• Author / Uploaded
• Felipe Andres Barria Ruiz

• Categories
• Madera
• Papel
• Papel de pulpa)
• Arboles
• Los bosques

Citation preview

CONSTRUCCIÓN EN MADERA IGC1703-1

Profesor: Luis Sanhueza Díaz.

Contenido Introducción ............................................................................................................................................................. 1 1.

Que es la madera ........................................................................................................................................ 2

2.

Características de la Madera ............................................................................................................... 3

3.

Como se procesa la madera .................................................................................................................. 5

4.

Usos de la madera en la construcción ........................................................................................... 10

5.

Diferentes usos de la madera aserrada......................................................................................... 19

6.

Sistemas de construcción en madera ............................................................................................. 19

7.

Vanguardia de la madera ................................................................................................................... 30

Sistema constructivo de plataforma ........................................................................................................ 36 Normas utilizadas ........................................................................................................................................ 37 Madera para uso estructural.................................................................................................................. 40 Partes de la construcción del sistema de plataforma. ................................................................ 45 Fundaciones ............................................................................................................................................... 45 Entramados horizontales .................................................................................................................... 49 Entramados verticales .......................................................................................................................... 60 Techumbre ...................................................................................................................................................... 73 Innovación en Chile ......................................................................................................................................... 77

Introducción Convertido en el segundo exportador del país después de la minería, el sector forestal ha experimentado un vertiginoso crecimiento en las últimas tres décadas, el que se ha traducido en el desarrollo de innumerables productos forestales y madereros, en múltiples inversiones, en un aumento sostenido de las exportaciones y el interesante desarrollo de un mercado interno con significativas proyecciones de futuro. Aun así, la construcción en madera no refleja en la actualidad el potencial que esta área tiene en el país, por lo que se hace fundamental incorporar en este proceso a más profesionales que diseñaran y construyeran en el material, dándoles a conocer las cualidades de la madera como elemento constructivo (Arregui). Es por esto que el interés de poder aprender más sobre la madera y sus cualidades conlleva a un mejor eso de ella, especialmente en nuestro País.

1

1. Que es la madera La madera proviene de los árboles. Este es el hecho más importante a tener presente para entender su naturaleza. El origen de las cualidades o defectos que posee pueden determinarse a partir del árbol de donde proviene. La madera tiene una compleja estructura natural, diseñada para servir a las necesidades funcionales de un árbol en vida, más que ser un material diseñado para satisfacer necesidades de carpinteros. La madera es históricamente uno de los materiales más utilizados por el hombre. Actualmente, en la mayoría de los países desarrollados su uso como material estructural alcanza a más del 90% de la construcción habitacional de 1 a 4 pisos. En Chile el bosque que se da en forma natural lo hace en zonas templadas y frías, a diferencia de otros lugares en el mundo, donde predominan selvas lluviosas tropicales. Sin embargo, en Chile se han introducido variadas especies forestales, entre las cuales destacan los cultivos de Pino radiata y eucalipto. Estas especies fueron traídas desde Estados Unidos y Australia, respectivamente, y en la actualidad constituyen la base del desarrollo forestal nacional. A continuación se muestra una figura con la distribución de bosques en Chile.

2

Figura 1: Distribución de la superficie boscosa de Chile

2. Características de la Madera El árbol está compuesto por tronco, copa y raíces, del tronco se obtiene materia prima para la producción de madera aserrada, perfiles y tableros contrachapados; y de la copa (ramas), tableros de hebras orientadas, OSB (OrientedStrandBoard). Al hacer un corte transversal de un árbol y analizar desde el exterior hacia el interior una sección de éste, se pueden apreciar zonas claramente diferenciadas, las cuales cumplen funciones específicas:

3

Figura 2: Sección transversal de un tronco de árbol.

La primera zona apreciable es la corteza, formada por materia muerta, de aspecto resquebrajado, que se divide en corteza exterior y corteza interior (floema). La corteza exterior está compuesta por células muertas que cumplen la función de proteger la estructura interior frente a agentes climáticos y biológicos. Siguiendo hacia dentro se encuentra la corteza interior, compuesta por células que trasladan savia elaborada. Luego se presenta el cambium o cambio, zona que corresponde al tejido generador de células, es decir, donde se produce el crecimiento del árbol. Hacia el interior forma el xilema y hacia el exterior, forma el floema. En el xilema podemos distinguir la albura hacia el exterior, con células que cumplen la función de sostén y traslado de agua y nutrientes. Hacia el interior del xilema se forma el duramen, compuesto por células inactivas, pero que mantienen la función de sostén. En el centro del árbol se encuentra la médula, tejido inactivo sin función específica. 4

Otra de las características relevantes del árbol en su sección transversal son los denominados anillos de crecimiento (concéntricos), los cuales son apreciables a simple vista, dependiendo de la especie. Las especies madereras, como se detallará más adelante, se clasifican en dos grandes grupos: coníferas y latifoliadas. En las primeras, los anillos de crecimiento son perfectamente diferenciables, mientras que en las segundas, no son tan apreciables. 

Coníferas: -Hoja en forma de aguja -Su fruto tiene forma de cono -Madera resinosa -Estructura floral simple -La fecundación es por medio del viento -Crece principalmente cerca de los trópicos



Latifoliadas: -Hoja ancha y caduca -Frutos; nueces y bayas -Estructura variada -Exudaciones; látex o goma -Flores vistosas -Polinización por medio de insectos o aves -Crecen principalmente cerca del ecuador -Ejemplo; roble, eucalipto

3. Como se procesa la madera

Silvicultura y extracción de madera Como primera parte del proceso de la madera corresponde al subsector dedicado a la creación y conservación de un cultivo, tanto nativo como forestal. Incluye procesos de siembra en viveros forestales, habilitación y mejoramiento de los terrenos, fertilización, raleo y poda. Asimismo, en este subsector se considera la creación de caminos para el desplazamiento de maquinaria y, finalmente, la cosecha de los árboles.

5

Aserrado La madera utilizada para el aserrado proviene de una sección del árbol, tanto así que la base corresponde para el proceso de contrachapados, luego corresponde para muebles y luego para aserrado, como último en lo más alto del árbol corresponde a postes y polines. En la Figura 3 se puede observar la selección dentro de un árbol.

Figura 3: Clasificación de las partes de un árbol para aserrado. El proceso de aserrado comienza con la clasificación automática de los trozos según su diámetro, a fin de asegurar un mayor rendimiento en las líneas de aserrío. Dependiendo de las demandas de los productos (vigas, tablas) y las características de cada trozo, un programa de software especializado permite aprovechar el trozo de madera en forma óptima, de acuerdo a las especificaciones requeridas por los mercados nacionales e internacionales. La madera aserrada (tablas), tras un proceso de secado, tiene la posibilidad de tres destinos: - Exportación: La madera puede ser exportada a más de 30 países. - Remanufactura: La madera es llevada a la planta de Remanufactura que posee Empresas CMPC en Los Ángeles, VIII Región de Chile, donde se obtienen piezas y diversos tipos de molduras. - Mercado Nacional: La madera es comercializada directamente en todo el país (sin secado).

6

Los subproductos generados en este proceso industrial son aprovechados, ya sea como astillas, para abastecer las plantas de celulosa de CMPC, o como astillas combustibles para abastecer a los secadores de madera de los mismos aserraderos.

