tesis viga cajon

Universidad del Bío-Bío

Facultad de Arquitectura, Construcción y Diseño Departamento Ciencias de la Construcción Escuela de Ingeniería en Construcción

TESIS PARA OPTAR AL GRADO DE LICENCIADO EN CIENCIAS DE LA CONSTRUCCIÓN.

“VIGA TIPO CAJÓN FABRICADA CON MADERA,

ELEMENTOS ESTRUCTURALES LINEALES, PARA CONSTRUCCIÓN DE VIVIENDAS”.

Concepción, Agosto de 2009

Autor : Pamela Arévalo Lobos.

Profesor Guía : Sra. M. Cecilia Poblete Arredondo Arquitecto

Master en Ciencias Aplicadas.

Tesis para optar al grado de Licenciado en Ciencias de la Construcción. “ VIGA TIPO CAJÓN FABRICADA CON MADERA, ELEMENTOS ESTRUCTURALES LINEALES, PARA

CONSTRUCCIÓN DE VIVIENDAS”. ______________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________2_

Pamela Arévalo Lobos

Tema: VIGA TIPO CAJÓN FABRICADA CON MADERA, ELEMENTOS ESTRUCTURALES LINEALES, PARA CONSTRUCCIÓN DE VIVIENDAS.”

__________________________________ Sra. M. Cecilia Poblete A.

V°B



______________________________________________________________________3_


Dedicado con mucho cariño a mis Padres,

hermanos, a mis Abuelitos Humberto y Edilia, a

Felipe.

Por el constante amor

y apoyo queme han dado durante esta etapa

de mi vida y por su inagotable esfuerzo

en querer hacer de

Mí una persona mejor...



______________________________________________________________________4_


Agradezco a todas las personas que guiaron mi

formación profesional y en especial a mi

profesora guía Sra. Cecilia Poblete quien fue

fundamental en el desarrollo de este

Seminario.



______________________________________________________________________5_


RESUMEN.

La presente investigación tiene un carácter tecnológico experimental. Esta considera

conceptos de prefabricación e industrialización apoyados en la coordinación modular y

dimensional para elementos estructurales lineales. El método de trabajo se basó en el

análisis de dos tipos de vigas, en tableros contrachapados y tableros de fibras orientadas

(OSB) presentándose como un producto alternativo para uso estructural en edificación.

La gran limitante dimensional que presenta la construcción en madera, se ha

concentrado particularmente a soluciones lineales, el motivo de esta investigación es poder

encontrar una solución para elementos de soporte. Para este efecto se ha innovado

tecnológicamente pretendiendo producir elementos prefabricados en la construcción de

Viga tipo Cajón, que cumpla con los requisitos a la resistencia mecánica establecidos según

norma.

Para lograr el objetivo propuesto se propondrá un diseño de viga tipo cajón

prefabricada, el cual será sometido a diversos ensayos a la resistencia mecánica, tomando

como referencia los estudios de países desarrollados en este tema.



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ÍNDICE.

Dedicatoria 3

Agradecimientos 4

Resumen 5

Índice 6

Introducción 9

Planteamiento del problema 10

Hipótesis 11

Objetivos General 11

Objetivo Especifico 12

Capítulo I: La Madera 13

1.1 Introducción 14

1.2 La madera como materia prima 14

1.3 Formación de la estructura de la madera 16

Capítulo II: Propiedades físicas y mecánicas de la madera 19

2.1 Introducción 20

2.2 Propiedades físicas 20

2.2.1 Contenido de humedad 20

2.2.2 Densidad de la madera 21

2.2.3 Contracción e hinchamiento 22

2.2.4 Conductividad Térmica 23

2.3 Propiedades mecánicas de la madera 24

2.3.1 Propiedades mecánicas para el diseño, según Nch 1198 26

2.3.2 Tensiones de Diseño 26

2.3.3 Defectos que afectan el comportamiento mecánico de la madera 29

2.4 Ensayos 32

2.4.1 Compresión paralela a la fibra 32

2.4.2 Compresión normal a las fibras 33



______________________________________________________________________7_


2.4.3 Flexión estática 33

2.4.4 Cizalle 34

2.4.5 Extracción de

clavo 34

Capitulo III: Desarrollo Experimental, Descripción de viga cajón elaborada

con Tableros OSB (tableros de hebra orientadas) y

Tableros Contrachapados. 35

3.1 Introducción. 36

3.2 Descripción Geométrica. 36

3.3 Materiales para fabricar una viga cajón. 37

3.3.1 Tableros. 37

3.3.2 Tableros contrachapados (Plywood) 38

3.3.2.1 Ventajas y Desventajas. 38

3.3.3 Tableros OSB (tablero de hebras orientadas) 39

3.3.3.1 Ventajas y Desventajas. 40

3.3.4 Fijaciones. 40

3.3.4.1 Clavos. 41

3.3.4.1.1 Ventajas y Desventajas. 42

3.3.4.2 Adhesivo. 42

3.3.5 Proceso constructivo para elaborar viga tipo cajón. 45

3.3.5.1 Viga tipo Cajón con Tablero Contrachapada 45

3.3.5.2 Viga tipo Cajón con Tablero de Fibras Orientadas (OSB). 48

Capitulo IV: ENSAYOS A FLEXION DE VIGA CAJÓN ELABORADA CON

TABLEROS OSB (HEBRAS ORIENTADAS) Y TABLEROS

CONTRACHAPADOS. 50

4.1 Ensayos de Flexión 51

4.2 Dimensionamiento de las 52



______________________________________________________________________8_


probetas

4.3 Herramientas y Equipos 53

4.4 Descripción del ensayo de

flexión 53

4.5 Procedimiento 54

4.6 Modulo de Rotura 55

4.7 Modulo de Elasticidad 56

4.8 Análisis de Costos 57

4.9 Resultados 58

Conclusiones 65

Bibliografía 68

Glosario 71

Anexo 75



______________________________________________________________________9_


INTRODUCCIÓN La utilización de elementos estructurales fabricados con materiales compuestos de madera,

ha presentado un crecimiento constante durante las últimas décadas, siendo en la industria

de la construcción donde mayor aplicación y desarrollo ha tenido.

Es por esta la razón que nace la inquietud de ver el comportamiento de una estructura

lineal, como lo es el caso de la viga tipo cajón prefabricada en madera, para incorporarla

como elemento prefabricado, destinado al rubro de la construcción de viviendas.

La viga tipo cajón elaborada con derivados de la madera, es un elemento estructural lineal

que está compuesta por un cordón inferior, un cordón superior y revestimientos laterales;

todos unidos mediante fijaciones tipo clavo o adhesivo.

La idea de incorporar este tipo de viga al mercado de la construcción, es ofrecer una

alternativa que pueda ser elaborada con distintas materialidades, para satisfacer a los

usuarios de viviendas.

El presente estudio se llevará acabo indicando proceso constructivo de la viga cajón, los

cuales se presentarán como tres casos a ensayar debido a la limitación de recursos. En estos

tres casos, encontraremos viga tipo cajón, elaborada con revestimiento laterales de tableros

contrachapados, tableros de fibras orientadas (OSB) y con placas de madera laminada;

luego encontramos los cordones inferior y superior que también dependido del caso podrá

encontrase como pieza de pino radiata o placa de madera laminada; en cuanto a las

fijaciones podremos contar con vigas elaboradas sólo con clavos otras con sólo tornillos o

adhesivos, pero también se ensayará usando clavos o tornillos más adhesivo, como

elementos de unión.

Para desarrollar esta idea de viga tipo cajón prefabricado con madera, se ha estructurado

una metodología, con la información necesaria para verificar mediante ensayo si es posible



______________________________________________________________________10_


la incorporación de este elemento estructural lineal, según lo establecido en la normativa

Chilena, para la construcción de viviendas.

PLANTEAMIENTO DE PROBLEMA

La construcción de elementos lineales con madera, constituyen hoy una alternativa en el

mercado de la edificación chileno, porque abunda en nuestro país, presenta estabilidad

dimensional, homogeneidad y gran resistencia (Revista BIT, septiembre 2003, Pág. 61). Su

uso va en progresivo incremento y sus rendimientos están comprobados. De hecho, existen

normativas, códigos y manuales que respaldan y facilitan la labor de los constructores y

diseñadores. Con características técnicas superiores, estos nuevos productos mantienen

todas las propiedades de la madera en cuanto a trabajabilidad.

La industria forestal chilena, que mantiene liderazgo en el ámbito de las exportaciones,

índice de expectativas para el mercado nacional de viviendas de madera, tuvo un alza de

14,5% en las expectativas en comparación con el año 2007 (www.infor.cl/estadisticas julio-

septiembre 2008) por ello se estima que los productos de madera constituyen una

alternativa interesante de explorar.

Desde el punto de vista constructivo, la viga es un elemento fundamental en la construcción

y se diseñara según la necesidad para la cual se requiera, es decir, sus largos, ancho, alto

dependerán del tipo de obra a ejecutar, y de los resultados que arroje el estudio de

resistencia de materiales.

En la presente tesis se estudiara en forma detallada la viga tipo cajón fabricada con madera,

la cual se define como elemento formado por un cordón superior y otro inferior de madera

aserrada con uniones dentadas o madera laminada, con revestimientos laterales a ambos

lados de madera aserrada en diagonal o también con placa de hebras orientadas OSB o



______________________________________________________________________11_


contrachapado fenólico. Estos materiales, en el caso de unión de cordón a placa se utilizan

clavos, adhesivos o pernos. En su interior y en los extremos se ubican montantes verticales

de madera que colaboran a resistir los esfuerzos de corte y a rigidizar las tapas laterales a

distancias modulares. (Definición Corma, Pág. 196).

La investigación nace del interés de dar a conocer un producto que no ha sido desarrollado

en forma masiva en nuestro país, debido a que no se han realizado estudios o análisis que

permitan un conocimiento detallado de esta tipología estructural.

HIPOTESIS

Es posible mejorar los prefabricados de vigas tipo cajón cerrado, con derivados de madera1,

para obtener un elemento estructural lineal con sección rectangular, con apariencia de ser

una sola pieza de madera.

OBJETIVO GENERAL

Desarrollar un tipo de viga Cajón cerrado elaborada de madera, para aplicarla en viviendas.

Definir las especificaciones del producto y del proceso de construcción de la Viga Cajón

Cerrado.

Generar con esta tecnología una utilización con mayor valor agregado al recurso forestal,

tan abundante en nuestra región.

1 Derivados de madera, se refiere a tableros de madera como por ejemplo tableros Osb (tableros de hebras orientadas) o tableros contrachapados.



______________________________________________________________________12_


OBEJETIVO ESPECÍFICO

♦ Analizar las propiedades anatómicas de la madera.

♦ Analizar las propiedades físicas y mecánicas de la madera.

♦ Analizar la norma Chilena de fabricación y construcciones en Madera.

♦ Determinar las capacidades resistentes de las vigas tipo cajón elaboradas con

derivados de madera, Tableros Osb (tableros de hebras orientadas) y Tableros de

Contrachapado.

♦ Diseñar proceso de fabricación de la viga tipo cajón cerrado.

♦ Indicar recomendaciones de uso.

♦ Cuantificar y analizar los resultados obtenidos de los ensayos de flexión.

♦ Evaluar costos de construcción de la viga tipo cajón.



______________________________________________________________________13_


CAPÍTULO I: LA MADERA.



______________________________________________________________________14_


1.1 INTRODUCCIÓN La madera es un material que en forma permanente y continua ha estado presente a lo largo

de toda la historia de la humanidad, es un recurso renovable y ecológico. Es uno de los

elementos constructivos más antiguos que el hombre ha utilizado para la construcción de

sus viviendas y otras edificaciones.

1.2 LA MADERA COMO MATERIA PRIMA La madera es históricamente uno de los materiales más utilizados por el hombre.

Actualmente, en la gran mayoría de los países desarrollados, su uso como material

estructural alcanza más del 90% de la construcción habitacional desde 1 a 4 pisos [Fritz,

2004].

La madera como materia prima de diversos usos en base de madera tiene muchas ventajas.

Es un recurso renovable mediante un manejo sustentable, es decir, armonizando su

aprovechamiento con su velocidad de renovación en un marco asimilable por el medio

ambiente. Es un material noble multiuso, que puede ser utilizado en la construcción,

industria o con fines particulares. En este sentido algunas ventajas y desventajas deben ser

consideradas:

� La madera es fácil de trabajar: Se puede cortar con métodos simples. Puede unirse

fuertemente mediante clavos, conectores, pernos o adhesivos.

� La madera tiene buenas propiedades de resistencia mecánica. Es rígida pero

flexible, es resistente al impacto y buen amortiguador de vibraciones.



______________________________________________________________________15_


� La madera sufre pequeños cambios dimensionales por efecto de cambios de

temperatura.

� La madera es biodegradable, pero tiene una cierta durabilidad natural, la que puede

ser mejorada artificialmente introduciéndole preservantes.

� La madera cambia sus dimensiones frente a variaciones de humedad. “La madera

tiene cierta aislación acústica, la que puede ser mejorada en cierto grado por el

sistema constructivo”.

� La madera es un buen combustible, que puede ser ventajoso al usarla para producir

energía pero limita el uso de la madera en construcción, no obstante esta desventaja

puede ser minimizada introduciéndole productos ignífugos o retardantes del fuego.

� La madera es heterogénea, su estructura anatómica y química y sus propiedades

físicas y mecánicas son variables. Por otra parte, la madera presenta ciertas

características comunes en todas las especies, entre ellas se destacan:

1. La madera tiene estructura celular, que esta formada por células que son sus

unidades básicas, conformando un material sólido y poroso.

2. La madera es anisotrópica, presenta un comportamiento diferente en las direcciones

longitudinales y transversales.

3. La madera es higroscópica, puede captar o liberar humedad de acuerdo a las

condiciones ambientales.



______________________________________________________________________16_


1.3 FORMACIÓN Y ESTRUCTURA DE LA MADERA La Madera está formada y estructurada como se muestra a continuación:

1. COMPOSICIÓN DEL TRONCO DEL ÁRBOL:

Corteza: también denominada peridermis, es la capa exterior que actúa como protector de

los demás tejidos frente a los agentes invasores y medioambientales. Se forma a partir del

felógeno, que produce súber hacia fuera y felodermis hacia adentro.

Cámbium: es la capa que sigue a la corteza y constituye la base del crecimiento en espesor

del árbol. Está formada por células de paredes delgadas que se transforman por divisiones

sucesivas en nuevas células, que generan en la parte interna del árbol el xilema y en la

externa el floema. El xilema pasa a constituir la madera del árbol, mientras que el floema se

encarga de transportar los productos de la fotosíntesis elaborados por las hojas hacia el

resto de la planta.

Albura: madera de la sección externa del tronco, de color más claro. Es la zona más viva,

saturada de savia y sustancias orgánicas. Alberga la parte joven de la madera, que

corresponde a los últimos ciclos de crecimiento del árbol. Se transforma con el tiempo en

duramen.

Duramen: madera de la parte interna del tronco, formada por tejidos que han alcanzado su

máximo desarrollo y resistencia. Su madera es muy compacta y tiene un buen

aprovechamiento posterior.

Médula: parte central del tronco, constituida por tejido flojo y poroso, de la que parten

radios hacia la corteza o peridermis. Es más oscura que la albura y no circula savia por ella.

Esta parte, de diámetro muy pequeño, se suele desechar en los procesos de elaboración de

la madera.



______________________________________________________________________17_


2. COMPOSICIÓN CELULAR DE LA MADERA

La madera está formada por células que conforman una estructura tubular hueca, que

permite una economía de peso sorprendente en comparación con su resistencia. Sus

componentes principales son los siguientes:

Celulosa: polisacárido rígido e insoluble en agua, con una resistencia a la tracción de

10.000 kg⁄cm2 (superior a la del acero).

Lignina: es la única fibra no polisacárido que se conoce. Actúa como aglomerante de la

celulosa, con una resistencia a la compresión de 2.400 kg⁄ cm2 (superior a la del hormigón).

Las funciones de estas células son transportar la savia a todo el árbol, servir de sostén o

sujeción y almacenar sustancias para nutrir dichas células.



______________________________________________________________________18_


3. ANILLOS DE CRECIMIENTO:

La edad del árbol: los anillos se forman por el crecimiento de una nueva capa de xilema.

La dureza de la madera: las maderas más duras tienen los anillos más cercanos entre sí.

Datos climatológicos: a través del estudio de los anillos de los árboles, se puede retroceder

hacia el pasado durante, al menos, el último milenio. La Dendroclimatología utiliza anillos

de árboles datados para reconstruir y estudiar el clima del presente y del pasado. La anchura

de los anillos permite conocer si la época de crecimiento fue favorable o no.

Época de formación: los anillos más claros se forman en primavera y, los más oscuros, en

otoño.

4. REQUISITOS DE UN ÁRBOL PARA PRODUCIR MADERA:

Para producir madera de calidad, se requiere que los árboles adopten un porte forestal, lo

que supone reunir las siguientes condiciones:

� Altura del árbol elevada, con un fuste único y recto.

� Copa reducida al tercio o a la mitad de la altura.

� Ausencia de ramas en el tronco principal.

� Diámetro del tronco a partir de 45 centímetros.

� Forma cilíndrica del tronco.



______________________________________________________________________19_


CAPÍTULO II: PROPIEDADES

FÍSICAS Y MECÁNICAS DE LA

MADERA.



______________________________________________________________________20_


2.1 INTRODUCCIÓN La madera es un material higroscópico. Tiene la capacidad de captar y ceder humedad en su

medio, proceso que depende de la temperatura y humedad relativa del ambiente. Este

comportamiento es el que determina y provoca cambios dimensionales y deformaciones en

la madera.

2.2 PROPIEDADES FÍSICAS Como la madera es un material poroso y heterogéneo en su estructura y que presenta un

comportamiento anisotrópico e higroscópico, sus propiedades físicas son también variables.

El conocimiento de las propiedades físicas básicas de la madera tales como contenido de

humedad, densidad y cambios dimensionales, permite procesarla bien y mejor utilizar la

madera como material.

2.2.1 Contenido de Humedad: El contenido de humedad es la masa de agua contenida en una pieza de madera expresada

como porcentaje de la masa de la pieza anhídrida. La norma chilena Nch 1198 define como

madera en estado verde aquella cuyo contenido de humedad es superior al 30% y madera

seca cuyo contenido de humedad es inferior al 20%. Se establece como norma general que

la madera destinada a la construcción tengo una humedad similar de equilibrio del lugar en

que ella preste servicio.

Existen dos valores que son particularmente importantes para definir la relación entre

madera y el agua, estos son:

1. Punto de Saturación de la Fibra (PSF): Corresponde al contenido de humedad que

tiene la madera cuando ha perdido la totalidad del agua libre (la que se encuentra en



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la cavidad celular) y comienza a perder al agua higroscópica (la que se encuentra en

la pared celular).

2. Contenido de Humedad de Equilibrio (CHE): Corresponde cuando la madera

expuesta al aire pierde parte del agua higroscópica hasta alcanzar un CHE con

humedad relativa del aire.

% CONTENIDO DE HUMEDAD = _____PESO DEL AGUA X 100________

PESO DE MADERA SECA EN CÁMARA

Donde:

PESO DEL AGUA = PESO MADERA _ PESO DE MADERA SECA

HUMEDA EN CAMARA

2.2.2 Densidad: La densidad de un cuerpo es la relación entre la masa y el volumen del cuerpo. Debido a

que el tamaño de las cavidades celulares y el espesor de paredes celulares varían entre

especies de madereras y en una misma especie, la cantidad de material leñoso por unidad de

volumen también varía. La madera por ser higroscópica debido a que la masa como el

volumen de una pieza varía con el contenido de humedad, por lo que es importante expresar

la condición bajo la cual se obtuvo la densidad.

La densidad es una medida de la cantidad de material sólido que posee la madera y es

directamente proporcional a su resistencia mecánica.

De acuerdo a la Nch 176/2 se define como:



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a. Densidad Anhídrida: es la relación entre masa y el volumen de la madera

anhídrida.

b. Densidad Normal: es la relación entre la masa y el volumen de la madera con un

contenido de humedad igual al 12%.

c. Densidad Básica: es la relación de la masa en estado anhídrido y el volumen con un

contenido mayor o igual a 30% (estado verde).

d. Densidad Nominal: es la relación de la masa en estado anhídrida de la madera y el

volumen con un contenido de humedad igual al 12%.

e. Densidad de Referencia: es la relación de la masa y el volumen de la madera

ambos con similar contenido de humedad.

2.2.3 Contracción e hinchamiento:

La variación del contenido de humedad produce cambios dimensionales de la madera, estos

cambios se deben principalmente a la perdida o ganancia del agua higroscópica en la pared

celular. El agua libre de las cavidades celulares no tiene influencia en la variación de las

dimensiones, por lo tanto los cambios dimensionales se producen cuando el contenido de

humedad varía por debajo del punto de saturación de la fibra.

Las variaciones dimensionales de la madera son el resultado de la contracción o expansión

que experimentan las células que la componen, que experimentan las células que la

componen, al variar su contenido de humedad. Esto se debe a que la pared celular esta

compuesta principalmente de celulosa, que tiene gran capacidad de absorción de vapor de

agua.



______________________________________________________________________23_


La contracción y expansión presentan valores diferentes en las tres direcciones de la

madera. La contracción Longitudinal es del orden del 0,1%, en cambio la contracción

Tangencial y la contracción Radial son las principales responsables del cambio

volumétrico.

En la siguiente tabla contiene la contracción de Pino radiata:

HUMEDAD DIMENSION CONTRACCION

VERDE 12% TANGENCIAL

RADIAL

LONGITUDINAL

VOLUMETRICA

4,0

2,0

0,1

6,0

VERDE SECO

EN CAMARA

TANGENCIAL

RADIAL

LONGITUDINAL

VOLUMETRICA

7,0

3,4

0,2

10,5

2.2.4 Conductividad Térmica:

La medida de la cantidad de calor que fluye de un material de un material sometidazo a

gradientes de temperatura se llama conductividad térmica, este valor se expresa en

kilocalorías por metro por hora y por grado centígrado. El valor de la conductividad térmica

de la madera anhídrida es 0,03 Kcal/hora.m.°C.



______________________________________________________________________24_


2.3 PROPIEDADES MECÁNICAS DE LA MADERA

Las propiedades mecánicas de la madera determinan la capacidad o aptitud para resistir

fuerzas o solicitaciones externas. Se entiende por fuerza externa, a cualquier solicitación

que, actuando exteriormente, altere su tamaño, dimensión o la deforme.

El conocimiento de las propiedades mecánicas de la madera se obtiene a través de la

experimentación, mediante ensayos que se aplican al material, y que determinan los

diferentes valores de esfuerzos a los que puede estar sometida.

El esfuerzo que soporta un cuerpo por unidad de superficie es la llamada tensión unitaria.

Cuando la carga aplicada a un cuerpo aumenta, se produce una deformación que se

incrementa paulatinamente. Esta relación entre la carga aplicada y la deformación que sufre

un cuerpo se puede representar gráficamente por una recta, hasta el punto donde se inicia el

límite elástico del material ensayado. Si se sigue aumentando la carga, se logra la rotura del

material.

El límite elástico se define como el esfuerzo por unidad de área de la superficie, en que la

deformación crece en mayor proporción que la carga que se aplica.

El esfuerzo necesario para solicitar un material hasta llegar al límite elástico, determina la

tensión en el límite de proporcionalidad, que es la carga máxima a la cual se puede someter

sin que se produzcan deformaciones permanentes.

La rigidez de un cuerpo se define como la propiedad o capacidad que tiene para resistir la

deformación al ser solicitado por fuerzas externas. La medida de rigidez de la madera se

conoce como módulo de elasticidad o coeficiente de elasticidad, calculado por la razón

entre esfuerzo por unidad de superficie y deformación por unidad de longitud.



______________________________________________________________________25_


Cuando la carga resulta mayor a la del límite elástico, la pieza continúa deformándose hasta

llegar a colapsar, obteniendo la tensión de rotura de la pieza de madera [Fritz, 2004].

En el siguiente gráfico se aprecia la curva resultante de carga versus deformación.



______________________________________________________________________26_


2.3.1 Propiedades mecánicas para el diseño, según Nch 1198.

Las propiedades mecánicas de mayor interés para el diseño de estructuras de madera son las

siguientes:

a. Tensión en la fibra extrema en flexión (Ff)2

b. Tensión de corte o cizalle longitudinal en flexión (Fcz)3

c. Compresión perpendicular o normal a la fibra (Fcn)

d. Compresión paralela a la fibra (Fcp)

e. Tracción paralela a la fibra (Ftp)

f. Tracción perpendicular o normal a la fibra (Ftn)

g. Módulo de elasticidad (MoE o E)4

2.3.2 Tensiones de Diseño

a. Flexión, la tensión de diseño para la zona flexotraccionada se obtiene según la siguiente

formula:

F tp,dis = Ff * Kh * Kd * Kc * Khf

2,3, 4 Propiedades mecánicas de interés para el diseño de vigas. 4 El modulo de elasticidad de un elemento es una medida de su resistencia a la deformación bajo carga.



______________________________________________________________________27_


b. Flexión, la tensión de diseño para la zona flexocomprimida se obtiene según la siguiente

formula:

F fv,dis = Ff * Kh * Kd * Kc * Khf * Kv

c. Cizalle Longitudinal, la tensión de diseño se obtiene:

F cz,dis = Fcz * Kh * Kd * Kc * Kr

d. Compresión Paralela, la tensión de diseño se obtiene:

F cp,dis = Fcp * Kh * Kd * Kc

e. Compresión Normal a la fibra, la tensión de diseño se obtiene según:

F cn,dis = Fcn * Kh * Kcn

f. Tracción Paralela, la tensión de diseño se obtiene según:

F tp,dis = Ftp * Kh * Kd * Khf * Kct

En donde:

� Factor de modificación por trabajo conjunto (Kc): si los elementos estructurales

forman un conjunto resistente, en que estos se encuentran a una distancia menos a

610mm se aplica un factor de modificación que aumenta la tensión admisible.



______________________________________________________________________28_


� Factor de modificación por temperatura (Kt): se aplica cuando las condiciones de

temperatura ambiental son superiores a las normales. Se considera la variación entre

la temperatura ambiente y 20°C.

� Factor de modificación por altura (Khf): se aplica a elementos en flexión y tracción

paralela y considera la relación entre el ancho de la pieza y un ancho base de 60mm.

� Factor de modificación por rebaje (Kr): se aplica a elementos solicitados por cizalle

y depende de la magnitud y forma de rebaje realizado. Existe un factor por rebaje

inferior y otro superior.

� Factor de modificación por aplastamiento (Kcn): se aplica a elementos solicitados

en compresión normal a la fibra y cuya superficie aplastada este distanciada de otra

en una magnitud “d” mayor o igual a 150mm.

� Factor de modificación por esbeltez (Kƛ): se aplica sobre elementos sometidos a

compresión y que presentan inestabilidad lateral. La esbeltez de una pieza se

determina como longitud efectiva de pandeo y el radio de giro menor.

� Factor por concentración de tensiones (Kct): se aplica a elementos traccionados y

considera las tensiones que se producen en la madera por efecto de la concentración

de tensiones en regiones traccionadas de la madera, con perforaciones, vaciados,

entalladuras, etc.



______________________________________________________________________29_


2.3.3 Defectos que afectan el comportamiento mecánico de la madera.

a. Defectos anatómicos de crecimiento: son los han adquirido o ha desarrollado el árbol

durante su crecimiento.

b. Nudos: es la inclusión basal de una rama dentro de un árbol. Son causas de

deformaciones en la pieza de madera y dificultan su trabajabilidad, también afectan la

resistencia cuando se aplican esfuerzos a tracción y flexión.

c. Nudos sueltos: Abertura de sección relativamente circular, originada por el

desprendimiento de un nudo.

d. Grietas: Separación de elementos constitutivos de la madera, cuyo desarrollo no

alcanza a afectar dos superficies opuestas o adyacentes de una pieza.

e. Fibra inclinada: Desviación angular que presentan los elementos longitudinales de la

madera, con respecto al eje longitudinal de la pieza.

f. Perforación: Galería u otro tipo de orificio producido por la presencia de insectos

taladradores. En cualquier caso, la madera con este defecto debe ser desechada.

g. Pudrición: Degradación, descomposición y destrucción de madera por presencia de

hongos xilófagos y ambiente húmedo. La presencia parcial de putrefacción implica una

creciente reducción de la resistencia. No se debe utilizar como material de construcción.

Otros defectos que inciden en la resistencia, pero en menor grado, son:

a. Bolsillo de corteza: Presencia de masa de corteza total o parcial comprendida en

la pieza. Se conoce también como corteza incluida.



______________________________________________________________________30_


b. Bolsillo de resina: Presencia de una cavidad bien delimitada que contiene resina

o tanino. Se conoce también como bolsa o lacra. Los efectos que tiene el bolsillo de

corteza y/o resina sobre la resistencia son los mismos descritos para el agujero y/o

nudo suelto. La medición dependerá de la ubicación que tiene el bolsillo en la pieza,

el cual se puede ubicar en la arista, borde de la cara, en el canto o en la zona central.

c. Acebolladuras: Separación de la pieza entre dos anillos consecutivos. Cuando

aparece en las caras o cantos, se mide su longitud y separación máxima (mm)

d. Alabeos: Deformación que puede experimentar una pieza de madera en la

dirección de sus ejes, longitudinal y transversal o ambos a la vez, pudiendo tener

diferentes formas: acanaladura, arqueadura, encorvadura y torcedura. Estos son

defectos típicos por secado inadecuado, tema que se trata más adelante.

e. Colapso: Reducción de las dimensiones de la madera durante el proceso de

secado, sobre el punto de saturación de las fibras, y se debe al aplastamiento de sus

cavidades celulares. Este defecto no es admisible en la madera, puede afectar la

resistencia y además su presencia

f. Rajadura: Separación de fibras de la madera que afecta dos superficies opuestas

o adyacentes de una pieza

g. Médula: Corresponde al tejido parenquimatoso y blando de la zona central del

tronco. Afecta la clasificación por aspecto de superficies que quedan a la vista.

h. Canto muerto: Se conoce por canto muerto o arista faltante a la falta de madera

en una o más aristas de una pieza. Se mide en la arista, su largo o suma de largos en

milímetros, mayor dimensión en el canto y mayor dimensión en la cara.



______________________________________________________________________31_


Defectos por elaboración:

a. Escuadría irregular: Variación de la escuadría nominal de una pieza producida

por la desviación del plano de corte durante el aserrío, por ejemplo, sobre

dimensión.

b. Marca de sierra: Depresión en la superficie de una pieza producida por un corte

anormal.

c. Cepillo desgarrado: Levantamiento de fibras en las superficies cepilladas

causado por trabajo defectuoso. Ocurre con mayor frecuencia al procesar madera

verde.

d. Cepillo ondulado: Depresiones sucesivas dejadas por cuchillos sobre la

superficie de una pieza cepillada.

e. Cepillado incompleto: Áreas de la superficie de una pieza que quedan sin

cepillar.

f. Depresión por cepillado: Concavidad producida durante el cepillado.

g. Marca de astillamiento: Depresión en las caras cepilladas, causada por

desprendimiento de fibras.

h. Mancha de procesamiento: Cambio de color que puede ocurrir en la madera

durante los procesos de aserrío, cepillado y/o almacenamiento.



______________________________________________________________________32_


i. Quemado: Carbonización de la madera durante su procesamiento, producida por

fricción de la herramienta.

2.4 ENSAYOS.

Los ensayos se realizan en dos estados de contenido de humedad, uno con probetas de

humedad superior al 30% (estado verde), y el segundo con probetas de humedad 12%

(estado seco al aire).

2.4.1 Compresión paralela a las fibras

Es la resistencia de la madera a una carga en dirección paralela a las fibras, la que se realiza

en columnas cortas para determinar la tensión de rotura, tensión en el límite de

proporcionalidad y módulo de elasticidad.

Esquema de ensayo de compresión paralela a las fibras.



______________________________________________________________________33_


2.4.2 Compresión normal a las fibras

Es la resistencia de la madera a una carga en dirección normal a las fibras, aplicada en una

cara radial, determinando la tensión en el límite de proporcionalidad y tensión máxima.

Esquema de ensayo de compresión normal a las fibras.

2.4.3 Flexión estática

Es la resistencia de la viga a una carga puntual, aplicada en el centro de la luz,

determinando la tensión en el límite de proporcionalidad, tensión de rotura y el módulo de

elasticidad.



______________________________________________________________________34_


2.4.4 Cizalle

Es la medida de la capacidad de la pieza para resistir fuerzas que tienden a causar

deslizamiento de una parte de la pieza sobre otra.

Esquema de ensayo de cizalle longitudinal.

2.4.5 Extracción de clavo

Se mide su resistencia por la fuerza necesaria para extraer un clavo de la madera. Se debe

considerar la resistencia al desclave en una superficie paralela a las fibras y en una

superficie normal a las fibras.

Esquema de ensayo de extracción de clavo.



______________________________________________________________________35_


CAPÍTULO III: DESCRIPCION DE

VIGA CAJÓN ELABORADA CON

TABLEROS OSB(HEBRAS

ORIENTADAS) Y TABLEROS

CONTRACHAPADOS.



______________________________________________________________________36_


3.1 INTRODUCCIÓN. En este capitulo se describirá la materialidad y procedimiento para armar la viga tipo cajón,

que será elaborada con tableros contrachapado y tableros de hebras orientadas.

3.2 DESCRIPCION GEOMETRICA. La Viga tipo cajón, está compuesta por un cordón superior y otro inferior de madera

aserrada con uniones dentadas o madera laminada. Estos cordones pueden ir unidos a los

revestimientos laterales mediante fijaciones como los son clavos, tornillos o adhesivos.

En cuanto a las dimensiones podemos decir que dependen del proyecto de Arquitectura y

de la resistencia mecánica que se requiera.

En la siguiente, figura podemos apreciar las partes que constituyen la viga cajón.



______________________________________________________________________37_


En cuanto a los revestimientos laterales a ambos lados de la estructura de la viga, los

anchos pueden ser variables, estos dependen de las luces a salvar y del cálculo de

resistencia de la estructura.

Se puede utilizar como revestimiento distintas materialidades, en la presente tesis se

estudiaran los siguientes materiales: placa de hebras orientadas (OSB), placas

contrachapadas estructurales y madera laminada formada por uniones tipo finger joint.

3.3 MATERIALES PARA FABRICAR UNA VIGA CAJÓN

Para construir una viga cajón cerrada de madera, es necesario mencionar todos los posibles

elementos que se requieren para fabricarla, es decir, los revestimientos y fijaciones.

Además debemos considerar que su estructura esta compuesta por cordones superiores e

inferiores, en algunos casos, la viga cajón cuenta en su interior con montantes como

elementos que proporcionan resistencia la viga.

A continuación se detallan revestimientos con sus principales características.

3.3.1 Tableros.

Los tableros reconstituidos de madera surgen como alternativa al uso de maderas aserradas,

las que han entrado en un régimen de restricción desde mediados del siglo pasado por

agotamiento o limitaciones ambientales. Para la confección de tableros se usan maderas de

rápido crecimiento, pino o eucalipto de plantaciones cultivadas y residuos de otros procesos

madereros, con recursos y tecnologías sustentables.

Existen dos familias de tableros de madera que se clasifican según su utilización final: los

tableros destinados a funciones estructurales para construcciones (OSB, Plywood); y la



______________________________________________________________________38_


familia de tableros de uso interior, para muebles y terminaciones en construcciones de todo

tipo (MDF y aglomerados).

A continuación se mencionarán tipos de tableros estructurales para revestimiento de vigas

cajón.

3.3.2 Tableros contrachapados (Plywood) El tablero contrachapado, según la Norma NCh 724 Of.79 (Paneles a base de madera,

tableros), 3es aquel formado por superposición de láminas previamente encoladas. En

general las láminas se disponen simétricamente a ambos lados de una lámina central o

alma, de modo que los granos de dos láminas consecutivas se crucen entre sí, generalmente

en ángulo recto.

Los tableros contrachapados son elaborados principalmente a base de chapas o folias de

Pino radiata, las cuales se adhieren entre sí perpendicularmente al sentido de sus fibras,

siempre en caras impares, para lograr mayor estabilidad y resistencia.

3.3.2.1 Ventajas y Desventajas. Las ventajas que presenta este tipo de material son:

• Facilidad de trabajarse y Belleza.

• Adaptabilidad.

• Uniones eficientes La madera se puede ensamblar y pegar con adhesivos

apropiados.

• Unir con clavos, tornillos, pernos y conectores especiales.



______________________________________________________________________39_


• Buen aislante eléctrico, térmico y acústico.

• Alta resistencia.

• Bajo costo.

Las desventajas que tienen es que son más porosos, por lo que se debe utilizar más tapa

poros, y menor resistencia a la intemperie, por lo que tendremos que aplicar productos de

acabado específicos para el mantenimiento, poca resistencia al sol, no es un elemento

constructivo muy resistente para grandes alturas, poca resistencia a la humedad a excepción

de los tableros contrachapados fenólicos.

3.3.3 Tableros de Fibras orientadas (OSB)

Los tableros de fibras orientadas (Oriented Strand Board,OSB) son fabricados en base a

hebras de madera, adheridas con ceras y adhesivos fenólicos.

El producto posee óptima resistencia físico-mecánica, resistencia de arranque a tornillos y

posibilidad de pintura equivalente a los otros paneles estructurales. Otra característica es la

calidad interna, superior a la del aglomerado, ya que no tiene nudos ni huecos. En el

aglomerado multi laminado son comunes las fallas y densidades diferentes en el interior

que pueden comprometer la resistencia a la ruptura y a la elasticidad, además de influir en

la estabilidad del panel.

Dispuestas en tres capas orientadas perpendicularmente entre sí, prensadas a alta

temperatura y presión, cortadas, selladas en los cantos y embaladas. El uso de resinas fenol



______________________________________________________________________40_


formaldehído (resistentes al agua) les confiere elevadas características de resistencia física

y mecánica.

3.3.3.1 Ventajas y Desventajas.

Las ventajas que presenta este tipo de tableros de fibras orientadas (OSB), son la rapidez y

facilidad de construcción, como la madera tiene menor peso específico que el acero o el

hormigón.

Otra ventaja son los bajos costos de adquisición en comparación al acero u hormigón.

En cuando a sus propiedades físicas presenta flexibilidad de diseño, debido a la capacidad

de los paneles estructurales para soportar cargas puntuales o distribuidas, ejemplo de ello es

la resistencia a los movimientos sísmicos.

Las desventajas que presentan estos tableros son su comportamiento a la humedad es

bastante deficiente (se deben elaborar tableros especiales hidrorrepelentes), y

fundamentalmente no tienen resistencia estructural comparable a la madera. Su resistencia a la

flexión, tracción y compresión es muy baja comparada a la madera sólida, y sufren el

hinchamiento en presencia de agua. No se le puede dar un acabado directo de la misma

manera que la madera.

3.3.4 Fijaciones.

Es de vital importancia conocer los métodos de unión para estructuras en madera y la

ocurrencia de sus posibles fallas, ya que influyen directamente en el comportamiento del

sistema constructivo. Por eso, el diseñador debe asegurarse de contar con la información

para el diseño y que las fijaciones utilizadas sean correctamente instaladas. La condición se

servicio afecta directamente a la efectividad de la unión, y el principal factor es la humedad

de la madera. Una madera verde afecta a las uniones en dos aspectos: disminución de la



______________________________________________________________________41_


resistencia de la unión y la ocurrencia de rajaduras debido a la contracción por la pérdida de

humedad.

Para prevenir la rajadura de la madera en los puntos de unión, se deben considerar las

siguientes precauciones: ensamblar la estructura de madera con el contenido que tendrá en

su condición de servicio; utilizar clavos para generar uniones más dúctiles; utilizar una sola

línea de fijación paralela a la fibra; minimizar el esparcimiento de fijaciones

perpendiculares a la fibra.

La principal fuente de información para el diseño se encuentra en el capítulo 10 de la norma

NCh 1198, y debido a la gran variedad de productos de fijación para madera, se debe

recurrir a la información entregada por el fabricante.

Las fijaciones que se utilizarán para construir la viga tipo cajón, son las siguientes:

3.3.4.1 Clavos:

Un elemento mecánico de unión es aquel que, al quedar sometido por fuerzas de cizalle,

admite corrimientos relativos entre piezas conectadas y cuyas magnitudes dependen de la

fuerza solicitante. Estos corrimientos se originan como consecuencia de las deformaciones

por aplastamiento de la madera en la zona de contacto con el elemento de unión. (Corma

2003).

El tipo de clavo que se utilizará será clavo corriente, que según fabricantes, sirve para todo

tipo de construcción, trabajos de albañilería y carpintería gruesa.

Las especificaciones y dimensiones que se indican para uniones clavadas en construcciones

de madera y rigen para el empleo de los tipos de clavos fabricados según NCh. 1269.



______________________________________________________________________42_


3.3.4.1.1 Ventajas y Desventajas.

Las estructuras clavadas son económicas, versátiles, resistentes y elásticas; capaces de

soportar cargas estáticas y dinámicas y perfectamente factibles de usar en estructuras

definitivas.

El clavo es un elemento sencillo, capaz de transmitir de una pieza de madera a otra los

esfuerzos que sean generados por fuerzas exteriores que actúen sobre ellos. Su simpleza y

facilidad de aplicación lo convierten en un elemento practico y económico y por lo tanto, de

uso generalizado.

Desventaja de usar clavos es la cantidad de clavos a usarse en una unión no puede ser

ilimitado, ya que la cercanía entre ellos traería consigo también el rajamiento de la madera.

3.3.4.2 Adhesivo:

El uso de los encolados de la madera se basa en dos tipos de uniones, Unión Mecánica y

Unión Especifica. Sin embargo en la realidad la mayoría de los adhesivos funcionan por

ambos tipos de unión.

� Unión Mecánica: se basa en que el adhesivo se introduce en los poros de la

superficie del tablero a unir y después de fraguado, el adhesivo o cola se convierte

en un sólido de gran cohesión, anclando fuertemente los tableros.

� Unión Específica: es la que resulta de la atracción química entre los grupos de

activos de naturaleza polar de la madera y de los grupos polares del adhesivo



______________________________________________________________________43_


Composición del adhesivo.

� Base: Resina de Orión sintético o natural, es la que proporciona las características

adhesivas.

� Endurecedor: es el producto que se añade para activar el fraguado de la resina.

� Cargas: son productos normalmente de harinas, que se añaden para proporcionar

elasticidad a la resina.

� Solventes: son líquidos necesarios para disolver o dispersar el material base (resina)

y facilitar la penetración de la resina en la madera.

� Catalizador: reactivos agregados en baja proporción para acelerar la reacción del

curado.

Clasificación del adhesivo según su naturaleza.

� De Origen Natural: almidones y gomas vegetales de proteínas vegetales y

animales, caseína y soya. Son pocos utilizados en la actualidad, pues su

aplicabilidad y resistencia ha quedado ampliamente superada por los adhesivos

sintéticos.

� De Origen Sintético:

1. Resinas Termoplásticos: Acetato de polivinilo (PVAC). Son adhesivos de

una vida muy elevada lo que permite comercializarlas preparadas, a base de

dispersión de la resina, junto con carga y agua. Su color es lechoso, por lo

que comercialmente se denomina cola blanca, fría o carpintera. Cuando



______________________________________________________________________44_


fragua se vuelve transparente, no produciendo manchas en la superficie

aplicada.

2. Resinas Termofraguables: Urea-Formaldehído, Melamina- Formaldehído,

Resorcinol- Formaldehído y Fenol- Formaldehído. Son adhesivos de tiempo

de vida limitada, por lo que se deben formular poco antes de su utilización,

mezclando la resina con el endurecedor, cargas y solventes necesarios.

3. Pegamentos de Contacto: Neopreno y derivados. Son adhesivos que se

comercializan preparados y fraguan por evaporación del solvente. Se obtiene

una unión poco resistente y mecánica a la humedad y al calor.

4. Pegamento Termofusibles: Etileno de acetato de vinilo (EVAC),

Poliamidas: son adhesivos que se suministran en forma de gránulos o barras

totalmente preparadas. Estos pegamentos se deben fundir a temperaturas

entre 160°C y 220°C. Poseen una mediana resistencia mecánica, alta

resistencia a la humedad pero poca al calor ya que a temperatura por sobre

los 60°C el adhesivo se vuelve a reblandecer.

El adhesivo debe ser adecuado para el uso y condiciones que estará expuesto la unión

encolada. El estado de sus componentes, su dosificación y el gramaje aplicado a la

superficie son esenciales en la calidad del encolado, también la viscosidad del adhesivo

tiene importancia en la calidad del fraguado como en la penetración en la madera.



______________________________________________________________________45_


3.3.5 PROCESO CONSTRUCTIVO PARA ELABORAR VIGA TIPO

CAJÓN:

En este capítulo, se detallaran cuatro procesos constructivos que corresponden a la

elaboración de Viga tipo Cajón fabricada con Madera Contrachapada, Madera con tableros

de Fibras Orientadas (OSB) y combinación de ambas.

Es importante mencionar, consideraciones que se tendrán en cuenta cuando se desee

construir este elemento lineal, por ejemplo la altura de una Viga Cajón varía entre 1/10 a

1/12 de la luz, y la altura de cada uno de los cordones es de aproximadamente 1/ 7 de la

altura total de la viga, lo que estructuralmente resulta ser la relación recomendable, sin

embargo en el caso que la altura de la viga sea mayor de 1,2 m es necesario armar entre los

montantes un entramado horizontal, de forma de rigidizar las tapas laterales. (Corma)

A continuación se indicaran los materiales que componen la Viga tipo Cajón, junto a sus

Proceso Constructivo.

3.3.5.1 Viga tipo Cajón con Tablero Contrachapada.

Para este caso los materiales que se requieren son los siguientes:

1.1 Tablero Contrachapado 9,5mm; este material se utilizará para constituir los

recubrimientos laterales de la Viga tipo Cajón.

1.2 Piezas de madera pino radiata, serán usada para formar los montantes y

cordones inferiores y superiores. Las uniones podrán ser traslapo de dos

veces la altura de la pieza del cordón.

1.3 Clavos, son los elementos de fijación para armar la Viga Cajón. En un tipo

de ensayo se utilizarán clavos con adhesivo, para mejorar su

comportamiento.



______________________________________________________________________46_


Para su fabricación, se considera una longitud de 4,38 metros, debido a que el largo de las

piezas de Pino radiata se realizaran traslapos en las uniones para alcanzar el largo. El

cordón tendrá una sección 48mm x 73mm, tanto para cordones superiores e inferiores.

El proceso constructivo será, primero en una superficie de trabajo limpio y plana se

dispondrán los materiales previamente dimensionados, es decir, el tablero contrachapado de

medida comercial 2,44m por 1,20m se cortará para contar con revestimientos laterales de

0,30m.aprovechando de esta forma obtener cuatro piezas de revestimiento que nos serviran

para formar una viga en su totalidad. En cuanto a los cordones inferiores y superiores se

usarán del largo 4.38m, para lo cual se realizaran traslapos.

A continuación se arma la viga basándose en la norma NCh 1198 con respecto al clavo

como elemento de unión estructural.

En la siguiente figura I, se aprecia el diseño de la Viga Cajón compuesta de tablero

contrachapado.

FIGURA I



______________________________________________________________________47_


Para el caso mencionado de que la Viga tipo Cajón que la altura de la viga sea 0,3 m es

necesario armar entre los montantes un entramado horizontal, de forma de rigidizar las

tapas laterales. Es conveniente mencionar que esta dimensión no va a ser ensayada debido a

que el estudio del presente seminario esta enfocado a solucionar problemas estructurales de

viviendas. En la siguiente figura se aprecia la ubicación de los montantes5.

(La figura II, representa como van ubicados los montantes a modo de referencia).

FIGURA II

5 Montantes son elementos que se usan en el interior de la Viga para proporcionar mayor resistencia en el caso de que la altura de la viga sea igual o superior a 1,2m.



______________________________________________________________________48_


Los montantes se ubicaran a 0,5metros, de esta forma se requieren un total de nueve

montantes por viga, esto nos permitirá aportar mayor resistencia a la viga cajón.

3.3.5.2 Viga tipo Cajón con Tablero de Fibras Orientadas (OSB).

Para este caso los materiales que se requieren son los siguientes:

2.1Tablero de Fibras Orientadas (OSB) 9mm de 1,22 por 2,44m; este material

se utilizará para constituir los recubrimientos laterales de la viga tipo cajón.

2.2Piezas de madera Pino radiata, serán usadas para formar cordones inferiores

y superiores.

2.3Clavos de dos y media pulgada, son los elementos de fijación para armar la

viga cajón.

Para elaborar esta viga tipo cajón el procedimiento similar al caso anterior.

En este proceso de construcción de viga tipo cajón, se dimensionará de acuerdo al tamaño

de la viga, el tablero de fibras orientadas modulando de tal forma de aprovechar

completamente el tablero, para ello se usara una altura de 30cm por un largo de 2,44m.

A continuación se fijaran los tableros dimensionados a los cordones superiores e inferiores

mediante clavos de dos y media pulgada.

Luego, una vez armada la viga se encontrará en condiciones de ensayar y comprobar si este

diseño es el mas adecuado considerando factores económicos que requiera el cliente.

En este caso en el cual se utilizaran tablero de fibras orientadas se instalarán almas o

montantes para dar a la viga mayor resistencia a las solicitaciones.



______________________________________________________________________49_


En la figura III, que se muestra a continuación se aprecia el diseño de la viga tipo cajón

confeccionada con tableros de fibras orientadas.

FIGURA III



______________________________________________________________________50_


CAPÍTULO IV: ENSAYOS A FLEXION

DE VIGA CAJÓN ELABORADA CON

TABLEROS OSB(HEBRAS

ORIENTADAS) Y TABLEROS

CONTRACHAPADOS.



______________________________________________________________________51_


4.1 Ensayo de Flexión

Este ensayo presenta un camino alternativo para la determinación de propiedades de

materiales, de manera simple y confiable. Se aplica generalmente a probetas obtenidas a

partir de materiales de uso comercial, y no se restringe sólo a metales, siendo el método

preferente para determinar propiedades en la madera.

Los ensayos fueron realizados en el laboratorio de Ciencias de la Construcción de la

Universidad del Bío Bío. Que cuenta con una viga de reacción y materiales anexos como

software para facilitar la obtención de cargas versus deformación.

Para la realización del ensayo a flexión, se utilizo el diagrama de carga y de apoyo que se

muestra a continuación:



______________________________________________________________________52_


Se eligió este diagrama de cargas porque permite obtener una región entre los dos puntos de

aplicación de las cargas un momento flector constante, libre de corte, asimilandolo a la

distribución del momento flector producido por una carga uniformemente repartida a lo

largo de toda la luz.

4.2 Dimensionamiento de las probetas

PROBETAS: pieza libre de defectos, de dimensiones y formas específicas, que se obtienen

a partir de la vigueta6 y en la cual se realiza la determinación de la propiedad física y/o

mecánica.7

En resumen la cantidad que se investigaran son las siguientes:

1. Probeta TIPO A

Materialidad: OSB (tablero de hebras orientadas)

Numero de probetas: 3

Largo: 4,38 metros

Ancho: 0,0952 metros.

Alto: 0,30 metros.

2. Probeta TIPO B

Materialidad: CONTRACHAPADO.

Numero de probetas:3

Largo: 4,38 metros

Ancho: 0,0952 metros.

Alto: 0,30 metros.

6 Vigueta se define como parte de la troza, sección transversal cuadrada o rectangular a partir de la cual se obtienen las probetas. 7 Definición extraída de la Nch 968 of 1999



______________________________________________________________________53_


4.3 Herramientas y Equipos

� Para la Fabricación de la Viga Cajón: huincha, sierra circular, nivel de burbuja,

martillo, lápices, escuadra, guantes, antiparras, tiza.

� Para Ensayo a Flexión: viga de reacción, apoyos (cubos de hormigón), barras apoyo

de acero de diámetro 0,07m, viga de doble I usara para trasmitir la carga puntual

aplicada, puntales de acero para evitar pandeo, plomo, computador con software.

4.4 Descripción del ensayo de flexión

El método se basa en aplicar una carga continua a una velocidad constante, a un tercio de la

luz de la probeta midiendo las deformaciones producidas por la aplicación de dicha carga

hasta llegar al punto de rotura de la probeta.

Las condiciones generales para efectuar los ensayos, en relación con la calibración de

aparatos, preparación de las probetas, ambiente de ensayo, mediciones y pesadas, se deben

ajustar a lo establecido en la Nch969.



______________________________________________________________________54_


4.5 Procedimiento

4.5.1 Medir el ancho b, la altura h, la luz L, de la probeta.

4.5.2 Ubicar los puntos de la luz de la viga que corresponden a L/3

4.5.3 Apoyar la probeta de tal manera que sus extremos sean capaces de seguir libremente

los efectos de la deflexión y que en ellos no se origine roce u otra solicitación que sea ajena

a la flexión.

4.5.4 Colocar la probeta sobre apoyos de modo que la carga sea aplicada en el plano

tangencial.

4.5.5 Medir al deflexión producida a un tercio de la luz.

4.5.6 Anotar la carga máxima Q obtenida durante el ensayo de la probeta.



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4.6 Módulo de Rotura

El Módulo de rotura, medida de la máxima capacidad resistente que tiene la probeta de

ensayo para soportar una carga aplicada en forma gradual durante un periodo corto de

tiempo. Es un criterio de resistencia aceptado mundialmente, aun cuando no corresponde a

una tensión real, debido a que la formula con la cual él se determina solamente es valida en

la zona elástica8.

Se empleo la siguiente ecuación para determinar la tensión de flexión en la viga cargada

hasta su rotura en la maquina de ensayo, la formula es la siguiente:

MoR = Mmáx W

Donde:

MoR: Módulo de Ruptura o tensión de rotura

Mmáx: Momento de flexión máxima = L/3 x P rupt [kg-cm]

W: Módulo resistente a la flexión = ( b* h²) / 6 [cm³]

P rupt: Carga de Ruptura

b: ancho de la viga en centímetro

h: altura de la viga en centímetro

8 Definición extraída de Nch 987.



______________________________________________________________________56_


4.7 Módulo de Elasticidad

El Módulo de Elasticidad, medida de la resistencia a la deflexión de la probeta de ensayo

(deformación vertical). El valor determinado en el ensayo de flexión estática incluye la

deflexión debido al cizalle o esfuerzo de corte9.

El módulo de elasticidad es la relación entre la tensión y la deformación unitaria y

corresponde a la pendiente de la recta en la zona elástica y se calculo con la expresión:

MoE = ∆ P * a * (3L² - 4a²) I * ∆ δ

Donde: MoE: Módulo de Elasticidad en flexión [Kg/cm²]

∆ P: Incremento de carga en la parte recta de la curva Carga-Deformación.

a : Distancia de aplicación de la carga P, L/3

L: Luz del ensayo L= 4,38m

I: Momento de inercia = (b*h³)/12 [cm4]

b: Ancho de la probeta

h: Altura de la probeta

∆ δ : Incremento de la deformación debido a P.

9 Definición extraída de Nch 987



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4.8 Análisis de Costos

El análisis de costos de materiales es para construir las seis probetas para los ensayos a flexión, al cual serán sometidos las vigas tipo cajón son:

Material Dimensión Cantidad Precio Unit Precio Total Tablero OSB

9,5mm 1.22x2.44 cm 3 $ 7.981 $ 23.943

Tablero

Contrachapado

9.5mm 1.22x2.44 cm 3 $ 6.740 $ 20.220

Clavos 2 1/2" 3 $ 3.325 $ 9.975

Pino seco cepillado

2x3" 3.2m 22 $ 1.620 $ 35.640

Adhesivo pegafix

madera 3,2 kg - 1 $ 5.982 $ 5.982

Brocha - 1 $ 782 $ 782

TOTAL $ 96.542

Justificación:

� En donde la cantidad de clavos de calculo considerando que por bolsa de 2,5 kg hay

598 unidades. Por las 6 viga cajón construido se utilizaron 4428 unidades, lo que

arroja 7,4kg. Dando un total de 3 bolsas de 2,5kg.

� Por viga cajón se usaron 3 piezas de pino 2x3”por concepto de cordón inferior y

superior.

� Para fabricar montantes se requieren 4 piezas de pino de 2x3”



______________________________________________________________________58_


4.9 Resultados

PROBETA DE VIGA CAJÓN

ENSAYO N° 1

N° DE

PROBETA: VC 1P OSB

Carga P (kg) Deformacion

(mm)

0 0

130 0,83

180 1,55

230 2,68

280 3,76

330 4,42

380 6,07

430 7,11

480 7,77

530 8,98

580 9,83

630 10,22

680 11,34

730 11,93

780 12,52

830 13,14

880 13,67

930 14,31

980 14,92

1030 15,67

1080 16,41

1130 17,17

1180 17,83

1230 18,68

1280 19,46

1330 20,61

1380 22,46

1430 27,11



______________________________________________________________________59_


PROBETA DE VIGA CAJÓN ENSAYO N° 2 N° DE

PROBETA: VC 2P OSB


(mm) 0 0

130 0,58 180 0,9

230 1,5

280 2,25

330 2,89

380 3,57

430 4,23

480 4,8

530 5,42

580 6,12

630 6,71

680 7,45

730 8,13

780 8,83

830 9,53

880 10,21

930 11,12

980 11,91

1030 12,5

1080 13,14

1130 14,01

1180 14,48

1230 15,47 1280 16,32 1330 17,3 1380 18,98



______________________________________________________________________60_


PROBETA DE VIGA CAJÓN ENSAYO N°3 N° DE

PROBETA: VC 3P OSB


(mm) 0 0

130 0,36 180 0,88 230 1,38 280 2

330 2,72

380 3,32

430 3,93

480 4,55

530 5,02

580 5,78

630 6,35

680 7,03

730 7,79

780 8,47

830 8,98

880 9,72

930 10,47

980 11,17

1030 12,08

1080 12,8

1130 13,39

1180 13,97

1230 14,67

1280 14,88 1330 15,32 1380 16,01 1430 19,04 1400 20,1



______________________________________________________________________61_



PROBETA: VC 4P CCP


(mm) 0

130 0,66

180 1,67

230 2 280 2,72 330 3,36 380 4,21 430 4,78 480 5,35 530 6,16 580 6,94 630 7,68 680 8,64 730 9,53 780 10,3 830 11,23 880 11,95 930 12,93 980 13,82

1030 14,67 1080 15,6 1130 16,68 1180 17,26 1230 18,93 1280 19,89 1330 20,93 1380 21,99 1430 22,73 1400 23,04 1450 25,1



______________________________________________________________________62_



PROBETA: VC 5P CCP


(mm) 0 0

130 0,79 180 1,45 230 1,7 280 2,23 330 2,74

380 3,32

430 3,89

480 4,52

530 5,23

580 5,97

630 6,5

680 7,2

730 7,92

780 8,56

830 9,32

880 9,83

930 10,42

980 11,02

1030 11,65

1080 12,25

1130 12,84

1180 13,27

1230 14,71

1280 15,35

1330 15,94 1380 16,62 1430 17,3 1400 18,02 1450 18,64 1500 19,01 1550 22,03



______________________________________________________________________63_



PROBETA: VC 6P CCH


(mm) 0 0

130 0,26 180 0,66 230 1,53 280 1,96

330 2,4

380 2,85

430 3,57

480 4,02

530 5,3

580 5,71

630 6,3

680 6,75

730 7,3

780 8,17

830 9,11

880 9,94

930 10,85

980 11,65

1030 12,42

1080 13,31

1130 14,12

1180 14,77

1230 16,09

1280 17,21

1330 18,89 1380 19,85 1430 20,93 1400 21,82 1450 22,26 1500 23,1 1550 23,79



______________________________________________________________________64_


En cada uno de los gráficos se trazó una línea recta uniendo al menos dos puntos (de la

relación de carga y deformación) dentro del rango elástico; de esta forma se permite la

determinación de los diferenciales de carga y deformación, cuyos valores son los utilizados

para calcular el MOE.

En la siguiente tabla se encuentran los resultados de los módulos de elasticidad y módulos

de rotura, que arrojaron los ensayos a flexión de las vigas tipo cajón.

CUADRO RESUMEN DE CALCULOS.

Identificación del Ensayo

Δ de carga en el rango

elástico (kg)

Δ deformación en el rango

elástico (mm)

carga rotura

(kg)

L/3 (cm)

Mmáx=carga rotura*L/3

Módulo de Rotura (cm4)

Módulo de Elasticidad (kg/cm²)

Viga 1 50 0,66 1300 146 189800 132,9132 110275,9675

Viga 2 50 0,56 1250 146 182500 127,8011 93567,48758

Viga 3 50 0,49 1400 146 204400 143,1373 81871,55163

Viga 4 50 0,69 1450 146 211700 148,2493 115288,5115

Viga 5 50 0,65 1550 146 226300 158,4734 108605,1195

Viga 6 50 0,63 1550 146 226300 158,4734 105263,4235

PROMEDIO 0,613 144,8413 102478,6769

DESVIACION ESTANDAR 0 0,0679 18274,31713 11,6821 11359,58202

Valor Máximo 0,66 158,4734 115288,5115

Valor Mínimo 0,49 127,8011 81871,55163



______________________________________________________________________65_


CONCLUSIONES

En el marco teórico de esta investigación (Planteamiento del Problema), se expuso que es

posible mejorar los prefabricados de vigas tipo cajón cerrado, con derivados de madera,

para obtener un elemento estructural lineal con sección rectangular, con apariencia de ser

una sola pieza de madera. Esta situación fue posible de realizar, quedando demostrado en

los ensayos efectuados en el laboratorio de Ciencias de la Construcción.

El objetivo general de esta investigación se cumplió a su cabalidad, es decir, desarrollar un

tipo de viga Cajón cerrado elaborada de madera, para aplicarla en viviendas. Definir las

especificaciones del producto y del proceso de construcción de la Viga Cajón Cerrado y

generar con esta tecnología una utilización con mayor valor agregado al recurso forestal,

tan abundante en nuestra región. Es por esta razón que puedo concluir que elaborar la viga

tipo cajón es un proceso no complicado de efectuar, es una viga cajón con aspecto

agradable a la vista del cliente, y por sobre todo lo mejor de este producto es su gran

resistencia a pesar de que el diseño planteado en cuanto a la luz que consideraba

necesariamente unión en los cordones inferior y superior.

Las conclusiones de esta investigación, según los objetivos planteados son los siguientes:

♦ Analizar las propiedades anatómicas de la madera.

Conocer la anatomía de la madera, junto con sus propiedades físico-mecánicas, fue uno de

los objetivos planteados, ya que era de vital importancia para el desarrollo de esta

investigación conocerlas y comprenderlas. Con respecto a este aspecto, se pudo concluir

que la etapa de crecimiento del árbol es fundamental que sea controlada, ya que de esto

depende la calidad del material que será usado finalmente, ya sea para fines estructurales o

estéticos, incidiendo directamente con el costo de la madera.



______________________________________________________________________66_


♦ Analizar la norma Chilena de fabricación y construcciones en Madera.

En el desarrollo de la investigación se presentaron dificultades, la principal fue al

momento de la compra ya que encontrar madera que cumpla con las exigentes

normativas, en especial con la frecuencia de nudos no es tarea simple. Otra cosa que

fue una dificultad fue la fabricación de las probetas.

♦ Determinar las capacidades resistentes de las vigas tipo cajón elaboradas con

derivados de madera, Tableros Osb (tableros de hebras orientadas) y Tableros de

Contrachapado.

Este objetivo fue posible verificar con los resultados obtenidos en el laboratorio,

arrojando que la probeta con revestimiento de tablero contrachapado, resiste más

que la probeta con revestimiento de tableros Osb (tableros de hebras orientadas).

Todos estos valores de comparación se encuentran reflejados en tablas con sus

respectivos gráficos.

♦ Diseñar proceso de fabricación de la viga tipo cajón cerrado.

Es la mejor forma de entender y realizar una viga cajón con la ayuda de un proceso

de fabricación, que para esta investigación fue detallada para ambos casos de

probetas.

♦ Cuantificar y analizar los resultados obtenidos de los ensayos de flexión.

En el laboratorio de ciencias de la construcción fueron realizados los ensayos a

flexión. Este laboratorio cuenta con software que ayudaron a recopilar información

para luego poder hacer registro de estos con gráficos. También se analizaron los

módulos de elasticidad y módulos de rotura, para saber en forma precisa el

comportamiento de la viga cajón frente a solicitación de flexión.



______________________________________________________________________67_


♦ Evaluar costos de construcción de la viga tipo cajón.

Este objetivo fue pensado para tener en cuenta el valor de cada probeta. Efecto que

ayuda a entender mejor que es un elemento estructural lineal no muy caro

considerando que peso y resistencia.

Como futuras líneas de investigación sería interesante seguir con esta metodología, pero

ahora incorporando uniones dentadas ó finger Joint en los cordones de la viga cajón, para

ver cuánto aumenta la resistencia ya que las uniones de traslapo reducen bastante la

resistencia de la madera.

Otra línea de investigación sería usar un adhesivo para exteriores y ver alguna alternativa

de preservación innovadora, ya que los adhesivos no permiten impregnación. Además se

podría investigar como respondería un elemento prefabricado con las características

descritas ya anteriormente, como pilares o columnas y mejorar la problemática del agua a

través de la línea de cola.

En resumen las líneas de investigación que quedan abiertas para estudios posteriores son

muchas, y son desafíos que son muy viables de seguir por estudiantes que se interesen en

este tema.



______________________________________________________________________68_


BIBLIOGRAFÍA

• Corma 2006, Corporación Chilena de la Madera.

• Guía N ° 5 Mantenimiento de la madera, Minvu.

• XVIII Jornadas Forestales de Entre Ríos Concordia, Octubre de 2003 V – 1 “VIGAS LAMINADAS ESTRUCTURALES DE MADERA, SU FABRICACIÓN Y EMPLEO” Por: Arq. Miguel L.V. Demkoff

• Revista Tectónica n ° 13 Madera II

• Coraminas, Joan. Diccionario Etimológico de la Lengua Castellana. Gredos, Madrid, 2003.

• Cuadernillos de edificación en Madera N ° 8 “Vigas”. Autores: Arquitecto, Cecilia

Poblete A. Ricardo Hempel H.

• Construya en Madera, ARAUCO. • CTTC, centro de transferencia tecnológica., Anexo 7 “Tablas de uniones”.

• Diccionario Wikipedia.



______________________________________________________________________69_


NORMAS CHILENAS.

• NCh 1198-2006 Madera - Construcciones en madera – Cálculo

• NCh 2824. Trata sobre pino radiata-madera aserrada y elaborada. Se refiere a

dimensiones, escuadría, longitudes y tolerancias.

• NCh 2148 Madera laminada encolada: requisitos e inspección.

• NCh 2149 Determinación del módulo de elasticidad en flexión.

• NCh 2150 Madera laminada encolada: clasificación

• NCh 2165 Tensiones admisibles para la madera laminada encolada

• NCh 1198 Construcciones en madera-Cálculo.

• NCh 173 Madera - Terminología general.

• NCh 804 Elementos de construcción de Paneles- ensayos de impacto.

• NCh 968 Madera- Selección, obtención y acondicionamiento de muestras y

probetas para la determinación de propiedades físicas y mecánicas.

• NCh 969 Madera- Determinación de las propiedades mecanicas – condiciones

generales para los ensayos.

• NCh 987 Madera- Determinación de las propiedades mecánicas- ensayo de flexión

estática.



______________________________________________________________________70_


SITIOS WEB

� www.soloarquitectura.com

� www. Arquitectura.com

� www.escribimos.com/hipotesis.htm

� www.infor.cl/estadisticas edición, julio-septiembre 2008)

� www.corma.cl La Construcción de viviendas en Madera.

� www.seconstruye.com

� www.lignum.cl

� www.revistabit.cl

� http://zeus.dci.ubiobio.cl/~ananias/apuntes_fisica_madera.pdf

� http://web.usach.cl/~lab_made/MAderaLaminada1.htm

� www.redmadera.cl

� www.fupicsa.com

� www.mineduc.cl



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GLOSARIO

1. Carga: Conjunto de obra que descansa sobre un muro, viga, arco, etc. /Conjunto de

acciones capaces de producir estados tensiónales en un elemento estructural, en un

momento dado

2. Contrachapado: un tablero ó lámina de madera maciza es relativamente inestable y

experimentará movimientos de contracción y dilatación, de mayor manera en el

sentido de las fibras de la madera, por ésta razón es probable que sufra distorsiones.

Para contrarrestar este efecto, los contrachapados se construyen pegando las capas

con las fibras transversalmente una sobre la otra, alternamente. La mayoría de los

contrachapados están formados por un número impar de capas para formar una

construcción equilibrada. Las capas exteriores de un tablero se denominan caras y la

calidad de éstas se califica por un código de letras que utiliza la A como la de mejor

calidad, la B como intermedia y la C como la de menor calidad. La cara de mejor

calidad de un tablero se conoce como "cara anterior" y la de menor como "cara

posterior" o reverso. Por otra parte la capa central se denomina "alma". Esto se hace

para aumentar la resistencia del tablero o de la pieza que sé este haciendo.

(Definición de enciclopedia Wikipedia)

3. Clavo: Pieza fabricada a partir de un alambre con cabeza y punta. También se le

llama punta. Su medida se expresa primero por el grosor (numeración de París) y

después, en milímetros por su longitud. Clavo piloto: Clavo provisional que se

emplea para fijar cierres.

4. Cola: Adhesivo utilizado para la unión de dos o más elementos. Para las uniones de

elementos de madera se usan colas de muy diversos tipos, atendiendo a las



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características concretas de la unión a realizar. Existen colas minerales, orgánicas,

sintéticas; termoestables y termoplástico; para contrachapado, para ebanistería, etc.

5. Contenido de Humedad: (C.H.) Peso del agua contenido en la madera, expresada

en porcentaje respecto de su peso anhidro.

6. Contra enchapado o contrachapado: Tablero formado por chapas de madera,

generalmente en número impar, encoladas de forma que las fibras de dos chapas

contiguas se dispone formando un ángulo de 90°.

7. Elemento de Unión: Elemento generalmente mecánico empleado para ensamblar

piezas con el objeto de lograr su continuidad y formar un armazón.

8. Enchapado/laminado: Capa de madera delgada que se sierra o se corta con torno

giratorio para hacer laminados. Generalmente se corta de madera de árboles

considerados finos.

10. Escuadría: Las dos dimensiones de la sección transversal de una pieza de madera

que está o ha de ser labrada a escuadra.

11. Esfuerzo Cortante: Tensión producida por el efecto de dos fuerzas de sentido

contrario que actúa a una distancia muy escasa una de otra. Llamado también

cizallamiento o desgarramiento longitudinal, puede producirse en vigas, creciendo

hacia los apoyos y decreciendo hacia el centro, en las cargas uniformemente

repartidas.

12. Estructura: Arreglo o disposición de materiales o elementos de construcción que,

de acuerdo con el proyecto integra el todo de una obra, su parte fundamental o una

de sus partes principales.



______________________________________________________________________73_


13. Flexión: Es el trabajo impuesto a una pieza cualquiera que, descansando sobre dos

apoyos, soporta un peso uniformemente repartido en su longitud, o situado sólo en

un punto, o sobre varios puntos determinados.

14. Resistencia a la Tracción: Resistencia que se opone a la carga, que tiende a estirar

las fibras de un cuerpo.

15. Resistencia adhesiva: Fuerza que es necesaria ejercer sobre la superficie de una

capa adhesiva para separar una encoladura mediante esfuerzos de tracción,

cizallamiento (Kgrs/cm2 o Mpa), presión (bar o Kgrs/cm2), pelado (N/mm o N/cm).

En la medición de la de la resistencia, debe tenerse en cuenta que el valor obtenido

depende, entre otros factores, del tipo de elementos de unión de adhesivos y de las

condiciones de ensayo.

16. Rotura: La rotura de un material depende de su límite de elasticidad. Cuando los

elementos estructurales sufren la acción de fuerzas con intensidad mayor a la que su

resistencia es capaz de soportar, se produce la rotura o la deformación definitiva.

17. Sección: Dibujo o croquis que representa la vista de un cuerpo cualquiera si hubiese

sido cortado por un plano determinado. Sección Longitudinal: Sección que se

efectúa en un dibujo de arquitectura por cualquier parte del largo de un edificio

18. Tracción: Es la resistencia provocada por la acción de dos fuerzas de signo

contrario, que tienden a romper la pieza de madera, alargando su longitud y

reduciendo su sección transversal. Esta deformación es tanto mayor cuanto mayor

sean la longitud de la pieza y el esfuerzo. Tensión.

19. Tableros de Fibras: los tableros de fibras se construyen a partir de maderas que han

sido reducidas a sus elementos fibrosos básicos y posteriormente reconstituidas para



______________________________________________________________________74_


formar un material estable y homogéneo. Se fabrican de diferente densidad en

función de la presión aplicada y el aglutinante empleado en su fabricación. Se

pueden dividir en dos tipos principales, los de alta densidad, que utilizan los

aglutinantes presentes en la misma madera, que ha su vez se dividen en duros y

semiduros, y los de densidad media, que se sirven de agentes químicos ajenos a la

madera como aglutinante de las fibras. (Definición de enciclopedia Wikipedia)

20. Unión: Resultado de juntar dos o más piezas, haciendo de ellas un todo.

21. Viga: en ingeniería y arquitectura se denomina viga a un elemento constructivo

lineal que trabaja principalmente a flexión. En las vigas la longitud predomina sobre

las otras dos dimensiones y suele ser horizontal.

22. Viga cajón cerrado: viga de sección rectangular hueca. También llamada viga de

caja.

23. Viga de caja: viga de sección rectangular hueca. También llamada viga de cajón

cerrado.



______________________________________________________________________75_


ANEXOS

ANEXO 1: FOTOGRÁFICO

1. Proceso de construcción de la Viga cajón.

� Presentación de la viga cajón

� Elaboración de unión en los cordones:



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� Colocación de montantes en el interior de la viga cajón.



______________________________________________________________________77_


� Fijaciones en las vigas cajón.



______________________________________________________________________78_


2. Proceso de preparación de la Viga cajón para ser sometida a flexión.

� Personal del laboratorio implementando el espacio para realizar el ensayo a

flexión.

� Para permitir que la viga avanzara cuando se le aplicara carga, se adapto una

rueda en un extremo de la viga de acero, que se uso para evitar pandeo al

momento del ensayo.



______________________________________________________________________79_


� Instalando el equipo para registrar deformación de la viga cajón, cuando se

apliquen carga.



______________________________________________________________________80_


� Imágenes previas a iniciar el ensayo a flexión, en donde se verificaron que todo

se encontrara bien, es decir, cables libre de la zona de ensayo, las medidas

estuvieran correctas, todo conectado perfectamente al computador que en ella se

registraban mediante un software el registro de cargas versus desplazamiento.



______________________________________________________________________81_


3. Fallas de la Viga Cajón.

� Imágenes de fallas en probetas de tableros de hebras orientadas Osb.



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En estas imágenes el tablero de hebras orientadas falla en forma lenta.

La unión de traslapo del cordón no aporto suficiente resistencia.



______________________________________________________________________83_


� Imágenes de fallas en probetas de tablero contrachapado.



______________________________________________________________________84_


En estas imágenes podemos apreciar como el contrachapado, que es el revestimiento lateral

de al viga cajón falla.

También es posible ser que las uniones del cordón no prestaron suficiente resistencia.



______________________________________________________________________85_


ANEXO 2: CONSIDERACIONES EXTRAIDAS DE ALGUNAS NORMAS CHILENAS.

Uniones clavadas para tableros: Según la NCh 1198, en el punto 10.9.2.2, la capacidad admisible de una superficie de

cizalle de un clavo solicitado normal a la dirección de su eje, Pcl,ad , se calcula

independiente del ángulo que forma la dirección de la carga con la fibra de la madera.

La capacidad de carga admisible, Pcl,ad, del clavo con diámetro, dc, calculada según

10.9.2.2 de la NCh 1198 rige también para:

- Uniones de cizalle simple y múltiple de tableros contrachapados fenólicos de un mínimo

de 4 chapas, siempre que el espesor mínimo de estas emin , cumpla con lo siguiente:

emin = 3 dc , para dc ≤ 4,2 mm emin = 4 dc , para dc > 4,2 mm

- Uniones de cizalle simple conformadas con tableros de partículas con espesores mínimos

que sean iguales a 4,5dc.

En uniones de cizalle simple de tableros de partículas y para clavos con espesores menores

que 4,2mm, se permite un emin de hasta 3 dc debiendo reducirse la carga admisible del

clavo en la razón emin = 4,5dc.

La cabeza de los clavos no se debe embutir en más de 2 mm con respecto a la superficie del

tablero. Preferentemente se recomienda una hinca a ras con dicha superficie.

Ante una disposición de este tipo de los espesores mínimos de los tableros se deben

incrementar en 2mm.



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tesis viga cajon

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