estructura tensión - madera

PROCESO DE ANLISIS

ACCIONES

Permanentes y variables

Anlisis de cargas. Acciones y

reacciones

SOLICITACIONES

DEFORMACIONES

El material sufre deformaciones, las

partculas se alejan y se acercan

ESFUERZOS:

MOMENTO F., CORTE Y NORMAL

El material intenta preservar sus

condiciones iniciales

TENSIONES

Medida del esfuerzo

EQUILIBRIO

EXTERNO

(ESTTICA)

EQUILIBRIO

INTERNO

(RESISTENCIA DE

MATERIALES)

Conceptos: f - - E - Madera: caractersticas - fk - fd - E - Ejemplo

f ( Kg/cm2) = F (Kg) A(cm2)

F (Kg)

A (cm) f (Kg/cm)

CONCEPTO DE TENSIN (f)

TENSIN: Relacin entre la fuerza actuante y el rea sobre la cual est aplicada la fuerza.

tensin = Fuerza rea

BARRA DE ACERO SOMETIDA A TRACCIN

Conceptos : f - - E - Madera: caractersticas - fk - fd - E - Ejemplo

Tensin media Tensin alta Tensin baja

Lo + L

A (cm2)

T T

DEFORMACIN ESPECFICA ()

BARRA DE ACERO SOMETIDA A TRACCIN

Tensin de traccin

Longitud inicial (Lo): 200 cm L = 0.14 cm

DEFORMACIN ESPECFICA = 0.14 cm / 200cm

= 0.0007 = 0.7

DEFORMACIN ESPECFICA: relacin entre deformacin (en este caso alargamiento) y su longitud inicial.

Deformacin especfica () = L (cm) L (cm)

F (kg)

A (cm)

f (Kg/cm)

f = ( F / A ) F = f x A

F (kg)

A (cm)

f (Kg/cm)

f = ( F / A ) F = f x A

Lo + L

A (cm)T T

LoL L

Lo + L

A (cm)T T

LoL L/2 /2


Materiales

Diagramas Tensin-Deformacin

COMPORTAMIENTO DE MATERIALES

GOMA ELSTICA PLASTILINA

()

f (k

g/c

m2)

() f (kg/cm

2)


C

()

C

CONCEPTO: MDULO DE ELASTICIDAD (E)

DIAGRAMA TENSIN DEFORMACIN

A - B comportamiento elstico

B - C comportamiento plstico

C rotura

MDULO DE ELASTICIDAD (E): relacin entre la tensin (f) y la deformacin especfica ( ).

E (Kg/cm2) = f (Kg/cm) ()

Mdulo de Elasticidad = Tensin Def. Esp.

Es una caracterstica del material que indica cun deformable es. (su ADN)

()


COMPORTAMIENTO DE MATERIALES

COMPARACIN DEL MDULO DE ELASTICIDAD (E) DE MATERIALES USADOS EN ESTRUCTURAS

2.100.000 Kg/cm2

90.000 a 200.0000 Kg/cm2 140.000 a 350.000 Kg/cm2

PARA LAS ESTRUCTURAS ES IMPORTANTE DETERMINAR PARA CADA MATERIAL LOS VALORES MXIMOS QUE PUEDEN RESISTIR SIN ROMPERSE O DEFORMARSE EXCESIVAMENTE


MADERA

Material orgnico y natural. Heterogneo en su aspecto y comportamiento

FORMAS COMERCIALES DE LA MADERA PARA ESTRUCTURAS:

ASERRADA O MACIZA: aserrado del tronco. Estacionadas y estabilizadas para disminuir contenido de humedad y sustancias orgnicas.

MADERA LAMINADA: Encolado a presin de elementos pequeos previamente acondicionados. Producto industrial con menos heterogeneidad. Piezas de mayores dimensiones.

MADERA COMPENSADA: Encolado a presin de lminas de madera alternando la disposicin de las fibras. Elementos planos.

MADERA RECOMPUESTA: placas formadas por astillas de madera encoladas y prensadas.


ESTRUCTURA DE LA MADERA

SECCIN TRANSVERSAL: ANILLOS QUE MARCAN EL CRECIMIENTO. EL TRONCO EST FORMADO POR FIBRAS LONGITUDINALES (CLULAS TUBULARES HUECAS)

LAS PIEZAS MACIZAS SE CORTAN SEGN EL EJE LONGITUDINAL DEL TRONCO


COMPORTAMIENTO: MADERA FRENTE A SOLICITACIONES

MATERIAL ANISTROPO: la resistencia y la rigidez son distintas segn la direccin de aplicacin de la fuerza, paralela o perpendicular a las fibras

BUENA RESISTENCIA a traccin y compresin paralela a las fibras y a flexin y corte perpendicular a las fibras

POCA RESISTENCIA a traccin y compresin perpendicular a las fibras y a flexin y corte paralela a las fibras


ENSAYO A COMPRESIN PARALELO A LAS FIBRAS

La caracterizacin de la resistencia de la madera se hace a travs del ENSAYO A COMPRESIN PARALELO A LAS FIBRAS

fck (Kg/cm2) = F (Kg)

A(cm)

La RESISTENCIA CARACTERSTICA (tensin caracterstica a compresin paralela a las fibras) se define cuando el 95% de las probetas superan ese valor de resistencia antes de romper.


A partir de este ensayo se deducen las tensiones caractersticas para otras solicitaciones y direccin perpendicular a las fibras.

ft k = 1.30 fc k

TRACCIN

ffk = ft k

FLEXIN TRANSVERSAL

fv k = 0.15 fc k fv k = 0.12 fc k

CORTE

COMPORTAMIENTO: MADERA FRENTE A SOLICITACIONES


RESISTENCIA DE DISEO (capacidad)

RESISTENCIA CARACTERSTICA (fk) : es una tensin de rotura , por ensayo de probetas, libres de defectos y con un determinado porcentaje de humedad.

RESISTENCIA DE DISEO (fd): es la tensin mxima a la cual puede trabajar la madera (capacidad real)

fd (Kg/cm) = fk (Kg/cm) . . kmod

kmod se denomina coeficiente de modificacin

Tiene en cuenta: Velocidad de aplicacin de la carga Condiciones de humedad ambiente (material higroscpico) Tipo de madera (aserrada, laminada, compensada, aglomerado) Calidad de la madera

< 1 se denomina factor de resistencia (MINORA fk)

Conceptos: f - - E - Madera: caractersticas - fk - f

d - E - Ejemplo

RESISTENCIA DE DISEO (capacidad)

PARA SIMPLIFICAR LOS CLCULOS SE HA CONFECCIONADO LA TABLA 1

CATEGORA ESPECIE f flexin () f corte f compresin

f traccin () () () ()

(k/cm) (k/cm) (k/cm) (k/cm)

MADERA MUY DURA quebracho colorado, curupay,

urunday, grapia 190 18 145 50

MADERA DURA roble, palo blanco, virar,

anchico, virapit, lapacho, 150 15 115 40

incienso, quebracho blanco

MADERA SEMI DURA cedro, pinotea americana,

peterib, guatamb 110 12 75 25

MADERA BLANDA eucaliptus, pino eliotis,

pino paran, pino spuce 70 6 45 15

fd (Kg/cm) = fk (Kg/cm) . . kmod


d - E - Ejemplo

MDULO DE ELASTICIDAD (E)

SE PUEDE CONSIDERAR QUE LA MADERA ES ELSTICA HASTA LA ROTURA

AL MDULO DE ELASTICIDAD (E) TAMBIN SE LE DEBEN APLICAR LOS COEFICIENTES DE MODIFICACIN

Eef (Kg/cm) = E (Kg/cm) . kmod

Diagrama de Tensin-Deformacin Especfica para la determinacin de la resistencia a compresin paralela a las fibras.


d - E - Ejemplo

MDULO DE ELASTICIDAD

Eef (Kg/cm) = E (Kg/cm) x kmod

PARA SIMPLIFICAR LOS CLCULOS SE HA CONFECCIONADO LA TABLA 2

CATEGORA ESPECIE Pe Eef

(k/m) (k/cm)

MADERA MUY DURA quebracho colorado, curupay,

urunday, incienso, grapia 1300 75.000

tamarindo

MADERA DURA roble, palo blanco, virar,

anchico, virapit, lapacho, 1100 55.000

incienso, quebracho blanco

MADERA SEMI DURA cedro, pinotea americana,

peterib, guatamb 900 50.000

encina, acacia, cedro

MADERA BLANDA eucaliptus, pino eliotis,

pino paran, pino spuce 600 45.000


d - E - Ejemplo

MADERA: EJERCICIO

CASA LAGO RUPANCO-CHILE - ARQS.IZQUIERDO-LEHMANN

Conceptos: f - - E - Madera : caractersticas - fk - fd - E - Ejemplo

MADERA: MECANISMO ESTRUCTURAL

CASA LAGO RUPANCO-CHILE - ARQS.IZQUIERDO-LEHMANN

A

A

CORTE AA

y

x


PLANTA ESTRUCTURAS

REAS DE INFLUENCIA-TRANSMISIN DE LAS CARGAS


ANLISIS DE CARGAS PLANO SUPERIOR (Kg/m2)

CABIOS PINO 4X14c/0,75 (0,10 m x 0,35 m) x 600 Kg/m 28,00 Kg/m 0,75 m

CARGA PERMANENTE O MUERTA (D) (D) 210,00 Kg/m

CARGA VARIABLE O VIVA (L) (L) 100,00 Kg/m

ENTABLONADO PINO 1 0,025 m x 600 Kg/m 15,00 Kg/m

LISTN PINO 2X2c/0,75 (0,05 m x 0,05 m) x 600 Kg/m 2,00 Kg/m 0,75 m

MADERA TERCIADA 0,03 m x 600 Kg/m3 18,00 Kg/m

TIERRA VEGETAL 0,07 m x 2100 Kg/m3 147,00 Kg/m2

TIERRA VEGETAL (7 cm) FIELTRO GEOTEXTIL ANTI-RACES MEMBRANA TERMO PLSTICA MADERA TERCIADA (3cm) LANA DE VIDRIO LISTN PINO (2x2)

ENTABLONADO PINO (1)

CABIO PINO 4X14


ANLISIS DE CARGAS SOBRE LA Vx1 (se considera simplemente apoyada)

CARGA LTIMA (qU) = 412 Kg/m CARGA DE SERVICIO (qserv) = 310,00 Kg/m

PLANO SUPERIOR (4,9m . 5,6m) . 412 Kg/m =2307,2 Kg/m 4,9m

CLCULO DEL PESO DEL M DE CUBIERTA

PESO PROPIO (5% de qu) 2307,2 Kg/m . 0,05 115,4 Kg/m

qu TOTAL VX1 2422,6 Kg/m

161,6 kg/m

ANLISIS DE CARGAS S/Vx1 Y Voladizo (Kg/m)

ES

QU

EM

A D

E

CA

RG

AS


REACCIONES

DETERMINACIN DE ESFUERZOS EN LA SECCIN

EQUILIBRIO

EXTERNO

EQUILIBRIO

INTERNO

ES

FU

ER

ZO

DE

C

OR

TE

MO

ME

NT

O

FLE

CT

OR

ES

QU

EM

A D

E

CA

RG

AS


PLA

NTA

EST

.

CO

RTE

COMPONENTES DEL PLANO SUPERIOR: CABIOS

CABIO PINO 4X14?????

Los CABIOS son elementos estructurales del plano superior que trabajan a flexin. Se analizan en forma en similar a las vigas.

ESQ

UEM

A E

ST. Y

DE

CA

RG

AS


estructura tensión - madera

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