El aserrín y otros despuntes son utilizados por una empresa termoeléctrica, para generar electricidad, con una producción de 8,7 megawatt/hr, la que en un 50 % es consumida por Empresas CMPC y el resto es entregada al servicio interconectado del país. Proceso productivo de remanufactura de la madera El proceso de remanufactura consiste en una primera etapa de preparación de materia prima, esto es, la optimización de anchos (opti-rip), el cepillado y la clasificación en distintos grados de calidad. En una segunda fase, la madera es trozada en líneas manuales y automáticas, con el fin de eliminar los defectos, para, a continuación, separar los cutstocks (piezas libres de nudos de largo fijo) de los blocks (piezas de madera libre de nudos de largos variables). Estos últimos son conducidos a las máquinas que hacen la unión de tipo finger, que dan origen a los blanks o tablas libres de nudos de 6 m. de largo. La tercera etapa consiste en el procesamiento de estos cutstocks y blanks en distintas líneas orientadas a los productos finales. Estas son las moldureras, para el caso de las molduras, o las líneas de encolado de canto o línea de encolado de cara, para los productos laminados. Las principales máquinas para estos últimos productos son procesadoras de líneas de colas, prensas tanto frías como de radio frecuencia, escuadradoras y lijadoras. La cuarta y última etapa consiste en control de calidad, etiquetado, empaquetado, y despacho, tanto a puerto para los productos de exportación, como directamente a las instalaciones de los clientes en el mercado nacional. Tableros y chapas En este sector productivo se elaboran, en términos generales, dos tipos de productos: 

Tableros elaborados a partir de astillas: tableros de fibras y partículas que se obtienen de las astillas o trozas pulpables, generalmente sometiéndolos a procesos de secado, prensado y acabado.



Productos elaborados a partir de trozas aserrables: chapas y tableros contrachapados. Las primeras corresponden a láminas de madera elaboradas a partir de trozas 7

debobinadas, mientras que los tableros contrachapados corresponden a chapas unidas, encoladas, prensadas, cortadas y lijadas. Celulosa y papel El proceso de obtención de celulosa consiste en separar la celulosa de otros elementos presentes en la madera, como lignina, hemicelulosa, resinas, ceras y grasas. Primero, se procesan las trozas de madera para convertirlas en astillas. Luego, estas astillas, que también pueden provenir de los aserraderos, pasan a un proceso de digestión, donde se les aplican altas presiones, formando una pasta que es sometida a varios lavados y secados posteriores (pulpa mecánica). Finalmente, y si corresponde, pasan al blanqueo, donde se utiliza una mezcla de sulfuro de sodio e hidróxido de sodio para extraer la lignina. La pulpa resultante (pulpa química) se distribuye formando láminas que pasan por distintos procesos de finalización, tales como secado, dimensionado, prensado, apilado y embalado. Posterior a esto se procede a su despacho y comercialización. También, tras aplicarle otros procesos, estas láminas se convierten en diferentes productos del papel, tales como cartones, cartulinas, papel de diario, papel de embalaje, papel higiénico, papel tissue, componentes de pañales, etc. Los principales tipos de celulosa que se producen en Chile son: 

Celulosa cruda o no blanqueada: Generalmente es de Pino radiata y no pasa por el proceso de blanqueo Se utiliza principalmente en la fabricación de embalajes.



Celulosa blanqueada de fibra larga: Celulosa con proceso de blanqueo que se caracteriza por su resistencia. Proviene de Pino radiata.



Celulosa blanqueada de fibra corta: Celulosa con proceso de blanqueo que es menos resistente, pero entrega un acabado superficial del papel. Proviene de madera del Eucalipto.

La siguiente tabla muestra los porcentajes de los productos de la madera, en la exportacion y porcentaje del mercado interno.

8

Figura 4: Porcentaje de producción de cada tipo de producto, 2011, CORMA.

Figura 5:Consumo de madera industrial en miles de m 3. 1992-2012, CORMA. La figura nº5 corresponde al consumo total de metros cúbicos de madera en Chile, el cual se puede observar la gran demanda que va en aumento de la madera aserrada con la pulpa química (celulosa).

9

4. Usos de la madera en la construcción

Para considerar la madera como materia prima para la construcción de estructura es necesario diferenciar la llamada "madera de construcción" de la "madera de carpintería". La madera de construcción es aquella que se utiliza en la producción intensiva de elementos estructurales como vigas, correas, cabriadas, etc. o para la realización de estructuras portantes de un edificio, como por ejemplo techos, paredes, escaleras, etc. Estas maderas convienen que sean de rápido crecimiento, baratas y no necesariamente de una alta calidad. La tendencia actual se orienta a la utilización de coníferas, maderas livianas, blandas y de bajo peso propio. La madera para carpintería en cambio, son de tipo finas, es decir, de calidad superior, y se utilizan para la fabricación de puertas, ventanas, muebles, elementos de terminación y decoración interior. La construcción de las estructuras en base a madera implica la utilización también de un conjunto de otros materiales afines y complementarios. A diferencia de muchos materiales de construcción, la madera no es un material elaborado, sino orgánico, que generalmente se usa en su forma natural. De los numerosos factores que influyen en su resistencia, los mas importantes son: la densidad, los defectos naturales y su contenido de humedad. A causa de los defectos y las variaciones inherentes a la madera, es imposible asignarle esfuerzos unitarios de trabajo con el grado de precisión que se hace en el acero o en el concreto. Desde el punto de vista de la ingeniería, la madera presenta problemas mas complejos y variados que muchos otros materiales estructurales. De las maderas comerciales, es posible seleccionarlas por grupos como se observa en la siguiente imagen.

10

Maderas comerciales

Aserrada Cepillada

Laminadas

Reconstituidas

Molduras

Figura 6: Diferenciación grupal de maderas comerciales



Maderas aserradas y cepillada La madera aserrada y cepillada se comercializa en piezas cuya dimensión nominal se conoce como escuadría de la pieza y se expresa en milímetros. Por uso y costumbre, la madera de Pino radiata que se comercializa en Chile utiliza como unidad para espesor y ancho la pulgada y como unidad para volumen, la pulgada maderera. Con el objeto de facilitar la comprensión y promover el buen uso de la nueva norma chilena NCh 2824 Of. 2003, Maderas - Pino radiata - Unidades dimensiones y tolerancias, existe el concepto de Denominación Comercial (DC), que corresponde a una designación adimensional de las dimensiones nominales de piezas de madera de Pino radiata. Por ello, a partir de una pieza de madera expresada en dimensiones nominales, se pueden establecer o especificar tres tamaños de escuadría: -Aserrada verde: Corresponde a madera utilizada en embalajes, pallets o también como molduras en la construcción. -Aserrada seca: Utilizada para productos de carpintería, de construcción y muebles. -Cepillada seca: Para usos en tabiquería, envigados, estructuras y diversas aplicaciones en la construcción, donde se requiere precisión de las dimensiones, utilizada en aplicaciones a la vista en construcciones, decoración y mueblería.

11

Figura 7: Piezas de madera cepillada de diferentes escuadrías

-Aserrada estructural:Esta madera es utilizada para construir estructuras que necesiten cálculos de resistencia,cada pieza es mecánicamente testeada, clasificada y timbrada según su grado estructural alcanzado.

Figura 8: Madera estructural -Maderas impregnadas: La impregnación de madera consiste en la saturación de sus fibras con una mezcla química de efectividad comprobada, con el objeto de protegerla contra organismos destructores mediante la utilización de sistemas de vacío y de presión, y de esta forma prolongar la vida útil.



Madera laminada La madera laminada es un producto industrial que se ha utilizado en el mundo desde hace muchos años, pero en las últimas cuatro décadas su uso se ha incrementado notoriamente. Este producto tiene una alta aplicación en la vida cotidiana de las sociedades desarrolladas, desde la construcción de edificaciones hasta reemplazar 12

productos que provienen de recursos naturales, por lo que ha adquirido un alto valor industrial y social. En Chile se fabrica con Pino radiata, uniendo piezas entre sí por medio de unión fingerjoint en sentido longitudinal y una pieza sobre otra, pegadas con adhesivo en las caras.

Figura9: Unión finger-jointmadera laminada. La unión con adhesivos es de calidad estructural y resistente a condiciones climáticas. Normalmente, la madera laminada es fabricada con Pino radiata de calidad estructural grado G2 o superior, especificada en la norma chilena NCh 1198, seca en cámara y con un contenido de humedad inferior al 14%.

Figura 10: Vigas laminadas en forma de arcos. 13

Se pueden desarrollar diversas formas y dimensiones, tanto en escuadría como en largo.El resultado es la fabricación de grandes vigas, tanto rectas como curvas, que permiten cubrir grandes luces. Las características y propiedades de la madera laminada son; -Liviandad -Flexibilidad -Aislación térmica -Resistencia química -Resistencia al fuego -Estética



Maderas reconstituidas Se entiende por maderas reconstituidas a todo panel (nombre genérico que se refiere a material que se produce en fábrica) elaborado con derivados de la madera. El grupo más importante lo forman los tableros a base de madera que pueden ser de madera maciza, chapas, cintas, partículas, fibras, cortezas o a partir de otras materias primas lignocelulósicas en forma de tallos, partículas o fibras que dan origen a:

Estructurales

Contrachapados

Hebras Orientadas(OSB)

No estructurales

Fibra

Particulas

Listones

Figura 11: Diferenciación de paneles estructurales y no estructurales. 14

El tablero contrachapado es 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.

Figura 12: Disposición de chapas en los paneles contrachapados. Los tableros de hebras orientadas (OrientedStrandBoard,OSB) son fabricados en base a hebras de madera rectangulares, adheridas con ceras y adhesivos fenólicos. 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 formaldehído (resistentes al agua) les confiere elevadas características de resistencia física y mecánica.

Figura 13: Tablero OSB 15

Los tableros de fibra son aquellos formados a base de madera desfibrada u otros materiales lignocelulósicos fibrosos, sometidos a alta presión y temperatura sin el uso de cola o aglutinante, conformando un tablero duro y delgado. Se clasifican en base a sus densidades y método de fabricación, dividiéndose en prensados y no prensados. Tableros de partículas son tableros de madera formados por partículas de 0,2 a 0,5 mm de espesor con un aglutinante orgánico, en unión de uno o más de los siguientes agentes; calor, presión, humedad, catalizador. Los tableros enlistonados o también conocidos como placa carpintera, son tableros formados a base de tablas, tablillas o listones angostos, dispuestas una junto a otra conformando un panel recubierto con chapas por ambas caras.

Figura 14: Tablero enlistonado.



Molduras de madera Las molduras se obtienen a partir de madera aserrada seca a la cual, por medio de maquinas y equipos especiales, se les confiere una determinada forma para cumplir en servicio con objetivos específicos de terminación, acabado, protección y decoración. Existen tablas machimbradas de piso, cielo y en exteriores. Como se presentan en las siguientes figuras.

16

Figura 15: Tablas machimbradas.

Figura 16: Tablas machimbradas de cielo/piso.

17

Figura17: Tablas machimbradas horizontales de exterior.

También existen varios tipos de tablas para exteriores. La Figura 16 muestra los tipos existentes de proteger una estructura de la intemperie.

Figura 18: Tipos de revestimientos exteriores. 18

5. Diferentes usos de la madera aserrada La madera aserrada pueden tener los siguientes usos. -Postes de transmisiónde transmisión eléctrica -Postes de cercos -Estructura para construcciones -Vigas, techos, cerchas -Pisos -Revestimientos exteriores -Revestimientos interiores -Muebles y guarniciones interiores -Moldajes o encofrados -Chapas -Contrachapados -Tableros de fibra -Tableros de partículas

6. Sistemas de construcción en madera

Los sistemas de construcción se pueden dividir en sistemas mayores y sistemas menores de construcción, donde los sistemas menores corresponden a construcciones mayormente en viviendas, y los sistemas mayores corresponden a construcciones de galpones o estructuras de varios niveles. a) Sistemas de construcción menores Los sistemas estructurales desarrollados para viviendas de madera se dividen en dos grandes grupos según el largo de los elementos estructurales y las distancias o luces entre los apoyos.

19

Sistemas de construcciones menores Luces mayores Luces menores

Estructuras macizas

Estructuras de entramados

Estructuras de placa

sistema poste-viga

sistema continuo

sistema de paneles soportantes

sistema plataforma

Figura 19: Desglose de sistemas de construcciones menores. 

Estructuras macizas Sistema constructivo que por su aspecto de arquitectura, solución estructural y constructiva, es particularmente diferente. Su presentación es de una connotación de pesadez y gran rigidez por la forma en que se disponen los elementos que lo constituyen, en este caso rollizo o basa. Estructuralmente no corresponde a una solución eficaz, ya que por la disposición de las piezas, éstas son solicitadas perpendicularmente a la fibra, o sea en la dirección en la cual la resistencia es menor. Sin embargo, el disponer de esta forma el material facilita el montaje de los diferentes elementos que conforman la estructura de la vivienda.

Otra ventaja que ofrece es la buena aislación térmica, garantizada por la masa de la madera, pero presenta problemas en la variabilidad dimensional por efecto de los cambios climáticos, los que afectan en gran medida los rasgos de ventanas y puertas, como también las instalaciones sanitarias. 20

Figura 20: Estructura maciza de madera.

Este sistema también está un poco más industrializado, dándole forma a los troncos para un mayor precisión en las dimensiones y poder construir rápidamente. La estructura de la casa tanto en paredes interiores como exteriores está compuesta por troncos macizos que se unen en sus esquinas mediante las uniones en cruz. En la Figura 21,22Y 23 se pueden observar las 3 soluciones más vistas de estructuras industrializadas.

Figura 21: Tronco natural rectangular

21

Figura 22: Tronco laminado rectangular

Figura 23: Tronco natural redondeado.

22



Estructuras de placa La necesidad de reducir los plazos en la construcción y de mejorar y garantizar la calidad de terminación del producto, ha conducido a que gran parte de los elementos que conforman la estructura de la vivienda sean fabricados y armados en industrias especializadas o en talleres de las propias empresas constructoras y cuya aplicación se ha ido acentuando en la medida que aumenta la mecanización de los procesos constructivos. Este sistema básicamente consiste en la fabricación de paneles que están conformados por bastidores de perfil de madera, provistos de revestimiento que le imprimen la rigidez y arriostramiento al conjunto.

Figura 24: Paneles de madera. La gran fortaleza que ofrece este sistema constructivo es el fácil desarme de los elementos estructurales que conforman la vivienda, por lo que las soluciones de las uniones como pernos, piezas de madera, clavos y perfiles de acero deben ser de fácil acceso y simple mecanismo.

23



Estructuras de entramados

Son aquellos cuyos elementos estructurales básicos se conforman por vigas, pilares o columnas, postes y pie derecho.Según la manera de transmitir las cargas al suelo de fundación podemos distinguir los sistemas: -Sistemas poste-viga: Utiliza pilares o postes, los cuales están empotrados en su base y se encargan de recibir los esfuerzos de la estructura de la vivienda a través de las vigas maestras ancladas a estos, sobre las cuales descansan las viguetas que conformarán la plataforma del primer piso o del entrepiso.

Figura 25: Sistemas poste-viga.

Las diferentes piezas de madera van entrelazadas entre sí, lo que hace necesario un ensamble en los más diversos ángulos. En muchos casos la resolución adecuada de las uniones es la que caracteriza la calidad de la construcción, que en general se resuelve empleando herrajes metálicos o conectores especiales, los que entregan solidez y seguridad a la unión.

24

-Sistema de paneles soportantes: -Sistema continuo (balloonframe): Los pie derecho que conforman los tabiques estructurales perimetrales e interiores son continuos, es decir, tienen la altura de los dos pisos (comienzan sobre la fundación y terminan en la solera de amarre superior que servirá de apoyo para la estructura de techumbre).

Figura 26: Sistema continúo de paneles soportantes (ballomframe).

Este sistema constructivo considera fijar la estructura de plataforma del primer piso y de entrepiso directamente a los pies derechos de los tabiques estructurales.Así es posible poder construir la techumbre lo mas rápido posible antes de instalar el piso. -Sistema de plataforma: Es el método más utilizado en la construcción de viviendas con estructura en madera. Su principal ventaja es que cada piso (primero y segundo nivel) permite la construcción independiente de los tabiques soportantes y auto soportantes, a la vez de proveer de una plataforma o superficie de trabajo sobre la cual se pueden armar y levantar.

25

Figura 27: Sistema de plataforma La plataforma de madera se caracteriza por estar conformada por elementos horizontales independientes de los tabiques, apoyados sobre la solera de amarre de ellos, la que además servirá como una barrera cortafuego a nivel de piso y cielo para la plataforma.

b) Sistemas de construcciones mayores Corresponde a sistemas constructivos de galpones y sistemas espaciales. Dentro de los sistemas de galpones, es posible diferenciar los sistemas planares de vigas y cerchas, y los sistemas planares de marcos y arcos.

Figura 28: Sistemas planares de galpones. 26

-

Marcos y arcos: Los marcos constituyen un sistema planar conformado por vigas y pilares conectados mediante una unión rígida. En este tipo de estructura frente solicitaciones verticales, tanto las vigas como pilares trabajan a flexión y compresión.

Figura 29: Tipos de marcos.

Figura 30: Galpón tipo cercha.

27

Los arcos son en esencia, una estructura de compresión para cubrir grandes luces. Al igual q los marcos constituyen una envolvente total del espacio y no requieren soportes laterales como en el caso de las vigas o cerchas.

Figura 31: Tipos de arcos

Figura 32: Galpón tipo arco, Colegio Padre Hurtado, Las condes.

28

Figura 33: Gimnasio en base a arcos laminados de madera( pórtico)

-

Sistemas espaciales laminares Son tipologías constructivas asociadas principalmente al hormigón armado, pero con el surgimiento de las maderas reconstituidas y el desarrollo de técnicas constructivas en madera para moldajes de cascaras de hormigón, se ha logrado construir sistemas espaciales laminares como se observa en la siguiente imagen.

Figura 34: Sistemas espaciales laminares.

29

- Sistemas espaciales de entramado Tradicionalmente las estructuras de techumbre o cubiertas están constituidas por elementos estructurales principales, dispuestos principalmente en paralelo y sobre ellos una estructura secundaria mas flexible encargada de transferir las cargas de la techumbre a la estructura principal, la idea es buscar un comportamiento mas integral y eficiente, conectando las armaduras paralelas a través de otras estructuras transversales tan rígidas como sea posible.

Figura 35: Sistemas espaciales de entramado.

7. Vanguardia de la madera Dentro de las características de la madera, es posible aprovechar sus ventajas para poder utilizar la madera de otra manera. A continuación de mostraran las distintas aplicaciones que han sido aplicadas en Chile. Dentro del ámbito de la madera en Chile, es posible darse cuenta de la gran cantidad de puentes de madera de tamaños menores y medianos que hay en todo Chile, especialmente al sur. Es por esto que la Universidad de Concepción a desarrollado la implementación de la construcción de puentes con materias primas ecológicas sustentables.

La idea es poder utilizar las características de la madera, con ayuda de materiales de alta resistencia (como cables de acero), para así construir o reparar un tablero de puente, con madera post-tensada.

30

Figura 36: Diferenciación puentes normales con post tensado

El diseño se basa en el tensado transversal del tablero, para así lograr un efecto placa de todo el tablero en conjunto. Las siguientes imágenes ilustran puentes ya implementados.

Figura 37: puente post-tensado transversalmente.

31

Figura 38: Puente Cautín, 100 metros, 1 calzada, post-tensado.

Gracias al pos tensado es posible ver tableros de madera de 100 metros, el cual es una solución económica y arquitectónica.

Otro ámbito innovador de la madera en Chile, corresponden a los ladrillos de madera. Este nuevo sistema constructivo en base a módulos de madera de 40 cm el cual los fabrica la empresa estatal Corfone. Los ladrillos se colocan a través de encastres y se sujetan con tarugos y clavos. Como se trata de madera seca, apenas requiere de una mano de barniz protector en el exterior una vez por año. El ladrillo de madera surge del producto de raleo de los campos de pino. Se corta con los mismas herramientas de los aserraderos e incorporan un proceso de re manufactura para crear los encastres. La ventaja competitiva no radica tanto en el costo del material ni de la mano de obra, sino en los tiempos: en sólo dos meses puede construirse una casa. Es por esto que el gobierno construyo 10 casas con ladrillos de madera en Andacollo. Las siguientes imágenes ilustran mejor este tipo de construcción.

32

Figura 39: Construcción casa a base de ladrillos de madera.

Figura 40: Casa terminada a base de ladrillos de madera.Andacollo.

33

También existen aplicaciones de la madera con otros productos, este es el caso de los paneles tipo SIP (StructuralInsulated Panel). Estos paneles corresponden a la utilización del panel OSB de madera explicado anteriormente con un compuesto aislante (como poliestireno expandido). Estos paneles de OSB son pegados con un potente adhesivo a la plancha de poliestireno expandido, dando origen a paneles que son usados en la construcción. Esta solución ofrece un buen desempeño a la flexión, compresión e impacto dando la posibilidad de ser usada en viviendas, comercio e industria. También debido a sus características tiene un buen desempeño a frente al fuego y dependiendo del espesor presenta una excelente aislación acústica. A continuación se puede observar imágenes de esta tecnología.

Figura 41: Panel SIP.

34

Figura 42: Construcción habitacional en base a paneles SIP.

A continuación se indagara detalladamente el sistema de construcción de plataforma el cual es uno de los sistemas mas utilizados. Gracias a su gran industrialización de sus componentes como paneles (entramados verticales y horizontales) como también la techumbre (cerchas). Es por esto de su gran rapidez en su construcción y poder tener una diversificación de tecnologías aislantes (térmicas, acústicas). Por estas razones que se detallara este tipo de construcción en esta investigación.

35

Sistema constructivo de plataforma Es un sistema constructivo conformado por plataformas y tabiques. Las plataformas corresponden a los entramados horizontales del sistema, constituidos por envigados y elementos de rigidización (tablero contrachapado u OSB). Los tabiques soportantes, también denominados muros estructurales, corresponden a los entramados verticales del sistema, cuya altura equivale a la de un piso, y están configurados por una solera inferior, pies derechos, una solera superior y una placa de rigidización, que puede ser un tablero contrachapado u OSB. El sistema de unión fundamental es el clavo.

Figura 43: Componentes de un sistema de construcción en plataformas. 36

Dónde: Solera basal: Pieza anclada a la fundación, sobre la cual se levanta el panel de muro. Friso: Pieza que forma el borde de la plataforma, cubriendo las cabezas de las vigas de piso. Envigado de piso: Piezas estructurales ubicadas sobre la solera basal. Clavadas a ella y al friso. Diafragma horizontal: placa estructural que se clava al envigado de piso y friso, rigidizando el entramado horizontal. Sobre el diafragma se instalan los muros. Solera inferior del muro: Pieza que recibe los pies derechos, clavada a la plataforma. Pie derecho: Piezas estructurales verticales del muro. Solera superior del muro: Pieza horizontal superior donde se clavan los pies derechos. Sobre ella se ubica la solera de amarre. Solera de amarre: Pieza horizontal continua ubicada sobre los muros, que genera el amarre entre ellos. Recibe la estructura de techumbre o envigado de entrepiso. Diafragma vertical: Placa estructural que se clava a los pies derechos y soleras inferior y superior del muro, rigidizando el entramado vertical. Envigado de entrepiso: Piezas estructurales ubicadas sobre la solera de amarre, clavadas a ésta y al friso.

Normas utilizadas Clasificación de madera aserrada NCh173.Of2008 Terminología general. NCh174.Of2007 Unidades, dimensiones nominales, tolerancias y especificaciones. NCh992.EOf1972 Defectos a considerar. NCh1989.Of1986 Mod.1988 Agrupamiento de especies madereras según su resistencia. NCh1969.Of2008 Especies latifoliadas, clasificación visual. NCh1970/1.Of1988 Especies latifoliadas, clasificación visual para uso estructural. NCh1970/2.Of1988 Especies coníferas, clasificación visual para uso estructural. NCh1207.Of2005 Pino radiata, clasificación visual para uso estructural. NCh178.Of2005 Madera aserrada de pino radiata, clasificación por aspecto. 37

NCh2824.Of2003 Pino radiata, unidades, dimensiones y tolerancias. NCh2150.Of1989 Mod.1991 Madera laminada encolada, clasificaciones mecánica y visual de madera aserrada de pino radiata. NCh2165.Of1991 Tensiones admisibles para la madera laminada encolada estructural de pino radiata. NCh2148.Of1989 Madera laminada encolada estructural, requisitos e inspección. NCh2151.Of2009 Madera laminada encolada estructural, vocabulario. NCh1990.Of1986 Tensiones admisibles para madera estructural. NCh724.Of1979 Paneles a base de Madera, tableros, vocabulario. NCh177.Of1973 Planchas de fibra de madera, especificaciones. NCh760.Of1973 Tableros de partículas, especificaciones. NCh3005.Of2006 Evaluación estructural de madera de chapas laminadas. Métodos de ensayo NCh3028/1.Of2006 Determinación de las propiedades físicas y mecánicas de la madera clasificada por su resistencia. NCh980.Of2007 Determinación de la contracción e hinchamiento. NCh974.Of1986 Determinación de las propiedades mecánicas, ensayo de compresión perpendicular a las fibras. NCh2149.Of1989 Madera aserrada, determinación del módulo de elasticidad. NCh975.Of1986 Determinación de las propiedades mecánicas, ensayo de tracción perpendicular a las fibras. NCh3079.Of2007 ISO 6891:1983 Uniones realizadas con elementos mecánicos. NCh977.Of1986 Ensayo clivaje. 38

NCh978.Of1986 Ensayo dureza. NCh986.Of1986 Ensayo tenacidad. NCh979.Of1986 Ensayo extracción de clavo. NCh973.Of1986 Ensayo compresión paralela. NCh176/1.Of2003 Determinación del contenido de humedad. NCh976.Of1986 Ensayo de cizalle paralelo a las fibras. NCh762.Of1976 Planchas y tableros a base de madera, determinación del contenido de humedad. Preservación y secado. NCh631.Of2003 Extracción de muestras. NCh2284.Of1995 Preservantes, métodos de muestreo. NCh630.Of1998 Preservantes, terminología. NCh763/1.Of1996 Preservación, análisis de madera preservada y soluciones preservantes. NCh1320.n1977 Madera destinada a preservación, requisitos. NCh789/1.Of1987 Clasificación de maderas comerciales por su durabilidad natural. NCh790.Of1995 Composición y requisitos de los preservantes para madera. NCh819.Of2009 Madera preservada, Pino radiata, clasificación según uso y riesgo en servicio. Trozas y postes. NCh1222.Of1977 Terminología y métodos de medición de los defectos. NCh2122.Of2000 Mod. 2004 Postes de pino radiata, especificaciones y dimensiones.

39

Madera para uso estructural Dimensiones Las dimensiones y tolerancias para la madera de Pino radiata se encuentran establecidas en la norma NCh 2824. En las tablas 1 y 2 se observan las dimensiones efectivas de la madera aserrada y madera cepillada con un contenido de humedad del 12%. En ambas tablas es posible encontrar marcados con asterisco las dimensiones en el mercado nacional. Los largos nominales para las piezas se madera de Pino radiata son: 2,4 m; 3,0 m; 3,2 m; 3,6 m; 4,0 m; y 4,8 m. Las dimensiones efectivas (equivalentes) corresponden a la dimensión final de la pieza aserrada luego de un cepillado, por ejemplo una piensa de 2’’ corresponde a 50,8 mm, pero luego de ser cepillada el dimensionamiento será menor, como 45 mm (final tratada). Tabla 1: Dimensiones efectivas de madera aserrada de Pino radiata, 12% humedad

40

Tabla 2: Dimensiones efectivas de madera cepillada de Pino radiata, 12% humedad

Preservación Cuando la madera de Pino radiata es utilizada como material estructural necesariamente debe ser preservada debido a su condición de madera “no durable”, según lo especificado en la norma NCh 789/1. La tabla 3 muestra la vida útil esperada en años por cada especie de madera.

Tabla 3: Clasificación maderas comerciales según su durabilidad natural.

De acuerdo al uso y riesgo esperado para la madera de Pino radiata una vez puesta en servicio, esta debe cumplir las exigencias de retención y penetración que señala la norma NCh 819. 41

Los ensayos de retención y penetración de preservantes en madera de Pino radiata deben ser realizados por laboratorios con inscripción vigente en el Registro Oficial de Laboratorios de Control Técnico de Calidad de la Construcción del MINVU. Humedad La madera debe presentar al momento de su utilización, un contenido de humedad igual a la humedad de equilibrio del lugar donde prestará servicio. En la tabla 4 se observan las humedades dependiendo de la condición de servicio de la vivienda. Tabla 4: Humedad de equilibrio para maderas con distintas condiciones de servicio.

Tabla 5: Rangos de contenido de humedad de la madera según zona climática.

Clasificación para uso estructural Para que la madera sea utilizada de madera eficiente y confiable como material estructural en la construcción de viviendas, es necesaria una clasificación previa que puede ser visual o mecánica. La madera de Pino radiata se clasificavisualmente según lo especificado en la NCh 1207, la cual define tres grados estructurales: grado selecto (GS), grado estructural Nº1 (G1), grado 42

estructural Nº2(G2). Como parte de los requisitos de clasificación estructural visual, las piezas de madera deben cumplir con los requerimientos de tolerancias dimensionales de la NCh 2824 y de contenido de humedad, donde cada pieza debe presentar un contenido de humedad menor o igual al 19%. En el proceso de clasificación visual, un clasificador calificado examina cada pieza de madera por sus cuatro caras con el objetivo de asignarle un Grado Estructural en función del tamaño y ubicación de los defectos presentes, tales como nudos, inclinación de fibra, presencia de medula canto muerto y otros. Mientras más numerosos o de mayor tamaño sean los defectos presentes en una pieza de madera, más débil será el grado al cual pertenezca.

Figura 44: Medición de defectos de la madera para asignar un grado estructural.

43

El proceso de clasificación estructural mecánica consiste en una relaciónentre la resistencia de flexión, compresión y tracción, y elmódulo de elasticidad en flexión (Ef), determinado en luces cortas. El posterior diseño de una máquina capaz de medir el Ef permite la clasificación de piezas de maderacon propiedades resistentes superiores a un valor mínimopreviamente establecido. Las actuales máquinas de clasificación estructural usan esencialmente el mismo principio. Cada pieza de maderaque se clasifica es deformada en una de sus caras comoviga, y la magnitud de fuerza asociada con la deformaciónconstante aplicada por la máquina, permite determinar elvalor del Ef.Con ese valor, se estiman las propiedades resistentes y con ellas, la clasificación de las piezas. La clasificación estructural mecánica está especialmente indicada para piezas que serán utilizadas como envigados tijerales, escaleras y muros estructurales. La madera clasificada estructural en el mercado nacional se rige por la norma británica BS EN-519: 1995 y las piezascomercializadas llevan un timbre que garantiza suresistencia.

Figura 45: Esquema de funcionamiento de máquina de clasificación estructural.

44

Partes de la construcción del sistema de plataforma. Fundaciones Las fundaciones son estructuras que transmiten esfuerzos desde la vivienda al terreno y viceversa. Se clasifican en profundas y superficiales. Las fundaciones profundas no son utilizadas en las viviendas de madera debido a que corresponden a estructuras livianas. A las fundaciones superficiales se les conoce con el nombre técnico de zapatas, que dependiendo de las condiciones del terreno donde se emplace serán corridas o asiladas. Componentes La figura 46 muestra los componentes de una fundación superficial.

Figura 46: Fundación superficial. Dónde: Herido: Excavación del terreno previa a la instalación de la zapata. Sello de fundación: superficie del herido. Emplantillado: Capa de hormigón pobre que nivela la superficie del sello de fundación Cimiento: Parte inferior de la fundación que está en contacto con el suelo, repartiendo las cargas provenientes de la vivienda.

45

Sobrecimiento: Parte superior de la fundación que está en contacto con la vivienda. Su función principal es aislar la vivienda de la humedad y proporcionar una superficie nivelada para la edificación. Las zapatas aisladas, también conocidas como basas o apoyos, son usadas para soportar pilares o columnas. Pueden tener forma circular, piramidal, o rectangular.

Figura 47: Tipos de zapatas aisladas.

En algunos casos, para lograr que las zapatas individuales trabajen en forma conjunta, deben ir unidas por elementos estructurales llamados cadenas de amarre o de fundación. También es posible dejar parte de los elementos de amarre sobre el nivel de terreno para colocar sobre ellas los tabiques. En las Figuras 48 y 49 se observan las zapatas aisladas amarradas con cadenas.

Figura 48: Zapata aislada amarrada con cadena. 46

Figura 49: Zapata aislada amarrada con cadena sobre el nivel del terreno.

Las zapatas corridas están compuestas por un cimiento y un sobre cimiento. Cuando se requiere aumentar la superficie de apoyo de la fundación por malas condiciones del terreno (baja resistencia admisible del suelo) se considera el uso de una zapata. En las Figuras 50 y 51 se observan las zapatas corridas.

Figura 50: Zapatas corridas.

47

Figura 51: Zapata corrida para una vivienda.

Control y protección de humedad En determinadas situaciones de posible capilaridad es necesario aplicar barreras impermeables o drenes para impedir que el agua afecte la integridad de la zapata o fundación. En la figura 52 se observan algunas soluciones.

Figura 52: Barreras y drenes de humedad.

48

Entramados horizontales Los entramados horizontales corresponden a elementos estructurales cuya función es recibir y transmitir las cargas permanentes y sobrecargas de uso a los elementos soportantes verticales (pilares, muros). Componentes

Figura 53: Componentes de los entramados horizontales.

49

Dónde: Viga: Elemento estructural solicitado por cargas de peso propio y sobrecargas de uso. Se utiliza dispuesto en forma horizontal o inclinada y permite salvar una o varias luces. La viga se diseña en función de las necesidades de resistencia y rigidez. Los requerimientos de resistencia dependen de las cargas que deben soportar, en tanto que las de rigidez van dirigidas a reducir las vibraciones que se originen debido a cargas dinámicas. Viga maestra: Viga principal sobre la cual se apoyan directamente o indirectamente otros elementos estructurales. Soporta el conjunto del sistema y transmite las cargas a los muros, columnas o fundaciones. Viga de piso: Elementos que conforman el entramado de piso y soporta las cargas del primer nivel de la vivienda. Viga de entrepiso: Elemento que conforma el entramado de entrepiso, que separa dos niveles de una construcción. La cara superior permite la instalación de la base para el pavimento del nivel siguiente de la vivienda, mientras que la cara inferior permite instalar el material de cielo. Cadeneta: Elemento recto de igual o menor sección que las vigas entre las cuales se instala. Su función es evitar el volcamiento de las vigas (Pandeo lateral torsional) y mejorar la transmisión de cargas y sobrecargas. Friso: Pieza de igual escuadría que las vigas, que remata el entramado horizontal por su contorno exterior. Es frontal cuando va perpendicular a las vigas y lateral cuando es paralelo a ellas. Cabezal: Pieza que se coloca para recibir a un mismo nivel las vigas que se cortan para formar una escotilla en un entramado horizontal, como pasadas de escalera o ductos. Diafragma: Placa estructural que se clava al envigado. Permite rigidizar el entramado horizontal. Detalles constructivos Para la ejecución de los entramados horizontales, en general se debe considerar lo siguiente: - Se debe utilizar madera aserrada o cepillada de Pino radiata, seca, impregnada, grado estructural G1 o G2, dependiendo del cálculo estructural. - Las escuadrías usualmente utilizadas para resolver entramados de piso y entrepiso, corresponden a piezas de 2 pulgadas de espesor, y 6, 8, 10 y 12 pulgadas de altura. - Los espaciamientos entre ejes de las vigas varían entre 40 cm y 60 cm. - Como diafragma se pueden utilizar tableros contrachapados u OSB (viruta de madera orientada) de espesor igual o a mayor a 15mm. A continuación se describirán los métodos para anclar la viga de piso a una fundación corrida o a una fundación aislada. 50

Encuentro fundación corrida y envigado de piso Anclaje de la solera basal - La solera basal debe ser instalada de manera que quede nivelada. Si el borde superior del sobrecimiento esta nivelado, la solera puede ser instalada directamente sobre el muro de fundación, considerando un material sellante de por medio. La cara inferior de la solera basal debe estar por lo menos a 300 mm sobre el nivel del terreno. - Si el borde superior del sobrecimiento no es uniforme esta desnivelado, este se debe picar para formar una superficie rugosa, sobre la cual se aplica un puente adherente y luego un mortero de nivelación. Sobre esta nueva superficie se dispone la solera basal. - La solera basal debe ser anclada en toda su extensión a la fundación con pernos de anclaje, o con otro tipo de anclaje aceptable. El distanciamiento entre los anclajes depende del diseño de la vivienda. Usualmente se utilizan pernos de anclaje de 3/8 o ½ pulgada de diámetro.

Figura 54: Anclaje de la solera basal al sobrecimiento corrido.

51

Fijación de las vigas de piso a la fundación - Las vigas se instalan una vez que la solera haya sido nivelada y anclada a la fundación. - La solera basal sirve para el apoyo y amarre de las vigas y friso. En ningún caso de debe apoyar las vigas directamente sobre el hormigón. - Cada viga, incluido el friso lateral, se unen a la solera basal mediante clavos lanceros de 3 ½ pulgadas. - Se debe clavar el friso a los extremos de cada una de las vigas de piso en forma perpendicular con tres clavos de 4 pulgadas. El friso permite amarrar todo el sistema de vigas, permitiendo que trabajen en conjunto como estructura. Además protege los extremos de las vigas contra la humedad.

Figura 55: Fijación de las vigas de piso a la fundación corrida.

52

Encuentro de fundación aislada y envigado de piso - Se debe anclar la viga maestra a la fundación aislada por medio de un perno u otro anclaje aceptable. - Las vigas se pueden apoyar en el borde superior de la viga maestra uniéndolas a través de clavos lanceros de 3 ½ pulgadas de largo mínimo, o se incorporan a la estructura fijándose a tope con la viga maestra con tres clavos de 4 pulgadas.

Figura 56: Vigas de piso instaladas sobre la viga maestra.

Figura 57: Vigas de piso instaladas al mismo nivel que la viga maestra fijada a la fundación asilada.

53

Encuentro de solera de amarre y envigado de entrepiso - Las vigas de entrepiso se instalan una vez dispuesta la solera de amarre del entramado vertical del nivel inferior. - La solera de amarre sirve de apoyo para las vigas de entrepiso y friso. - Las vigas y el friso se unen a la solera de amarre mediante clavos lanceros de 3 ½ pulgadas. El friso se debe clavar a los extremos de cada una de las vigas de piso en forma perpendicular con tres clavos de 4 pulgadas.

Figura 58: Encuentro entre solera de amarre y envigado de entrepiso.

54

Arriostramiento - Para impedir el volcamiento de las vigas se puede utilizar alguna de las técnicas constructivas de arriostramiento cruzado (cruz de San Andrés), reforzamiento de vigas (Cadenetas), o listoneado que se aplique directamente al borde inferior del envigado, permitiendo la instalación de una terminación de cielo raso. - Las cadenetas se pueden colocar en línea o traslapadas. Para permitir la ventilación del envigado, las cadenetas deben tener una altura 25mm menor que las vigas. - Las crucetas se colocan en envigados con más de 140 mm de altura. En envigados de alturas menores, la inclinación no es suficiente para tomar las cargas de manera eficiente, por lo que se debe usar cadenetas.

Figura 59: Instalación de cadenetas traslapadas en envigado. 55

Figura 60: Arriostramiento cruzado.

- Para impedir el movimiento en el plano del piso es posible arriostrar el piso de distintas maneras, una de ellas es con piezas de maderas diagonales entre las cadenetas o incluso con zunchos metálicos que cruzan diagonalmente.

Figura 61: Arriostramiento con piezas de madera.

56

Figura 62: Arriostramiento con zuncho metálico.

- Otra manera que es la más utilizada por su rápida construcción, es utilizar tableros estructurales ( contrachapado u OSB) como modo de rigidizar el piso en el plano.

Figura 63: Arriostramiento con entablado estructural

57

Diafragma - El diafragma puede estar formado por tableros de madera contrachapada o tableros OSB. - El espesor del diafragma depende del espaciamiento entre vigas de apoyo y de la carga de uso a la que se someterá la estructura. La tabla 6 entrega una referencia de los espesores requeridos de los tableros contrachapados y OSB en función del distanciamiento entre vigas. - Las placas deben ser instaladas con su dimensionamiento principal perpendicular a la dirección de las vigas, y con sus uniones alternadas clavadas o atornilladas cada 150 mm a lo largo de su borde, y cada 300 mm en los puntos intermedios. - Las uniones entre tableros o placas deben estar apoyadas y fijas en cadenetas y otro elemento ubicado entre las vigas, excepto si sus bordes presentan un sistema de unión machimbrado. Tabla 6: Espesor de tableros para su utilización como diafragma horizontal según distanciamiento entre vigas.

58

Figura 64: Instalación de placas estructurales como diafragmas de piso.

Figura 65: Unión entre placas estructurales para piso.

59

Entramados verticales Componentes

Figura 66: Componentes de un entramado vertical. Dónde: - Solera basal: pieza horizontal anclada a la fundación, sobre el cual se levanta el muro. También se conoce como durmiente o solera de montaje. - Solera inferior: Pieza inferior que funciona como elemento de unión del entramado del tabique. Recibe a los pies derechos, y se fija a la plataforma. - Pie derecho: Pieza dispuesta en forma vertical que transmite las cargas provenientes de la techumbre y /o entrepiso, además de soportar los materiales de recubrimiento. Están apoyados en la solera inferior y sirven de apoyo a la solera superior. También se conoce como montante. - Solera superior: Pieza superior del muro que funciona como elemento de unión del entramado y distribuye las cargas que recibe de la techumbre y/o entrepiso. - Solera de amarre: Pieza horizontal continua, ubicada sobre la solera superior de los tabiques, proporcionando un amarre a todo el sistema de entramados verticales. - Cornijal: Pie derecho que forma la esquina del tabique. - Jamba: Pieza soportante vertical que refuerza y conforma lateralmente el vano. - Dintel: Pieza horizontal o conjunto de elementos que permite salvar la luz de un vano. - Alfeizar: Pieza vertical soportante ubicada entre el alfeizar y la solera inferior. - Puntal: Pieza vertical ubicada entre el dintel y la solera superior. - Diafragma: Placa estructural que permite arriostrar el tabique, transmitiendo a las fundaciones las cargas de viento y sismo. 60

Unión de pies derechos a soleras Los pies derechos deben ir con su cara menor hacia los revestimientos para resistir mejor las cargas de viento y sismo. Se unen a las soleras inferior y superior mediante dos clavos de cabeza, o dos clavos lanceros a 30º de la vertical. El largo mínimo de los clavos debe ser de 3 ½ pulgadas.

Figura 67: Clavado de pie derecho a solera.

Diafragma Las placas estructurales (contrachapados u OSB) generalmente se instalan en forma vertical. También se pueden disponer en forma horizontal, cuidando que las juntas verticales se alternen. Estos materiales permiten una fácil y rápida conformación del diafragma. El espesor de la placa estructural depende del espaciamiento entre los pies derechos. Para una modulación de los pies derechos cada 400 mm, se sugiere usar un espesor mínimo de 9,5 mm. Para una modulación cada 600 mm, se utiliza un espesor mínimo de 11 mm. Siempre se debe tener en cuenta las especificaciones del fabricante de la placa para determinar el espesor del diafragma. La unión de los tableros estructurales con el entramado de madera se materializa mediante clavos helicoidales de 2 pulgadas de largo, o tornillos zincados de 6x 1 1/4 pulgadas. Estos son ubicados cada 100 mm en el perímetro de la placa y cada 200mm en los apoyos intermedios. Se deben fijar como mínimo a 10 mm del borde del tablero. Debe haber una separación de 2 a 3 mm entre tableros para evitar problemas de deformaciones. 61

Figura 68: Instalación de placas o tableros estructurales en tabique soportante.

62

Encuentro de sobrecimiento corrido con radier y muro estructural La solera basal y la solera inferior se fijan al sobrecimiento por medio de pernos de anclaje de 3/8 o ½ pulgada de diámetro. Se debe incorporar una barrera de humedad (material impermeable al paso del agua) entre la solera basal y el hormigón, para evitar problemas de pudrición por contacto con el agua. Se debe proteger la estructura de madera de la penetración del agua lluvia mediante técnicas de protección, tales como: (a) sellado por medio de la continuación de la barrera de humedad y revestimiento exterior, más abajo del sobrecimiento, o (b) sobrecimiento con rebaje y la instalación de una botagua de latón que cubra la solera basal y permita el escurrimiento del agua.

Figura 69: Encuentro de fundación con sobrecimiento corrido y muro estructural.

63

Figura 70: Protección de solera basal contra la penetración del agua lluvia.

Encuentro de envigado y muro estructural La solera inferior se clava al friso, con el diafragma horizontal de por medio, con clavos de 3 ½ pulgadas cada 400 mm entre centros. El detalle del encuentro entre el muro estructural y envigado sobre fundación corrida; y muro estructural y envigado sobre apoyos de fundación, se observan en la Figura 71 y 72 respectivamente. Se debe proteger la estructura de madera de la penetración del agua lluvia mediante técnicas de protección, tales como: (a) sellado por medio de la continuación de la barrera de humedad y revestimiento exterior más abajo que el sobrecimiento o apoyo de fundación, o (b) la instalación de un botagua de latón que cubra la solera basal y permita el escurrimiento del agua.

64

Figura 71: Encuentro de sobrecimiento corrido y envigado de piso con muro estructural.

Figura 72: Encuentro de apoyos de fundación y envigado de piso con tabique soportante. 65

Figura 73: Protección contra el agua lluvia de la solera base en encuentro con envigado sobre fundación corrida

Figura 74: Protección contra el agua lluvia de la solera base en encuentro con envigado sobre fundaciones aisladas. 66

Encuentro entre tabiques Unión L Requiere de adecuadas uniones clavas entre los marcos, utilizando clavos de 3 pulgadas de largo mínimo. Se debe proporcionar una buena base de apoyo para la correcta fijación de los revestimientos interiores y exteriores en el encuentro. La figura 75 expone tres soluciones de disposición de los pies derechos para resolver este tipo de encuentro.

Figura 75: Disposición de pies derechos en encuentro entre tabiques tipo L 67

Unión T En este tipo de encuentro se requiere de duplicar los pies derechos y colocar una separación adecuada para poder fijar el revestimiento interior en todo su alto. En la figura 76 se observan tres soluciones para disponer los pies derechos en encuentro entre tabiques tipo “T “.

Figura 76: Disposición de pies derechos en encuentro entre tabiques tipo “T “. 68

Unión en cruz Corresponde a una variante de la unión en “T”, en la cual el tabique que se une ortogonalmente a otro se prolonga, colindante o encastradamente, más allá del punto de union Esta situación se puede resolver por medio de una de las dos alternativas que se presentan a continuación, independiente de si se trata de tabiques soportantes o divisorios.

Figura 77: Soluciones encuentro entre tabiques en cruz.

69

Amarre superior del tabique. Para que la solera superior y la solera de amarre trabajen de manera conjunta y eficiente, se requiere que las uniones no coincidan, sino que se traslapen como minino 30 cm, y que estén clavadas entre sí. Los clavos deben ser como mínimo de 3 pulgadas de largo, alternados cada 15 cm entre sí.

Figura 78: Instalación de solera de amarre.

Figura 79: Traslape de solera de amarre en diferentes tipos de encuentro entre tabiques.

70

Dinteles Los vanos se deben adaptar a la modulación de los pies derechos. En vanos superiores a 80 cm, la solera superior se refuerza mediante la instalación de puntales y se mejora el apoyo del dintel mediante jambas. También se recomienda el uso de dintel macizo.

Figura 80: Refuerzo y apoyos para dinteles.

71

Figura 81: Refuerzo y apoyos para dinteles.

72

Techumbre Componentes La techumbre es la estructura que transmite a los muros estructurales cargas permanentes y sobre cargas de uso, nieve, viento y sismo. Además, tiene como función recibir la cubierta que protege la vivienda del medio ambiente.

Figura 82: Parte de la techumbre. 73

Dónde: Cumbrera: es el encuentro superior horizontal de la cubierta. Limahoya: es la arista que se conforma en un encuentro de la cubierta con aguas entrantes. Agua o faldón: Plano inclinado de la techumbre que queda revestido por la cubierta. Cercha: Estructura plana de forma triangular que transmite las cargas desde la cubierta de techumbre a los muros estructurales. Diafragma: Placa estructural que arriostra la techumbre. Normalmente se ubica sobre las costaneras. Costanera: Pieza horizontal ubicada sobre la estructura de techumbre, que soporta la cubierta. Frontón: Remate triangular en la fachada o pórtico, formado por aguas de la cubierta. Se coloca también encima de puertas y ventanas. Quilla: Viga horizontal ubicada en la parte más alta de la techumbre.

Cercha La manera más usual para resolver la construcción de la techumbre es mediante el uso de cerchas, que corresponden a estructuras reticulares planas cuya forma básica es el triángulo. Una cercha está compuesta por elementos o barras. Las cerchas proveen en un solo paso una superficie de apoyo para la cubierta de techo y para el material de terminación de cielo raso, además de un espacio para instalar la aislación térmica. Las cerchas pre fabricadas permiten economizar materiales y cubrir una vivienda con rapidez.

Figura 83: partes de una cercha. 74

Tijeral El tijeral corresponde a vigas inclinadas que estructuran la techumbre. Para luces menores de 6 m, se utilizan piezas de 2 pulgadas de espesor y 6 a 8 pulgadas de altura. La unión de las vigas inclinadas en la cumbrera de la techumbre se resuelve uniendo las dos piezas a tope, las cuales descansan en la quilla, que corresponde a una viga de 2x6 pulgadas de sección. El encuentro entre el tijeral y el muro soportante se resuelve con un rebaje en 90º, tomando la forma de la solera de amarre y cuidando que el rebaje no llegue al eje central de la viga.

Figura 84: tipos de tijerales

75

Figura 85: Unión tijeral tabique y viga.

76

Innovación en Chile

Como ya se observó anteriormente la nueva forma de poder construir puentes de madera, los cuales fueron una implementación de la Universidad de concepción. Este proyecto ya tubo a cabo una implementación en terreno, la cual fue el Puente Cautín. A continuación se explicara de forma detallada las ventajas de este método. Como se sabe, Chile al ser un País muy largo con una cordillera en toda su extensión, esto conlleva a tener un territorio con gran cantidad de ríos o canales. Estos ríos se presentan en mayor cantidad hacia el sur de Chile y para poder tener una conectividad entre ciudades y pueblos, es necesario de la construcción de puentes. De la gran diversidad de puentes en Chile, los más comunes son los de madera los cuales a veces no están en buenas condiciones.

Figura 86: Puente de madera en malas condiciones.

77

Es por esto que se buscó una nueva forma de poder ensamblar o construir estos puentes de madera, ya que su diseño es muy básico. La universidad de Concepción logro idear una nueva forma, la de crear un tablero tensado para así lograr un efecto de placa (que trabaje todo en conjunto) y no como una viga individual cuando pasan las ruedas de un vehículo sobre el tablero.

Figura 87: Modelo del tablero post tensado. Como se puede observar en la figura 87, el tablero consiste en colocar los tablones dispuestos de canto para luego ser tensados transversalmente. Así es posible obtener que todo el conjunto trabaje en una sola pieza, y no cada tablón individualmente. Para el estudio se consideró una carga dominante como la carga viva, la cual corresponde a un vehículo de 6 ruedas.

Figura 88: Carga por eje. 78

El tablero es analizado verificando la flexión, cizalle y compresión normal, evitando la abertura y deslizamiento de los tablones.

(a)

(b)

Figura 89: Fallas en abertura (b) y deslizamiento (a). Con estos resultados es posible obtener el grado de tensión y el espesor requerido para una determinada carga. Como siguiente paso se estudió la perdida de tensión que sufre la estructura.

Figura 90: Perdida de tensado dependiendo de la secuencia.

79

Esta puede ser vista en la figura 90, la cual se puede diferenciar tres instancias, solo un tensado, tres tensados y cuatro tensados. Se puede observar que no basta con solo dos tensados en la estructura. Otro ámbito es la solución para poder restringir el movimiento del tablero en la solera de apoyo (puente), la cual se fija con tacos de madera apernados.

Figura 71: Esquema fijación de tablero.

A continuación se mostraran figuras secuenciales de la construcción del puente Cautín.

80

81

82

83

84

85

86

87

88

89

90