“AÑO DE LA CONSOLIDACIÓN DEL MAR DE GRAU” UNIVERSIDAD CIENTÍFICA DEL PERÚ
FACULTAD DE CIENCIAS E INGENIERÍA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL DISEÑO DE TIJERALES DE MADERA
CARRERA
:
Ingeniería Civi
DOCENTE
:
Ing! Mari" Vea R"#ríg$e%
CURSO
:
Di&e'" en a(er" ) *a#era
INTEGRANTES
:
ELIAS DA SILVA+ Mig$e Mar,ín GON-ALE- POLAR MESIA+ Man"" .IM/NE- PANDURO+ Vane&&a S0enanie
1234 San .$an 5a$,i&,a 6 Per7
Las armaduras de madera presentan grandes ventajas para la solución de coberturas de casas por su posibilidad de cubrir luces mayores que usando sistemas a base de viguetas, lo que posibilita una mayor flexibilidad en el diseño arquitectónico, evitando la construcción de paneles interiores portantes. El relativo poco peso las hace más manejables en el montaje que otros sistemas asimismo, mediante armaduras es posible utili!ar maderas cortas que en el mercado son más económicas. Estas caracter"sticas hacen de las armaduras un sistema de uso generali!ado para la construcción de techos de casas de madera. #omo parte de los programas de investigación de componentes estructurales llevados a cabo por los pa"ses del $rupo %ndino, dentro del Estudio &ntegral de la 'adera para la #onstrucción, se han ensayado alrededor de ()) armaduras prediseñadas para facilitar al proyectista una solución directa a sus condiciones de carga, pendiente y lu!. *e incluye la información básica de diseño para armaduras ligeras, que forma el cuerpo principal de estas recomendaciones. Estas son aplicables principalmente a cerchas o armaduras de hasta +( m de lu! de uso residencial o para edificaciones pequeñas.
-'%* / 0-0-#&-1E* En general hay dos aspectos que considerar en el dimensionamiento inicial de una armadura2 La forma exterior o contorno, que para una lu! determinada se refiere a la altura de la armadura o su pendiente, y la distribución interna de las barras, que es función de su máxima longitud recomendable y la necesidad de su triangulación para trasmitir las cargas a los apoyos. La ubicación de las correas que reciben la cobertura influye tambi3n en la ubicación de los nudos y por consiguiente en el n4mero de paños. La forma o contorno exterior depende del tipo de cobertura, las condiciones arquitectónicas de la estructura y de la lu! por cubrir. 0ara evitar en lo posible esfuer!os por flexión de la cuerda superior es conveniente la ubicación de los nudos directamente debajo de las correas. %simismo, para evitar el uso de secciones pesadas en esta misma cuerda, es recomendable que la longitud de estos elementos no exceda los (.5 m. % continuación se muestran algunas de las formas más comunes en armaduras de madera y que tienen un rango de luces económico desde los 6 a los +( m. 7ebe considerarse que estas recomendaciones se refieren principalmente a armaduras ligeras. *in embargo, es posible diseñar armaduras de madera para cubrir luces mayores, haciendo laso de otras configuraciones, tipos de elementos y detalles constructivos. Pendiente.- La pendiente de una armadura se define como la inclinación de sus aguas, o sea el ángulo que
hace la cobertura con la hori!ontal
#uando una armadura no es sim3trica, cada tramo será medido desde la cumbrera hasta los apoyos,
#uando una armadura no es sim3trica, cada tramo será medido desde la cumbrera hasta los apoyos, #onsiderando los diferentes factores involucrados, la pendiente +8( es por lo general más económica. Esta puede ser excesiva para la arquitectura moderna por lo que más difusión encuentra 94ltimamente la pendiente 58+(. :+;. En la
. Espaciamiento. El espaciamiento más económico depende del costo relativo de las armaduras, de las correas y -
cobertura. Es conveniente usar el mayor espaciamiento entre armaduras porque resulta por lo general, en el diseño más económico. El incremento en costo :en la armadura; por mayor espaciamiento es m"nimo comparado con el ahorro por área cubierta. 7ebe usarse por lo general aquel espaciamiento igual a la máxima lu! que cubran las correas más económicas. Configuración interna. La configuración de los elementos internos de la armadura debe resultar en paños -
tales que redu!can el n4mero de nudos. 0or otro lado, los nudos deben tambi3n reducirse a un m"nimo debido al alto costo de mano de obra involucrado en su fabricación total. 7ebe considerarse además •
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?ue la esbelte! de los elementos en compresión :cuerdas y diagonales o montantes; no debe ser excesiva, ya que la capacidad de carga disminuye rápidamente con el incremento de esbelte!. ?ue la flexión en las cuerdas superiores, debido a cargas en el tramo, no debe ser excesiva ya que el efecto magnificador de la presencia simultánea de la carga axial en la barra la hace más desfavorable a4n. ?ue el ángulo interno entre cuerdas y entre 3stas y las diagonales no sea muy pequeño, porque esto resulta en fuer!as muy grandes en las respectivas barras y requiere uniones excesivamente refor!adas. Este problema es cr"tico en las uniones extremas de armaduras a dos aguas.
<&0-* 7E ELE'E1<-* En armaduras de madera se usan normalmente elementos simples y m4ltiples. 0ara armaduras ligeras los más comunes se limitan a elementos de una o dos pie!as paralelas. 0ara armaduras de mayores dimensiones se usa una variedad de combinaciones de elementos de diversas caracter"sticas :(,=;. La combinación más apropiada de elementos depende de la magnitud de las cargas, de las luces por cubrir y de las conexiones adoptadas2 0ara armaduras con cargas livianas se usan todos los elementos de una sola pie!a sólida de madera. Estos requieren cartelas de refuer!o en las uniones :ig. ++.(a;. *i las cargas son algo mayores, se combinan las diagonales y montantes de pie!as simples con cuerdas dobles :@er ig. ++.(b y d; o viceversa.
<&0-* 7E A1&-1E* Las figuras ++.= ilustran diferentes posibilidades de solucionar los nudos de l as cuatro maduras más comunes usadas en la construcción con madera. En el diseño de los nudos se consideran soluciones con clavos y pernos, as" como refuer!os en las barras tales como cartelas, de madera sólida o contrachapada, pletinas, bloques de refuer!o. Estas soluciones constituyen sólo una pauta en el proceso de diseño de la armadura y deben sustentarse en los otros factores involucrados, como dimensiones de las barras, colocación de los elementos de unión, dirección de las fuer!as en relación al grano de la madera, etc.
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Las armaduras deben diseñarse para soportar todas las cargas aplicadas, seg4n se especifica en el #ap. C, cuando sea necesario se deben considerar cargas de montaje u otras cargas especiales. En caso de que la cuerda inferior soporte un cielo raso se debe considerar una carga m"nima de =) Dg8m (
Las armaduras deben diseñarse para soportar todas las cargas aplicadas, seg4n se especifica en el #ap. C, cuando sea necesario se deben considerar cargas de montaje u otras cargas especiales. En caso de que la cuerda inferior soporte un cielo raso se debe considerar una carga m"nima de =) Dg8m (
7eflexiones Las condiciones de carga de la armadura que se consideren en el cálculo de sus deflexiones deben satisfacer los criterios recomendados en el #ap"tulo :*ecc. .(;. En el caso en que la armadura soporte un cielo raso de yeso u otros acabados que pudieran ser afectados en forma similar por las deformaciones, se debe verificar que las barras que constituyen la cuerda inferior cumplan con los requisitos de deflexión máxima admisible presentados en el #ap. . El cálculo de deflexiones en las armaduras se basará en los m3todos de análisis habituales en la buena práctica de la ingenier"a. Estas son deflexiones elásticas correspondientes al cálculo por m3todos de trabajos virtuales que suponen las uniones como articulaciones perfectas e indeformables. *in embargo, en armaduras de madera, los nudos Fempernados o clavadosF se deforman, contribuyendo a incrementar la deformación final. %demás todas las deformaciones crecen con el tiempo debido a cambios en el contenido de humedad de la madera. Estas consideraciones deben tomarse en cuenta al verificar la tolerancia de deformaciones :@er 0arte ++2 #omentarios;. En el caso de que el espaciamiento entre armaduras sea igual o menor que 6) cm se recomienda considerar como módulo de elasticidad el E prom, en caso contrario, se deberá considerar el módulo de elasticidad m"nimo Emin. En las armaduras ligeras generalmente no se considera la contraflecha, pero si por una ra!ón espec"fica, es necesaria, se recomienda que sea del orden de +8=)) de la lu! de la armadura
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'aterial. Es recomendable el uso de maderas del $rupo #, pues debido a su baja densidad son fáciles de clavar y livianas para su montaje. 'aderas de otras especies de grupos más densos pueden usarse tambi3n con uniones ensambladas y8o empernadas.
7imensiones '"nimas Las secciones de los elementos no deben ser menores de 6.5 cm de peralte y > cm de ancho :dimensiones reales secas;, a menos que se usen cuerdas de elementos m4ltiples, en cuyo caso pueden considerarse anchos más pequeños. Los elementos de unión deben cumplir con los requisitos que se presentan en el #ap. +( :*ecc. +(.(;. *e recomienda que en el caso de usar cartelas de madera contrachapada, 3sta sea de un espesor no menor a +) mm. 7e preferencia la densidad básica de la madera de las chapas debe ser mayor de ).> para permitir a los clavos desarrollar sus cargas de trabajo sin aplastar rápidamente la cartela. *i no se dispone de madera contrachapada de calidad estructural :fabricada con colas resistentes a la humedad; las cartelas de madera sólida son más recomendables.
Esfuer!os %dmisibles y 'ódulo de Elasticidad En caso de que el espaciamiento entre armaduras sea de 6) cm o menos, los esfuer!os admisibles pueden ser incrementados en un +) por ciento y se puede usar el módulo de elasticidad promedio, E prom. En caso contraI rio, se considerarán los esfuer!os admisibles sin ning4n incremento y el módulo de elasticidad m"nimo, Emin. Longitud Efectiva La longitud efectiva de los distintos elementos de una armadura se determinará seg4n lo estipulado en la y ++.5. 0ara las cuerdas o bridas superior e inferior deberán considerarse tanto la longitud efectiva fuera del plano como en el mismo plano de la armadura. 0or lo general, estas dos longitudes efectivas son diferentes, ya que las condiciones de arriostramiento en ambas direcciones o planos son distintas. a) Longitud efectiva fuera del plano
b) Longitud efectiva en el plano
Esbelte! El valor máximo de a. relación de esbelte! :l 8d; en el diseño de elementos sometidos a cargas axiales de compresión o tracción será de 5) y ) respectivamente. ef
En el caso de cuerdas sometidas a compresión, se #onsiderarán dos relaciones de esbelte! una en el plano de la armadura y otra fuera del mismo. En el plano, la dimensión resistente al pandeo será el peralte o alto de la cuerda, h. uera del plano lo será el ancho de la escuadr"a, b si se trata de una sección 4nica de madera sólida. #uando se trata de cuerdas con más de una escuadr"a :elementos compuestos o m4ltiples; el ancho equivalente para el pandeo dependerá de la forma de conexión de los elementos m4ltiples y de sus espaciadores. :@er *ecc. ++.H;. El diseño debe hacerse en función de la mayor relación de esbelte! que se presente, considerando a su ve! la longitud efectiva en cada dirección. : ig. ++.>;.
#uerda con #arga en el
Estabilidad y %rriostramiento 0ara garanti!ar que las armaduras puedan desarrollar toda su capacidad de diseño es nece sario que sus apoyos y arriostres sean adecuados. En las ig. ++.C y & +. se presentan algunas soluciones de apoyo de armaduras sobre muros de madera y otros materiales.
El arriostramiento es necesario no solamente para permitir a las armaduras desarrollar toda su capacidad de diseño, sino para impedir una falla conjunta por inestabilidad. Esta puede presentarse cuando las armaduras de los extremos no encuentran puntos fijos exteriores donde transferir las cargas fuera de su plano. 0ara garanti!ar un adecuado comportamiento de las armaduras, tanto local como global, es recomendable la
El arriostramiento es necesario no solamente para permitir a las armaduras desarrollar toda su capacidad de diseño, sino para impedir una falla conjunta por inestabilidad. Esta puede presentarse cuando las armaduras de los extremos no encuentran puntos fijos exteriores donde transferir las cargas fuera de su plano. 0ara garanti!ar un adecuado comportamiento de las armaduras, tanto local como global, es recomendable la colocación de arriostres en los siguientes planos.
#uerda *uperior En el plano definido por las cuerdas superiores la colocación de arriostres es necesaria porque esta !ona, en cada una de las armaduras, está sometida a fuer!as de compresión, dando origen a una tendencia al pandeo que es indispensable restringir. *i sobre las armaduras se coloca un entablado o9 cobertura similar a base de tableros es decir elementos que están debidamente unidos a las armaduras a todo lo largo de la cuerda superior no será necesario un sistema de arriostramiento adicional, ya que este revestimiento constituye un diafragma r"gido que resiste el movimiento lateral.
#uando se colocan correas que soportan a su ve! la cobertura, 3stas proveen arriostraImiento longitudinal siempre y cuando est3n adecuadamente unidas a la cuerda superior. *u espaciamiento máximo debe ser tal que la esbelte! resultante fuera del plano sea menor o igual a la esbelte! en el plano, que es generalmente la
#uando se colocan correas que soportan a su ve! la cobertura, 3stas proveen arriostraImiento longitudinal siempre y cuando est3n adecuadamente unidas a la cuerda superior. *u espaciamiento máximo debe ser tal que la esbelte! resultante fuera del plano sea menor o igual a la esbelte! en el plano, que es generalmente la usada en el diseño de los elementos de la cuerda :*ecc. ++,5.=;. 7e lo contrario estas pie!as desarrollarán una carga menor que la de diseño reduciendo su seguridad al pandeo. %dicionalmente debe colocarse un sistema de arriostre diagonal que impida el pandeo de todas las armaduras al mismo tiempo. Esto puede suceder, a pesar de la presencia de las correas, ya que 3stas restringen el movimiento de una armadura con respee2o a la otra, pero no impiden por s" solas el movimiento del conjunto. Este arriostramiento diagonal se logra con riostras colocadas debajo de la cuerda superior, definiendo una !ona o paño r"gido debidamente triangulado :ig. ++.H;. El arriostramiento diagonal debe colocarse en ambos extremos del techado, y cuando la edificación mide más de + m de largo debe reKpetirse cada 6 m. Las pie!as deben tener un ancho m"nimo de > cm para los espaciamienKtos usuales de armaduras :) cm a + m;.
#uerda &nferior
#uerda &nferior 0ara mantener el espaciamiento de las cuerdas inferiores es conveniente la colocación de riostras longitudinales continuas espaciadas a cada (.> a = m :ig. ++.+);. Estas riostras deben extenderse a todo lo largo de la edificación, aseguradas debidamente a la cuerda inferior. %dicionalmente y para dar estabilidad global a este sistema longitudinal se debe colocar un arriostramiento diagonal en ambos extremos. #uando la edificación es larga estas riostras diagonales deben repetirse cada 6 m.
L"nea de #umbreras
L"nea de #umbreras En el plano vertical definido por la l"nea de cumbreras es recomendable la colocación de un sistema de arriostres diagonales en forma de cru! de *an %ndr3s :dobles diagonales cru!adas; espaciadas a cada 6 m o al doble de largo hori!ontal de las diagonales :ig. ++.+);. EE'0L- 7E #%L#AL- 7E AEB%* / L-1$&
En la misma
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el Junta del Acuerdo de Cartagena
