Miembros en estructuras de madera

Stephanie Bueno CI. 21577619
REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA EDUCACIÓN
INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO SANTIAGO
MARIÑO
ESCUELA DE ARQUITECTURA
ESTRUCTURAS IV

 Toda edificación requiere una base de
sustentación encargada de recibir
diferentes esfuerzos y transmitirlos al suelo.
A esta base de sustentación se le
denomina fundación. El tipo de esfuerzo
relevante a que se somete el suelo es el
de compresión, producto del peso propio
de la fundación, muros, entrepisos y
techumbre, más las sobrecargas de uso.
oLa fundación, aísla la edificación
del terreno, resguardándola tanto de
humedad como del ataque de
termitas y de otros insectos, factores
gravitantes en la pérdida de
resistencia de una estructura en
madera.

 En la construcción en madera
se recurre normalmente a
sistemas de cimentación
tradicional, constituidos por
pozos o zanjas rellenos con
obras de fábrica (hormigón
ciclópeo, en masa o armado,
mampostería o fábrica de
ladrillo), el único problema que
se presenta es la organización
constructiva del arranque de
la construcción en madera
sobre el plano superior de la
cimentación
Para ello se conseguir un aislamiento eficaz entre
las soleras o durmientes de madera y su apoyo,
mediante el empleo de chapas metálicas o telas
asfálticas. Si se trata de pies derechos, las soluciones
que encontramos pueden ser diversas, según el tipo
de unión que precisemos.

Anclajes en piedra:
 Unión empotrada

Anclajes en macizos de hormigón:
 Unión articulada
En este encuentro el pilar puede girar en todas
direcciones debido a la elasticidad del acero que
lo une a la cimentación.

Anclajes en zapatas de hormigón armado:
 Unión empotrada oculta
Las cartelas quedan en el interior del soporte,
impidiendo los movimientos de este en ambas
direcciones.

 Unión empotrada y oculta
En esta se rigidiza el empotramiento en una
dirección quedando semiempotrada en la
perpendicular.

 Uniones empotradas y vistas

Fundación superficial:
 Sistema de
cimentación que se
encuentra justo
debajo de la parte
inferior de una
estructura y que se
apoya directamente
sobre el terreno
transmitiendo las
cargas del edificio
mediante
compresión vertical.

 Fundación profunda
Aquella que, dada la mala calidad
o insuficiente capacidad de soporte
del terreno superficial, debe
profundizarse, ya sea para alcanzar
los estratos que sí tienen la capacidad
de soporte requerida (fundación
soportante) o que por el roce entre la
superficie lateral de la fundación y el
terreno se soporte la estructura
(fundación de fricción).
Esta fundación se materializa por
medio de pilotes cilíndricos o
prismáticos de madera, hormigón o
metal, que sirven de fundación
hincados en el suelo.
Pilote

 Zapatas: son un tipo de cimentación superficial que
puede ser empleada en terrenos razonablemente
homogéneos y de resistencias a compresión medias
o altas.

 Fundación aislada:
Sirven de base de elementos estructurales puntuales
como son los pilares; de modo que esta zapata amplía
la superficie de apoyo hasta lograr que el suelo soporte
sin problemas la carga que le transmite.

 Fundación aislada de pilotes de
hormigón
Consiste en cimientos aislados de
hormigón en masa, a los que se les
incorpora una armadura de acero en
barras, cuya función es anclarlos a una
viga de fundación de hormigón
armado, que desempeña la función de
un sobrecimiento armado.

 Fundación aislada con pilotes de
madera
Es el sistema más adecuado, para
viviendas de madera de uno y dos pisos.
Al diseño del cimiento aislado de
hormigón en masa, se le incorpora un
rollizo de 8” a 10” de diámetro (pilote
impregnado con 9 Kg/m3, de óxidos
activos de C.C.A.) los cuales son unidos
mediante las vigas principales, de
especificaciones, secciones y
características estructurales, según
cálculo, donde se materializa la
plataforma de madera que conforma el
piso de la vivienda.

 Plataforma de hormigón
Estructura horizontal conformada por capas de
diferentes materiales (ripio, arena, hormigón) y de
distintos espesores que se apoya en el terreno
natural con capacidad de soporte suficiente

 Son aquellos en que las cargas son transmitidas por las vigas que
trasladan a los postes y estos a las fundaciones. Utilizado
principalmente cuando se deben salvar luces mayores, pudiendo
dejar plantas libres de grandes áreas. Utiliza pilares o postes, los
cuales están empotrados en su base y se encargan de recibir los
esfuerzos de la estructura a través de las vigas maestras ancladas
a estos, sobre las cuales descansan las viguetas que conformarán
la plataforma del primer piso o del entrepiso.
 Utiliza pilares o
postes, los cuales
están empotrados
en su base y se
encargan de recibir
los esfuerzos de la
estructura a través
de las vigas
maestras ancladas
a estos, sobre las
cuales descansan
las viguetas que
conformarán la
plataforma del
primer piso o del
entrepiso.

 Las columnas de madera
pueden ser de varios tipos:
maciza, ensamblada,
compuesta y laminadas unidas
con pegamento. De este tipo
de columnas la maciza es la
más empleada, las demás son
formadas por varios elementos.

 Fórmula para el diseño de columnas en madera:
P = 0,30 x E
A L (al cuadrado)/d
P = Carga axial en libras
A = Área de la sección transversal
E = Modulo de elasticidad de la madera en libras por pulgada cuadrada.
L = Longitud de la columna sin soporte lateral en pulgadas.
d = Dimensión del lado menor de la sección transversal en pulgadas.
El modulo de elasticidad para las diferentes maderas viene dado por la
tabla siguiente, también se puede encontrar en un libro que trate sobre
estructuras en madera.

 Una viga es un elemento estructural
que resiste cargas
transversales. Generalmente, las
cargas actúan en ángulo recto con
respecto al eje longitudinal de
la viga.
 Las cargas aplicadas sobre una viga
tienden a flexionarla y se dice que el
elemento se encuentra a flexión. Por
lo común, los apoyos de las vigas se
encuentran en los extremos o cerca
de ellos y las fuerzas de apoyo hacia
arriba se denominan reacciones.
 Son elementos de dimensiones más
esbeltas que las columnas, se
encuentran apoyadas
directamente sobre las columnas o
sobre una viga principal, formando
entrepisos o la estructura de un
techo

 Debido a la incertidumbre
en el grado de continuidad
que puede lograrse en las
uniones entre las vigas y
columnas, y entre estas y la
cimentación, se deben
contar con elementos que
provean estabilidad lateral
al sistema.
 Esto se obtiene por medio
de miembros en diagonal
que formen triángulos,
diafragmas de madera u
otros elementos
adecuadamente unidos al
conjunto de vigas y
columnas.

Centroides
 El centro de gravedad de un sólido es
un punto imaginario en el cual se
considera que todo su peso está
concentrado o el punto a través del
cual pasa la resultante de su peso. El
punto en un área plana que
corresponde al centro de gravedad
de una placa muy delgada que tiene
las mismas áreas y forma se conoce
como el centroide del área.
 Cuando una viga se flexiona debido a
una carga aplicada, las fibras por
encima de un cierto plano en la viga
trabajan en compresión y aquellas por
debajo de este plano, a tensión. Este
plano se conoce como la superficie
neutra. La intersección de la superficie
neutra y la sección transversal de
la viga se conoce como el eje neutro.
Además de la resistencia de la madera, caracterizada
por los esfuerzos unitarios admisibles, el comportamiento
de un miembro estructural también depende de las
dimensiones y la forma de su sección transversal, estos dos
factores se consideran dentro de las propiedades de la
sección.

Radio de Giro
 Esta propiedad de la sección transversal de un miembro estructural
está relacionada con el diseño de miembros sujetos a
compresión. Depende de las dimensiones y de la forma
geométrica de la sección y es un índice de la rigidez de la sección
cuando se usa como columna. El radio de giro se define
matemáticamente como r= A I /, Donde I es el momento de inercia
y A el área de la sección. Se expresa en centímetros porque el
momento de inercia está en centímetros a la cuarta potencia y el
área de la sección transversal está en centímetros cuadrados. El
radio de giro no se usa tan ampliamente en el diseño de madera
estructural como en el diseño de acero estructural. Para
las secciones rectangulares que se emplean comúnmente en las
columnas de madera, es más conveniente sustituir el radio de giro
por la dimensión lateral mínima en los procesos de diseño de
columnas.
Momento de inercia
 Se define como la suma de los productos
que se obtienen al multiplicar todas las
áreas infinitamente pequeñas por el
cuadrado de sus distancias a un eje

DEFLEXIONES ADMISIBLES
 Se llama flecha o deflexión a la deformación que
acompaña a la flexión de una viga, vigueta o
entablado. La flecha se presenta en algún grado en
todas las vigas, y el ingeniero debe cuidar que la flecha
no exceda ciertos límites establecidos.
Es importante entender que una
viga puede ser adecuada para
soportar la carga impuesta sin
exceder el esfuerzo flexionante
admisible, pero al mismo tiempo
la curvatura puede ser tan
grande que aparezcan grietas
en los cielos rasos suspendidos
revestidos, que acumule agua
en las depresiones de las
azoteas, dificulte la colocación
de paneles prefabricados,
puertas o ventanas, o bien
impida el buen funcionamiento
de estos elementos.

 La cercha es de fácil y rápida confección, puede ser
prefabricada o armada a pie de obra y su diseño le permite
salvar grandes luces. El tamaño no está limitado por el largo de
las piezas comerciales, puesto que existen sistemas de unión que
permiten conformar elementos de dimensiones mayores. Su uso
en viviendas evita sobrecargarla estructura de los pisos inferiores,
y la necesidad de tabiques estructurales interiores. Como
inconveniente está el hecho que en general reduce el
aprovechamiento de la mansarda, pero existen alternativas de
cerchas que permiten un mejor uso de dicho espacio

Método de las secciones
 La porción de la armadura que se escoge se
obtiene trazando una sección a través de tres
barras de armadura, una de las cuales es la
barra deseada; dicho en otra forma, trazando
una línea que divida la armadura en dos partes
completamente separadas pero que no
intercepte más de tres barras.
Método de los nodos
Como toda la cercha está en equilibrio, cada pasador
debe estar en equilibrio. El hecho de que un pasador esté
en equilibrio puede expresarse haciendo un diagrama de
cuerpo libre y escribiendo dos ecuaciones de equilibrio. La
distribución de nodos y barras en una armadura simple es tal
que siempre es posible encontrar un nodo en que sólo haya
dos fuerzas desconocidas. Estas fuerzas pueden calcularse
siguiendo los métodos de equilibrio, y sus valores pueden
trasladarse a los nodos adyacentes y tratarse como
cantidades conocidas en dichos nodos. Este procedimiento
puede repetirse hasta que se hallen todas las fuerzas
desconocidas. El diagrama de Maxwell, facilita el análisis
gráfico de problemas en armaduras.
 Resolución de cerchas

 Elementos que conforman una cercha
Par o pierna: cada una de las dos piezas inclinadas de un tijeral que
forman las aguas de una techumbre.
Tirante: pieza horizontal de una cercha que une el extremo inferior de
los pares e impide que se separen. Diagonales: pieza inclinada
que une un par con el tirante.
Tornapunta: elemento que
disminuye la luz de los pares
y por lo tanto su escuadría.
Pendolón: elemento vertical
que une un punto de la
cumbrera con otro del
tirante.
Péndola o montante:
elemento vertical que une
un punto del par con otro
del tirante.

 Howe: Está compuesta por montantes que
trabajan a la tracción y diagonales que lo
hacen a la compresión. Es apta para ser
trabajada en un mismo material.
oPratt: Consta de montantes verticales que trabajan a la
compresión y diagonales a la tracción. Los elementos diagonales
encargados de resistir el esfuerzo de tracción son más largos que
los sometidos a la compresión. Se recomienda su uso para
pendientes entre 25° y 45° y luces de hasta 30 m.

 Fink: Es la más usada para
viviendas o estructuras livianas.
Permite salvar luces de entre 12
a 18 m siempre que la
pendiente sea superior a 45°.
•Cerchas simples: pares, diagonales y
cuerda van en un mismo plano. Esto las
hace fácil de armar y la solución en la
unión de los nudos se debe efectuar por
medio de tableros estructurales
contrachapados, acero, placas
perforadas o dentadas.
•Cerchas compuestas: tiene la particularidad de tener piezas
adecuadamente interconectadas para funcionar como una
unidad. El hecho de tener elementos dobles o triples da mayor
rigidez y facilita la solución de nudos al coincidir los ejes neutros
de los distintos elementos. Su unión se realiza por medio de
clavos, pernos, pasadores o conectores, así como elementos
mecánicos de unión.

 Las losas de entrepiso se
consideran como uno de
los elementos más
delicados en la
construcción de vivienda,
ya que una colocación
incorrecta del acero de
refuerzo puede llevarla al
colapso sin necesidad de
que sobrevenga un sismo.
 Son los elementos rígidos
que separan un piso de
otro, construidos
monolíticamente o en
forma de vigas sucesivas
apoyadas sobre los muros
estructurales.

 Cumplen las siguientes funciones:
- Función arquitectónica: Separa
unos espacios verticales formando
los diferentes pisos de una
construcción; para que esta función
se cumpla de una manera
adecuada, la losa debe garantizar el
aislamiento del ruido, del calor y de
visión directa, es decir, que no deje
ver las cosas de un lado a otro.
- Función estructural: Las losas o placas
deben ser capaces de sostener las cargas
de servicio como el mobiliario y las
personas, lo mismo que su propio peso y el
de los acabados como pisos y revoques.
Además forman un diafragma rígido
intermedio, para atender la función
sísmica del conjunto.

 Se pueden clasificar así:
SEGÚN LA DIRECCIÓN DE CARGA:
- Losas unidireccionales: Son aquellas en que la carga se transmite en
una dirección hacia los muros portantes; son generalmente losas
rectangulares en las que un lado mide por lo menos 1.5 veces más que
el otro. Es la más corriente de las placas que se realizan en nuestro
medio.
- Losa o placa bidireccionales: Cuando se dispone de muros portantes
en los cuatro costados de la placa y la relación entre la dimensión
mayor y la menor del lado de la placa es de 1.5 o menos, se utilizan
placas reforzadas en dos direcciones.
- Losa o placas apoyada en madera: Son
las realizadas sobre un entarimado de
madera, complementadas en la parte
superior por un diafragma en concreto
reforzado.

 El techo de madera es un
sistema que puede estar
compuesto de una serie de
vigas, casi siempre
inclinadas, un conjunto de
armaduras o la combinación
de ambos. Se apoyan sobre
tabiques de madera, muros
de mampostería o sobre
vigas principales de madera
u otro material.

 La cubierta final: lámina,
teja, baldosas, etc. Se
apoya por medio de
costaneras o vigas
secundarias a la
estructura principal de
techo.
 Las uniones entre
miembros de una
armadura de techo o
entre vigas inclinadas y
sus apoyos juegan un
papel importante para
el buen
comportamiento de
este sistema estructural.

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