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• Marlon Mark Sánchez Ponce

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1. DEFINICION ¿Qué son los Tijerales? Tijerales son las vigas que nacen de las soleras de los muros y que se unen en la quilla o viga maestra de una construcción civil, conformando la estructura sobre la que irá la techumbre. Su nombre proviene de tijera, que en arquitectura, es el cuchillo que sostiene la cubierta de un edificio y este a su vez del término tixera que se usaba en carpintería en el siglo XVIII, para definir a dos maderos atravesados en forma de aspa o cruz de San Andrés.

1.1. GENERALIDADES DE LOS TIJERALES: - Los tijerales son muy usados para techos, sobre todo en instalaciones industriales. - El tipo de tijeral mas usado es Howe

Partes de un tijeral: •

Viga Cumbrera

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Puntal

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Riostra

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Correas

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Viguetas o alfardas

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Viga de amarre

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Liston de refuerzo

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Solera de apoyo

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Anclajes a viga de amarre

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Viga Cumbrera : Viga empleada para sostener los extremos superiores de los cabios en una armadura de cubierta. También llamada viga de caballete.

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Puntal : Madero o barra de material fuerte y resistente que se fija en posición inclinada en algún lugar para sujetar una pared, una estructura o un edificio que puede caerse. "las paredes de las minas se sujetan con puntales para evitar derrumbamientos"

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Riostra :Pieza que se coloca oblicuamente en una armazón para asegurar que no se deforme.

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Correas: Una correa es un elemento esbelto de madera, en forma de listón, que forma parte de la subestructura portante de una cubierta de madera o metal de un edificio. En los sistemas de construcción tradicional en madera, las correas son una estructura secundaria que se apoya sobre las vigas principales.

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Viga de amarre : La viga de amarre, como su nombre lo indica, amarra las paredes de la casa y las hace más resistentes a los huracanes y terremotos. La viga de amarre tiene como función principal la de amarrar los muros de bloques de manera que trabajen solidariamente frente a las cargas laterales que pueden ser vientos o terremotos.

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Liston de refuerzo :Tira o banda metálica y/o madera estirada que sirve de refuerzo en las juntas entre dos tableros presente en un tijeral.

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Solera de apoyo : Madero asentado horizontalmente para que en él descansen o se ensamblen otros horizontales, inclinados o verticales.2.

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Viguetas o alfardas :Son piezas de madera ubicadas siguiendo el sentido de la pendiente y en las cuales se clava la tablilla, en sentido perpendicular a estas

2. TIPOS Para empezar a hablar de Tijerales definiremos de forma sencilla y general qué es una estructura. Una estructura es un conjunto de partes unidas entre sí que forman un cuerpo, una forma o un todo, destinadas a soportar los efectos de las fuerzas que actúan sobre el cuerpo. Como las estructuras están formadas por un conjunto de partes, estas partes deben cumplir unas condiciones. Condiciones que Debe Cumplir Cualquier Estructura - Que sea Rígida: Que la estructura no se deforme al aplicar las fuerzas sobre ella. - Que sea Estable: Que no vuelque. - Que sea Resistente: Que al aplicarle las fuerzas, cada uno de los elementos que la forman sean capaces de soportar la fuerza a la que se verán sometidos sin romperse o deformarse.

2.1. Tijerales Metálicos: Son Estructuras Metálicas, es decir, que la mayor parte de los elementos o partes que la forman son de metal, normalmente acero. A una estructura de este tipo se le puede llamar Estructura de Acero. El acero tiene 3 grandes ventajas a la hora de construir estructuras: - Soporta grandes esfuerzos o pesos sin romperse. - Es flexible. Se puede doblar sin romperse hasta ciertas fuerzas. Un edificio de acero puede flexionar cuando se empuja a un lado por ejemplo, por el viento o un terremoto. - Tiene Plasticidad. Incluso puede doblarse (plasticidad) sin romperse. Esta propiedad permite que los edificios de acero se deformen, dando así a la advertencia a los habitantes para escapar. Una desventaja es que pierden sus propiedades en altas temperaturas, lo que hace que no se comporten bien en los incendios.

2.2. Tijerales de Madera Son Estructuras de Madera, es decir, que la mayor parte de los elementos o partes que la forman son de madera. La madera tiene 2 grandes ventajas a la hora de construir estructuras: - Soporta grandes esfuerzos o pesos sin romperse. - Es flexible. Es capaz de deformarse sin llegar a romperse. Una desventaja es que pierden sus propiedades en altas temperaturas, lo que hace que no se comporten bien en los incendios.

3. ARMADO DE LOS TIJERALES 3.1. TIJERALES DE MADERA:

3.1.1. Elementos que conforman

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Par o pierna: Cada una de las dos piezas inclinadas de un tijeral que forman las aguas de una techumbre.

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Tirante: Pieza horizontal de una cercha que une el extremo inferior de los pares e impide que se separen. Diagonales: Pieza inclinada que une un par con el tirante. Tornapunta: Elemento que disminuye la luz de los pares y por lo tanto su escuadría. Pendolón: Elemento vertical que une un punto de la cumbrera con otro del tirante. Péndola o montante: Elemento vertical que une un punto del par con otro del tirante

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TIPO DE MADERA A UTLIZAR:



ALGARROBO

La madera obtenida es dura y pesada, con un peso específico de 0.86 aproximadamente y una densidad de 0.76. De color castaño claro a castaño oscuro. Se la utiliza para múltiples aplicaciones, ya que es muy resistente.

1. Trazado de plantilla en piso

2. Corte de tablas

3. Trazar los ángulos de los cortes en cada tijeral. Medir y cortar cada componente. Para asegurarse, presentar cada tijeral en la cumbrera y trazar los ángulos.

4. Instalar la cumbrera, nivelada y aplomada. Usar alzaprimas si fuera necesario.

5. Instalar los tijerales principales.

6. Instalar los limatones, en caso

7. que el techo tenga cambios de pendiente.

8. Instalar el resto de los tijerales.

9. Instalar las correas espaciadas como máximo a 45cm. Si se instala un tablero estructural, las cadenetas pueden quedar más separadas.

4. LA PRÁCTICA ACTUAL En el Perú, en los últimos años, la actividad en el sector industrial se ha incrementado debido a la inversión de grandes capitales nacionales como extranjeros, destinado a nuevos emplazamientos industriales. En la actualidad las plantas industriales son utilizadas por super mercados como por ejemplo Maestro, Tottus, Metro, Plaza Vea, entre otros; los cuales necesitan una estructura que cumpla la función de depósito de productos, materiales, etc. Se puede apreciar que son estructuras altas y pueden ser de concreto y acero o de solamente acero. Además, este tipo de estructuras está teniendo mayor preferencia por la PYMES. 4.1. ¿CÓMO SE USAN? Este tipo de sistema se caracteriza por contar con columnas de concreto armado y

tijerales apoyados sobre estos.

En este tipo de sistema, los tijerales se encuentran simplemente apoyados sobre las columnas, por lo que estas trabajan en voladizo. Cabe resaltar que los tijerales se encuentran empernados a la columna en caso de tijerales de acero.

La siguiente Figura 1.1 muestra una elevación típica:

4.2. Sistema de pórticos de acero Para muchos proyectos, se opta por el diseño de una nave industrial con pórticos de acero como elemento estructural principal. Las vigas y columnas se conectan mediante conexiones rígidas mediante soldadura y pernos de alta resistencia, las cuales contribuyen a la continuidad de la estructura y la correcta transferencia de solicitaciones de fuerzas internas. El comportamiento sísmico de los pórticos de acero es similar a los de concreto armado. En una estructura de pórticos, toda la fuerza sísmica es resistida por los pórticos. La siguiente figura muestra una elevación típica.

Figura 1.2 - Pórtico de Acero con nudos rígidos 4.3. ALCANCE El alcance constará de 3 aspectos: 4.3.1.

Análisis estructural

Es necesario cuantificar las cargas portantes existentes en nuestra estructura

considerando las cargas vivas, muertas, de sismo y de viento. Para el modelamiento estructural necesario para obtener el análisis estructural de los sistemas y resultados del desempeño sísmico de los mismos, se empleará el software ETABS 9.7.2. 4.3.2.

Diseño estructural

Una vez determinadas las fuerzas internas provenientes de las solicitaciones de gravedad, viento y sísmicas se proceden al diseño de los elementos estructurales involucrados en cada sistema. Para realizar el diseño de ingeniería se respetarán las disposiciones establecidas en las siguientes normas de ingeniería: Norma técnica de edificación E.030: Diseño Sismo resistente Norma técnica de edificación E.050: Suelos y cimentaciones Norma técnica de edificación E.060: Concreto Armado Norma técnica de edificación E.070: Albañilería Estructural Norma técnica de edificación E.090: Estructuras Metálicas Adicionalmente, se considerará la Norma AISC360 2014 para complementar el diseño de los elementos de acero. 4.3.3.

Costo técnico de los dos sistemas

Cuando el diseño está comprobado y definido se procede a elaborar el metrado correspondiente para posteriormente hacer el presupuesto del casco estructural de cada sistema. Con los resultados del presupuesto se comparan ambos sistemas sacando las conclusiones respectivas.

5. COMO SE USAN POR DISEÑO DE RESISTENCIA El presente capítulo presentará los métodos de diseño empleados, tanto para elementos de concreto armado como para elementos de acero estructural. 2.1. Método de diseño de elementos de concreto armado 2.1.1 Diseño por resistencia La resistencia de los elementos estructurales es una variable aleatoria. Si se llegase a construir la distribución supuesta de resistencias de un grupo de estructuras sometidas a fuerzas por flexión, cortante o axial la forma de la curva no sería fácil de obtener, ya que depende de muchas variables tales como la resistencia y la variabilidad de los

materiales que componen la estructura, de las variaciones de las dimensiones de las secciones transversales, del tipo de solicitación y del cuidado y control durante el proceso constructivo.

Figura 2.1 - Curva de Frecuencia (f(R)) vs Resistencia (R) (“Apuntes del curso de Concreto Armado 1” p.81-Ing. Gianfranco Otazzi) La Figura 2.1 muestra una función supuesta de distribución de probabilidades de las resistencias (R) de un grupo de elementos estructurales. A partir de dicha gráfica, se puede dar a conocer de resistencia media (Rm), resistencia nominal (Rn) y resistencia de diseño (Rd). La resistencia nominal es la capacidad máxima del elemento estructural y la de diseño es esta última alterada por un factor de reducción.

La resistencia del concreto es una variable aleatoria que se debe analizar bajo un enfoque probabilístico, valga la redundancia. De acuerdo a esto, se puede comenzar a definir los lineamientos del método del diseño por Resistencia.

El diseño por resistencia es el método utilizado por la Norma E-060 para el diseño de elementos de concreto armado. Este método se basa en que las cargas aplicadas a ciertas estructuras sean incrementadas (resistencia requerida), y las resistencias nominales sean reducidas por factores de reducción de resistencia “Φ”, de modo que se cumpla lo siguiente: ΦRn ≥ Ru Ecuación (1) Dónde: Φ: factor de reducción de resistencia

Rn: Resistencia nominal del elemento estructural RU: Resistencia requerida La Norma E.060 indica la combinación de cargas (acápice 10.2.1) con las que se logra determinar la resistencia requerida (U). En estas combinaciones se presentan cargas muertas (CM), cargas vivas (CV), cargas de sismo (CS) y cargas de viento (CVi). A continuación, se muestra las combinaciones:

Tabla 2.1 - Combinación de cargas para elementos de concreto armado Además, la NTE-060 cuantifica distintos valores de factores de reducción para distintos efectos en los elementos estructurales: Para flexión sin carga axial Φ=0.90 Para flexión con carga axial en tracción Φ=0.90 Elementos con refuerzo en espiral Φ=0.75 Otros elementos Φ=0.70 Para cortante sin o con torsión Φ=0.80 Para aplastamiento en el concreto Φ=0.70

2.2. Elementos horizontales y verticales 2.2.1 Diseño por flexión El diseño por flexión se ha utilizado el bloque equivalente de compresiones y no se ha considerado la resistencia a tracción del concreto. El procedimiento para determinar el área de acero requerido consiste en lo siguiente: 1. Se determina el área de acero mínimo de la sección con la siguiente expresión para secciones rectangulares en flexión:

Donde: fy: esfuerzo de fluencia del acero

b: ancho de la sección d: peralte efectivo f’c: resistencia del concreto armado 2. Se determina el acero máximo el cual es equivalente al 75% del acero balanceado. Si la sección requiere mayor acero, este exceso se compensa utilizando acero a compresión. 3. Se despeja la incógnita ω de la siguiente expresión:

Donde: Mu: momento requerido ∅: factor de reducción 4. Se determina el área de acero requerido por la sección con la siguiente expresión:

Donde: As: área de acero 2.2.2. Diseño por flexo compresión Para el diseño de elementos sometidos a momento flector junto a carga axial, se debe construir los diagramas de iteración (ID) para determinar la resistencia a flexo compresión de una determinada sección. El procedimiento para el diseño por flexo compresión es el siguiente: 1. Se propone una armadura base 2. A partir de la armadura propuesta se construye los diagramas de interacción 3. Para cada combinación de diseño se obtendrá puntos de resistencia requerida (carga axial última (Pu) y momento flector último (Mu)) 4. Se verifica que los puntos de resistencia requerida (Pu y Mu) se encuentren dentro del diagrama de interacción. 5. Si los puntos de resistencia requerida se encuentran fuera del diagrama, se propone una nueva armadura de la sección

Figura 2.2 - Diagrama de Interacción 2.2.3 Diseño por cortante El concreto se caracteriza no por fallar por corte sino por los esfuerzos de tracción diagonal generados por cargas externas; por ello la resistencia al corte está relacionada con la resistencia a tracción del concreto. Para el diseño por cortante se consideran las siguientes expresiones mostradas en la Tabla 2.2: