Las uniones metálicas en estructuras de madera.

Durante el desarrollo en oficina técnica de un proyecto de estructura de madera, la fase de cálculo de las vigas normalmente antecede al cálculo de las uniones a utilizar.

Esta secundariedad en el proceso de cálculo no debe significar que tenga una menor importancia, ya que las uniones constituyen puntos de transmisión de esfuerzos que pueden llevar al colapso de la estructura, en el caso de que no presenten la resistencia necesaria.

La unión mediante herrajes permite solucionar de forma económica y eficaz la mayoría de las uniones repetitivas que se producen en las estructuras de madera.

Las uniones de los elementos principales de la estructura están sometidas a grandes esfuerzos, lo cual implica que para solucionarlas por métodos tradicionales, sería necesario realizar tallas de gran tamaño, obligando por ello a sobredimensionar en exceso las secciones de la madera, resultando antieconómico y condicionando mucho la estética de
la estructura.
Los herrajes si admiten la inversión de esfuerzos y permiten ajustar las secciones de madera a las estrictamente necesarias, abaratando el coste final de la estructura.
Las uniones entre piezas de madera pueden clasificarse atendiendo a diversos criterios:

• Por la forma del encuentro.
  • Empalmes (enlazadas por las testas).
  • Ensambles (las piezas se cortan formando un determinado ángulo).
  • Acoplamiento (las piezas se superponen por sus caras).

• Por el medio de unión empleado.
  • Uniones tradicionales (carpintería).
  • Uniones mecánicas (herrajes).
  • Uniones encoladas (adhesivos).

Detalles constructivos
En el diseño de las uniones en estructuras de madera con herrajes metálicos se tendrán en cuenta los siguientes factores:

Aspectos constructivos

• Entre las caras del herraje metálico y la pieza de madera debe existir una holgura (no debe exceder los 6mm.) con el fin de facilitar el montaje.
• Se debe asentar la pieza de madera sobre el fondo previamente a la colocación de los elementos de fijación. Las esquinas del herraje no deberán impedir su apoyo adecuado.
• Debe evitarse la colocación de herrajes en la zona superior en el apoyo de vigas.
• La sujeción lateral del extremo de la viga en el apoyo puede realizarse con angulares fijados al muro pero no a la viga (permite el giro en un plano vertical pero no el vuelco).

Aspectos de resistencia
En el diseño de la unión se comprobará:

• Las capacidades de carga de los elementos de fijación.
• Los espesores de las chapas auxiliares.
• Las tensiones perpendiculares a la fibra en las zonas de contacto para la transmisión de la carga.
• La fuerza gravitatoria, el viento y los esfuerzos axiales.

La resistencia a la compresión perpendicular a la fibra es muy superior a la de la tracción perpendicular. Así será aconsejable que el apoyo de la viga en un muro, un pilar u otra viga se realice apoyando o colgando de la parte superior.

Hinchazón y merma de la madera
En el diseño se recuerda que la madera está expuesta a cambios de dimensiones debidos a la variedad del contenido de humedad.

Este cambio es casi inapreciable en la dirección longitudinal y significativa en la dirección transversal. Los dispositivos de unión no deben restringir este movimiento o reducir su efecto al mínimo posible.

Instrucciones básicas para la fijación de los elementos de estructuras de madera
Las estructuras construidas en madera, si están bien diseñadas y ensambladas, son por naturaleza muy resistentes. El uso de madera adecuadamente tratada (en autoclave) y con nuestros herrajes instalados con cuidado, garantizará una vida útil de muchos años.

Sin embargo, ninguna estructura puede ser más fuerte que las uniones y fijaciones que contenga. Esto es especialmente cierto en el caso de los anclajes de los pilares, ya que deben resistir la fuerza del viento e impedir el arranque y/o el vuelco de la estructura. Las uniones entre piezas de madera pueden clasificarse atendiendo a diversos criterios:

• Por la forma del encuentro.
  • Empalmes (enlazadas por las testas).
  • Ensambles (las piezas se cortan formando un determinado ángulo).
  • Acoplamiento (las piezas se superponen por sus caras).

• Por el medio de unión empleado.
  • Uniones tradicionales (carpintería).
  • Uniones mecánicas (herrajes).
  • Uniones encoladas (adhesivos.

A.- ELEMENTOS DE SUJECCIÓN DE LA EMPRESA SIMPSON STRONG TIE

Anclajes y conectores
En IBERSA son los distribuidores oficiales de este producto.

  FIJACIONES

Puntas anilladas electrozincadas Puntas entorchadas Puntas anilladas inoxidables Tornillos para conectores cabezaTorx Tornillos para conectores cabeza Torx - Inoxidable Tornillos para conectores - Spax Tornillos autotaladrantes Bulones y tuercas con cabeza cuadrada Arandelas para bulones de armazón Clavijas metálicas para conectores con alma interior

  ESTRIBOS

Miniestribos para correas Estribos alas exteriores Estribos con pendiente regulable Estribos alas interiores Estribos 2 elementos con alas exteriores Gran estribos alas exteriores Gran estribos alas interiores Estribos a 45º alas exteriores Estribos una ala int/una ala ext. (derecha e izquierda) Estribos con tirantes Cantilevers reforzados

UNIONES OCULTAS

Estribos con alma interior Estribos colas de Milano Estribos con con muesca Clavijas para estribos

ESTRIBOS PARA LIMAHOYAS

Estribos a 45º (derecha /izquierda) Estribos para limahoyas

ESTRIBOS TIRANTES

ESTRIBOS PARA MADERA COMPUESTA

Estribos con alas laterales Estribos con tirante susperiores Estribos con alas exteriores Estribos con pendiente y orientación regulables Pie de cabio a pendiente regulable Pie de cabio apuntalado Estrinbos a 45º

ANCLAJES

ESCUADRAS

Escuadras reforzadas Escuadras simples Escuadras de estructura de acero inoxidable Escuadras para cerchas y cabios Escuadras con ángulo regulable Escuadras para escalones Escuadras para cargas altas Escuadras plegables Entrecintas Escuadras de ensambladuras Escuadras con nervuras laterales rectas Escuadras con nervuras laterales, tres planos Escuadras de carpintería Consolas de refuerzo Escuadras de fijación con refuerzos Escuadras de fijación sin refuerzos

ESCUADRAS

FLEJES Y PLACAS

PIES DE PILAR

B.- ELEMENTOS DE SUJECCIÓN DE LA EMPRESA ROTHOBLAAS

ALGUNOS PRODUCTOS QUE MAS UTILIZAMOS

C.- ELEMENTOS DE SUJECCIÓN DE LA EMPRESA WÜRTH

La principal actividad del Grupo Würth es la venta directa en el sector de las técnicas de montaje y fijación desde 1945. La multinacional alemana es líder mundial en la comercialización y distribución de herramientas, productos y materiales relacionados con los talleres de automoción y los profesionales del metal, la madera y la construcción. Estos productos ofrecen una excelente calidad reconocida por los profesionales a un precio asequible. Nuestro lema principal es la Calidad de estos productos para la aplicación en nuestro sector de las estructuras de madera y tejas.


SE MUESTRA ALGUNOS ELEMENTOS DE TORNILLERIA QUE UTILIZAMOS PARA NUESTROS TRABAJOS:

D.- CONCEPTO TÉCNICO IMPORTANTE A DESTACAR

Los certificados de todos los herrajes que utilizamos están probados, las cargas admisibles responden a las exigencias de EUROCODIGO 5 para atender a los gabinetes técnicos y al público más exigente.

¿ Que son los Eurocódigos ?
Los Eurocódigos son un conjunto de normas europeas que se refieren a la concepción y al dimensionamiento de edificios y de obras de ingeniería civil, incluidos los cimientos y su resistencia a las acciones sísmicas.

Las reglas de cálculo fueron unificadas para toda Europa con, particularmente para la madera, la publicación del Eurocódigo 5.
Su aplicación debe pasar por un periodo de cohabitación (dicha « de recubrimiento ») con las reglas CB71. Los poderes públicos decidieron que este periodo empezara en 2007 y se extendiera sobre un periodo de 2 o 3 años.

¿ Porqué pasar con los Eurocódigos ?

• Sintetizan los años de investigación sobre la evolución de las técnicas de construcción tomando particularmente en cuenta los cálculos de las casas con entramado de madera y de las obras de ingeniería civil.
• Son una condición previa al marcado CE. En efecto, este último remite a los Eurocódigos como medio de demostrar la resistencia mecánica del producto.
• Refuerzan la homogeneidad de las prestaciones y evitan así sobredimensionar las estructuras.
• El cálculo a los estados límites permite la utilización de madera que habrá estado previamente clasificada. Así da un nivel de caracterización y de fiabilidad comparable a los otros materiales.
• Los DTU son durante revisión para tomar en cuenta las evoluciones en relación con los Eurocódigos.
• Permiten una mejor evaluación de los productos basada sobre ensayos cercanos de los comportamientos reales observados sobre las estructuras. Los modos de rotura son más visibles.

Pues así, los Eurocódigos ofrecen un entorno más tranquilizador.

Ejemplo de cálculo de un estribo a Estados Limites

 El principio consiste en la comprobación siguiente : Tensión Calculada < Capacidad Resistente

HIPÓTESIS :

Viga sobre 2 apoyos para piso habitable
Clase de madera C24
Acciones permanentes . : G = 75 kg/m² (charges permanentes)
Acciones variables . . . . : Q = 160 kg /m² (charges d’exploitation)
Sección . . . . . . . . . . . . . : 75 x 225 mm
Vano . . . . . . . . . . . . . . . : 4.00 m
Distancia entre ejes . . . . : 0.60 m

CÁLCULO DE SOLICITACIONES :

Combinación de cargas : 1.35 G + 1.5 Q
Acciones permanentes : coeficiente parcial de seguridad γG = 1.35
75 x 1.35 = 101.25 kg / m²
Acciones variables : coeficiente parcial de seguridad γQ = 1.50
160 x 1.5 = 240.00 kg / m2
Total cargas ponderadas : 101.25 + 240 = 341.25 kg/m²
Carga por metro lineal :
341.25 x 0.60 (distancia entre ejes) = 204.75 kg/ml

Carga total sobre la viga :
204.75 x 4.00 (vano) = 820 kg

Carga aplicada sobre un estribo :
820 / 2 = 410 Kg = 4.1 kN environ

CÁLCULO DE LA CAPACIDAD RESISTENTE DEL ESTRIBO :

Determinación de los coeficientes k_mod et y_M

La clase de servicio que considerar es la clase de servicio 1
La solicitación ponderada la más importante es debida a las cargas de explotación (240 kg/m²), pues la clase de duración es de medio plazo y el k_mod correspondiente es igual a 0.8.

El y_M para las uniones es de 1.3.

Capacidad resistente del estribo :
El Valor característico R_k en cizalladura de un estribo SAE380/76/2 fijado sobre un soporte de madera maciza C24 con un clavado total es igual a 31 kN.

La capacidad resistente del estribo es = 31 x 0.8 / 1,3 = 19.1 kN

COMPROBACIÓN :

Tensión Calculada = 4.1 kN < Capacidad Resistente = 19.1 kN
El SAE 380/76/2 es SATISFACTORIO.

E.-PRINCIPALES EMPRESAS FABRICANTES

Existen multitud de empresas  de elementos de sujeción y herrajes. Las principales empresas con las que Teycuber Madera está trabajando actualmente son: