| tabla 1.2.18.2 Comparación del espesor requerido en los distintos tipos de unión para asegurar fallo totalmente dúctil asumiendo que todos los maderos tienen la misma capacidad de aplastamiento. | |||
| Cortadura | Unión | treq* | treq respecto mad.-mad. en cort. simple |
| Simple | Madera-madera | 2,16 ∙ C | 1 |
| Placa acero delgada | 2,16 ∙ C | 1 | |
| Placa acero gruesa | 2,53 ∙ C | 1,17 | |
| Doble | Madera-madera | t1 = 2,16 ∙ Ct2 = 1,79 ∙ C | 10,83 |
| Placa acero interna | 2,53 ∙ C | 1,17 | |
| Placa externa delgada | 1,79 ∙ C | 0,83 | |
| Placa externa gruesa | 2,53 ∙ C | 1,17 | |
| * |
Como se observa en la Tabla 1.2.18.2, el espesor requerido en el madero central de uniones madera-madera doble cortadura, madera-acero con placa delgada en doble cortadura requieren por lo general un espesor 17% inferior al caso simple cortadura madera-madera para obtener un fallo dúctil. Por otra parte, las uniones de acero con placa gruesa en simple y doble cortadura, y las uniones de acero con placa interna requieren un espesor de los maderos un 17% superior para garantizar fallo dúctil.
Siguiendo esta lógica concluimos también lo siguiente:
El espesor requerido para fallo dúctil es directamente proporcional a la raíz cuadrada de la resistencia de cedencia del acero, lo que indica que cuanto menos resistente sea el acero más fácil es el fallo dúctil.
El espesor requerido es inversamente proporcional a la raíz cuadrada de la resistencia de aplastamiento de la madera. Por lo que cuánto más densa (mayor calidad) sea la calidad de la madera, más fácil será el fallo dúctil. Además, la importancia de este parámetro es idéntica al anterior.
El espesor requerido es directamente proporcional al diámetro del conector elevado a 0,8. Por tanto, cuanto menor sea el diámetro, más fácil es obtener el fallo dúctil. Asimismo, este parámetro es el más determinante de todos para un espesor determinado.
Por lo general, para una determinada tipología constructiva, las estructuras de madera con conectores de pequeño tamaño, calidad de acero inferior y calidad de la madera superior, exhibirán claramente mayor ductilidad.
1.2.19 Ayudas al diseño general de uniones laterales
El procedimiento clásico de diseño de uniones consiste en determinar los esfuerzos en las barras que confluyen a cada nodo, elegir el tipo de conector, determinar el número aproximado de conectores y finalmente diseñar la disposición geométrica de los conectores. Tal como se introdujo en el libro “Fundamentos del diseño y la construcción con madera”, es crucial asegurar que en la disposición de conectores cumplimos con el espaciamiento mínimo con el fin de asegurar la perfecta redistribución de tensiones evitando la mayoría de fallas frágiles. En esta sección se dan algunos consejos para determinar el número de conectores y la disposición geométrica de los mismos.
El número requerido de conectores es por lo general superior a la relación entre el esfuerzo y la capacidad de diseño de un conector, dado que a menudo tenemos efectos de grupo
En términos generales los conectores esbeltos, gruesos y de superficie suelen ofrecer capacidades laterales entre 0,1-3kN, 2-20kN y 12-40 kN por unidad y plano de corte, respectivamente.
El número adicional de conectores respecto de la relación anterior depende de múltiples factores, entre ellos la estimación de la distribución de fuerzas elásticas (n será superior si la distribución no es homogénea) o los posibles efectos de grupo (efecto hilera). Para minorar estos últimos lógicamente es importante tratar de disponer el número máximo de hileras posible, el cual puede estimarse a partir de los espaciamientos correspondientes al conector seleccionado según se indica en la Tabla 1.2.19.
Según Colling (2008) puede estimarse de forma aproximada el diámetro necesario en uniones madera-madera de doble cortadura con pernos y pasadores según el espesor del madero y el ángulo fuerza-fibra. Así para piezas laterales podemos estimar el diámetro aproximadamente como
Y para el madero central
En el libro “Conceptos avanzados del diseño estructural con madera. Parte II” se proporcionan múltiples tablas de espesores mínimos como también la capacidad aproximada de diversos conectores diferenciando en cada caso los modos de falla frágiles, semi-dúctiles y dúctiles.
| tabla 1.2.19 Estimación del máximo número de hileras según los espaciamientos del conector con el fin de minorar los efectos de grupo maximizando así la capacidad de una unión (basado en Colling 2008). | |
| Diagonal | |
| Pieza vertical | |
1.3 Parte II: Especificaciones para los distintos tipos de uniones
1.3.1 Especificaciones para uniones con pernos
Los pernos constan de un vástago cilíndrico que a un lado tiene una cabeza y al otro una tuerca y arandela que permiten el apriete de las piezas que unen, ver Figura 1.3.1.1.
| figura 1.3.1.1 Partes de un perno estructural común para madera. |
Los espaciamientos mínimos prescritos en la NCh1198 para uniones con pernos y pasadores se detallan en la Tabla 1.3.1. Para uniones N y V cuyas barras presentan alguna inclinación, y también para las uniones M los espaciamientos requeridos se ilustran en la Figura 1.3.1.2. Nótese que las especificaciones para uniones M son similares a las uniones N, V, excepto que todos los bordes se consideran cargados.
| tabla 1.3.1 Espaciamientos mínimos para pernos y pasadores según NCh1198 | |||
| Espaciamiento | Ángulo fuerza-fibra | ||
| 0° | 90° | ||
| Pernos | Pasadores | Pernos | Pasadores |
| Borde cargado | sbcp = 7∙ D ≥ 80 | sbcn = 4 ∙ D | sbcn = 3 ∙ D |
| Borde descargado | sbdp = 4 ∙ D | sbdp = 3 ∙ D | sbdn = 3 ∙ D |
| Longitudinal | sp = 5 ∙ D | ||
| Transversal | pernos: sn = 4 ∙ D; pasadores: sn = 3 ∙ D |
| figura 1.3.1.2 Espaciamientos mínimos para pasadores y pernos según NCh1198 en uniones con barras inclinadas y uniones M. |
Nótese que la NCh1198 se refiere a bordes y testas indistintamente, de modo que: