capitulo 7 maderas - nsr 10 - copia

Download Capitulo 7 Maderas - NSR 10 - Copia

Post on 27-Oct-2015

94 views

Category:

Documents

1 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

  • MANUAL DE DISEO PARA MADERAS

    DEL GRUPO ANDINO

    ACTUALIZACION CON EL TTULO G NSR-10

    CAPITULO 7

    UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER

    PRIMERA COHORTE ESPECIALIZACIN DE ESTRUCTURAS

    CCUTA, ENERO DE 2013

  • PARTE I: RECOMENDACIONES 7.1. Mtodos de Anlisis 7.2. Mtodos de Diseo 7.3. Cargas. 7.4. Esfuerzos Admisibles 7.5. Mdulo de Elasticidad. 7.6. Dimensiones Comerciales y Reales PARTE II: COMENTARIOS 7.1. Mtodos de Anlisis 7.2. Mtodos de Diseo 7.4. Esfuerzos Admisibles

    7.4.1 Factor de Reduccin por Calidad FC. 7.4.2 Factor de Servicio y Seguridad FS 7.4.3. Factor de Reduccin por Tamao FT 7.4.4. Factor de Duracin de Carga PDC

    7.5. Modulo de Elasticidad. 7.6. Dimensiones Comerciales y Reales

    7. Consideraciones generales

  • PARTE I: RECOMENDACIONES 7.1. METODOS DE ANALISIS Las recomendaciones, limitaciones y esfuerzos admisibles presentados en este manual son aplicables a estructuras analizadas por procedimientos convencionales de anlisis lineal y elstico. La determinacin de los efectos de las cargas (deformaciones, fuerzas, momentos, etc.) en los elementos estructurales debe efectuarse con hiptesis consistentes y con los mtodos aceptados en la buena prctica de la ingeniera. Todos los elementos de una estructura debern ser diseados, construidos y empalmados para resistir los esfuerzos producidos por las combinaciones de cargas de servicio consignadas en B.2.3.1 de la NSR - 10, dentro de las limitaciones de deflexin estipuladas dentro del mismo en G.3.2.1. 7.2. METODOS DE DISEO El diseo de los elementos de maderas debe hacerse para cargas de servicio o METODO DE ESFUERZOS ADMISIBLES. Toda construccin de madera deber poseer un sistema estructural que se ajuste a uno de los cuatro tipos definidos en A.3.2 NSR 10. El diseo estructural deber reflejar todas las posibles cargas actuantes sobre la estructura durante las etapas de construccin y servicio; adems de las condiciones ambientales como humedad o temperatura que puedan generar cambios en las suposiciones de diseo, o que puedan afectar la integridad de otros componentes estructurales. En el anlisis y diseo de las estructuras de madera debern respetarse los principios bsicos de la mecnica estructural, los requisitos bsicos de diseo consignados en A.3.1 de este Reglamento y los requisitos particulares que se encuentran relacionados en el Ttulo G NSR - 10.

    Requisitos de Resistencia. Los elementos estructurales deben disearse para que los esfuerzos aplicados, producidos por las cargas de servicio, sean iguales o menores que los esfuerzos admisibles del material. (Fig. 7.1).

    ESFUERZOS APLICADOS < ESFUERZOS ADMISIBLES Los esfuerzos admisibles se presentan en la Secc. 7.4.

  • Figura 7.1 Diseo elstico, (a) controlado por resistencia limitacin de esfuerzos,

    (b) controlado por rigidez; (limitacin de deformaciones) Requisitos de Rigidez.- Las deformaciones deben evaluarse para las cargas de

    servicio. Es necesario considerar los incrementos de deformacin con el tiempo (deformaciones diferidas) por accin de Cargas aplicadas en forma continua. (Fig. 7.1).

    Las deformaciones de los elementos y sistemas estructurales deben ser

    menores o iguales que las admisibles. Estos lmites se indican en captulos siguientes (Secc. 8.2, 9.3, 11.4) para distintos tipos de elementos.

    DEFORMACIONES < DEFORMACIONES ADMISIBLES 7.3. CARGAS Las estructuras deben disearse para soportar todas las cargas provenientes de:

    - Peso propio y otras cargas permanentes o cargas muertas, considerando un estimado apropiado de la densidad del material, e incluyendo las cargas provenientes del peso de otros componentes de la edificacin, estructurales o no. - Sobrecargas de servicio o cargas- vivas, es decir, todas aquellas cargas que no forman parte del peso propio de la edificacin pero que la estructura est destinada a resistir.

  • - Sobrecargas de sismos, vientos, nieve y temperatura. Estas deben considerarse de acuerdo a los reglamentos y cdigos vigentes en la zona de ubicacin de la construccin.

    Cuando las sobrecargas de servicio o cargas vivas sean de aplicacin continua o de larga duracin con relacin a la vida til de la estructura (sobrecargas en bibliotecas o almacenes, por ejemplo), stas deben considerarse como cargas muertas para efectos de la determinacin de deformaciones diferidas. En el captulo 13 se incluyen tablas para facilitar la evaluacin de cargas permanentes y sobrecargas de servicio en edificaciones de madera. 7.4. ESFUERZOS ADMISIBLES Los esfuerzos de diseo que se presentan a continuacin son EXCLUSIVAMENTE APLICABLES A MADERA ESTRUCTURAL QUE CUMPLE EN SU TOTALIDAD CON LA NORMA DE CLASIFICACION VISUAL que se presenta en el Captulo 3. Los proyectistas que usen estos valores cuidarn de especificar madera clasificada y supervisar que la madera empleada en la construccin cumpla con la norma antes citada. Las especies de madera adecuadas para el diseo usando este manual han sido agrupadas en tres grupos estructurales. Esta clasificacin as como la relacin-de las mismas aparece en la Secc. 3.5. Los esfuerzos admisibles para las maderas de cada grupo estructural se presentan en la Tabla 7.1. 7.5. MODULO DE ELASTICIDAD Los grupos de madera estructural que cumplan las normas de clasificacin visual para madera aserrada dentro de los parmetros de Estructural Selecta (E.S.), utilizarn, para efectos de clculo, los esfuerzos admisibles y los mdulos de elasticidad de las tablas G.2.2-1 y G.2.2-2 respectivamente que corresponden a las tablas del Apndice G.B y que fueron obtenidos de acuerdo con el Apndice G.A (NSR 10).

  • Tabla 7.1. ESFUERZOS ADMISIBLES FI, (MPA) C.H = 12% (TABLA G.2.2-1 NSR 10)

    GRUPO Fb Flexin Ft

    Tensin Fc

    Compresin II

    Fp Compresin

    Fv Cortante

    ES1 29.5 21.0 23.0 6.0 2.0

    ES2 28.5 20.0 22.0 4.3 2.0

    ES3 23.0 17.0 19.0 3.8 1.6

    ES4 17.0 12.0 15.0 2.8 1.5

    ES5 15.0 11.0 13.0 2.0 1.1

    ES6 12.5 9.0 10.0 1.5 1.3

    (*) Estos esfuerzos son para madera hmeda, y pueden ser usados para madera seca.

    Tabla 7.2. Mdulos de Elasticidad Longitudinal, Ei, (MPa) CH = 12% (TABLA G.2.2-1 NSR 10)

    GRUPO Mdulo Promedio

    E0.05 Mdulo 5

    Percentil E0.05 Mdulo

    Mnimo Emin

    ES1 18000 13250 7130

    ES2 18000 13250 7130

    ES3 14000 11000 5500

    ES4 12500 10000 5000

    ES5 11200 8250 4435

    ES6 9000 6500 3564

    Para el anlisis y diseo de elementos estructurales se debe utilizar E0.5, como mdulo de elasticidad del material. El Emin, se utilizar para calcular los coeficientes de estabilidad de vigas (CL), y de columnas (Cp), y a E0.05 se podr utilizar para deflexiones cuando las condiciones de servicio sean de alto riesgo o crticas.

  • 7.6 DIMENSIONES COMERCIALES Y REALES Tradicionalmente las piezas de madera se comercializan bajo ciertas dimensiones nominales que en la realidad representan secciones de menor tamao. Las dimensiones reales, o sea las efectivas en la pieza de madera que funciona como elemento estructural, son las que deben usarse en todos los clculos para el diseo y nunca debern tenerse dimensiones menores excepto por las tolerancias constructivas. Al especificar las dimensiones en los planos se debern indicar las dimensiones reales mnimas de dicha pieza. Si es prctica habitual en el pas usar las dimensiones comerciales equivalentes stas podrn usarse para especificar las piezas en los planos siempre y cuando se consigue en los mismos la equivalencia en dimensiones reales que debern tener estas escuadras. En la Secc. 3.1 se presenta la equivalencia entre dimensiones comerciales y reales de las secciones preferenciales PADT--REFORT. Estas son las secciones transversales que se recomiendan para la construccin con madera. En la Secc. 3.1.2, se presentan las dimensiones de las secciones preferenciales PADT-REFORT y el procedimiento para su obtencin en la Secc. 2.1.2. PARTE ll: COMENTARIOS 7.1. METODOS DE ANALISIS La madera es un material anisotrpico, es decir, presenta propiedades mecnicas diferentes en direcciones diferentes. El comportamiento bajo carga de un elemento de madera es distinto del que tendra un elemento de material homogneo e isotrpico. Para fines de ingeniera sin embargo, la madera puede ser tratada como un material ortotrpico, con direcciones caractersticas definidas por la orientacin de las fibras. (Fig. 7.2.). Ms an, al analizar elementos lineales; tales como vigas o columnas, puede considerarse al material como si fuera homogneo e isotrpico. Por lo general se considera adecuado analizar estructuras o elementos estructurales de madera suponiendo comportamiento lineal, ya que para niveles de carga que producen esfuerzos por debajo de los admisibles, el comportamiento es esencialmente lineal.

  • * Los nmeros entre parntesis indican referencias para cada captulo y aparecen al final del manual.

    Figura 7.2. La madera tiene Propiedades diferentes en cada direccin. 7.2. METODOS DE DISEO La tendencia en diseo estructural es hacia el diseo en resistencia ltima o diseo lmite (1,2)*. Este permite la consideracin por separado de la incertidumbre en las cargas, los mtodos de anlisis y la resistencia del material, en lugar de utilizar un nico factor de seguridad, resultando en diseos algo ms eficientes. Sin embargo, la limitada informacin de que se dispone por el momento con relacin a estructuras construidas con maderas tropicales hace inaplicable el diseo en condiciones lmites. La investigacin necesaria deber concentrarse en la determinacin de los factores de carga y sus combinaciones, as como en los factores de reduccin de resistencia. El objetivo ser disear estructuras con la misma confiabilidad de resistencia medida en trminos de probabilidad de