA

UNJON

TENSORES

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A VIGAS

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FIGUUA 99

FIGURA 100

FIGURA 101

FIGURA 103

FIGURA 104 30

FIG URA 105

La característica de las vigas ten­ sadas es que gran parte de los esfuer­ zos de tracción lostoman tensores, de madera o metálicos, fijados a los ex­ tremos de la viga y separados de ella por medio de montantes. Esta sepa­ ración permite que el tensor tome la curvatura de las deformaciones (cur­ va elástica). La unión traccionada del tensor con la viga en los extrem os sólo es posible de solucionar por medio de un herraje especialmente diseñado. En los casos más simples se re­ suelve por medio de una U metálica apernada a la viga en su parte inferior y perforada en su parte baja para per­ mitir el paso del tensor. Este se afian­ za por medio de una tuerca que a la vez es el regulador de la tensión de la barrametálica(Fig. 100).Másadecua­ da es la solución en base a una placa metálica embutida a la que seafianza el tensor. El herraje puede ser aperna­ do (Fig.101) o estar sujeto por medio declavos o pasadores(Fig .102). En el caso de vigas paralelas,se intercala el tensor y se afianza por medio de un dado metálico con perforaciones y tuercas que tensan las barras metáli­ cas. Para distribuir mejor el esfuerzo de corte del pasador que une todo el sistema,es conveniente clavar placas metálicas en los cantos laterales de las vigas (Fig. 103). En algunos casos las vigas tensa­ das están conformadas por un tensor metálico horizontal y dos vigas de mad era en ángulos encontrados. En estos casos, los montantes comprimi­ dos de las soluciones anteriores, son reemplazados por sujeciones vertica­ les. Estas son necesarias cuando el tensor es de madera. En el caso de tensores dobles,esta unión se resuelve por medio de una placa sujeta a la cabeza de la viga que puede abarcar, además, el pilar de apoyo (Fig. 104). En el caso de tenso­ res de madera esta unión se resuelve por medio de pletinas metálicas suje­ tas con un perno a laviga y,con clavos o pasadores al tensor (Fig. 105). La ventaja de los tensores metálicos, es que se pued e regular perman ente­ mente su tensado.

UNION: TENSORES A MONTANTES Otra unión que es necesario anali­ zar esde el punto de vista construc­ tivo es la conexión entre el tensor y el (o los) montantes. Estos últimos se materializan habitualmente en ma ­ dera ytrabajan a la compresión, por lo que su diseño deberá tomar en cuenta la posibilidad de pandeo de estaba­ rra. El tensor puede ser de madera o metálico. En el caso de la madera, es n_ecesario considerar el largo comer­ cial y la forma recomendada- (curva elástica) . Se pueden superar ambas limitantes por medio de piezas lami­ nadas a las cuales se les puede dar la forma y el largo requerido. Cuando las luces a cubrir son grandes, las di­ ferencias de temperatura afectan en forma importante a los tensores. En estos casos es recomendable usar tensores de madera, debido a que el acero puede tener variaciones en el largo de 0,2 mm a 0,4 mm por metro con más de 252<:, de variación de temperatura. También es necesario sobredimen­ sionar lostensores cuando lasexigen­ cias de resistencia al fuego son igua­ les o mayores de 30 min. Cuandolostensoressondemade­ ra, estos van colocados de montante en montante y se unen a ellos por medio de pernos; ya sea un montante y los tensores a cada lado o dos montantes y los tensores al medio (Fig. 107) o por medio de herrajes embutidos en la parte inferior del montante (Fig. 108). Los tensores metálicos pueden ser de un sólo largo y van soldados al herraje metálico bajo cada montante (Fig. 109). Estos elementos metálicos van apernados o fijados por medio de pasadores. En el caso de montantes dobles, los tensores llevan placas en sus extremos y la conexión se realiza por medio de un perno que vincula las placas (Fig. 110). Para solucionar la unión del ten­ sor con elmontante en base a elemen­ tos soldados, existen varias maneras: por ejemplo, colocar una placa solda­ da al tensor afianzado por medio de un perno al herraje fijo en el montante (Fig. 112) u otras alternativas seme­ jantes. En estructuras mayores es conve­ niente reemplazar el tensor de acero redondo por pletinas rectangulares, perfiles, ángufos o tubulares y su fija­ ción al montante seefectúa por medio de E_ rnos fijos al herraje del montan­ :e (F1g. 111).

7.6.

UNION

TENSORES A

MONTANfES

FIGURA 106

FIGURA 107

FIGURA 108

FIGURA 109

FIGURA 111

FIGURA 112 31

8. BIBLIOGRAFIA.

32

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Capítulo 6, Condiciones mínimas de elementos no sometidos a cálculo de estabilidad, edificaciones de Madera.

!""' 1

EDIFICACION EN MADERA

AISLACION

ACUSTICA

DE ENTRAMADOS DE TABIQUES

·'1'

UNIV.ERSIDAD

DEL

BIO - BIO

ISSN

0716-5536

[Q) [F © © ©[N] [N] [M] [Q)

LÁ\ Q ® [bti\ © Q@ 00 LÁ\ © (!JJ ®lfQ ©ti\

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INDICE

Págs. Introducción .......................................................................................................................3 Nonnas y definiciones .........................................................................................................4 Tabique exterior ................................................................................................................ 10 Tabique interior ................................................................................................................ 14

M.eJ.orarn.tento acu'stt.co muro r f gt'Jo ...................................................................................... 18 Divisiones interiores................................................................................................................... 21 Bibliografía ..................................................................................................................................24

UNIVERSIDAD DEL BIO-BIO Facultad de Arquitectura, Construcción y Diseño. Centro de Desarrollo en Arquitectura y Construcción. AUTORES DEL PRESENTE NUMERO: Arquitecto, Ricardo Hempel Holzapfel; Arquitecto, Mario Pozo Salgado. COLABORADORES: Profesora de Español, Margarita Gatica Yillarroel. COMITE ASESOR: Arquitecto, Ricardo Hempel Holzapfel; Arquitecto, Gerardo Yalverde Yildósola; Arquirecro, Cecilia Poblete Arredondo; Constructor Civil, Sebascián Fernández Schwarzenbcrg; Arquitecto, Gerardo Saelzer Fuica. DIBUJOS: Arquitecto, Mario Pozo Salgado. DIRECTOR: Arquitecro, Gerardo Saclzer Fuica, Director, Centro de Desarrollo en Arquitectura y Construcción. IMPRESION: Editora Aníbal Pinto. 2

INTRODUCCION

La intención de este Cuaderno es mos­ trar una variedad de soluciones que sirvan deayuda para el mejoramiento de las condi­ ciones acústicas de las edificaciones en ma­ dera, lo que a su ve:z permitirá lograr mayor confort y mejor aceptación de este material (madera) en la construcción. Cabe señalar que en el Cuaderno de "Edificación en Madera" número 6, ya se abordó parte del problema de aislación acústica que afecta a las construcciones en madera. El rema que se analizó en esa opor­ tunidad se refirió a las posibles soluciones para lograr buenos resultados en entrama­ dos de piso de madera. Además se entregó una noción general de acústica y de los efectos del sonido en los sólidos.la mareria tratada permitió dar una visión global del problema, explicando claramente el porqué la madera, comparada con orcos materiales en uso en la construcción, resulta ser un débil aislante acústico (baja densidad = poco peso por m 3). También se propusieron so­ luciones para lograr buenos resultados en el caso de los entramados de cielos y pisos. Por otra parte, la forma de lograr una buena aislación al ruido por impacto, característi­ co en los entrepisos, se explicó a través de múltiples ejemplos aclarados por medio de gráficos. Para lograr un ambiente confortable ya sea para el descanso en una vivienda u hospital, o para el trabajo en una oficina o escuela es necesario no sólo que los entra­ mados horizontales garanticen una buena aislación acústica, sino también que los tabiques, sean estos interiores o exteriores, cumplan condiciones de aislación acústica

adecuada. El grado de absorción que se deba lograr es muy variable y dependerá de las funciones que se cumplan en los espacios colindantes o en el entorno exterior. El tabique que separa dos viviend;:s o salas de clases, tiene mayores exigencias que los que separan espacios interiores de una misma vivienda; siendo los dormirorios, los que requieren mayor aislación. En los tabiques exteriores, la necesidad de aislación dependerá del nivel de ruido del espacio urbano que enfrenta, por la intensi­ dad del ·tráfico, el tipo de vehículos, la pendiente de las vías, la velocidad autoriza­ da, la ubicación de industrias ruidosas o de aeropuertos. Al proyectar una construcción en madera, estas variantes tendrán que ser analizadas, verificando, además,la distancia entre lo edificado y las fuentes generadoras de ruidos, teniendo en cuenta también que las condiciones cambian si en el espacio intermedio entre el foco que genera ruido y la edificaci6n existen elementos que inter­ fieran las ondas acüsticas o si se está frente a una zona despejada. Todos estos factores hacen difícil esta­ blecer las condiciones mínimas de aisla­ miento acústico que deben tomarse en cuenta para el diseño de un tabique, espe­ cialmente en un país en el que no se han establecido normas clat'dS al respecto. También es importante tener presente que en tabiques exteriores, la presencia de ventanas o puertas hace cambiar el índice toral de aislación acústica, siendo éste gene­ ralmente más bajo que el del tabique, lo que dependerá del porcentaje de la superficie de ventana con respecto a la del tabique (Ver

página 9). Tal como se dijera en el Cuaderno N° 6 sobre aislación acústica de entramados de pisos, en nuestro medio sólo se conocen los índices de aislamiento acústico de algunos materiales de uso frecuente en la construc­ ción, pero no se han efectuado muchas experimentaciones con elementos com­ puestos, como es el caso de los tabiques. Por lo tanto, los valores en decibeles (dB) indi­ cados en las páginas siguientes, no están confrontados con ensayos de laboratorio y s6lo han sido extrapolados de normas ex­ tranjeras. El término Aislaci6n Acústica no debe confundirse con aquellas medidas que se toman para mejorar la percepción del soni­ do emitido dentro de un recinto y que constituyen problemas de Absorci6n Acústica. La Absorci6n reduce la energía que se refleja sobre las superficies y con ello dismi­ nuye la intensidad del sonido dentro del . . m1smo recmto. La Aislaci6n, en tanto, consiste en dis­ minuir o reatar de impedir el rraspaso del sonido entre recintos o los que provengan del exterior. No existe una razón por la cual suponer que un material absorbente sirva necesaria­ mente como material aislante acústico; las razones obedecen a que un material absor­ bente tiene una baja densidad, de superfi­ cies porosas o irregulares, de manera de disipar la energía, mientras que materiales aislances son elementos de peso, con una continuidad que impide el traspaso libre de la onda sonora a través de ellos.

FIGURA 1 3

NORMAS Y ORDENANZAS

En el Cuaderno de Edificación en Madera No 6 se hace mención de las normas referentes a la aislación acústica en edificaciones. La Ordenanza General de Cons­ trucciones y Urbanización del 16 de abril de 1992 dice lo siguiente referente a aislación ad1stica: "Artículo 4.1.5. Los locales según sus condiciones acústicas, se clasifica­ rán en los siguientes grupos:'

2.

l. Locales que por su naturaleza deben ser totalmente aislados de las ondas sonoras exteriores y en los cuales los sonidos interiores deben extinguirse dentro de las salas en que son produ­ cidos: estudios de grabación de pelí-

culas cinemarográficas o de discos, salas de transmisión de radiotelefo­ nía, salas de hospitales, estudios de música, escuelas, bibliotecas y audi­ ción de alta calidad.

3. Locales sin exigencias acústicas, en que es indiferente que se propaguen ondas sonoras en uno u otro sentido, tales como: estadios, mercados y res­ taurantes.

Locales parcialmente aislados que pueden recibir ondas sonoras del exterior, pero en los cuales interesa que esta recepción sea limitada de modo que no tome f\.¡erzainteligible, capaz de provocar desviaciones de la atención: hoteles, departan1entos, casa-habitaciones, locales destinados al culto, oficinas profesionales o co­ merciales y las otras salas de audición no comprendidas en la categoría anterior.

4. Locales ruidosos, en que el nivel sonoro interior es superior al del exterior y que, por lo tanto, deben ser tratados en forma recíproca a los de los dos primeros grupos, tales como: fábricas, estaciones de ferro­ carril, centrales o subestaciones eléc­ rricas, imprentas, salas de baile. Los locales incluidos en el primer grupo en su totalidad y los del segundo grupo que se encuentren ubicados en barrios con alto nivel sonoro medio, de acuerdo con la clasificación que adopte

ESTIMAClON DE LA INTENSDAD DEL RUIDO ORIGINADO POR EL TRAFICO (de acuerdo a DIN '109 parte 6) TRAFICO EN AMOOS POSIBLES SENTI)OS SITUAC!Ot.ES VErtcl.l!5 1 1-K>RA <10 10 ...

50

DISTANCio\ Da. TABIQUE NNEL DE RUDO EXTERI Al E.E DE LA CALLE, EN m EN dB

-

o

«0;10 25

61 - 65

... ...

35

<;50

Zona rPsidencial tranquila CallP rPSidPncial con tnítico PO ambos S«tidos

11 26

56-60

>35

so ... 200

200 . .. 1000

CaiP recoiPCtcra d s.c;torPS rfSidenciaiPS

Callf int«U"bana PO SKtor rPSidfncial

'M)

... 26 ... 36 . .. >100 11

3000 ... 5000

FIGURA2 4

Vía principal df tránsito urbano Autopista AccfSO a autopista vía pmcipat df tránsito rápido urbano

66- 70 61 - 65 56 - 60 «0;5()

o

«0;10 .. . 3S

66

-

61

- 65

56 - 60

101

.. . ..

36 101

35 ... 100 .. 300

11

36 1000 ... XIOO

25 35 100

100

101

..

.

<;so

300

100

300

70

71

- 75

66 - 70 61

- 65

7'6 71

- 80 - 75

deberán someterse a las exigencias esta­ blecidas en las Normas Oficiales sobre condiciones acústicas de los locales. Los edificios del cuarto grupo no podrán construirse en sectores habitacionales ni a distancias menores de 100 m de los edificios del grupo uno. Cumplirán, por lo demás, con las disposiciones de las Normas Oficiales en materia de aislamiento antisonórico de los locales que dichas normas especifiquen". Como se despren de del texto de la Ordenanza , ella no establece niveles de aislación y absorción acústica mínimos aceptables, en decibeles y sólo hace referencia a las Normas. Tampoco se hace referencia alguna respecto a los tabiques interiores y la aislación entre espacios habitables. Por este motivo, este folleto pretende , en lo fundameR­ ral, mostrar cómo se puede lograr una buena aislación acústica desde el punto de vista constructi vo.Los valores en dB indicados en los esquemas , sólo son referenciales y están basados en expe­ riencias extranjeras .

Usualmente los tabiques constan de una estructura y de reves­ timientos en base a placas, por ambos lados. El material aislante acústico va en el espacio intermedio y el espesor que se le pueda dar a este material, dependerá de la sección de los pie derechos. La masa (Kglm3) de todos los revestimientos, que normalmente son aplicados en una construcción, es poco diferenciada, de modo que las posibilidades de mejoramiento acústico, deben buscarse en la duplicación de placas oen el aumento del espesor del material aislante. Para un buen resultado , la separa­ ción absoluta de la estructura soportante resulta decisiva.

AISLACION ACUSTICA DE TABIQUES EXTERIOR VENTLADO

EXTERIORES SIN REVESTIMIENTO !acutn:fo a DIN 4109 E port. 6l

AISLACKlN

APROXIW.OA dB

CONDICIONES CONSTRUCTIVAS

;iill 8 kg/rtrrl • por tjtmplo ·placas dt tSP"Gf" 13 mm (fibro, partícul«s o controo:tlopodo) ·placos dt Y"O cartón, t mm • plocctS 60 ...lOO mm Aisloción :f ibra min dt 50 mm R......timionto f>Cttrior : :> 8 kotrril .P« •i o

Rh'tstimitnto inttrior:

>

30

- piQ(Q dt asbf'Sto ctmtnto

;. 4 mm

Ídtm anttrior :> tOO mm Aisklción :fibra. rnintral > 100mm RtvtStmitflto txtll"ior :tn.tabbdo dt npHOr ;;.- 20mm. mCEhihtmbrodo RtvtstimiMto jnttrior :

Pit dt
INTERIOR

FIGURA 3A La construcción de tabiques con revestim iento exterior ventila ­ do es aún poco frecuente, pero es una solución muy recomendable e indispensable cuando se emplea revestimiento arriosuante en base a placas. Los niveles de aislación acústica, en este tipo de tabique, irán mejorando en la medida quesevaya aumentando el distanciamiento de las dos placas de revestimiento exterior, tanto como el espesor del material aislame acústico y el espesor del revestimiento imerior. Este último es conveniente duplicarlo, cuando su espesor es menor que 18 mm.

FIGURA3

AJ9..ACION ACUSTICA DE tABIQUES EXTERIORES CON REVESTMENTO EXTERIOR VENT1LAOO (dt atutrdo a CIN 4109 E partt 6)

CONDICIONES

CONSTRUCTIVAS

b :> I!Ornn l)

s;.. condicionft paro tos fotros

txt«iortS, ¡,tfi'ior-.s

y tolidod dt

atslo.ctón.

b

tOOrnn

:> tlnm.

3S

Aistoción

: lana rrintt'a

RtvHt. orrios.truntt

;>

b ;;. IOOrnn

o

RtwStirritnto r-.ttrior :

20 . .40mm

;¡¡. 13 ... 20nvn. o doblot forro i'tttrilf

(sogundo forro

Aislodón

: lana mirwnll ;;;... IJrrwn

Rtvtst. o,rrioltrontt Rwt titni91"1tO txttrior:

45

INTERIOR

FIGURA4A

?Omm

lhrm

t2 mm)

> ?Omm

;¡¡., 10 . . . )S, kg/m1

ldt-m QntttKM-. (Gn

Aisloóón

:tnna mintfol ;. lOO f'M1

FIGURA 4 5

MATERIALES

Casi todos los sistemas constructi­ vos en madera, están compuestos de una estructura soportan te y de revesti­ mientos por ambos lados, de modo que las posibilidades de aislación acústica radican entonces en el mayor o menor distanciamiento de los elementos es­ tructurales verticales soportantes, de la separación entre an1bos revestimientos y del grosor y peso específico de los materiales de recubrimiento.

puede significar un mayor aislamiento acústico de 1 a 3 dB. Con respecto a la distancia entre los revestimientos, ésta dependerá de la sección de la estructura soportante. La posibilidad de lograr una mejor aislación acústica radica en que a mayor distan­ cia, se podrá intercalar material de ab­ sorción acústica de mayor espesor. El material más usual es la lana mineral, que al ser colocada en colchonetas de doble espesor, permite aumentar la .Uslación en 3 a 6 dB. Es posible mejorar en forma sustancial las condiciones al introducir materiales de mayor peso por m2, como por ejemplo: arena, resi-

El distancian1Íento entre los pie derechos dependerá del tipo de mate­ rial de revestimiento y de su espesor. Normalmente esta distancia fluctúa entre los 0,50 y 0,80 m. Esta diferencia

MATERIAL

COMPOSICION

ESPESOR DIMENSION cm

Fibra » mod«a a orntnldo.

1.2 1.9

Celotu

Fibra dt madlro

1.2

OfjariMida.

1.8

Poliesti'PnO pandido.

2.0

Aislapol

0.40 p«faoda

dB

60%-73%

RPt'f!itii"'Wntos ocústi· cos M gentral (I'Tll.l'os y ciflos).

80'/.-93%

RPt'f!itimifntos ocústi· S. pega too adhtsiw df con · cos M gtnff'QI tacto t ntaprtn o con (mtros y cittos). acttato dt virllo.

fStriada

0.50

10

X X

0.50 lisa

52%- 81%

1 - 2

Polifstnno pandido con cámoru df airt.

O. S

1.00

a !.7

X

0.50 lisa

X

1.00 2.00 3.00

X X

szo¡. - eso¡,

S

R.iPOOdfparWsy en pisos flotant.s.

Poli polifStPI'.

cualquitr

1.50

X

2.00 lisa

42·/. - 60"1.

R.teno df ponetes.

Esj)I.IM dt poli\ntano

Poli ntano .

C\dqlátr

1.50

X

2.00 lisa

4S"/o - 55%

Como absorbente M ci los falsos y ITU'os.

Aislan

Fibra df lana mintral (tseoria

2 -S

0.

1.20 pantl

67/.- 7S"/o

Como omortiguoOOI' dP

df cotn) OljiJ .mtroda oon •

S -10

0.1,6

X

2.1,0 tol ta

1/J"/o - 72%

1-10

0.50

X

1.20 cctthontkt liln

Esplma df

poli.stpr

sinos.

FIGURAS 6

RPWSti'ritntos CICÚsti· Plancho. acústica df buena prPSMtación, df condición poco fovorublt a la absor ción.

cos intPI'iorfS.

0.97 ondulada

rugosa Plumavit

X

RECOMEHIW:IOHES

500-1000 fStriada

X

Cuando este espesor sobrepasa los 18 mm, es recom endable utilizar dos placas más delgadas. Mientras más flexible seael material de revestimiento, es decir, de menor espesor, se podrá mejorar aún más las condiciones de aislación acústica de un tabique.

DE COEF. DE USOS ABSORC AISlAOON

m

0.1,0

Referente a los tipos de revesti­ miento, estos en general tienen un es­ pesor semejante por m 2,por lo que sus características como aislantes acústicos son muy parecidas, de modo que para lograr resultados efectivos, deberá au­ mentarse el espesor.

SlFERf'ICIE COEF.

Hz Acustfl

duos pétreos industriales, barro o ado­ be.

too papel

sonido M I'Tli.I'OS dt dobl pallfl o M citlos acústicos . Como absorbMtl! acústico.

Mm aistantt acústico. cond i · ción poco fovorublt a la absorción.

MATERIAL

eotoFOSICION

ESPESOR DIMENSION

cm Lona clt vidr io

S.cb clt vidrio

Corcho

reocor.tituKb Modff'CIS CholguÓn

Fibro clt vidrio disc:mtroa colchonfto .

.,

5.0

Fibra dt vidrio cmtirua ., cdchoMto. VruiD pnnsado clt torCho. Fibra dt madff'CI

prtnSOCio.

0.2

DE COEf. DE ABSORCION AISC.ACION 500 1000 Hz dB 78'/, - 87 '1. 10 - 15

Sl.PERFICIE COEF.

m rollos

rollos

lisa

92'1. - 99'1.

Volconíto

0.1 1.0

Q

0.4 Q

1.52 0.40

0.60

2.44 liso 0.40 perforada

X X

PartK:ulas dt modtra y adllfsiw prtnSOcb.

1.9 2.4 3.2

1.50

Plancho dt yfSO cortón.

1.0

1.00 X 2.00 lisa 1.20 X 2J.O

I.S

1.00

X

'"'· - D"lo

X X

YfSO moldtocb.

3.0

0.62

X

Jnttrnit Pfrmonit

MGda clt libros

O.S

1.20

X

ts. Ct · mento y aguo.

0.6 0.8

Rtwstimitnto Mtzl:lo clt libros mornítico dt osbtsto y mintrolts.

Exctlnt aislaltt y abs«btntt acústico.

0.90 liso perforado

0.8

roll01

3'1.- 10'1.

2.00 21c(J 0.62 liso

6(1'/, - 90'1.

CQmo orno

clt viM!ción

14 - 16

RMStimitntos ocústi- Por sí sota no tifllf propit ces g.rwrot dodts oislontu. dfbf odo$cr (muros y ciflosl. un mattriol obsorbentt por uno c1t sus coros.

12 - 35

RfYfStimitntos clt pisos. citlos y ITVOS

10 - 2S 11 - 38

20-ll

Colocar sobrt U'10 copa fiÓstico o fitltro .

RMStirnítntos dt ciflos y portdts.

25-45

63'1. - 78'¡,

2J.O liso

Ciflos acústicos.

24 - 26

Rtvtstimifntos c1t cilios y portdts.

fsp«ioo poro oislomitntos

Rtvtstimi«ltos dt muros y pisos.

Colocar sobrt suptrficits lisos (controchopodo o morttfO.l.

acústicos ., zonas

rumtebs.

61"1. - Tl'/.

Q

Ccn forro dt !PTD

Vidrio

2.40 liso

4.80 1.80 X 3.60

Absortón

Dt rOOos Dt f ibra Dt ttreioptlo

Rtltno c1t pant1ts y en pisas flotontts.

Rtllfno cButn oislontt acústico.

X

X

!.al

Alfombro

RECOMENW:IONES

., gfnfrO

1.1

Mosiso

usos

rugoso

5'1. - 1. 3 5'1. -10'/, 10"1. -24'1. 57'1. - 68'1.

-S

Morco dt madtru o Wminio.

0.3 0.6

rt.- -rt. rt. - 3'1.

21 22

Doblt marco •· parado y stllado too absorbtntt.

0.6

2'1. - 3'1.

44

Ooblt mareo •paRidocm absorbenlt y Scm ccímora clt an.

0.3

Ooblt

fTICIIa)•-

0.6

pendo

con

Utilizar .t doblt vidrio con distinto tsptsOr codo uno. y cMtrotar infiltrocionts.

34

2'1. - 3'1.

45

ab-

wtltntt y 7.Scm cómanl clt oirt. Pwrta

4.3

22

6.3

39

2 ¡uriDs wncillas. tspaeio n· ttn"'lfdio c1tnm.

4.5

45

Putrta wnci Ita cm doblt planc:h: dt octro 2mm.

5.0

46

P1oca ...y

cilm hfrrnfticn Madttu PftOda. tapts clt goma,

citrrt

Utilizar lo JlUII" ta maciza y cmtrotar infiltrocionts

hlrmitica.

FIGURA6 7

RUIDOS EXTERNOS

El desarrollo industrial y la gran con­ centración del hombre en espacios urba­ nos, han conformado una sociedad que en su funcionamiento genera un nivel de ruidos mucho mayor que el de sólo dos o tres generaciones anteriores. Los princi­ pales generadores de ruidos en el espacio exterior son las industrias y el tráfico vehicular, el de trenes o tranvías y también el de aviones. Todos estos ruidos no son permanentes y van variando en intensidad durante las horas del día y los días de la semana. Para poder dimensionar la inten­ sidad se hace necesario determinar un promedio diario del nivel de ruido. Es necesario determinar experimen­ talmente el nivel de ruido de una calle, el que dependerá de la intensidad del tráfi­ co, del tipo de vehículos que circulan (autos, buses o cam iones), de la confor­ mación del pavimento (adoquinado, tic-

rra, asfalto o concreto), y dela vía misma, sea ésta horizontal o con pendiente. Tam­ bién influye la velocidad con que se des­ plazan los vehículos y, por último, tam­ bién la distancia que media entre la edi­ ficación y la vía, resulta ser un factor importante.

indica la aislación mínima que debe tener un tabique exterior frente a diferentes niveles de ruidos externos.La normaDlN establece diferentes exigencias para dor­ mitorios de hospitales, salas de estar de viviendas, dormitorios, salas de clases, oficinas y espacios similares. En páginas siguientes se dan ejemplos constructivos que muestran cómo se puede llegar a los valores establecidos en el gráfico de esta página. El cálculo de los valores resultan ­ tes del conjunto de un tabique que tiene vanos, como ventanas o puertas, se expli­ ca en la página 9. Este es un factor que dificulta llegar a las exigencias mínimas de aislación, ya que en el caso de existir grandes ventanales, la mayoría de las ve­ ces sólo es posible llegar a valores adecua­ dos empleando vidrios pares o doble ventanal, ambas condiciones no usuales en este momento en el país.

Es posible determinar la intensi dad de ruidos en dB de una calle,por interme­ dio de fórmulas, tomando en cuenta to­ dos los factores antes nombrados. Como información general se puede decir que una calle de intenso tráfico genera un nivel de ruido de 80 dB y una de uso intermedio 60 dB, ambos a 25 m de distancia. Estas cifras dan una noción general de los niveles de aislación acústica que requieren los tabiques exteriores. La Figura 7 (Fuente: DIN 4109 E)

VALORES MINIMOS DE AISLACION ACUSTICA DE TABIQUES EXTERIORES

RUIDO EXTERNO EN dB

TIPOLOGIAS DORMTORIOS EN HOSPITALES

DE

(de acuerdo a DIN 4109 E parte 6}

ESPACIOS

. AlAS DE ESTAR EN VIVIENOA.S S DORMTORIOS, SALAS DE CLASES

OFICINAS Y ESPACIOS SIMILARES

Valores mínimos de Aistación Acistica de tabiques exteriores, ventanas o la resultante del wlor del conjunto. TABIQUE EXTERIOR

VENTANA

VALOR RESULTANTE CONJUNTO

TABIQUE EXTERIOR

VENTANA

VALOR RESULTANTE CONJUNTO

TABIQUE EXTERIOR

VENTANA

VALOR RESULTANTE CONJUNTO

dB

dB

dB

dB

dB

dB

dB

dB

dB

50 . .. 55

35

30

32

35

25

-

35

2S

-

56 . . . 60

40

35

37

35

30

32

35

30

32

61 ... 65

45

40

42

40

35

37

35

30

32

66

.. 70

50

45

47

45

40

42

35

35

35

71 .. . 75

55

50

52

50

45

47

40

40

40

55

50

52

45

45

45

50

50

50

76 . .. 80

>

1

1

1

1

1

1

1

1) Deben ser analizadas las condiciones específicas del lugar.

FIGURA 7 8

1

1

CALCULO RESULTANTE MEDIA EN TABIQUE CON VANO La mayoría de los tabiques que separan espacios exteriores e interiores no sólo cum­ plen la función de cerramienro sino que además deben proveer de luz y dar la posi­ bilidad de acceso. Esto significa que la aislación acústica del espacio inrer ior de­ pende rá del índice de aislación del tab ique, la vemana y la puerta, siendo general mente estos últimos menores que los del tabique, de modo que el índice de debilitamiemo resultante (R) es menor que el índice del tabique . La aislación de la ventana dependerá del tipo y grosor del vidrio, del perfil de hoja y marco, del uso de burletes de plástico o goma y del ajuste del marco a la estructura. Todos estos factores, excepto el grosor del vidrio, dependen de una buena solución construct iva y de la prec isión de los ajustes de cada parte.El grosor del vidrio en cambio está en función de la superficie a cubrir, flucruando normalmente entre los 3 m m a 1O mm y sus índices de aislación acústica van aproximadamente de 30 dB a 35 dB.El vidrio par, o sea compuesto de dos vidrios separados por una capa de aire, no mejora estas condiciones si su separación es menor que 12mm, si no que, al contrario de lo que generalmente se supone, las debil ita. Esro debido a un fenómeno de resonancia que se produce en rre las dos placas, lo que sólo se superaalsepararlosvidriosa más de 24 mm. En el caso de las puercas, la transmisión

los vanos en relación a la superficie del tabique. El cálculo matemático para obtener la resultante (R) se puede efectuar por medio de la siguiente fórmula (según Lohmeyer, Gottfried C.O.: Praktische Bauphysik):

Para mayor claridad se expone el siguienre ejemplo:

10

b)

e)

Puerta de terciado liso de 60 mm y relleno aislante. Masa en relación a la superficie:20 Kg/m 2 Indice de aislación acústica: 35 a 40 dB. Puerta de terciado liso de 40 mm y Masa en relación a la superficie: 34 relleno con placa Kg/m 2 • lnd i ce de aislación acústica: 37 dB.

El tabique incluye una ventana de 2 m1 con un índice de debilitamiento acústico de 36 dB que modifica el nivel de la aislación acústica del conjunto.

dB Siendo: Sv = Superficie vano (m1) ST= Superficie tabique (m2 ) Ry = Indice de aislación acústica del vano = lndice de aislación acústica del tabique

Con estos datos tenemos:

La determinación de la resulta me tam­ bién es posible obtenerla, en forma más fácil, por medio del uso del gráfico de la Fig. 8,

Apl icando esros valores al gráfico obtene­ mos:

Siendo:

O sea, el va lor en dB del debilitam iento acústico del tabique con sus va nos es de 43 dB.

=5

=

18 dB

- R= 11 dBdeloque R = - 11 dB = 54 dB - 11 dB = 43 dB

ST/Sv La relación entrela superficie toral del tabique, incl uida la superficie de puertas y ventanas, y la superfice de puerta o ven rana.

- Ry Diferencia entre el índice de debi_1

¡,¡;

VI

4

L

o / /e_ "'......

20

"'

V/

m "'O

L

//

/

/

/

/

/

/

V

/

1' V

V t'

/ r-

/

/ 1"'

/


'/

V l¿' / / 1/ I/ V L V / 15 "'>L / / / / 1/ / / V / / / / V / / V V / 10 ¿; V / ./ V / / / /

e (1)

>

0::

'

1-

a::

·ºe

V

/

(1)

?/

V

/

-

/ ¡....- -'

5

(1)

/

o

,.,.....f-"'

/

o

Por lo expuesto anreriormente, se des­ prende que la inclusión de ventanas o

Un tabique enuedos espacios tiene una superficie de 10m2 con un índice de debi­ litamiento acústico de 54 dB.

- 1))

25

Puerta de terciado liso de 40 mm de espesor Masa en relación a la superficie: 1O a 15 Kglm2 Indice de aislación acústica: 22 a 25 dB

- R Diferencia entre el índice de debili­ tamiento del tabique y la resultante rotal del tabique incluidos los vanos .

RtRV

acústica se produce a través de la hoja y el ajuste del ma rco, siendo los valores estándar los siguientes: a)

litamiemo acústico del tabique y el índice del vano, puerta o ventana.

p

uertas, o ambas, en un tabique

e

x

9

2

terior baja el nivel medio de aislación acústica. En esro tiene gran importancia la superficie de

Relacion FIGURA 8

10

3 4 567 10121520

Sr /Sv ·en

30 40 50

m2 ¡m2

100

.LJ

TABIQUES EXTERIORES

Generalmente cuando se diseñan tabiques que limitan espacios exteriores de interiores, se toman especiales precauciones con respecto a laaislación térmica adecuada, pero no asíen relación a la aislación acústica. Sin embargo, en muchos casos es también importante considerar esta ültima, especialmente en conjuntos habitacionales de altas densidades, y en construcciones a poca distancia de carreteras o calles de tránsito intenso o cercanas a aeropuertos . Especial cuidado merecen' los tabiques que, en conjuntos de viviendas, están cerca o conforman los medianeros. Para poder establecer el tipo deaislación acústica que requiere un tabique, es necesario conocer el nivel de mido del espacio exterior en el cual está implan tada la constn.cción . En la Figura 7 se establecen los seis niveles de ruido que han fijado las normas alemanas DIN 4109 E Capítulo 6 y los correspondientes valores mínimos de aislación acústica de tabiques exteriores. En estos niveles es importante la proporción de ventanas con respecto a la superficie de tabique. Por este motivo las tablas incluyen las ventanas o la resultante del valor del

EXTERIOR

conjunto. En muchos casos la aislación acüstica de ventanas es inferior al mínimo establecido, lo que es posible compensar, aumentando, en proporción a la superficie, el valor mínimo de aislación de los tabiques. Pero cuando la superficie de las ventanas abarca más del 60% de la superficie, ésras deberán cumpl ircon los índicesestablecidos. Ya se ha expresado que los tabiques de construcciones en madera constan generalmente de una estrucwra soporta me y de revestimientos por ambos lados que pueden estar constituidos por una o dos placas superpuestas. Por lo tanto, desde un punto de vista acüstico, se trata de un elemento constructivo que consta de dos paramentos flexibles. En estos casos la aislación acüstica -sin tomar en cuenta la transmisión indirecta o lateral- dependerá espeeialmenre de los siguientes aspecros: Forma de afianzar los revestimientOs Distanciamiento entre los elementos estructurales Material aisla meen los espacios interiores Afianzamiento El afianzamiento debe ser muy flexible

para evitar puentes acústicos. Por lo tanto, la solución mejor se logra separando la estructura soponante. Si esto no fuera posible, se recomienda colocar los revestimiemosafianzándolosa un listoneado i ntermedio, perpendicular a la estructura . La solución del clavado directo es deficiente y aún peor es la colocación por medio de adhesivos, pues esros rigidizan totalmente la unión. Distanciamiento mayor distanciamiento de los elementos estructurales y cadenetas, se logrará mejor aislación acüst ica . Normalmente el distanciamientO máx i mo de los pie derechos es de 60 cm . A

Material aislante Un sustancial mejoramiento de la aislación acüstica se logra incluyendo colchoneras de origen mineral en losespacios vacíos interiores . Las placas rígidas que normalmente se usan como aislantes térmicos, no cumplen con la condición de absorbentes acústicos, por lo que es recomendable usar lanas minerales. Es ta solución corresponde a la especificació n que generalmente se aplica a viviendas de estructura de madera. El revestimiento exterior podrá ser un entablado machiembrado de 20 mm o una placa del mismo espesor y en su interior se puede colocar cualquier tipo de placa. En placas de igual espesor la aislación acüsrica es semejante, dependierdo de su densidad . A mayor masa, corresponde una mejor aislación. Al duplicar el revestimiento interior, la a islación mejora, manteniendo su flexibil idad, sin que haya necesidad de aumentar el espesor de la placa.

Disr. mín "a" en mm

Rev. simple

Rev. doble

dB

dB

400

(38 ...40) (40 ...42)

(40)

GOO

(42)

(Valores aproximados no comprobados)

FIGURA 9 1 1

Por medio de la solución propuesta de duplicar el revestimiento interior, se logra una mejor aislación acústica. Este doble revestimiento va separado por listones rellenando el espacio intermedio con colchonetas de lana mineral. El sistema de unión por medio de listones del segundo revestimiento, le da a éste gran flexibilidad y, de este modo, mayor aislación acústica. Por tanto, estaplaca de revestimiento va unida a la estructura sólo en forma puntual, evitando puentes acústicos.

