¿CÓMO LEER ESTE LIBRO?
La lectura de este libro puede realizarse por capítulos independientes, sin embargo, se recomienda leer el libro secuencialmente. En especial, en el primer capítulo de uniones se introducen multitud de aspectos esenciales que son la base de muchos conceptos discutidos posteriormente. Sin lugar a dudas, en todo caso el lector de este libro debería estar completamente familiarizado con la base del primer libro introductorio “Fundamentos del diseño y la construcción con madera”, en especial en lo relativo a los capítulos que abordan la base de cálculo lo que se corresponde desde el Capítulo 6 hasta el Capítulo 11. El lector debe prestar especial atención a que en este libro se referencia muy a menudo la normativa europea y norteamericana. Así es que, aunque toda la base de cálculo del primer libro es necesaria, la asimilación del Capítulo 7 del primer libro —en donde se presentan las principales características del método de cálculo en Chile, Europa y Norteamérica— es absolutamente imprescindible.
Este libro no incluye ningún anexo, ni tampoco se proporciona prácticamente ninguna tabla de ayuda al cálculo o al dimensionado. Esto es debido a que las ayudas al cálculo se han concentrado al final del tercer libro de la trilogía, titulado “Conceptos avanzados del diseño estructural con madera. Parte II”. Dichas ayudas, no son ni mucho menos la única parte del tercer tomo que complementa al segundo; en el tercer libro también se incluye un capítulo específico de cómo modelar numéricamente las estructuras de madera que se discuten en este tomo, y también las principales estrategias y métodos de cálculo en lo relativo a la protección frente a incendios. Por todo ello, se recomienda complementar los contenidos de este libro con el tercer tomo.
Al igual que en el primer tomo, algunas partes de este libro hacen referencia directa a la principal normativa de diseño estructural con madera de Chile, la NCh1198, lo que se destaca con un formato de letra diferente. En concreto las tablas específicas de la normativa NCh1198:2010 se referencian como T seguido por el número de tabla, las páginas como PG seguidas por el número de página, las secciones se referencian directamente con los dígitos de la sección correspondiente como por ejemplo 6.8 y los anexos se referencian como A, seguido por la correspondiente letra del anexo al que se hace referencia.
La estructura del libro es la siguiente: en el Capítulo 1 se profundiza acerca del diseño estructural y la caracterización experimental de uniones; en el Capítulo 2 se presenta el estado actual del diseño de refuerzos estructurales para estructuras nuevas y también para estructuras existentes; el Capítulo 3 trata acerca del diseño de elementos compuestos y se incluye en este capítulo el diseño de losas mixtas de madera y hormigón; el Capítulo 4 es un breve capítulo en donde se presentan algunas particularidades acerca del diseño de pórticos; finalmente en el Capítulo 5 se presenta la metodología general para el diseño sismo-resistente con énfasis en edificios construidos con el sistema de marco plataforma. Un ejemplo de cálculo de edificio y un método de diseño simplificado de edificios son entregados en el tercer tomo. Debe notarse que el diseño de uniones, losas compuestas, y edificios de CLT por su carácter especial en cuanto a los métodos de cálculo, no se aborda en este libro sino que se presenta de forma integral en un Capítulo separado del tercer tomo.
CAPÍTULO 1
DISEÑO ESTRUCTURAL Y CARACTERIZACIÓN DE UNIONES
1.1 Introducción
Este capítulo presenta las metodologías de diseño y cálculo de uniones. El capítulo se divide en 3 partes:
1 La primera parte presenta la metodología global de diseño y cálculo analítico para todo tipo de uniones.
2 La segunda expone las especificaciones que son características de los distintos tipos de uniones.
3 La tercera parte presenta la metodología experimental empleada para apoyar el diseño de uniones. Dada la cantidad y complejidad de las uniones en la madera, y dado también que en ocasiones algunos modelos de cálculo pueden precisar el comportamiento inelástico de las mismas, la caracterización experimental de uniones resulta crucial para complementar la metodología analítica presentada en las partes I y II.
La presentación se expone bajo la premisa de que el lector se encuentra familiarizado con los conceptos básicos del diseño de uniones. En concreto este capítulo se construye sobre la base ya presentada en el Capítulo 9 del libro “Fundamentos del diseño y la construcción con madera”, en el cual se introducen conceptos básicos tales como las ecuaciones de modos de falla por corte lateral, tensión de aplastamiento, momento plástico del conector o efecto cuerda entre otros.
En esencia la exposición de este capítulo se realiza en favor de la norma chilena NCh1198, la cual a su vez se basa principalmente en la normativa norteamericana National Design Specification for Wood Construction, referida como NDS. No obstante, el capítulo tiene también una presencia muy importante de la norma europea, EN 1995-1-1, referida habitualmente como Eurocódigo o EC5, como también, en menor medida, otras normativas y métodos internacionales.
Importante es notar, de forma general en este libro ya no solo en este capítulo en particular, que muchos de los conceptos que se exponen no están o tan sólo están parcialmente normalizados en Chile, por lo que en ocasiones será necesario recurrir a normativa internacional. En este respecto debe considerarse que la Ordenanza General de Urbanismo y Construcción de Chile (OGUC, 2018) puntualiza el empleo de normativa internacional con los siguientes artículos:
Artículo 5.1.25: los proyectos de cálculo estructural basados en normas extranjeras deben ser revisados por un revisor independiente.
Artículo 5.1.27: los proyectos de cálculo donde se justifique que no hay normas nacionales en la materia se permite emplear normas extranjeras, aunque esto debe igualmente ser revisado por un revisor independiente según el artículo anterior.
Los cuales por supuesto permiten emplear los métodos aquí expuestos. Además, el capítulo se focaliza sobre todo en los conectores mecánicos por ser claramente los medios de unión más empleados, sin embargo, la metodología de diseño y cálculo de uniones tradicionales y encoladas también se presentará en la parte II.
Finalmente, el lector debe también notar que en este capítulo no se abordan las particularidades para el diseño de uniones con CLT, lo cual se detalla extensivamente en el Capítulo 1 del libro “Conceptos avanzados del diseño estructural con madera. Parte II”.
1.2 Parte I: metodología global de diseño y cálculo analítico
1.2.1 Paralelismo de los conectores elásticos
Por lo general los conectores mecánicos de una unión de madera trabajan en el rango elástico como un conjunto de resortes en paralelo, ya que por lo general podemos asumir que experimentan la misma deformación. Esto implica que la rigidez equivalente (K) es la suma de rigideces de cada conector (Ki)
El desplazamiento —longitudinal, denotado en milímetros, o rotacional, expresado en radianes— es el mismo para todos los conectores
La fuerza que efectivamente está resistiendo la unión es la suma de las fuerzas internas de cada conector
La