estructura tensión - madera
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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
Conceptos : f - - E - Madera: caractersticas - fk - fd - E - Ejemplo
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Materiales
Diagramas Tensin-Deformacin
COMPORTAMIENTO DE MATERIALES
GOMA ELSTICA PLASTILINA
()
f (k
g/c
m2)
() f (kg/cm
2)
Conceptos : f - - E - Madera: caractersticas - fk - fd - E - Ejemplo
-
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)
()
Conceptos : f - - E - Madera: caractersticas - fk - fd - E - Ejemplo
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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
Conceptos : f - - E - Madera: caractersticas - fk - fd - E - Ejemplo
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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.
Conceptos: f - - E - Madera: caractersticas - fk - fd - E - Ejemplo
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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
Conceptos: f - - E - Madera: caractersticas - fk - fd - E - Ejemplo
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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
Conceptos: f - - E - Madera: caractersticas - fk - fd - E - Ejemplo
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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.
Conceptos: f - - E - Madera: caractersticas - fk - fd - E - Ejemplo
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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
Conceptos: f - - E - Madera: caractersticas - fk - fd - E - Ejemplo
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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
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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
Conceptos: f - - E - Madera: caractersticas - fk - f
d - E - Ejemplo
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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.
Conceptos: f - - E - Madera: caractersticas - fk - f
d - E - Ejemplo
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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
Conceptos: f - - E - Madera: caractersticas - fk - f
d - E - Ejemplo
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MADERA: EJERCICIO
CASA LAGO RUPANCO-CHILE - ARQS.IZQUIERDO-LEHMANN
Conceptos: f - - E - Madera : caractersticas - fk - fd - E - Ejemplo
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MADERA: MECANISMO ESTRUCTURAL
CASA LAGO RUPANCO-CHILE - ARQS.IZQUIERDO-LEHMANN
A
A
CORTE AA
y
x
Conceptos: f - - E - Madera : caractersticas - fk - fd - E - Ejemplo
PLANTA ESTRUCTURAS
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REAS DE INFLUENCIA-TRANSMISIN DE LAS CARGAS
Conceptos: f - - E - Madera : caractersticas - fk - fd - E - Ejemplo
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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
Conceptos: f - - E - Madera : caractersticas - fk - fd - E - Ejemplo
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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
Conceptos: f - - E - Madera : caractersticas - fk - fd - E - Ejemplo
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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
Conceptos: f - - E - Madera : caractersticas - fk - fd - E - Ejemplo
-
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
Conceptos: f - - E - Madera : caractersticas - fk - fd - E - Ejemplo
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