Dist.mín "a" en mm

400 600

Rev. simple dB

Rev. doble dB

(36...38) (38...40)

42

44

(Valores aproximados no comprobados)

FIGURA 10

En este caso, por medio de un doble forro exterior no ventilado, se propone mejorar la aislación act'tstica. La colo­ cación de placas de viruta -cemento y poliestireno expandido entre las dos placas exteriores, mejora sustancialmente la aislación térmica y sólo incrementa en pequeño grado la aislación acústica. El afianzamiento directo del revestimiento a la estructura y la unión de tres placas, transforman este revestimiento en una placa semirrígida. La aislación acústica la proporciona la masa del conjunto de revestimientos y la lana mineral en el espacio estanco interior.

Dist. mín "a" en mm

400 600

Rev. simple dB

Rev. doble dB

35 38

43 44

(V al ores aproximados no comprobados)

12

FIGURA 11

-- Em · EXTERIOR

----

LIST FIELTRO

2

5 x }J mm 15 lbs

a

En toda edificación en madera es conveniente el empleo de un doble revestimiento exterior ventilado, ya que de este modo se logra no sólo una circulación de aire permanente vertical, que mejora sustancialmente la aislación térmica, sino que, además, la ventilación por detrás del revestimiento exterior evita la acumulación de humedad y, por tanto, ayuda a la conservación de éste. También se mejora la aislación acústica, aunque no en forma sustancial, al enfrentar dos placas flexibles de diferente densidad. Importante es la inclusión de lana mineral en los espacios vados entre la estructura. Dist. mfn.

))

en mm

Rev. simple dB

Rev. doble dB

400 600

(38 ...41) (40 ...44)

(40 .. . 44) (45 ...47)

a

(Valores aproximados no comprobados)

FIGURA 12

ENTABLADO

EXTERIOR

,,

20 mm

En este caso, además del revestimiento exterior doble con ventilación, se propone la colocación del revestimiento interior sobre unlistoneado. Este deberá colocarse perpendicular a la estructura soportance, reduciendo al mínimo los puntos directos de relación entre el revestimiento exterior y el interior. De esta forma se reducen las posibilidades de transmisión acústica y, por tanto, mejora la aisLteión sonora. Ellistoneado interior deberá colocarse a la distancia máxima pennirida para el ripo de revestimiento que se está especifi ­ cando.

((

Dist. mín. a en mm 400 600

FIGURA 13

))

Rev. simple dB (40 ...43) (43 ...46) ------· ---

Rev. doble dB (47) (48)

(V al ores aproximados no comprobados) 11

¡ ;

Una mejor aislación acústica se logra, en este caso, por la mayor masa del revestimiento exterior. El estuco de 15 mm aplicado sobre las placas de viruta-cemento le confiere mayor peso a este revestimien to. A este estuco se le deberán agregar aditivos para asegurar su absoluta impermeabilidad y también para lograr un revestimiento elástico que absorba las varia­ ciones dimensionales de las placas, afianzadas en forma directa a la estructura de madera. Gran aporte a la aislación acústica es la inclusión de lana mineral en el espacio entre revesrimien tos.

Dist. mín. "a" en mm 400 600

Rev. simple

Rev. doble

dB

dB

(38 ...42)

(40 ...46)

(40 . ..44)

(47)

-·. ·.c ·-c.·---•- -< ·•·•-- · ·- '-' ·"'·" -

En esta solución, la aislación acústica se logra por medio de la conformación del revestimientO exterior, que consta de una capa de 15 mm de enlucido de gran densidad (Kg/m3) , de la placa de viruta-madera-cemento, de gran porosidad y del contrachapado o tablero de partículas. F sta combinación ele tres elementos ele diferente densi­ dad y elasticidad proporciona una buena barrera acústica. Se podrían mejorar aún más las condiciones de aislación con una doble placa interior o mediante el afianzamiento sobre listones del revestimiento interior.

400

600

Rev. simple dB

Rev. doble dB

(43) (42 ...46)

(46 ... 51)

(VaJores aproximados no comprobados)

1

FELTRO

tS lbs

AIRE ESTANCO

v VYVVVV'lfl

PIE OERECH:> LANA MINERAL

1/ó •95 mm SO mm

POLETl.ENO

FIGURA 14

(Valores aproximados no comprobados)

Dist. mín. "a" en mm

MORTERO {ENLIXIJO) 1S mm VRJTA MAIEU. - CEMENTO

EXTERIOR

PIE DERECHO 45 •95 mm LANA MINERAL SO mm POLIETILENO TABlERO DE PARTICLlAS t6mm

(50)

FIGURA 15 13

TABIQUES INTERIORES '-··

Las normas chilenas no establecen una clara exigencia tanto de aislación como de absorción acústica para los tabi­ ques entre espacios interiores, a pesar de que este hecho constituye una de las más frecuentes críticas que se hacen a la edifi­ cación en madera. Esta falta de aislación resulta especialmente crítica en viviendas económicas, en las que convive gran can­ tidad de gente en espacios muy reduci­ dos, lo que hace necesario crear recintos más privados. Para lograr mejorar esta condición, no sólo se requiere que las paredes tengan un alto índice de debilita­ miento acústico, sino que es necesario, también, diseñar adecuadamente los em­ palmes laterales y la unión con el cielo y el piso de los tabiques, para evitar así la transmisión i·ndirecta o lateral. Se lograrán mejores índices de debili­ tamiento act'1stico en la medida que en el

diseño seespecifiquen adecuadamente las siguientes condiciones:

- A mayor distanciamiento de la es­ tructura soportante, mejor aislación acústica; -Mientras más flexibles sean las unio­ nes entre la estructura y los revestimien­ tos, se logrará mejor aislación acústica. La solución más adecuada es sepárar total­ mente la estructura soportan te (incluidas las soleras) de los revestimientos de am­ bos lados y colocar además las placas laterales sobre un listoneado perpendicu­ lar a la estructura; - Rellenar, por lo menos, el 70% del espacio de aire que queda entre la estruc­ tura, usando elementos porosos y/o fibrosos como la lana mineral; ENTAal.Aoo PIE DERECHO

-A mayor densidad y flexibilidad de los revestimientos selogrará mayor índice de debilitamiento acústico. En vez de duplicar el espesor de las placas es conve­ niente colocar dos de ellas, que manten­ gan individualmente su flexibilidad. Un caso especial lo constituyen los tabiques que separan dos viviendas, como ocurre con viviendas pareadas. En estos casos debe separarse totalmente la estruc­ tura soportante de ambas viviendas e in­ tercalar una placa aislante acústica, pero que al mismo tiempo deberá ser altamen­ te resistente al fuego. No son recomenda­ bles, por tanto, los subproductos de la madera, sino el uso de placas en base a material i ncombustible, como el yeso o el cemento. La aislación deberá reforzarse a ambos lados con colchonetas de lana m i neral y con revestimientos, ojalá tam­ bién i ncombustibles.

20 mm

45x70 mm

AIRE ESTANCO

ENTABLADO

2()

mm

Siendo este el tabique de uso más frecuente en la edificación en madera, no cumple con las condiciones acústi­ cas mínimas (42 ...47 dB) exigidas por normas extranjeras. Su bajo costo es la razón de su aplicación masiva, especial­ mente en viviendas económicas; pero esta solución constructiva va en detri­ mento del confort ambiental y de la conviven cia armónica.

DisL mín "a"Rev. simple Rev. doble en mm dB dB

FIGURA 16 14

400

(25 ... 27)

600

(26 ... 28)

(Valores aproximados no comprobados)

1

15

ENTABlADO

20 mm

AIRE ESTANCO PIE DERECI«l LAMo\ I4ERAl

La solución propuesta corresponde a la forma como normalmente se edifican los tabiques interiores, los que varían sólo de acuerdo a los diferentes tipos de placas que se utilizan como revestimienro. Sólo colocando por un lado doble placa como revestimiento, se logra cumplir con las condiciones mínimas exigidas por normas extranjeras.

Dist. mfn. "a" en mm

Rev. simple dB

Rev. doble dB

400 600

(38 ... 40) (40 ... 42)

41 44

(Valores aproximados no comprobados)

4!ix90 mm 50 mm

PLACA DE YESO CART()j 10mm

FIGURA 17

Esta solución logra un mejoramiento act.'1stico, ya que que duplica ambos recubrimientos. Sobre placas de partículas de 12 mm se han afianzado placas de yeso-cartón de 10 mm, lográndose un espesor total de 22 mm por ambos lados, pero separado en dos placas. El relleno de los espacios intermedios con lana mineral es indispensable.

Dist. min " a " en mm

Rev. simple dB

Rev. doble dB

400 600

40 41

41 42

(Valores aproximados no comprobados)

FIGURA 18 15

En esta solución se ha rratado de mejorar la aislación acústica de los revestimientos de ambos lados, duplicándolos e intercalando espacios inrermed ios.Un revestimiento cons­ ta de dos placas de diferente material, separadas por un material poroso y flexible como es el cartón corrugado. El otro l do del tabique también se cubre con dos revestimien­ tos diferentes y, enes te caso, separados por un espacio de aire, lo que se logra afianzando el revestimiento exterior a un listoneado horizontal. De esta for ma los puentes acústicos se ­ reducen al mfnimo.

FIGURA 19

Dist. mfn "a" en mm

Aislación Acústica dB

400 600

47 48

(Val ores aproximados no comprobad os)

En este caso la aislación acústica se logra por medio de la duplicación de toda la estructura soportante, incluyendo la solera inferior y la superior. En el espacio interior se ubica la lana mineral, separando ambas estructuras. El aparente ma­ yor costo no es tal, si se compara con las soluciones anteriores basadas en la duplicación de los revestimientos. La aislación acústi ca que se logra con este tipo de tabique supera a la de un muro de albañilería llena de 20 cm.

Dist. mín "a" en mm

600 FIGURA20 16

Dist. entre Rev. "b" 160 mm 200 mm

49 dB

(Valores aproximados no comprobados)

53 dB

f'UlO. DE YESO CORTON 15trm LAN<>. MtlERAl SOmm AIRE ESlAICO SOLERA SUP. E INF. 45x 70 mm

También en este caso se duplica la estructura, pero la aislación en base a lana mineral no es continua, sino que separada en dos capas. De esta forma se pueden obtener tabiques de un ancho ("b") menor que en el caso anterior, con un resultado casi idéntico, en cuanto a la aislación acústica. Los revestimientos de ambos lados, pueden ser de cualquier tipo de placa y su aislación variará en muy pequeño grado, de acuerdo a la densidad de los materiales.

Dist. mín. "a" en mm

Dist. entre Rev. "b" > 125 mm en dB

600

49

FIGURA 21

(Valores aproximados no comprobado)

En este caso la separación de las estructuras es parcial. Se emplea sólo una solera in ferior y otra superior que sirven de apoyo y amarre de ambos lados de la estructura. Al usar pie derechos de 45x70 mm, se pueden lograr anchos del espacio interior no superiores a 100 mm, o sea, lo que corresponde a un tabique estructural tradicional. Los revestimientos de­ berán proveer una buena aislación acústica, debido a que no se utiliza lana mineral en el espacio intermedio.

Dist. mín. "a" en mm

Dist. entre Rcv. "b" > 100 mm en dB

600

(Valores aproximados no comprobados)

52

FIGURA 22 17

MEJORAMIENTO ACUSTICO DE MUROS RIGIDOS

En construcciones de albañilería reforzada o de concreto suelen presentarse casos, en los que se hace necesario mejorar la aislación acústica entre dos ambientes o entre un ambiente y el exterior, lo que es muy frecuente en recintos educaciona­ les y hospitalarios. Esto se puede lograr aumentando la masa del muro (Kg/m2), pero su resultante puede ser una solución de alto costo e inconveniente debido al aumento de peso del conjunto. Ante estas dificultades es posible log ar un mejo­ ramiento de la aislación aclistica de un muro, revistiéndolo por un lado con placas fijadas a una estructura de madera, o sea utilizando un revestimiento y un soporte flexible. Estos tabiques complementarios pueden ser parte del proyecto de arquitectura y estar incluidos en el proceso de construcción , también es posible instalarlos en edificaciones ya existentes y en las cuales se han constatado deficiencias referentes a la aislación acústica entre espacios. El mejoramiento acústico de un muro por medio de un tabique flexible, será menor en la medida que aumente la masa de este muro en aproximadamente las siguientes pro­ porcwnes: Masa muro Masa muro

70 Kg/m 2 100 Kg/m 2

:¡;¡;¡;¡;¡:¡;¡¡;;¡;¡;;;¡¡;;¡;¡;;¡¡;;¡¡¡¡;¡;; ··• ·! · ··• · · ,

mejoramiento mejoramiento

1··

ESTUCO MURO AI..BAÑILERIA

15 dB 12 dB

Masa muro Masa muro Masa muro

200 Kg/m 2 300 Kg/m 2 400 Kg/m 2

18

7 dB 5 dB 3 dB

Este cuadro muestra que junto a muros de mayor masa,

el adosamiento de tabiques fleJcibles no producen una aisla­ ción significativa. Este mejoramiento acústico tiene pequeñas variaciones, dependiendo del tipo de tabique flexible que se emplee. En él tipo de soluciones que aquí se propon en, también influye la frecuencia del sonido emirido. En general, las frecuencias bajas (< 100 Hz son difíciles de absorber, no así las frecuencias medias en las que se pueden lograr mejores aislaciones de incluso > 20 dB. Por este motivo, los valores que se entregan en las diferentes soluciones corresponden al mejoramien to de frecuencias medias, pudiendo considerarse éstas en tre los 250 Hz y los 750 Hz. También es claro que los valores que se obtienen experí­ mentalmence corresponden a una superficie·de muro con el paramen to flexible adjunto, sin tomar en cuenta las trans­ misiones de sonidos laterales. En una construcción estos sonidos laterales se rransmiren por el cielo, el piso o los muros laterales por loquees importante diseñar aislaciones adecuadas en los contactos laterales, superior e infer ior del muro.

La estructura de madera de aproximadamente45x45 mm está rígidam ente afianzada al muro y revestida por placas de viruta- cemento que han sido estucadas. El mejoramiento acústi co esrá basado tanto en la calidad de la placa absorbente acústica, como en la mayor masa que le confiere el estuco de cemento.

Especificación

FIGURA 23

mejoramiento mejoramiento mejoramiento

Kg/m 2

dB

7cm

ladrillo hueco

150

48

10 cm

ladrillo hueco

200

49

20cm

ladrillo hueco

300

53

10 cm

ladrillo lleno

250

51

20 cm

ladrillo lleno

400

55

Sobre la estructura de madera, que está afianzada rígida­ mente al muro se han clavadoplacas de yeso-cartón de 15 mm. El espacio de aire entre el muro rígido y la placa de revestimiento ha sido rellenado con material poroso absor­ bente acústico. En este caso la placa de yeso-cartón y el material acústico, en conjunto, logran el mejoramiento acús­ tico. El listoneado afianzado rígidamente constituye un puente acústico. Especificación

Kg/m2

ESTUCO ··- j: . :... > .•·' *·....-"" MURO ALSAÑIL.ERJA

./-'

dB

?cm

ladrillo hueco

150

48

10 cm

ladrillo hueco

200

49

20cm

ladrillo hueco

300

53

10 cm

ladrillo lleno

250

51

20 cm

ladrillo lleno

400

55

FIGURA 24

Para lograr una mejor aislación acústica, se ha separado la estructura de madera soportante unos 20 mm del muro macizo, a fin de lograr una separación del puente acústico. Esta estructura se ha forrado con placas de viruta-cemento estucadas, que son el aislante acústico principal. La estructura de madera debe tener la resistencia suficiente para absorber esfuerzos laterales por impacto.

Especificación

Kg/m 2

dB

?cm

ladrillo hueco

150

49

10 cm

ladrillo hueco

200

50

20 cm

ladrillo hueco

300

54

10 cm

ladrillo lleno

250

52

20 cm

ladrillo lleno

400

56 FIGURA 25 19

LISTON YESO CARTON

\S mm

= C&ENTO\ =

En este caso la estructura de madera ha sido remplazada por huinchas de yeso-cartón afianzadas di rectamente al muro cumpliendo la función de uniones semiflexiblcs. Como revestimiento se han usado placas de viruta-cemento estucadas. Todo el conjunto se afianza por medi o de adhesivos.

Especificació n

Kgm-

dB

7 cm

lad rillo

hueco

150

49

10 cm

ladrillo

hueco

200

50

20 cm

ladrillo

hueco

300

54

10 cm

ladrillo

Ueno

250

52

20cm

ladrillo

lleno

400

56

FIGURA 26

Se propone una solución en base a una estructura de madera separada 20 mm del muro del macizo. Este soporte está revestido con planchas de yeso-cartón de 15 mm. Ade­ más se propone una aislación en base a colchonetas de lan a mineral u otro material de idéntica porosidad. Los tres m ateriales en conjunto aportan al mejoramiento acústico.

Especificación

FIGURA27 20

Kg/m 2

dB

7 cm

ladri llo

hueco

150

49

1O cm

ladrillo

hueco

200

50

20 cm

ladrillo

hueco

300

54

10 cm

ladrillo

lleno

250

52

20 cm

ladrillo

lleno

400

56

DIVISIONES INTERIORES

r F

/ GENERAL IDADES La gran variabilidad de uso de los espacios de edificios comerciales o de oficinas, ha conducido al diseño de recintos abiertos que permiten una gran gama de posibles subdivisiones y una fácil modificación posterior del esquema inicial de distribución. Para lograr esta finalidad se han desarrollado sistemas de tabiques desmontables modulares que, como condición básica, deben ser relativamente livianos (15 a 35 Kg/m 2) para poder transportarlos e instalarlos con relativa facilidad . Por lo general se requiere que estas subdivisiones no sólo sean reparadores visu ales, sino que tan1bién garanticen una cierta aislación sonora. Los paneles constituidos por un bastidor , de madera o metálico, que enmarca una placa de yeso-cartón ( 15 mm) o placa de madera recons ti t uida (19 mm), no logran niveles de aislación adecuados. La aislación

:. cb · ·. '

sonora en estos casos estará en relación con el peso por m2 del material a emplear. Revisando los valores correspon dientes a los ma teriales posibles de ser usados en estas circunstancias, se podrá constatar que es difkil superar un nivel de aislación superior a los 30 dB. Esto demuestra que las únicas solu ciones posibles se logran mediante una estructura revestida por ambos lados . De esta forma es posible intercalar material aislante, cuyo peso es ínfimo, pero sus cualidades aislantes son óptimas.

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OISMNJCION CE lA TRANSMCKlN rEl S(NJ() s.uJ Ltl TA131QUE, OIANTE PERFO­ RACIJNES EN El PERFIL [E ANCI.A..IO E HXIRPORACKlN OE A8SCfl8ENTE ACUSTICO.

FIGURA28

Es importante solucionar adecuadamente las conexiones de los p
OISMIIfJCOO OE LA TRAN!MC OEL SCHOO POR CIELOS FALSOS Y TABIQLES.

FIGURA 29 21

Este sistema se compone de paneles modulares cuya estrucrura soponanre esci consriruiC.a por un bastidor de madera d e 60mm de espesor y con un rdkno de 45 mm de lana mineral. Como revestimiento se pua!.eo empbr todo tipo de placas cuyo espesor mínim o deberá ser de :5 m;::. En esra solución es recomenda ble intercalar un sdlanreem:e los ra-de1y en la base y el atraque contra el cielo. Lajunrura se ¡::.gcoodmis:no "latería! de revestimiento .

1

·Ja

o

A

LANA OE VDRIO

80mm

e

Espesor 60en 0 mm

..isb.mien:v en dB

35 (Valores aproximados :-.o co:-:-.prooados)

¡o

.

1

...1.

JE

j

IF FIGURA 30

FIGURA30A

El pa nel considera una esrrucrura soporra nte independie nte para el sopone del revesti miento de cada lado. La aislación acústica va intercalada, gara ntizando una absoluta separación de la estructu­ ra. Este panel no es posible de prefabr i car, debido al traslapo de los revestimientos. Se puede usar en él todo tipo de placas como revestimiento. Espesor en mm

Aislamiento en dB

100

42-46

(Valores aproximados no comprobad os)

JO lE

J.

IF FIGURA 31 22

FIGURA31 A

Estructura tradicional de tabique en base a pie derechos de 45 x 45 mm y revestimientos de placas por ambos lados. Es el tipo de tabique que normalmente se arma en obra y no está pensado para su prefabricación. Sus niveles de aislación acústica son débiles y, por lo tanto, no son tabiques recomendables para separar espacios que requieren privacidad.

TAJ"l'.JUNTA VORIO AISLANTE

D

PERFIL DE ACERO

1l E

Espesor en mm

Aislamiento en dB

85

35

(Valores aproximados no comprobados)

1

LANA DE VIORlO 61JlLETE DE GOMA HOJA PUERTA

e

ID F

lE

1

rf

._!. 1

IF FIGURA 32

FIGURA 32 A

Lo que caracteriza a este tipo de paneles es su sistema de uniones para el montaje, el que se produce entre las placas de revestimiento . Estos elemenros pueden estar constituidos por lengüetas de contra­ chapado o elementos med.licos de unión. Es necesario gue detrás de las uniones se coloque material aislante para evitar que estos puntos se transformen en puentes acústicos. Espesor en mm

Aislamiento en dB

75

lD

40

(Valores aproximados no comprobados)

Jl 1 1 1

lE .f. J! 1

Ir

FIGU RA 33 A 23

FIGURA 33

24

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23

ISSN 0716 - 5536

UNIVERSIDAD 26

CERCHAS

DEL

BIO-BIO

U©

[Q) [F ©&\© (9) [N] [MU [Q)

CERCHAS

INDICE Pág. Introducción ........................................................................................ 2 Normas ................................... ............................................................ 3 Definiciones .............................................. .......................................... 4 Generalidades ...................... .............................................................. 5 Clasificación de cerchas .................................................................... 6 Clasificación según su forma ............................................................ 7 Clasificación por la distribución de sus barras interiores ..................... 10 Clasificación según materialidad de la cercha ................................... 11 Clasificación según sección de la cercha............................................. 14 Sistemas de unión .................................................................................. 18 Arriostramiento ...................................... 30 Bibliografía ..............................................................................................32

UNIVERSIDAD DEL 810-810 AUTORES DEL PRESENTE NUMERO: Ricardo Hempel Holzapfel, M. Cecilia Poblete Arredondo, Arquitectos. COLABORADORES: Claudia Hempel Maack, Aileen Lechenbauer Uslar, Arquitectos . COMITE ASESOR: Ricardo Hempel, M. Cecilia Poblete, Gerardo Saelzer, Gcrardo Yalverde, Arqu itectos. DIRECTOR: Arquitecto , Gerardo Saelzer Fuica, Director Centro de Desarrollo en Arquitectu ra y Construcción. 1

INTRODUCCION

(Fig. J)

\.

"-

(Fig. 2) 2 2

-

La manera más usual de resolver la co n strucción de la tec humbr e d e una edifi cac i ón. es mediante e l uso de una estru ctura reticular plana. llamada cerch a. armadura o celosía. E tas c t ructuras se caract erizan porque su unidad plan imétrica básica es el trián gul o, forma geomé tri ca indeformable. Esta fi g ur a es la que en múltiples co mbinacion es co n forma las cerchas, permitiendo de esta manera cubrir luces mayores sin apoyos intermedios, con un a gran flexibilidad de di seño de los espacios interiores. Una de las ve ntaja s por l as que se emplea la mad era en este tipo de estructura, es su poco peso en comparac i6n a los dem<:1s materiale s posib l es de em plear en ccrchas. Por otro lado, la limitante propia del largo, en el caso de u so de madera aserrada, se elimina ante l a posibilidad de unir pi ezas conformando elementos de dimensiones may ores. Ex i ste una larga tradici6n en el uso de madera para l a confección de cerchas y es así como en construcciones antiguas se en cu entran soluciones perfectas empleando la tecnología d e la época, es dec ir en base a union es ensambladas con complejo s rebajes y perforaciones. La existencia, hoy en día , de múltipl es elemen tos metálicos a usar en las uniones, ha permitido desarrollar formas simples de con struir y de alta ef iciencia , lográndose salvar luces de hasta 60 m con estas estru ctu ras. El cálculo estructural d e cerchas no ofrece ningún tipo de dificu ltades ex istiendo variados método s e incluso el respaldo de programa s computacionales que permiten determinar con precisión las secciones de cada barra y las dimensiones de los elementos de unión.

NORMAS

La Ordenanza General de Urbanismo y Construcciones, en su capítulo correspondiente a l as condiciones mínimas de elementos de estabi l idad no sometidos a cálculo estructural, y específicamente en la parte referida a estructuras en madera, no considera a las cerch as, con lo que tácitamente obliga a su cálculo estructural. La actual Norma Chil ena, Nch 1198 - Of. 91 Madera, Construcción en Madera - Cálculo, aparte de indicar como deben dimcnsio n arse los elementos constituyentes de la cercha, hace a l gunas observaciones que tiene n d i recta relación al diseño de éstas y son a las que se hacen referenci a a con t inuación : ''Art. 8.1.4. Uniones excéntricas". "Las tens iones que se generan debido a excentricidades en las uniones deberán ser especia l mente consideradas en el diseño". "La un ión de barras de enrejado (cercha) debe materia lizarse en la forma más centralizada posible. En el caso de uniones clavadas y con p l acas dentadas, las tensiones que se induzcan· debido a excentricidades necesitan ser veri ficadas si la excen tr i cidad '·e'' excede la mitad de la altura del cordón "(e > hc/2)" (Fi g . 3). Por l o tanto para evitar tensiones adicionales, que implican piezas de mayor sección, es conven i ente contro l ar la excentricidad, o sea, la d i stanci a ent re los ejes de las barras que concu rren al nudo (Fi g. 4b).

P, Pz 2

p,

Pz

1 1 ¡T

u,

.C. o

+

P,

2 2

1

1

Pz

12

EXCENTRICIDA DES EN UNIONES DE BARRAS DE CERCHAS

(Fig. 3)

1 , - -+ _

,,

CERCHAS DE CORDONES PARALELOS Y DIAGRAMA DE TENSlONES

(Fig. 4) 3

DEFINICIONES

DEFINICIONE S A conti nuación se defin i rán una serie de términos que se utilizan en el presente texto. Algunas defi­ n iciones han sido nombradas en anteriores cua­ dernos, pero para facilüar la lectura de éste, las repetiremos. Apoyo . Superficie destinada a soste ner otra pie­ za. Armadura (en Chile cercha). Ver cercha. Arriostramient o. Conjunto ele diagonales. punta­ les y/o d iafrag ma s empleados para rigidizar una estructura. Barra. Elemento de medida longit udinal muy su­ perior a la transversal que enlaza dos nudos de una armad ura. Carga. Fuerza o acción que actúa sobre un ele­ mento estructural o estructura produciendo defor-

COROON SUPERIOR PAR O PIERNA

MONTANTE PENDOLON O POSTE CENTRAL

COMPONENTES DE UNA CERC HA

(Fig. 5) 4

maciones y esfuerzos. Se pueden clasificar según su origen y su forma de actuar. Cercha. Estructura reticular plana, conformada por barras conectadas en nudos, cuya unidad básica es el triángulo, capaz de soportar el peso de la cubierta y tr an smitirlo a los apoyos. Diagonal. Barra incl i nada que un e el cordón su­ perior e inferior de una cerch a. Empalme. Resoluc i ón de la unión entre maderas colocadas de tope, extremo con extremo. Excentricidad. Di stancia entre el centro de apli­ cación de una carga o si stema de cargas y el cen­ tro de la secci ón de la estructura que l os soporta. Fuerza axial. Fuerza que actúa en el eje de las barras y genera n esfuerzos de tracción y compre­ sión . Luz libre. Distancia entre los extremos de J os pun­ tos de apoyo de una v iga, cerch a, puente, etc. Montante. Toda pieza de una estructura destinada a sostener una carga axial por compresión. Nudo. Punto de intersección o zona de uni ón de varias piezas o barras de una armadu ra. Par. Las p i ezas perimetrales de una cercha o ar­ madura qu e están sometidas principalmente a es­ fuerzos de compresió n. Generalmente tienen in­ clinación paralela a la del tejado y sirven de apo­ yo a las costaneras (correas). Pend i ente. Angulo que forman los pares de una cercha con respecto a la horizontal. Pendolón. Pieza vertica l que conecta el punto más alto del cordón superior con el tirante de una cercha. Reacción. Fuerzas de respuesta que se genera n frente a las cargas. Rigidizar. Asegurar y dar fijación a un elemento de una estructura, enlazándolo a otro u otros para que, junto s, presente n una mayor estabilidad frente a las cargas. Tirante. Cada una de las barras de una armadura sometidas a esfuerzos de tracci ón.

GENERALIDADES

Cercha, armaduras, enrejados y celosías(':') son los diferentes nombres con que se conoce en los países de h abla hispana, a l as estructuras reticulares pla­ n as, conformadas por barras, que tiene como unidad básica el triángulo y cuya función principal es sal­ var luces. Teóricamente, las barras que conforman los triángu­ los, se unen en los nudos mediante articulaciones fi­ jas, tipo de conexión que restringe l os movimientos en el plano (direcciones x-y), pero no impide el giro o rotación. Siguiendo con los supuestos teóricos, tan­ to las acciones (cargas) como las reacciones (apo­ yos) deben producir se en los nudos. de modo que la estruct ura trabaje solamente a esfuerzos de tracción y comprensión (Fig. 6), lo que permite soluciones económicas, pues se obtienen piezas de dimensio­ nes mínimas. Esta teoría está respaldada por méto­ dos analíticos manuales. que permiten calcular es­ tas estructuras, tales como Ritter, Crcmona. etc . Con el advenimient o de la informát ica, aparecieron diversos prog ramas de análisis y discíio, que consi­ deran un mayor número ele v ariables. tales como: barras continuas, cargas en las barras, conexiones entre barras fu era de l os nudos, etc.. lo que conduce a diseños más efici entes. El distanciamiento entre cerchas depend erá del uso del espacio, de l a luz que salva y de l as cargas soli­ citantes. Es importante tener en cuenta la dimensión que adquieren l os elementos secundarios tales como las costaneras y el li stoneado de cielo. La distancia más utili zada en vivienda s es de alrededor de 1 m y en grandes luces n o se superan los 3 m. La cercha s son elementos planares, que están dise­ ñados para resistir solicitacion es en su plano . Cuan­ do estas etán expuestas a cargas horizontale s o per­ pen dicul ares a su plano, como por ejemplo el vien­ to. por sí mismas no resisten, pero si se las vincula con diagonales. pun tales, y/o diafragma s, o sea si se les incorpora un sistema de arriostramient o, se logra un a estructur a resistent e en todas las direcciones (Fig. 7). ''En dlguno paÍ\1!\ Latinoamericano -. : utíliLa el término tijeral pa ra denomina r e-tc t ipo <.le est ructura. En Chile til!nc un 'ignificado dife­ rente.

lillmiiiiiiWII!II IIII:Iiillllillillllllllill llllllll l lllmlll ill!mll ll CARGA ELEMEHT TRACCIONADO

REACCIOH DEL APOYO

REACCIOH LUZ

LIBRE

DEL

APOYO

SOLICITAClONES

T IPICA S

(Fig. 6)

(Fig. 7) 5

CLASIFICACION DE CERCHAS

FORMA

KKKl/Vv, TRAPEZOIDAL

DIENTE DE SIERRA

TRIANGULAR PARABOLICA

..-..

vvvt\t\N

QC)

TIJERAL

CURVA

I/¡:;;>¡-5J

RECTANGULAR

.._,

ESTA

4

DISTRIBUCION DE BARRAS

..-..

COHPR Sj ON _

COHPRfSION

Q'\

r:¡i¡

PRATT

HOWE

WARREN

-------------------------------------------------SECCION

MATERIALIDAD

- --------------------------------------------------_, ..-..

MADERA ASERRADA

eil

SISTEMA

-

MADERA LAMINADA

MADERA

Y AaRD

DE UNION

N'

CLAVADA

r:¡i¡

APERNADA

PLACA DENTADA

UNIDN DENTADA

L--------------------------------------------------6

La clasificación de cerchas se pue­ de efectuar desde diferentes pun­ tos de vista; por su forma, por la distribución de las barras interio­ res, por su sección, por los mate­ riales que la conforman y por el tipo de unión a emplear. La cl asificación por forma (Fig. 8) está referida a la figura geométrica que representan l os elementos envolventes. Es así, como existen las cerchas de forma triangular, trapezoidal, parabólica, con cor­ dones curvos. del tipo tijera, o tipo diente de sierra, etc. También se dan las formas combinadas. Por la distribución de sus barras (Fig. 9). se conocen cerchas con nombres específ i cos, como ser: cercha Howe, cercha Pratt, cercha Warren, y otras. Estas tipologías se diferencian entre sí por las di­ versas posiciones que toman las barras inter i ores y los distintos tipos de esfuerzos a que ellas se ven sometidas. También es factible hacer uso de diferentes materiales (Fig. 10), como ser: madera aserrada, made­ ra laminada y barras metálicas. Al clasificar por sus secciones (Fig. 11), se hace referencia a la posibilidad de duplicar o triplicar las cuerdas o l os pares, los pendolones, las diagonales o los montantes. Como también es po­ sible que todos estos elementos estén en diferentes planos con res­ pecto a los pares o cuerdas. Un factor fundamenta l en la reso­ lución de una cercha es el sistema de un ión (Fig. 12) que puede ser: clavado, apernado. con uniones dentadas (finge1jo int), placas den­ tadas , anillos, etc.

A

A. Clasificación por sus formas FORMA TRIANGULAR La cercha de forma tr iangu lar (Fi g. 13) es la más util izada y per­ m ite sal var todo tipo de luces . Norma l men te están constituidas por elementos aserrados, pero en luces mayores se hace recomen ­ dable emplear elementos lamina­ dos, en especial para los pares y la cuerda, ev itándose de esta for­ m a te n er que solucionar con herrajes especiales los empalmes de tope de estas piezas. La pendiente de una cercha trian­ gul ar fluct úa en tre 12 y 45 grados: si es mayor genera gran altura in­ terior de d i fícil aprovecham iento, ta m bién la tendenc ia al volea­ miento aumenta y aparece la ne­ cesidad de ,aumentar la sección de las barras comprimidas para evitar el pandeo . Si la pendiente es menor se acerca a l a forma y características de una viga de ce­ losía. Tam bi én es recomendable que las diagonales formen ángulos entre 30 y 60 grados con respecto al cordón inferior (Fig. 14).

FORMA RECTANGULAR Este tipo de cercha s, qu e frecuen ­ temente son denominadas vigas armadas o de celosía, pueden cu­ brir entre 7 y 30 metros y son usa ­ das como estructura de techum ­ bre, ele entrepiso y también como arriostramiento longitudinal, pero es usual empl earlas para puentes, pudiendo en estos casos llegar a cubrir luces de hasta 70 metros. La altura recomendab le para las cerchas rectangulares con respec­ to a la luz que cubren es mín i mo 1112 de la luz y puede disminuir­ se a 1115 cuando se emplea ma­ dera laminada (Fig. 16).

7,Sm < 1 < 30m

12° < ..c. < 30° 30° < 1- < 60° h 1/10

r

7.5m

20m

1 (Fig. 14)

NZf\JZISVl

f\VW\V'\l/\l/1 fVV\/\1\1\ fN!NI1\VN/N/1\l VIMSISN (Fig. 15)

h

1 1 15

7,5 m < 1 < 80 m 30°

<

r

< 60°

(Fig. 16) 7

FORMA TRAPEZOIDAL

Este tipo de cercha es de frecuen­ te uso para techumbres de poca pendiente. por ejemplo inferior al 18% ( 1O grados), lo que obliga a dar una mayor altura a los bordes para lograr una separación ade­ cuada entre el cordón superior y el inferior, altura que es clave en la capacidad resistente a la flexión de la cercha. Existen Jas que son a dos aguas. simétricas y asimé­ tricas, y a un agua (Fig. 17). La altura "h" en su centro debiera ser igual o mayor de 1112 de la luz, variando su altura si se emplea madera aserrada o laminada. El alto del borde de las cerchas está dado por el ángulo o pendiente de la techumbr e y la luz a cubrir (Fig. 18).

(Fig. 17)

1 < 40m h > 1/12 30 < el: < eo

30° < -¡- < 60°

(Fig. 18)

FORMA CURVA

{Fig. 19)

1

22.:: :o<

.e:.

rodio

curvatura modero aserrado modero laminado

CURVATURA = t =

1 /"10 11 4

=

1 1 14 11 7

modero aserrado

h

modero laminado

h

(Fig. 20) 8

t =

3,6m

R

Las cerchas de cordón supenor curvo son estáticamente muy ade­ cuadas en caso de cargas unifor­ memente repartidas, por cuanto en ellas las cargas inducen esfuerzos pequeños en las barras. Por este motivo se ju stifican a partir de una luz de 20 metro s, y empleando madera laminada se pueden cubrir luces superiores a los 60 metros :Fig. 19). La magnitud del rad io de curva­ :u ra del cordón superior debiera lproximar se a la di stancia entre

1 < 60m

e

1

h

= 116

h = 11 8

l os apoyos (Rc=l) y su altura a de er mayor o igual a las indicadas para cada caso en la Fig. 20. Si l a altura es men or a Ja indicada, de­ berá aumentarse el radio, y V Ice­ versa.

FORMA DE TIJERA La característica propia de este tipo de cerchas es que tanto su cordón superior como el inferior son inclinado s (Fig. 21), pudien­ do fluctua r el ángul o del par su­ perior entre los 15 y l os 35 grados (Fig. 22). La ventaja de este tipo de estructura es que se logra una mayor altura en la parte central del espacio que cubre, pudiéndose mantener relativamente bajos los plan os verticales limitan tcs late­ rales. Pueden cubrir luces entre los 15 y los 50 metros, y la altura "h" de la ccrch a debe ser mayor o igual a l/ lO de la luz, y, en el caso de emplear mad era lamin ada, pue­ de disminuir a 1/14 de la luz. La distancia entre el apoyo del cor­ dón infetior y el punto más alto de éste, "f". no deberá ser inferior a l/4 de la luz en el caso de las aserradas y como mínimo 117 de la luz en el caso de utili zar made­ ra laminada (Fig. 22).

FIG.

21

(Fig. 21)

15m< l < 50m 15°
h ;:;.: L/10 f ;:?! L/ 4

MADERA LAMINADA

h ;:;.: L/ 14 f ;:?! L 1 7

(Fig. 22)

FORMA TENSADA Estas cerchas muestran cl aramen­ te cuales son las partes sometidas a la tracción y cuales a la compren­ sión. Los element os t ensados o traccionados se materializan habi­ tua l mente en acero. Las form as de las cerchas pu eden ser diversas: tri angul ares, trapezoida-les, cur­ vas y también invertidas. En estas últimas, los apoyos se ubican so­ bre el nivel horizont al del cordón superior (Fig. 23). Las cerchas tensadas pu eden cu­ brir luces entre los 20 y 50 metros y la altura ·'h" total debe fluctuar entre l/8 a 1/10 de la luz (Fig. 24). Su construcci ón req uiere de un cuidado o diseño de los nudos.

(Fig. 23)

TENSORES PUEDEN SER

DE MADERA O ACERO EN CUYO CASO SE DENOMINAN "TENSADAS"

(Fig. 24) 9

B

B. Clasificación por la distribución de las barras interiores PRATT

PRATT

(Fig. 2S)

Consta el e montantes verticales que trabajan a la comprensión y diagonales a la tracción . Las par­ tes comprimidas son más cortas (controlando el sobredirnensiona­ miento por pandeo) y las diago­ nale s traccionada s más largas. Estas pued en ser de acero por las condicion es favorables de este material para los esfuerzos a la tracción (Fig. 25).

HOWE

HOWE

Consta de montantes que trabajan a la tracción y de diagonales que lo hacen a la comprensión. Es apta para ser trabajada en un mismo material , determinando la sección de las barras interiores la diago­ nal comprimida (Fig. 26).

WARREN (Fig. 26)

WARREN

Carece de montan tes, tiene diagonales y estas van en ambos sentidos. Cada barra puede modi­ ficar su trabajo, tracción-com­ prensión , por lo cual es un s:ste­ ma apto para cargas móviles. Las barras como también los nudos deben ser diseñados para respon­ der a esfuerzos de tracción y de comprensión (Fig. 27).

BALTIMORE Y FINK (Fig. 27)

FINK

fiG.

28

(Fig. 28) 10

Cerchas de configuración geomé­ trica más compleja (Fig. 28), l o que impide definir a priori el tipo de esfuerzo al que están someti­ das las barras interiores. Lo que si es posible afirmar, al igual que en el resto de las cerchas que se encuentran apoyadas en l os extre­ mos, es que el cordón superior tra­ baja a la compresión y el cordón inferior a la tracción, haciendo la analogía a una viga de sección lle­ na.

e

Clasificación por la materialidad de la cercha MADERA ASERRADA Y LAMINADA La madera, por su excelente resistencia en relación a su peso específico, es un material muy adecuado para constituir estructuras soportantes (Fig. 29). El empleo de la madera en la construcció n de cerchas es óptimo dado que la combinación de elementos de poca longitud hace superable la limitante del largo de la madera. Es posible, y resulta económico, diseñar cerchas de hasta 25 a 30 metros con madera aserrada cuyos ele­ mentos sean de largo comercial estándar (3.20 m). Las precauciones que deben ser tomadas en cuenta, en cerchas mayores de madera aserrada, son: las uniones entre piezas sometidas a la tracción y las piezas esbeltas que están sometidas a comprensión. En el primer caso debe verificarse con cuidado el diámetro de los elementos de unión (clavos, pernos, pasadores, etc.) para evitar la incrustación de estos elementos en la madera por efecto del cizalle, y, ade­ más, dejar las distancias adecuadas de las perfora­ ciones respecto del borde . En el segundo caso es re­ comendable , para evitar problema s de pandeo, ele­ gir secciones cercanas al cuadrado. Aunque es factible la fabricación de cerchas que sal­ ven grandes luces con madera aserrada, la gran can­ tidad de empalmes que es necesario realizar para configurar los cordones, dificulta su fabricación. Para este tipo de situaciones, al igual que para obtener piezas más resistentes, con control dimensional, se recomienda l a utilización de madera laminada enco­ lada (Fig. 30). Este material se obtiene por la unión mediante adhesivo de tablas a través de sus cantos, caras y extremos, con sus fibras paralelas, confor­ mando una unidad estructural. Es recomendable que todas las estructuras de made­ ra. especialmente las constituidas por elementos la­ ta a la intemperie. Esto es especialmente importante

(Fig. 29)

_ 1

1

,v:szszsz

..

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64.75

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zszszs 72.00

-

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11

........... -

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minados, queden protegidas de la exposición direc­

nlln

en puentes, debiendo protegerse con un diseño ade­ cuado sus elementos soportantes (Fig. 30).

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CORTE

.!

ElEVAClON

EJEMPLO PUENTE PEATONAL

11

l

(Fig. 30)

11

CERCHAS CON BARRAS DE MADERA Y DE ACERO En este tipo de cercha se diferencian claramente las partes traccionadas de acero de las comprimidas de madera, lo que permite, desde el punto de vista ex­ presivo, diseños interesantes y, por lo general, mu) esbeltos (Fig. 31). Especial cuidado se requiere en la solución de los diferentes nudos, que generalmente se constituyen en parte importante de la apreciación visual de la cercha. Como excepción, existe un tipo de cercha en el que todas las diagonales son de acero y trabajan en am­ bos sentidos, traccionadas y comprimidas . Esto se logra usando planchas dobladas de acero. La mayoría de los nudos se resuelven por medio de herrajes especialmente diseñados compuestos de pla­ cas que hacen de nexo entre la barra tensada metáli­ ca y la barra de madera comprimida.

(Fig. 31)

Los ejemplos que se muestran en la Fig. 32 corres­ ponden a un nudo conformado por uno o dos mon­ tante s, la cuerda y dos diagonales tt·accionadas. Ambas soluciones se resuelven soldando los elemen­ tos traccionados a placas metálicas que van clava­ das, atornilladas o apernadas a los elementos de madera. La expresión formal de diseño, entre ambas proposiciones, es totalmente diferente. Es recomendable incluir en las barras de acero, me­ canismos que permitan tensarlas posteriormente. En el primer caso por medio de tensores incluidos en las barras y, en el segundo, rematando en su extre­ mo el fierro redondo con hilo y tuerca.

DlAGONALES TRACCIDNAOAS SOLDADAS A PLETINA

DIAGONALES TRACCIONAOAS FIJADAS LATERALMENTE

(Fig. 32)

13

El uso de barras metálicas en cerchas de madera es aplicable a cualqu ier t ipo o forma, ya que en todas existen barras traccionadas. El uso de estos dos materiales per­ mite una mayor claridad expresi­ va de la función estructural que cada barra cumple. Dos pernos son los transmisores de los esfuerzos en el caso del e nudo (Fig. 34) compuesto por dos diagonales, la cuerda tensada y el doble montante. Una forma de lograr que el ele­ mento de unión coincida con los ejes neutros de todos los elemen­ tos a unir, se soluciona por medio de un herraje diseñado adecuada­ mente (Fig. 35). En las figuras 36 y 37 se mues­ tran soluciones de uniones entre mont antes, diagonales y el par su­ perior para vigas rectas, armadas o cerchas invertidas. En la segun­ da solución, l a tracción es tran s­ mitida en forma excéntrica, lo que gener a esfu erzos adicionales a la (Fig. 34) unión que deben ser considerados ...------------en el diseño. En los extremos de la cercha es posible combinar el herraje nece­ sario para r esol ve r el apoyo (Fig. 38) con el que se requiere para unir la barra traccionada a los elementos de mad era. En los apoyos, las cuerd as deben contrarrestar la fuerza de compre­ sión inclin ada de los pares. La solución propuesta (Fig. 39) de­ muestra claramente esta intención (Fig. 36) de evitar el deslizamiento lateral de los pares al colocar una placa metá lica al términ o de ellos.

------------------,

(Fig. 38)

(Fig. 33)

(Fig. 35)

(Fig. 37)

(Fig. 39) 13

D

Clasificación según sección de la cercha SIMPLE Tanto los pares, como las diagonales y la cuerda van en un mismo plano. Esto se traduce en que son fáciles de armar sobre un a mesa, y la resolución de la unión de los nudos se debe efectuar por medio de placas de madera, con­ trachapado, acero, placas perfora ­ das o dentados, etc.

COMPUESTA

-

...,. cj¡

rz

A

--------------------------------------------------

COROON INFERIOR DOBLE

. ' AMBOS CORDONES DOBLES

Poseen una, varias o todas sus pie­ zas simples, dobles o tr iples. Cada una de las posibles conf iguracio­ nes tiene sus ventajas, pudiéndo­ se decir que la multiplicación de piezas da mayor rigidez y facilita la solución de nudos, por coinci­ dir Jos ejes neutros de los diferen­ te elementos. Se pueden emplear clavos, pernos, pasadores o conec­ tores como elementos mecánicos de unión. Las sol ucione s más frecuentes son: Cordones dobles: las diagonales y los montantes van intercalado s en tre estas dos piezas (Fig . 42a) y debe colocarse un suple en el en­ cuentro de los pares con la cuerda (Fig. 42b) debido a que ambas par­ tes están en un mismo plano. Mon­ tantes y diagonales dobles: los pares y la cuerd a van intercalado s entre los montantes y diagon ales (Fig. 42e) y en los extremos se de­ ben sobreponer piezas conecto ­ ra s, del tipo tab la s, placa s o c. pletinas para unir, los cordones entre sí. Diagonales en planos distintos: la posición de las diagonales se va alternando por uno u otro lado. cazando pares y cuerda (Fig. 42d).

· ----------------------+------------------- -CORDONES TRIPLES

---------------------DIAGONALES EN DISTINTOS PI. ANOS

...,. cj¡

rz

------------------------ -----------------------14

SECCION SIMPLE Cuando todos los elementos de una cercha, pares, cuerda, diagonales y montantes están en un mismo plano, esta se denomi­ na simple . Antiguamente las cerchas de este tipo y de menores luces se construían solucionando los diferentes nudos por medio de ensamble s especiales; media ma­ dera, caja y espiga, cola de Mila­ no, etc. Este tipo de uniones re­ quiere habilidad manual y gran precisión para su confección, sien­ do, por tanto, un proceso lento en su fabricación, motivo por el cual estos ensambles tradicionales se han ido reemplazando por uniones con placas. El ejemplo que se desarrolla en las figuras adjuntas muestra este úl­ timo sistema. Las figuras 44 y 45 muestran la unión del pendolón , diagonales y cuerda por medio de placas de conlrachapado en un caso y, en el otro, por medio de placas metáli­ cas. Para lograr un buen resulta­ do con estos sistemas, se reco­ mienda confeccionar una plantilla que indiqu e claramente la ubica­ ción de cada clavo o grampa . Las figuras 46 y 47 muestran la unión de los pares con el pendolón, por medio de contrachapado o placa de acero en el primer caso, y con placas dentadas en el segundo caso. Estas últimas uniones se rea­ lizan en talleres que poseen l as herramientas adecuadas. El cálcu­ lo estructural deberá determinar el tamaño y espesor de la placa. Por último, las figuras 48 y 49 se re­ fieren a los extremos de las cerchas. Es aconsejable que el punto de apoyo coincida con el elemento de unión del par con la cuerda.

(Fig. 43)

(Fig. 44)

(Fig. 45)

(Fig.46)

(Fig.47)

(Fig. 48)

(Fig. 49) 15

SECCION COMPUESTA

CORREA o COSTANERA COROON SUF{RIOR PAR o PIERNA MONTANTE

DIAGONAL COROON INFERIOR o TIRANTE EJE DE SIMETRIA

(Fig. 50)

(Fig. 51) 16

Las cerchas compuestas son aquellas que poseen una , varias o todas sus piezas dobles, triples o cuádru­ ples. logrando así mayor variedad en el diseño. Tie­ nen la posibilidad de distribuir esfuerzos en varias barras, evitando secciones excesivas de algunas de ellas. También permiten resolver los nudos por me­ dio de la unión directa de las barras . Por este moti­ vo, en cerchas compuestas, los medios de unión son pernos o pasadores, reforzados con anillos conectores incrustados entre las piezas a unir. Las tipologías de cerchas compuestas son muy va­ riadas, siendo la más u sual la de doble tirante (Fig. 46). La duplicación de las piezas traccionadas parece más importante que el de las comprimidas, debido a que los defectos de la madera (nudos, fibra inclinada , médula, etc.) suelen ser puntos débiles cuando están sometidos a la LI·acción y pueden ser causal de rupturas. Por el contrario, las barras so­ metidas a l a compresión serán afectadas en menor grado por el pandeo, en la medida que su sección sea mayor. La forma más favorable para barras com­ primida s es la sección cuadrada, que, a la vez, tam­ bién ofrece la mayor resistencia al fuego, entre pie­ zas de una misma superficie (cm 2) de su sección. Desde el punto de vista constructivo, la posibilidad de traslapar piezas en los nudos facilita la unión por medio de pernos, clavos, pasadores y conectores, no requiriéndose placas metálicas de complicadas for­ mas. Esto generalmente significa un menor costo global, a pesar de existir un mayor volumen de ma­ dera.

Las formas que toman las cerchas compuestas son idénticas a las cerchas simples, pudiendo dupli­ carse barras de las cerchas Pratt, Warren, Howe, o de cualquier otro tipo . La duplicidad de cuerdas y diagonales traccionadas (Fig. 53) da una mayor seguridad, especial­ mente cuando las piezas de made­ ra no son seleccionadas estructu­ ralmente como corresponde, para evitar los defectos en las piezas sometidas a este tipo de carga. Las uniones se resuelven con un per­ no y conectores metálicos interca­ lados. La colocación de placas metálicas (Fig. 54), sólo se justifica cuando la transmisión directa por medio de pernos genera tensiones exce­ sivas en las piezas simples, pu­ diendo producirse incrustaciones de los pernos en la madera. Cuan­ do algunas piezas convergen a un nudo en un mismo plano (Fig. 55), se hace necesario intercalar p lacas metálicas que tran smiten las cargas a los pares, en este caso duplicarlos. Es n ecesario verificar cuidadosamen te la resistencia al pandeo de estas piezas sometidas a la compresión. Más lógica parece ser la duplica­ ción de las diagonales (Fig. 56), lo que permite darle la dimensión justa a los pares sin tener que sobredimensionarlos por los posi­ bles efectos del pandeo. La solución más frecuente es la duplicidad de la cuerda (Fig. 57), por ser una barra somet ida a la tracción. Su unión al par simple se efectúa por medio de pernos y/ o anillos conectores. Al converger piezas duplicadas en un nudo y en el mismo plano (Fig. 58), se hace indispensable el u so de elementos conectores que pueden ser maderas aserrad as, con-trachapadas o placas metáli cas.

(Fig. 52)

(Fig. 53)

(Fig. 54)

(Fig. 55)

(Fig. 56)

(Fig. 57)

(Fig. 58) 17

E

11

_A_D_ HE_SIV_ OS

_-_---_.

Sistemas de unión

,., • . ·. -

UNIONES Y PERNOS CLAVOS

----=--

PERNOS

®

PASADORES CATALOGO INCHALAM CONECTORES

PLACAS DENTADAS

PERFILES

PLETINAS METALICAS

OTROS FIG . 59

L--------------------------....J PLACAS

DENTADAS

CONECTORES

El diseño de una cercha implica tres paso s: primero deber á definirse la forma de la cercha. luego se determin ará la sección de las diferentes barras y, por úl­ timo, se elige el sistema de unión de cada nudo. Las unione s madera con made­ ra tienen una razón constructi­ va-estructural y también, en for­ ma importante, una razón de di­ seño. La mayoría de estas unio­ nes están basadas en la carpin­ tería tradicional del medioevo. cuando todos los elementos de unión existentes eran de made­ ra. Desgraciadamente la gran mayoría de este tipo de uniones ha pasado al olvido, debido a la cantidad de horas-hombre que cada unión implica, por l o que sólo unas pocas son aplicadas en la actualidad. los elementos de unión más fre­ - cuentes, tanto en la resolución de los nudos como de los apo­ .:f y os, son e 1avos, perno s. pa adores, tornillos, tirafondos. placas dentadas o perforadas. perfiles metálicos y adhesivos (Figs. 59 y 60). Sólo en l os ú ltimos 30 años se han ido desarrollando adhesivos de gran resistencia y de fácil aplicación. Esto ha permitid o introducir nuevas formas de unión , especialmente a l i r uniendo piezas en el sentido longitud i nal, con un iones den­ tadas encoJadas, lográn-dose por este medio pi ezas de gran­ des longitudes, superando de esta forma una de las grandes limitantes de l a madera aserra­ da. En uni ones laterales el ad­ hesivo es reforzado, por lo ge­ neral, por un elemento de unión como tarugos, pernos o clavos.

------------- ---------------------- § 18

UNIONES TRADICIONALES Las uniones tradicionales se carac­ terizan por el empleo de ensambles de madera con madera con diver­ sos grados de complejidad, que de­ mandan una mano de obra excesi­ va y especializada que no resulta rentable. Su uso se centra, en lo fun­ damental, en espacios donde las cerchas están a la vista y cumplen una importante función decorativa. Los ejemplos que ilustran esta pá­ gina hacen ver la dificultad de fa­ bricación manual que tienen; pero, a la vez, también es posible vislum­ brar el empleo de maquinarias para lograr uniones tradicionale s de gran precisión. Por lo general, este tipo de uniones se fija por medio de ta­ rugos redondos, hexagonales o cua­ drados, de madera de alta densidad y de poca variabilidad dimensional. La unión de la cuerda con un par que se realiza en el punto de apoyo de ella, es una unión en diagonal y reyuiere que la pieza horizontal ten­ ga un largo mayor, para poder ab­ sorber en ese tramo losesfuerzos de compresión y tracción en el sentido de la fibra. Para poder reducir este tramo, se puede desplazar el rebaje de la madera horizontal al eje de la pieza en diagonal (Fig. 62). Si los esfuerzos son mayores, o la madera es de poca resistencia, se puede duplicar el rebaje (Fig. 63). La unión en la cumbrera, o punto alto de la cercha, se hace por medio de lengueta simple o doble (Fig. 64) o a media madera (Fig. 65). Las uniones en el sentido longi­ tudinal de la madera se logran por medio de rebajes que enganchan ambas piezas (Figs. 66 y 67). Para lograr absoluta rigidez se introdu­ cen cuñas de madera por ambos la­ dos. Estas uniones trabajan a la compresión y a la tracción.

B

(Fig. 61)

(Fig. 62)

(Fig. 63)

(Fig. 64)

(Fig. 65)

(Fig. 66)

(Fig. 67) 19

UNIONES CLAVADAS MADERA-MADERA

ORO.i._ CARGADO

-

CIZALLE DOBLE

L...-.-----------------------

CLAVADO Cl>l'l PERFORACION GUIA

CLAVADO 511-1 PERFORA ClON GUIA

SEPARACION 0° .¡:.. < 300 30o c

:..

90o

MINIMA o 4.2 o >4.2 o 4.2 o> 4.2 A FIBRA

11

Ap

PARA CUALQUIER

r;l:: PARA CUALQUIER [)

10 O 12 O 10 O 12 O

5 O

5O

50

5 O

15 O 15 O 15 O 15 O

10 O

ENTRE CLAVOS FIBRA

1

A An A FIBRA

DESDE BORDE CARGADO

..1 bcp

11

1

A FIBRA

DESDE BORDE DESCARGADO

A FIBRA

11

A bdp

A FIBRA

1

A bdn

5O

50

5 O

7 O

7 O 10 O

5 O

7 O 10 O

7 O 10 O

5 O

5O

5 D

3 D

5 D

Las cerchas con uniones clavada son de simple fabricación y apli­ cables a luces relativamente pe­ queñas (hasta 15 m). Su proble­ ma fundamental , en la solución de los nudos, es la gran cantidad de clavos que se requiere, lo que im­ plica una gran superficie de ma­ dera. La mayoría de las cerchas clavadas resuelve la unión de sus barras por medio de placas de con­ trachapado, tacos de madera ase­ rrada o placas metálicas. El clavo de alambre liso, que es el de mayor uso en la construcción en madera, no es el más adecua­ do, siendo recomendable usar cla­ vos estriados o en espiral, espe­ ci almente al emplearlos en la unión de elementos estructurales. Se presentan a continuación algunas de las recomendaciones de la oe NCh. 1198 Of. 91 para las unio­ -t :L nes con clavos. Estas especificacienes rigen para los clavos fabricados según N.Ch. 1269 y que están fa bricados con: "alambre en durec i d os por proceso de tref il ación en f río a partir de alambron es de bajo contenido de carbono". En dicha norma, se es­ pecifican además los tipos y di­ mensiones de los clavos. En cerchas, la solicitación princi ­ pal de los clavos es a través de extracción latera l (el clavo recibe la carga perpendicular a su longi ­ tud); dependiendo del número de piezas a contactar, se habla de cizalle simple, doble y múltipl e (Fig. 68). La norma exige la presencia de al menos cuatro clavos en cada uno de los planos de cizalle que se pre­ sentan en una un i ón clavada de dos o más piezas de madera. La capacidad admisible de carga de una superficie de cizalle de un clavo solicitado normal a la direc­ ción de su eje, tiene la siguiente expresión:

50

6\ cj¡

'--------------------------20

20

Pe!. ad. = 3,5 * 0 15* o,k05(N) siendo: D =diámetro del clavo, mm. 3

. § Po. k=densidad anhidra, en kg./m •

Un concepto importante de tornar en cuenta en uniones con clavos es la penetrac ión efectiva de clavado, p, esta debe satisfacer para cizalle sim­ ple, la siguiente expresión: p 12 D (mm). Ej.: cl avo 50 mm x 2,2 mm (2"). tiene que penetrar 2,2 mm x 12 = 26,4 mm. Para pentraciones menores. tal que: 6D p::; 12 D se disminuye la capaci­ dad admisible. En uniones de cizalle doble o múltiple, el clavado debe eje­ cutarse alternadamente desde ambos lados. Un último concepto a considerar en este tipo de union es es el espacia­ miento. Los distanciamien tos mínimos entre clavos, tanto como las distancias a los bord es, se indi can en las figuras 68 y 69. Los espaci amientos máximos entre clavos n o deben exceder de 40 D en la dirección de la fibra y de 20 D norm al a dicha dirección. La cercha tipo W, la más utilizada en la construcción tradicional en Chile -l a que puede ser resuel ta como armadu­ ra de sección simple o compuesta- uti­ liza principalmente uniones clavadas. En las figuras 72, 73 y 75 se muestra la manera de resolver el encuentro de las diagonales dobles con los pares y cuerda. No es necesario colocar pie­ zas adicionales, y el número, calibre y tipo de clavo dependerá de la solici­ tación de la unión, no pudiéndose uti­ lizar un número inferior a cuatro. Hay union es y/o empalmes en los que resulta imposible resolver l a unión solamente con los elementos consti­ tuyentes de la cercha -pares , dia­ gona les, montantes, cuerda- y se hace necesario utilizar su ples conformados por tablas, que habitualmente tien en la misma escuadr ía que las diagonales (Figs. 71 y 74). Debido a la relativamente pequeña superf i cie que ofrecen las ba rras al cruzarse. sólo es posible usar un nú­ mero reducido de clavos, limitándose muchas veces a dar cabida a los 4 cla­ vos que exige la norma. Por este mo­ tivo este tipo de cerchas sólo pueden usarse para cubrir luces pequeñas (8 mts. máximo) y con cargas mín i mas.

UNIONES CLAVADAS

MADERA

A

MADERA

(Fig. 70)

(Fig. 71)

(Fig. 72)

(Fig. 73)

(Fig. 74)

UNION A MEDIA -MADERA

TIPOS DE CLAVOS

O rm"" '===:::=-o

o

DE CABEZA PLANA

IJ)======CABEZA PLANA AVELLANADA

o DE CABEZA

REDONDA

o PUNTAS

(Fig. 75)

(Fig. 76)

UNIONES CLAVADAS CON PLACAS

1

1

! 1

1 .

.

1

1

1

1

i

1

1

1

1

En esta clasificación se conside­ ran placas de tableros contracha­ pados fenólicos de un mínimo de 4 chapas y con un espesor que debe t1uctuar entre 3 D y 4 D (D= diámetro del clavo), los tableros de partículas resistentes a la ac­ ción del agua y de la humedad con un espesor que varía entre 3D y 4,5D, y las planchas de acero de al menos 2 mm de espesor. La capacidad de carga admisible, Pcl , ad, del clavo con diámetro D, rige para los tableros contracha­ pados y los específico tableros desepartículas y su valor encuentra

--To-r+

i

-·l¡ . \

1

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1

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5o f so 15o '5o f

• e, e, :s:;

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1

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1

1

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.

en la N. Ch. 1198 Of. 91.

1

1

1

ft-1 l

p < e, < ( p • 80 )

fiG. 77

§,

i

.,

--------------------------------------------------

La capacidad admisible de carga de clavos solicitados en cizalle, en una unión conformada con pieza s de madera y planchas de acero, se puede considerar 1,25 veces la capacidad antes mencionada, Pcl,

ad. Los espaciamientos mínimos en las unione s de tableros derivados de la madera, clavados a estruc­ turas de madera (Fig. 77), son los siguientes :

SI

O 4,2m"'

Q

l

3 2p

CIZALLE SIMPLE

SI

O

Q

> 4,2mm

l

;:!:

SI

o

y

Q

:!;

4,2mm

< 2 ¡,----1 /.) = 100

3p SI

o>

y

Q

4,2mm /.) :120

< 3 p

,....._ OQ

r--

CIZALLE DOBLE

ci>

.

CIZALLE I'IULTIPLE

-------------------------------------------------22

- entre clavos 50 - al borde cargado : a) 40 en contrachapado b) 7D en tableros de partícu­ las. - al borde descargado : 2,50 En uniones clavadas con planchas de acero, estas pueden tomar dis­ tintas posiciones, tal como apare­ ce detallado en la figura 78. Cuan­ do las uniones sean como las que aparecen bajo el nombre de cizalle simple, doble y múltiple, los agu­ jeros de clavado se deben perfo­ rar simultáneamente en las plan­ chas y en la madera, con un diá­ metro correspondiente al diáme­ tro del clavo, hasta una profundi­ dad igual a la requerida por la lon­ gitud del clavo. 21

Para ejempl ificar la manera de uti­ l izar las uniones clavadas con pla­ cas, se elige la cercha W mencio­ nada anteriormente y se detallan distintas uniones, tales como: el encuentro de pares y diagonales, cuerda con diagonales, par con cuerda y el empalme en la cuerda (Figs. 80. 81, 82, 83 y 84). La sec­ ción utilizada es del tipo simple, o sea, con todos los elementos que conforman la armadura en un mis­ mo plano. por lo tanto para poder materializar las uniones se requie­ re de suples que en este caso son placas de contrachapado o de ace­ ro, en los espesores indicados por norma. La actua l norma de cálculo de Estructuras en Madera (N Ch. 1198), no incrementa el valor de las capacidades admisibles de los clavos cuando se utilizan placas de madera recon stituidas. sola­ mente favorece a las placas metá­ licas en el sentido de que el uso de ellas ptrm i te i ncrementar la capacidad admisible de los clavos en un 25%. Las dimensiones de las placas están en función de la su­ pet;fi i'e que requieren los clavos y q·ue depende de la cantidad y espaciam i ento fijado por las nor­ mas.

UNIONES CLAVADAS

CON

PLACAS

(Fig. 79)

(Fig. 80)

(Fig. 81)

(Fig. 82)

(Fig.83) PLACAS DE ACERO PREPERFORADAS

.. . . . . . ;.: : : : :

1flTIIJ (Fig.84)

(Fig. 85)

UNIONES CON PLACAS DENTADAS

UNIONES CON PLACAS METALICAS DENTADAS Las siguientes son las principales recomendaciones de la NCh. 1198 Of. 91, con respecto a unione s con placas dentadas : Deben fabricarse de acero que cumpla con las siguientes propie­ dades mínimas: - Tensión de ruptura en tracción: 310 Mpa. - Tensión de fluencia: 230 Mpa.

(Fig. 86)

o, DIRECCION AXIAL DE PLACA

b

b

e Aef df dcz FIG.

Intersección de la placa con la JUnta de unión solicitada a cizalle. Angulo formado por la dirección de la fuRrza, con el eje axial de la placa. Angulo formado por la dirección de la fuerza, con la fibra de la madera . Ancho de la franjo de borde (e = 10mm l. Area efectiva de anclaje. Profundidad de la placa en los maderos. Se exige d ;;¡o 35 mm Distancia de la superficie de contacto tnlre placo y madero hasta la cual se supone efectivo el trabajo estructural de anclaje. a7

(Fig. 87) 24

Para el diseño con placas denta­ das se exige: - Madera en condición seca (H 20%). - Espesores de los maderos a unir del mismo grosor. aceptándose tolerancia 1 mm. - Espesor de las piezas a unir, igual o mayor que el doble de la penetración del diente. - El eje del diente debe ser hinca­ do perpendicularmente a la super­ ficie de la mader a. -Deben existir dos placas actuan­ do como cubrejuntas, las que se deben incrustar simultáneamente sobre las dos caras de los ex tre­ mos de las piezas de madera que convergen a una unión o empal­ me. que sean de igual tamaño y queden dispuestas simétricamente respecto a los ejes de los maderos que se unen. - Para que las placas metálicas no se deformen durante su instala­ ción, se debe usar una pren sa que haga penetrar completa y simul­ táneamente los dientes en la ma­ dera. No se acepta el uso de mar­ tillos o similares.

La utilización de placas dentadas no es habitua l en nuestro país, está restringida a unas cuantas empre­ sas que importan el producto, pri ncipalmente el tipo conocido como "Gang-nail", y que además cu enta con la maquinaria e infra­ estructura para su colocación. La gran ventaj a que tiene este sis­ tema de unión es que permite re­ ducir en forma importante las sec­ ciones de las piezas de madera, que tal como se ha mencionado en las páginas anteriores, requieren de grandes superficies pa ra aco­ ger los clavos que se requieren en una unión. Es un sistema de unión muy reco­ mendable par a armadura s de sec­ ción simple y para procesos de prefabricación. Las uniones que se detallan en las figuras 89, 90, 91, 92 y 93 mues­ tra la manera en que estas se utili­ zan, las dimensione s exactas de cada placa, al igual que la longi­ tud y espaciamiento de los dien­ tes, son características propias de el producto, las que se encuentran en los calálogos correspondiente s.

UNIONES CON PlACAS DENTADAS

(Fig. 88)

f l6.

&9

(Fig. 89)

(Fig. 90)

FI G . 91

(Fig. 91)

(Fig. 92) PLACA S DENTADAS

(Fig. 93)

(Fig. 94) 25

UNIONES CON PERNOS T

BORDE ruC.mJA OO

UNION fRACCIONADA : EN PIEZA SOLICITANTE

UNION TRACCIONADA : EN PIEZA SOLICITANTE

BORDE CARGADO

UNION COMPRIMIDA : EN PIEZA SOLICITANTE

UNION COMPRIMIDA PIEZA SOLICITANTE

EN

(Fig. 95)

UNION TR.A.CCIONAOA

"Los pernos son elementos cilíndri­ cos de acero que atraviesan perpen­ dicularmente los planos de cizalle de la unión y quedan sol i citados preponderantemente en flexión, indu­ ciendo sobre la madera tensiones de aplastamiento", en estos término s se refiere la \'Ch. 1198 a las uniones con perno'. Le::- :-erno' tie nen d i ámetros com­ pre ndido enrre los JO y 30 mm. , ambo \ alore, inclu'>i\ e. En la figura G5 4/l. aparecen Jos di stanciamienw" mf:1imo-; de los pernos a los borde C.t!'g:ldv" de::.­ cargados, paralelo y perpendicula r a la fibra, ya sea si las piezas trabajan a compren sión o tracción. Adem ás. se indican los espaciamientos mínimos entre pernos, dependiendo del tipo de unión; u·accionada , comprimida o de momento. Los agujeros de l os pernos deben eje­ cutarse en un diámetro que permit a una colocada fácil de ellos, por lo tan­ to estos deben mayorarse en una mag­ nitud dependiente del tamaño del per­ no y del contenido de humedad de la madera en condiciones de servicio, de acuerdo a la siguiente Tabla:

UNION COMPRitotiO.A.

Diámetro del perno

H=G 11'l> D> O

UNION DE --+-' -+-' >-MOMENTO ESPACIAMIENTOS MININOS

CARGADO

OIRECCION OE LA FUERZA CON RESPECTO A LA FIBRA PARALELA

ENTRE PERNOS Y

BARRAS DE ACERO

(Fig. 96) 26

o

A bcn

=

·O

..., bdn

= 2

4

bcp

= 7 .

4

bdp

=

A LOS BORDES DESCARGADO

NORMAL

..., p

4

= 7 .o

An

o .o

4 '

= 4 .o

Humectad de la madera en ..:ondicione:, scr\'icio H= 12S? H= de 15r.¡.. H > 20
1.6

0.8

0.8

0.8

o < o < 24

..!,)

1.6

0.8

0.8

24 < D < 30

2.5

1.6

1.6

0.8

Los pernos utilizados en un iones estructurales deben llevar golillas (arandelas) , es preferible utilizar arandelas cuadradas, frente a las circulares, porque tienen una ma­ yor resistencia al incrustamiento en la madera. Las dimensiones mí­ nima s de arandelas para uniones apernadas estructura les son l as que se indican en la tabla siguien­ te: Di ámetro dd perno

10

12

lb

20 >20

5

5

6

()

55

65

75 95

50

60

65

UNIONES CON PERNOS

(Fig. 97)

111111

bpesor de urandcla

S

111111

Di ámetro externo 50 (arandela dn:ular) Lado 45 {arandel< l:uadrada)

85

Las uniones apernadas se utillzan principalmente en cerchas que van a quedar a la v ista y que tienen seccjones compuestas por dos o más piezas. La cercha tipo W que aparece en la figura 97, se com­ pone de dobles pares y tirantes. las diagonales interiores son simplcs. Las figuras 98, 99, 100, 101 y 102 muestran algunas de las tí­ picas soluciones que se resuelven con perno s.el número de elemen­ tos a utili zar, al igual que el dis­ tanciamiento entre ellos depende­ rá del cálculo respect i vo. Es con­ veniente recordar que las uniones apernadas son más flexibl es en general que las uniones clavadas, condición que debe tomarse en cuenta en el momento de di señar, para evitar corrimientos exagerados en los nudos. Para ello es conveniente el empleo de con de anillo. que rigidizan la nes.

(Fig. 99)

(Fig. 98)

(Fig. 101)

(Fig. 100)

TIPOS DE PERNOS

oe o©

·>\W B

o

fabJ

CABEZA CUADRADA

1\Slf

CABEZA HEXAGONAL

GJ

CABEZA REDONDA VARillA RDSCAOll

ESPIGA DE ACERO

(Fig. 102)

ALETEADO

(Fig.103) 27

e: ..0

UNIONES CON CONECTORES DE ANILLO

"C

LA PIEZA

Pfe: "C .J:J

p

...tij = ESPACIAMIENTO ..e = ANGULO FORMADO POR LA DIRECCION DE LA CARGA Y LA FIBRA DE LA MADERA Abe =DISTANCIA Al BOROE CARGADO bcp = DISTANCIA AL BOROE CARGADO MED()O EN LA DIRt:CCION PARALELA A LA FIBRA A bdp: DISTANCIA Al BOOE OESCARGAOO HEDIDO EN LA DIRECCION PARALELA A LA FIBRA O = OIAMETRO DEL CONECTOR = At«;ULO FORMADO POR LA LINEA lll UNE EL CENTRO DE CONECTCRS (2) Y LA FIBRA DE LA MADERA A bcn: DISTAl«:lA Al B()!DE CARGADO MEOCO EN DIRECCION NORHAL A LA FIBRA 4bdn = DISTANCIA Al O€SCARGAOO l"lDttO fN DII*:CCION NOOHAl A LA FIBRA

Exi ste una gran diversidad de conectores de anillo: lisos, denta­ dos unilaterales, dentados bilate­ ral es, etc. La NCh. 1 198, considera sólo uniones con conectores que ten­ gan la forma de anillo abierto, fa­ bricados a partir de tubos metáli­ cos rectificados en sus bordes, tal como se muestra en la figura 104. El conector de anillo es un ele­ mento de unión formado por un anillo de acero. un perno y sus res­ pectivas arandelas. Las dimensio­ nes que especifica la actual nor­ mativa, son las siguientes: Conl:.ctor

ESPACIAMIENTO (mm) SEGUN LA DIRECCION DE LA FIBRA BASICOS

DIAMETRO

MINIMOS

EXTERIOR

AL BORDE

AL BORDE

AL BORDE

AL BORDE

V (mmJ

CARGADO

DESCARGADO

CARGADO

DESCARGADO

/.>be p

A bdp

./.>

b ep

/.) bdp

66.5

140

115 • 0.3oC

70

65 • ..e_ /18

108.5

180

140 • 0.4oC.

90

85 • oC /18

ESPACIAMIENTOS (mm) PERPEtOCULAR A LA DIRECCION DE LA FIBRA BASICOS

OlAMETRO

AL BORDE CARGADO /.1 be n

V (mmJ

45°

,(_<

108.5

Espesor A lwra

MINIMOS AL BORDE

AL BORDE

DESCARGADO

CARGADO

45°:!!,.(/:... :!!,. 90°

./.> bdn

.Aben

70

45

45

5 oC • 45 9 5 Q(. • 70 9

1 AL BORDE DESCARGADO /.>

b dn

mm

mm

mm mm mm

mm

66.5 108.5

3,5 -L5

19 25

4

70

70

ESPACIAMIENTOS BASICOS

70

llllll

SEGUN lA DIRECCION DE LA FIBRA

() (mm)

108.5

(Fig. 105)

SEGUN LA DIRECCION NORMAL A LA FIBRA

.-1 ep

o· 66.5

Ancho. mm

4c (mm)

ae

6o• oC

/.>en > 60°

0°

¿:_

Prof undidad. mm

90

90•"'/3

ESPACIAMIÉNTOS MINIMOS

230- 5oC. /3

90

130 • 5 /12

.110 155

67.5 4.6 9.5

An illo de 108.5 llllll

110.5 5.3 1?.,5

SEGUN LOS

60° el:. > 60°

175 -85oC/60

5

DIME:-:SIO:'\ DE RAURAS

;\milo
95

50 75

Las dimensiones de las ranuras que acogerán los anillos, se mues­ tran en la siguiente tabla:

45

PARA C(t!ECTORES DISPUESTOS CONSECUTIVAMENTE :

EXTERIOR

12 16

Para ejecutar la unión es necesa­ rio perforar en las maderas el agu­ jero que acogerá al perno, el ta­ maño de la perforación debe ser mayorada de acuerdo a la indica­ ción que aparece en la página 26. un iones con pernos.

Di:írn . interior DIAMETRO

Di:im. Di úm. Espesor

Ex l.

(Fig. 104)

66.5

Tamaño mínimo de la arandela

Diá1r.

EXTERIOR

Per no

90 130

Antes de colocar los conectores, se debe cu id ar que las ranuras es­ tén libres de virutas y suciedad. Los espaciamientos mínimos en­ tre conectores, paralela y perpen­ dicular a la fibra. tanto como las distancias a los bordes, aparecen indicadas en las figuras 104 y 105. 29

UNIONES CON ADHESIVOS

Este tipo de uniones en madera no es de aplicación directa en la re­ solución de los nudos típicos de una ccrcha. Se utilizan preferen­ temente para lograr piezas de ma­ dera en longitudes superiores a las habituales, o para lograr madera libre de defectos, otro uso habi­ tual de los adhesivos es la confec­ ción de madera laminada. El uso de piezas de madera con uniones dentadas no aparece mencionado en la actual normativa, pero las normas internacionales en general no lo recomiendan, sobre todo si las piezas están solicitadas a trac­ ción. Las láminas o !amelas que se utilizan como base para los ele­ mentos laminados, se unen en sus extremos mediante distintos siste­ mas de unión, los que pueden ser confeccionados con ma4uinarias, como los ·'finger-joint'" o uniones enden tada s que se muestran en la fig. 106. o con uniones de tope o biseladas, las que se muestran en laFig.I07.

UNION ENDENTADA

CONVENCIONAL

MINI UNION ENDENTADA

UNION ENDENTADA

IMPRESA

(Fig. 106)

UNION DE

TOPE

UN ION PEINETA

(Fig. 107) 28

ARRIOSTRAMIENTO

GENERALIDADES RESPUESTAS A SOLICITACIONES EN SENTIDO

TENSORES PARA CONSTRUCCIONES MENORES

)(

AMARRAS SOBRE VARIOS TRAMOS ENTRE VIGAS PARA CONSTRUCCIONES MAYORES

ARRIOSTRAMIENTO I'HERMEOIO PARA LONGITUDES SOBRE 30m.

ELEMEC\ TOS VERTICAL ES ARRIOS TRAOOS

RESPUESTAS A SOLICITACIONES EN SENTIDO l'

TE SORES PARA GALPONES MENORES

ARRIOSTRAMIENTO CON INFLUEt«:IA DE LAS COSTAt.ERAS

.TENSOR CON FORMA DE PARABOLA PARA CONSTRUCCIONES MAYORES

(Fig. 108)

EN CRUZ

DIAGONAL EN AMBOS SENTIDOS

DIAGONAL EN UN SENTIDO

EN "K''

TENSADO

(Fig. 109)

Las cerchas son empleadas para cubrir espacios de una luz determi­ nada sin apoyos intermedios.Para conformar espacios se hace necesa­ rio repetir cada elemento a distan­ cias modu ladas, lo que constituye el sistema estructura l primario. Los elementos que conforman el sopor­ te directo de la cubierta: las costa­ neras. correas o entablado son el sistema estructural secundario y el conjunto de piezas necesarias para el arriostramiento de toda la cons­ trucción, viene a constituirse en el sistema terciario. La finalidad del arriostram iento es evitar el volcamiento o deformación lateral del conjunto, para lo cual es necesario conducir estas cargas. generalmente horizontales o incli­ nadas, como el viento o los sismos, por medio de este sistema estructu­ ral terciario. desde el punto de apli­ cación de la carga hasta el suelo. Por tanto es importan te entender el arrío tramiento como un sistema que forma parte de la totalidad de la construcción y que el arriostra­ miento de las cerchas debe conti­ nuarse en las paredes o pilares ver­ ticales que las soportan. Las Figs. 1 08 y 109 muestran dife­ rentes formas de aniostrar un con­ junto de cerchas en el plano de la techumbre.Estas proposiciones par­ ten de la base que el sistema secun­ dario o sea las costaneras o el enta­ blado de cubierta ayudan a transmi­ tir estos esf uerzos a las zonas arriostradas, en este sentido es re­ comendable que las costaneras va­ yan encastradas en la parte superior de las cerchas o sean afianzadas por conectores metáli cos que legaran­ ticen suficiente rigidez a las unio­ nes. Cu ando las cerchas están colocadas a una distanci a menor de 1.20 m, es

30. 29

posible arriostrar el conjunto con placas de contrachapado o por me­ dio de un entablado de 20 a 5 mm de espesor. Es recomendable colo­ car este entablado en diagonal y en lo posible doble con direcciones en­ contradas. El arriostranuento en el plano de l a cubierta debe configurarse de tal manera que permita tomar cargas horizontales en las dos direcciones principales de la estructura . Este último sistema es especialmente importante en construcciones de gran longitud. Además de estos dos ejes, se requie­ re evitar el volcamiento, especial­ mente en cerchas de gran al tura, para lo cual es necesario colocar crucetas en el plano verr i cal entre la cumbrera y los tensores de las cerchas veci nas. En general es conveniente afianzar el sistema de arriostramiento y la estructura soportante por medio de uniones pensadas para transmitir cargas de tracción y de compren­ sión, ya que la dirección de las ac­ ciones d l viento y de sismos son impredecibles. En las Figs. 111 a J 16 se muestran difererJtes formas de unir las barras arriostrantes con los pares de las cerchas. Las soluciones propuestas son en base a clavado o por medio de herrajes especialmente diseña­ dos. El menos adecuado y, por tan­ to, sólo recomem.luble para estruc­ turas menores, es el de la Fig. 112 debido a que la barra arriostrante va afianzada al par por encima. En el caso de los herrajes metálicos, siem­ pre es recomendable que estos que­ den recubiertos con madera por sus costados como lo mties.trun las Figs. 1 15 y 116 protegiendo·el me­ tal contra la acCión directa del fuego. También es posible usar huinchas metálicas para arriostrar una estruc­ tura en el plano de la cubierta. Ge­ neralmente, y debido a las seccio nes del metaL estas sólo trabaJan a la tracción, motivo por el cual se deben colocar en forma de crucetas.

SISTEMA DE ARRIOSTRAMIENTO

(Fig.110)

(Fig. 111)

(Fig_. 112)

' --r--

(Fig. 113)

(Fig. 114)

(Fig. 115)

(Fig. 116)

BIBLIOGRAFIA

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Norma Chilena Oficial NCh. 1198. Of. 91 Chambers's Junta del Acuerdo de Cartagena Diego Díaz Puertas Instituto Forestal Ruske, Wo1fgang Ruske, Wolfgang Küttinger, Georg

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31

EDIFICACION EN

MADERA

SISTEMA

POSTE Y VIGA

UNIONES

/

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UNIVERSIDAD

DEL

BIO-BIO

1]1] ISSN 0716 - 5536

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SISTEMAS POSTE Y VIGA: 11 UNIONES 11

1

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Pág. Introducción................. ....................... ............................................... Sistema Poste y Viga ........................................................................ Sistema Pilar y Viga .......................................................................... Clasificación ...................................................................................... Viga sobre Pilar.......................................... ....................................... Viga sobre Pilar en dos pisos................................................ ............ Vigas de tope al Pilar ........................................................................ Doble Pilar......................................................................................... Doble viar .......................................................................................... Apoyos.. ........................................ .................................................... Arr iostramiento ..... ............................................................................ Bibliografía ........................................................................................

3 4 5 6 7 11 13 15 17 19 23 25

UNIVERSIDAD DEL 810-810 AUTORES DEL PRESENTE NUl\1ERO: Ricardo Hempel Holzapfel y M . Ceci l ia Pob l ete Arredondo, Arquitectos. COLABORADORES: Claudia Hempel Maack , Arquitecto. COMITE ASESOR: Ricardo Hempel, M. Cecilia Poblete, Gerarclo Saelzer, Gerardo Yalverde, Arquitectos. DIRECTOR: Arqu itecto Gerardo Saelzer Fuica, Director Centro de Desarrollo en Arq uitectu ra y Construcción.

2

INTRODUCCION

El folleto correspondiente a sistemas estru ctu rales en madera, propuso una primera clasificación de las tipologías, subdiv idiéndolas en estructura s mayores y estru cturas menores. Posteriormente se han abor­ dado los sistemas mayores planares. vigas y cerchas. La clasif icación de las estructuras men ores, incluye tres sub sistemas: tab ique lleno, d e pl acas y de entramados. Es en este último grupo que encontra­ mos la tipología de poste-v iga y de pilar-viga. Para conformar estos sistemas, se requi eren vari os elementos de madera que van entrelazados entre sí, por tanto se requiere ensamblar elementos en los más diversos ángulos. En l a mayoría de l os casos es pre­ cisamente la resolución adecuada de estas uniones la que caracteriza la calidad de la constru cción. Cada forma de uni ón corresponde a ciertas ex i gen­ cias específ icas y es así como se pueden diferenciar l as u niones a ni vel de entrepiso, de cubi erta, con las fundaciones, con los elementos an·iostrantes, etc. En muchos casos, la buena resolución del encu entro entre piezas, da un sello propio a la estru ctura. En la mueblería generalmente las unione s se resu elven ensamblando madera con madera, en la construcción esto sólo es posible en un iones que transmiten es­ fuerzos a la compresión. La mayoría de las u niones estru cturales deben ser resue ltas empleando herrajes metál icos o conectores especiales . Según l a relación de esfuerzos entre las piezas deberá elegirse el siste­ ma más adecuado, cuidando que las dimensiones de l os elementos de transmisión, generalment e metáli­ cos, estén en una relación adecuada a la sección de los elementos de madera. En muchos casos, y especialmente en el sistema de poste y viga, estas uniones quedan a la vista y van formando parte del espacio.

(Fig.l)

(Fig.2) 3

SISTEMA POSTE Y VIGA

Para una mayor claridad en la clasificación de los sistemas constructivos, es conveniente diferenciar las estructuras empotradas en la base con las que van unida s por medio de rótu las. Por este motivo distinguimos un sistema de viga y poste empotrado y un sistema de vig a y pilar rotulado . Ambos sólo se diferencian en la forma en que se relacionan con su base de apoyo y permi ten, por este motivo, soluci onar en forma diferente el sistema de arriostramiento del conjunto. EL SISTEMA DE POSTE Y VIGA requiere de una unión rígida en su base, lo que generalmente sólo es posible lograr por med i o del empotrami ento de los pilares. Esto implica que las piezas sean resistentes a la humedad, debido a que la solución norm al está constituida por un cimiento puntual de hormigón en el cual se inserta el pilar. La madera es afectada por la pudrición cuando está en contacto con humedad y con el aire. Por esto, los elementos empotrado s son fácilmente atacados por hongos y otros depredadores en los puntos en que están en contacto con estos dos elementos, o sea en el sector en que emerge del empotramiento. La profundidad del empotramiento estará en relación a la altum del pilar y a la carga que estará soportando, siendo 0.80 m el mínimo recomendable para estructuras livianas. La ventaja de este sistema es que los arriostramientos que deben insertarse en los planos verticales en el conjunto estructural, se pueden reducir sustanci almente. Es necesario para lograr esto, q ue los planos hori­ zontales, entramados de entrepiso y de techu mbre, tengan la rigidez suficiente para transmitir en forma uniforme los esfuerzos horizontales a todos los pilares.

1 1!1

11¡[

EMPOTRAMIENTO

EMPOTRAMIENTO

(Fig.3) 4

SISTEMA PILAR Y VIGA

En general, las uniones entre dos piezas de madera, ya sea directamente entre ellas o por medio de un herraje metálico, se conciben desde el punto de vista estructural como uniones rotuladas. Este hecho significa que en las estructuras ortogonales. como son por lo general las de las edificaciones, se debe introducir elementos diagonales o diafragmas rígidos para lograr su estabilidad frente a las solicitaciones de vientos, sismos u otro tipo de fuerza lateral. La característica del SISTEMA DE PILAR Y VIGA es precisamente que la unión del conjunto estructural con su base de sustentación es por medio de una rótula. Esta consiste generalmente de un herraje metálico y se detallan variados ejemplos en el capítulo referido a los apoyos. Un factor importante de tomar en cuenta en el diseño de estos herrajes, cuando los pilares se encuentran expuestos a la intemperie, es evitar el contacto directo de la madera con la base húmeda. Es recomendable que la madera quede por lo menos a 0.20 m sobre el nivel del terreno. También debe evitarse el contacto de la madera con el metal en la superficie inferior de la base de apoyo, sector donde por condensación se acumula humedad, ya que esta penetra con facilidad en la madera en el sentido de la fibra, o sea, en el sentid o longitudinal. En estos puntos es recomendable interponer varias capas de fieltro embreado entre la madera y el herraje metálico. En este sistema no sólo deben resolverse adecuadamente los encuentros entre pilares y vigas, sino que también es importante el anclaje de diagonal es y diafragmas. Estas pueden ser de madera como también de metal. En este último caso generalmente se usa fierro redondo, que sólo trabaja a la tracción, motivo por el cual deben colocarse diagonales en cruz.

EMPOTRAMIENTO

EMPOTRAMIENTO

(Fig.4) 5

CLASIFICACION

1

Una posible clasificación de estos sistemas constructivos es conside­ rando la forma en que se unen los pilares y las vigas.

(Fig.S)

(Fig.6)

Viga sobre pilar (Fig. 5). Es usual en edificaciones de un piso y especialmente en pérgolas y parrones. Las cargas en este sis­ tema se transmiten por el simple apoyo de la viga sobre el pilar, o sea por compresión. Viga sobre pilar en dos pisos (Fig. 6). En este caso el pilar del segundo piso debe transmitir por compre­ sión la carga al pilar del primer piso . Esto debe efectuarse sin pro­ ducir un aplastamiento de la viga que se interpone . Es recomenda ­ ble lograr un apoyo directo de los pilares entre sí. Vigas de tope al pilar (Fig. 7). El pilar es en este sistema, conti­ nuo y todas las vigas rematan de tope a él. Para solucionar este tipo de nudo, se requiere, para gene-

(Fig.7)

(Fig.8) 6

(Fig.9)

rar en el pilar el apoyo suficiente para soportar la viga, de un herraje metálico o, en estructuras livianas, de un suple de madera. Este siste­ tlla es especialmente adecuado para la prefabricación, debido a que todas las vigas tienen un mis­ mo largo y convergen en el pilar a una misma altura. Muchos herrajes para este tipo de unión son pensados para un fácil montaje y también para ser fácilmente desarmables .

Doble viga (Fig. 8). Es el sistema más usado y consis­ te en duplicar las vigas y abrazar el pilar por ambos lados. Las so­ luciones para transmisión de car­ gas y unión de los elementos son diversas, siendo el uso de pernos y conectores de anillo las formas normales. Estos deben ser calcu­ lados tanto en la carga que sopor­ tan como en su sección, para evi­ tar aplastamiento de la madera. Doble pilar (Fig. 9). La viga va cazada entre dos o más pilares . En este sistema, a pesar que la carga vertical es distribui­ da entre vcu·ios pilares, no es reco­ mendable disminuir la sección de los pilares proporcionalmente a las cargas, debido a posibles pandeas y a la poca resistencia al fuego de elementos demasiado esbeltos.

VIGA SOBRE PILAR

A

Este sistema sólo es aplicable en edificaciones de un piso de altura y tiene la ventaja de que la viga se apoya en toda la sección del pilar. De este m odo toda la carga se transmite por simple compresión y sólo debe calcularse el posible aplastamiento que podría producir la fibra longitudi n al del pilar en la fibra perpendicu­ lar a la carga de la viga. La madera tiene menor res istencia a cargas aplicadas perpendicul armente a la fibra, que a cargas aplicad as en el sentido longitudinal a ella, por esta razón se hace necesario en al.gunos casos aumentar la superficie de apoyo de la v i ga, agregándole piezas laterales al pilar. La unión generalmente se h ace por simple clavado, debiendo precaverse solamente el volcamiento de la viga y su deformación lateral por variab ilidad dimensi onal de la madera. El sistema es muy u sado para la confección de pérgolas y de parrones.Al dimensionar las vigas es necesario tomar en cuenta la carga que significará en el futuro el peso de las plantaciones que se pretende cubran estas estructuras. En el caso de estru cturas expuestas a la intem perie es recomendable que todos Jos herrajes sean galvanizados y los pernos sean recubiertos con tarugos de madera. De esta forma se evitan las manchas de óxido en la madera.

Un suple lateral por ambos lados, que puede ser de madera aserrada o de contrachapado, une pilar y viga. Esta pieza va clavada y de­ biera cubrir al pilar en un a dimen­ sión igual a la altura de la viga . Alto placa= 2 h viga (Fig. lO). (Fig.lO)

Al producirse una unión de tope de dos vigas sobre el apoyo, es necesario reforzar la unión por medio de suples laterales cuyo lar­ go sea igual o superior a 4 h de la v iga. Los suples pu eden ser de madera aserrada o de algún tipo de placa y va n clavados por am­ bos lados (Fig. 11). (Fig.ll) 7

Un método tradicional para au­ mentar la superficie de apoyo , es colocar suples paralelos a la viga y por debajo de ella. Se usan cla­ vos o pernos para afianzar los su­ ples. Esta mayor superficie permi ­ te resolver adecuadamente una unión de vigas de tope, Jo que nor­ malmente ocurre debido al largo tradicional de la madera (Fig. 12). (Fig.l2)

El uso de diagonales es menos fre­ cuente, debido a que se requiere resolver las uniones de los extre­ mos de las diagonales por medio de ensambl es o pernos inclinados. Estos son difíciles de ejecutar con precisión en obra. Se simplifica ]a solución si se ponen topes de ma­ dera clavados, tanto en el pilar como en la v iga (Fig. 13). (Fig.13)

La tradicional unión de caja y es­ piga debe realizarse con maquina ­ rias para lograr un buen ensamble. La espiga no debiera atravesar la viga en su totalidad , menos aún si la estructura queda a la intempe­ rie, debido a que la humedad pe­ netra con facilidad en el sentido longitudinal de la fibra en la espi­ ga (Fig. 14). (Fig.14) 8

Esta unión metálica permite que el ancho del pilar y de la viga sean diferentes. La parte triangular su­ perior del herraje puede tener otra forma. El afianzamiento puede ser por medio de clavos, tornillos o pernos (Fig. 15). (Fig.lS)

La unión planteada en base a una pletina o un perfil U evita el volcamiento de la viga. Estos herrajes deben ser galvanizados para evitar su oxidación y el con­ siguiente manchado de la made­ ra. El perfil U da mayor resisten ­ cia lateral (Fig. 16). (Fig.16)

Al insertar el herraje en las piezas de madera, se logra protegerlo contra el calor en caso de un in­ cendio y además de la fácil oxida­ ción. También se destaca en este caso la pureza de la unión al no quedar ningún elemento metálico a la vista (Fig. 17). (Fig.17) 9

En los remates laterales del siste­ ma de viga sobré pilar, las unio­ nes se pueden resolver por medio de un perfil T inserto en la parte posterior. En estructuras para edi­ ficaciones, el revestimiento recubrirá la unión y sólo se apre­ ciarán las cabezas de los dos per­ nos, uno en la viga y el otro en el pilar (Fig. 18). (Fig.l8)

Según los esfuerzos a transmitir, el perfil puede ser de diferente ancho y además complementarse con una placa metálica de apoyo de la viga. Al tener revestimiento exterior, todo el herraje quedará recubierto de madera, protegién­ dolo contra el calor excesivo en caso de incendio (Fig. 19). (Fig.19)

Una unión fácil de realizar es in­ sertando una placa de contracha­ pado. Para lo cual sólo se requiere hacer una ranura del ancho del ele­ mento inserto en el término del pilar y la viga. La placa queda to­ talmente recubierta con la madera de los elementos estructurales CON TrV\CHAPADO

(Fig.20) 10

(Fig. 20) .

VIGA SOBRE PILAR EN DOS PISOS

8

Este tipo de un ión es bastante frecuente en la construcción ya que corresponde a la forma tradicional de construir, esto es, colocando una pieza estructural sobre l a otra y resolviendo los nudos por medio de ensam- ·. bles de mad era a madera; en este caso por unión de caj a y espi ga. En mu chos casos basta con montar los elementos en la forma antes nombrada y sin requerirse piezas espe­ ciales. Todos los elementos secundari os, como son las cadenetas, las vigas secundarias y las de piso, consti­ tuyen un sistema que garanti za u na buena unión entre la v iga y el pilar y permi te la transmisión de cargas. En sistemas estructur ales más simples es necesar io reforzar lateralmente este tipo de unión. La función de estos suples es la de asegurar el posible despl azamiento de la v iga o del pi lar superior y la de tran smitir en forma más directa la carga del p ilar superior al pilar i nferior, sin sobrecargar a la viga . De esta man era se reduce en la viga la presión perpend icular a la fibra en el apoyo de los pilare s, superior e inferior, evitando el posible aplastamiento de ésta.

En estructur as men ores basta su­ plir l ateral mente con piezas de madera aserrada o de pl acas, cla­ vadas a los elementos a unir. Es­ tas placas deberán tener una altu­ ra míni ma igu al al alto de la vi ga y tam bién un mínimo de cuatro clavos (Fig. 2 1). (Fig.21)

Los herrajes metálicos de unión pueden tener diferentes formas y largos, siendo los m ás usados l as pletinas. El espesor deberá deter­ m i narse de acuerdo con el tam a­ ño de los elementos a u n ir, siendo el espesor míni mo recomendado por l as normas, 2 mm. El herraje debe ser galvan izado. afianzado con pernos (Fi g. 22).

PLETINA

(Fig.22) 11

Cuando los pilares tienen un an­ cho mayor que la viga, se pueden insertar estas en rebajes y realiza­ dos en los extremos de los pila­ res. La ven taja de este tipo de unión es que parte de l as cargas se transmiten directamente de pilar superior al pilar inferior. Las lenguetas de los pilares deben te­ ner un espesor suficiente para que no se resquebrajen al ser clavadas. Es conveniente preperforar (Fig. 23). (Fig.23)

Una unión insertando la viga, sólo es posible cuando el costado del pilar es el doble del ancho de la viga. Hay un buen afianzamiento de la viga al pilar y una excelente transmisión de carga. Este tipo de construcción requiere pilares que tengan el alto total de dos niveles (Fig. 24). (Fig.24)

En estructuras mayores es conve­ niente dejar los herrajes in sertos en la madera , mejorando el aspec­ to de la unión y protegiéndolo con­ tra el calor en un posible incen­ dio. El af ianzamiento debe hacer­ se por medio de pernos, cu yas ca­ bezas pueden ser recubiertas por medio de tarugos (Fig. 25). (Fig.25) 12

VIGAS DE TOPE AL PILAR

e

Una de las condiciones que se requieren en sistemas de edificaciones prefabricadas, es que todos los para­ mentos verticales tengan una misma altura. Esto se logra cuando las vigas maestras y las vigas secundarias o de piso llegan a un a misma altura a los pilares. Por este motivo este sistema de vigas de tope al pilar, es especialmente recomendable para procesos de prefabricación . Estas uniones sólo son posibles por medio de elemen tos intermedios, suples o herrajes, ya que las vigas no tien en posibilid ad de apoyo directo en el pilar. Por otro lado se pueden lograr constru cciones muy flex ibles, desde el pu nto de visto de su montaje y también dada su posibi lidad de ser desarmados posteriormente, siempre que se diseñen adecuada mente los mecani smos de u nión. Las u niones de tope al pilar pueden ser la base para diseñar un sistema constru ctivo prefabricado que consta de pilares estándar, vigas estándar y paneles verticales tipológicos, además de los paneles de piso y de cielo.

La unión con suples es simple, pero general mente de aspecto re­ cargado. Los suples van clavados al pilar y deben ofrecer una super­ ficie sufici ente de apoyo a las vi­ gas. El afianzamiento de las vigas sólo es posible efectuar por me­ dio de clavos l anceros (Fig. 26).

En este tipo de unión sólo queda­ rá a la v ista el apoyo metálico. La placa vertical queda inserta en la madera . El sistema se afianza por medio de torni llos al pilar. La viga se apoya en l a base de la placa y se afianza por un perno horizon­ tal que une la v i ga a la placa me­ tálica inserta en ella (Fig. 27). (Fig.27) 13

(Fig.26)

(Fig.30) 14

El herraje más usual para afianzar vigas es u n elemento metá lico que da apoyo i nferior y lateral a la viga . Debe tener el ancho exacto de las vigas y el espesor del me­ tal, al igual que el ancho y largo dependerá de las secciones y de las solicitaciones de la estructura (Fig. 28). (Fig.28)

Para poder m·mar y desarmar fá­ cilmente las estructuras, es nece­ sario que la unión se resuelva por medio de un sistema de enganche de las vigas en el pi lar. Es posible diseñar múltiples formas de herraje. Este tipo de herrajes son más complejos, pero estéticamen­ te más atractivos (Fig . 29). (Fig.29)

Placas metálica s, posiblemente aluminio u otras aleaciones inoxi­ dables, insertas en los extremos de las vigas y su negativo inserto en los pilares, permiten lograr unio­ nes en las que los elementos me­ tálicos son invisibles (Fig. 30). (Fig.27) 13

DOBLE PILAR

D

Este sistema se caracteriza por distribui r la carga vertical, proven iente de la viga principal, entre dos o más pilares. Esto permite reducir la sección de cada uno de ellos, lo que en grandes estructuras puede ser impor­ tante para poder llegar a dimensiones adecuada s para mad era asenada o lamin ada, según sea el caso. En estru cturas menores esto es problemáti co, debido a que los pilares comienzan a defonnarse por pandeo, cuand o su sección es demasiado esbelta. Para poder reducir el efecto del pand eo, es recomendable que la sección de los pilares sea cuadrada o muy cercana al cuadrado, o en su defecto un ir los dos pilares cada 0.30 m a 0.60 m por medio de suples interca lados entre ellos y afianzados por medio de pernos que unan ambos pilares y trabajen como una unidad. Las vigas van intercaladas entre los pilares y pueden apoyarse en piezas metálica s o de madera que van entre los pilares que permiten aumentar el número de pernos, clavos o pasadores que transmitirán la carga de la viga a los pi lares.

La colocación de un taco debajo de la viga permHe el empleo de un mayor núm ero de pernos, evitatándose de esta manera la deformación de los pernos por so­ brecarga o el aplastamiento de la madera por carga perpendicular a la fibra en la viga. En esta solu­ ción es recomendable el uso de conectores de anillo inserto en la viga y los pilares (Fig. 31). (Fig.31)

Al apoyar la viga en rebajes efec­ tuad os en los pilares, se logra una buena transmisión de carga. El re­ baje debe ser muy ajustado. ya que se supone que el pi lar en la parte superi or de la viga. Variaciones dimen si onales significativas por el uso de madera verde, puede debi­ litar este tipo de unión (Fig. 32). (Fig.32) 15

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Al diseña r un apoyo metálico en U, es con ven iente que toda la carga se transmita por medio de los pernos que atraviesan este elemento. El perno superior tiene por única finalidad afianzar la viga y la perforación en la viga debiera ser alargada verti cal pa ra garantizar el apoyo de ésta sobre el metal aunque haya disminuido su sección al secarse (Fig. 33). (Fig.33)

Para aumentar la superficie de apoyo. y especialmente cuando deben unirse dos vigas de tope en este punto, con v iene diseñar el apoyo metálico en la forma indicada.También en este caso los pernos que atraviesan el soporte metálico deben tomar las cargas de la viga (Fig. 34). (Fig.34)

El aumentar el número de pilares se justifica cuando convergen al nudo cuatro vigas en un mi smo nivel y cada una requiere apoyo en los pilares. En ellos se entrecruzarán pernos en ambos sentidos, debiéndose respetar los distanciamientos establecidos por norma (Fig. 35). (Fig.35) 16

E

DOBLE VIGA

El sistema de doble v iga es el de más frecuente uso en la edificación, por proveer de apoyo a ambos lados del pilar para envigados secundar ios, entablados de piso o placas rigidizantes horizontales del sistema estructu ­ ral. Además permite reducir la superficie de sobrecarga a la mitad en cada viga, lográndose vigas maestras de dimension es comerciales . El inconveniente, como en otras solucion es, es que la transm isión de cargas debe efectuarse por medio de algún elemento secundario y no por apoyo di recto en el pilar, excepto cuando es posible rebajarlo reducien­ do su sección. En estructuras livianas este tipo de nud o se puede resolver con el empleo de clavos, pernos y una mejor solución es el uso de pernos con conectores de anillo que aumentan considerablemente l a superfici e de apoyo. En general los herrajes son simples y cumplen la funci ón de darle una superficie ele apoyo a las vigas.

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El u so de suples de madera es fre­

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dimensión ele la pieza de apoyo de cuente en uniones cl avadas . La madera dependerá del número de clavos que se requieren para la transmisión de la carga (Fig . 36).

Los ángulos metálicos laterales permiten u n buen apoyo de las vi­ gas . Las perforaciones para los pernos en las placas metálicas de­ ben efectu arse con mucha preci­ sión, para poder calzarlos . Las vi­

----.... gas van afianza das por debajo por medio de tornillo s (Fig. 37).

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(Fig.36)

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(Fig.37)

(Fig.35) 18

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El rebaje en el pilar permite un apoyo de las vigas, pero general­ mente es insuficiente por la poca superficie de éste y el posible aplastamiento de las vigas que podría generarse. Debe comple­ mentarse con pernos y conectores de anillos que afiancen las vigas al pilar asegurando la transmisión de las cargas por corte (Fig. 38). (Fig.38)

El uso de apoyos frontales permi­ te el distanciamiento de los apo­ yos y resuelve adecuadamente una unión de vigas de tope en este pun­ to. Estas van atornilladas o apernadas por debajo (Fig. 39). (Fig.39)

Incrustar ángulos laterales en el pilar puede solucionar en estruc­ turas livianas la transmisión de cargas por simple apoyo. Los per­ nos en ese caso sólo cumplen la función de mantener las vigas ape­ gadas al pilar (Fig. 40). (Fig.40) 18

F

APOYOS

En una estructura, diseñada adecuadamente para resistir las cargas horizontales, los pilares debieran trans­ mitir solamente cargas verticales de compresión. Esto en muchos casos no es así, por lo que la solución del apoyo debe considerar la transmisión de carga vertical y absorber los posibles esfuerzos laterales proven ien­ tes de vientos y sismos. En un si stema de pilar y viga, gran cantidad de pilares est<:ln al interior de la ed ificación y sólo algunos expuestos a la intemperie. Estos últimos requieren de un cuidadoso diseño, cuya solución evite el contacto directo de l a madera con la humedad y también el contacto del metal con la madera en la parte inferior, o sea en el sentido de l a fibra de la madera. Todos l os herrajes de los apoyos requieren de uno o varios elementos de anclaje que irán embut idos en la base de hormigón. Su dimensión y profundidad deberá someterse a cálculo. Por su estrecho contacto con el hormigón y con el subsuelo es necesario que estos herrajes sean de acero galva nizado o de acero inoxidable, especialmente si van insertados en la madera.

La solución m.ás simple es en base a dos pletinas empotradas que de­ berán tener el espesor suficiente para evitar el pandeo de ellas. La madera separada de la base per­ m i te una buena aireación de ella (Fig. 41). (Fig.41)

Una solución frecuente es dejar insertado en la base una placa de fierro sobre la cual posteriormen ­ te se soldará o atorn illará el ele­ mento que permitirá la unión con el pi lar. Este puede ser un ángulo o placas laterales (Fig. 42). 19

Una solución atractiva a la vista y especialmente adecuada para es­ pacios interiores, es insertar un fie­ rro Ten la base de la madera. Este herraje queda cubierto por la ma­ dera y lo único que se aprecia son las cabezas de los pernos. Estos pueden ser recubiertos por tarugos de madera (Fig. 43). (Fig.43)

El apoyo más usado está consti­ tuido por un fierro en U al que van soldadas patas de anclaje por la parte inferior. Es recomendable que la transmisión de carga se efectúe solamente por medio de los pernos, dejando separada la madera en su base para permitir su aireación (Fig. 44). (Fig.44)

¡1 1

(Fig.45) 20

1

También se puede lograr una unión retapada, insertando un tubo en la base del pilar. Se debe pro­ curar que la madera se apoye so­ lamente en este perfil tubular y mantener separada la madera de la base metálica, para evitar el con­ tacto de ésta con la humedad. Un perno que atraviesa el tubo y la madera evitará el levantamiento del pilar (Fig. 45).

El u so de perfiles canales por am­ bos l ados asegura el posible des­ plazami ento lateral del pilar. Es recomendable insertarlos en la madera pa ra ev itar ángulos ex­ puestos que pued en producir daño a las personas. Los perfiles deben quedar insertos en el horm igón, por lo que deben tomarse las pre­ cauciones para que queden perfec­ tamente alineados (Fig. 46). (Fig.46)

En estructuras de mayor dimen­ sión se requiere de apoyos más robu stos que abracen al pi lar y le afiancen en todas las direcciones. También en esta solución se reco­ mienda que las cargas verti cales se tran smitan al ten·eno por me­ dio de los pernos, dejando la ma­ dera separada en su base (Fig. 47). (Fig.47)

Esta solución ut iliza u n tubo re­ dondo o cuadrado que va anclado en el h ormigón. Sobre él lleva u na pletina que es la base de apoyo del pilar. La conexión con éste puede hacerse introdu ciendo un f ierro redondo en la m adera, lo que ga­ ranti za un apoyo d esmontable (Fig. 48). (Fig.48) 21

El empleo de canales metálicas por ambos lados impide el des­ plazamiento lateral del pilar. Si el empalme entre madera y fie­ rro en esta unión es de un lar­ go superior a los 0,50 m (me­ dida variable según el alto del pi l ar y la carga que soporta), puede considerarse ésta como un empotramiento para los efectos del cálculo estructural (Fig. 49). (Fig.49)

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Al usar canales metálicas abra­ zando el pilar se puede, reba­ jando la madera en la parte in­ ferior, lograr apoyar el pilar sobre el borde de las canales. La transmisión de carga se hará por apoyo directo del pi lar en el herraje y por medio de los pernos. La madera deberá que­ dar separada del hormigón del cimiento (Fig. 50).

(Fig.SO)

TUBO ACERO

PLETINA (Fig.Sl)

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La placa de unión va inserta en la mad era y el pilar tiene apo­ yo en la placa horizontal. Es una solución muy clara y lo único que queda visible es el tubo de apoyo. Los pernos pue­ den ir retapados por tarugos de madera (Fig. 51).

ARRIOSTRAMIENTO

G

Para asegurar la estabilidad del sistema pilar y viga, frente a solicitaciones com o sismo y v iento, es necesa­ rio arriostrar la estructura. Arriostrar es sinónimo de rigidizar, y este proceso debe abarcar todos los planos de una construcción, el plano inclinado de cubierta, el plano horizontal del entrepiso y los planos verticales. Esto se logra por medio de diafragmas diagonales que se interca lan entre pilares y vigas, o rigidizando los nudos , solución que es más complicada en madera que en otros materiales. La disposición de estos elemen­ tos rigidizantes se debe ubicar en la forma más simétrica posible para evitar el fenómeno de torsión en planta. El número de diagonales y diafragmas debe ser respaldada por el cálculo estructural. En el caso de emplear placas , estas van clavadas, apernadas o unidas por placas metálicas conectoras o pernos a los pilares y vigas, no generándose uniones de difícil solución. Los dia!'ragmas pueden estar conformadas por un bastidor de madera forrado con elementos rígidos, como placas de contrachapado, entablado machihembr ado diagonal o placas de madera aglomerada hidrorresi stente. La diagonales pueden ser de madera (resisten esfuerzos en ambas direcciones), barras metálicas (resisten esfuerzos sólo de tracción) y ángulos o tubos metálicos (resisten esfuerzos de tracción y compresión) y sus uniones con la estructura son aún más complejas y deben resolver la transmisión de cargas horizontales hasta el terreno de fundación.

(Fig.S2)

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El triángulo met<.llico colocado por debajo de la viga y el pilar y afian­ zado a ellas, permite in sertar el tie­ rro redondo de la diagonal. Esta se puede tensar al rematar su ex­ tremo con hilo, Jo que permite atornillada inserto en el triángulo de fierro (Fig. 53). (Fig.53)

Las diagonales están materializa­ das por fierro redondo soldable, el que va unido m ediante un herraje simple a la viga y al pilar. Eslos herrajes deben ir apernados entre ellos para que soporten en conju nto las solicitaciones de la uni ón. Es conveniente incorporar un tensor para regular la tensión en la barra (Fig. 54). (Fig.54)

Este tipo de anclaje, además de servir de apoyo a la d i agonal, co­ necta las vigas y el pilar por me­ dio de una placa única. Esta va inserta en las vigas y pilares, lo que permite que la diagonal vaya en el eje de la estructur a (Fig. 55). (Fig.55) 24

BIBLIOGRAFIA

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