MANUAL PARA REALIZAR TÉCNICAMENTE LA CONECION DE MADERAS

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TECNICAS DE CONEXIONES DE MADERA
1. FILOSOFIA DE DISEÑO DE CONEXIONES PARA MADERA
 COMPRESIÓN PARALELA AL GRANO.- El primer principio sobre las
conexiones de madera, es que la madera trabaja de mejor manera cuando esta
sometida a compresión paralela al grano, ya que este es el modo mas fuerte de la
madera. Esto hace que las conexiones de estructuras de madera sometidas a este
esfuerzo sean muy fáciles de realizar :
 COMPRESIÓN PERPENDICULAR AL GRANO.- En las siguientes
ilustraciones se realizan algunas comparaciones. Modelando la naturaleza celular de
madera con un grupo de pajas. Cuando la compresión se aplica, el bulto de paja es
fuerte y conectando los extremos es muy simple. La tensión aplicando también
desarrolla fuerza tensionante considerable en el bulto de paja, pero colgando en los
extremos se vuelve más de un desafío de diseño que una conexión conveniente.

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Pero si se aplica carga perpendicular al eje longitudinal de las pajas, las pajas se
aplastan debido a la orientación de alineación radial muy más débil de las paredes
celulares. Esto ilustra la naturaleza del anisotrópica de madera ↔ las propiedades de
fuerza diferentes en tres direcciones diferentes: longitudinal (fuerte), tangencial
(más débil), y radial (más débil).
 LA FORMULA DE HANKINSON.- Fórmula que es usada para hallar la fuerza
resistente de la madera, con respecto a cualquier ángulo con relación a la veta.
Muchas conexiones confían en las propiedades de resistencia a la fuerza de la
madera. Cuando nosotros hemos visto, madera tiene propiedades de fuerza
diferentes paralela y perpendicular al grano. La forma de la elipse sombreada en la
siguiente figura relaciona como resultado a la magnitud de fuerza en la madera de
una fuerza aplicada. La resistencia de madera Z a cualquier ángulo al grano puede
computarse usando la Fórmula de Hankinson mostrada aquí, donde P es la fuerza
resistente en compresión paralelo al grano, y Q es la fuerza del cumplimiento
perpendicular al grano.

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 CARGA DISTRIBUIDA O PUNTUAL?- El segundo principio sobre las
conexiones de madera es que a esa madera se comporta mejor cuando la carga
esta distribuida. La carga concentrada debe evitarse cuando pudiera exceder las
capacidades resistentes de la madera fácilmente. Extendiendo la carga fuera,
aumentando en lo posible el grado de redundancia.
 LA SIGUIENTE CONEXION PUEDE SER BUENA?.- Aquí es un ejemplo
interesante de una conexión encontrado en la Biblioteca del Forintek el Canadá
Cuerpo Laboratorio, Vancouver, BC. Los pares de la columna se hacen de 8”x18” x
60 ft , cumplirá con el principio de no utilizar cargas puntuales?...
 LO QUE PARECE LA VIOLACIÓN DEL 2º PRINCIPIO NO LO ES.- Lo que
por fuera pareciera que no cumpliera con el principio de distribución de carga, es
resuelto con una combinación diestra de placas de acero ocultos y remaches de

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madera que sirven para extender fuera la carga transferida a través de la unión. Las
placas y remaches no pueden ser notados por el observador debajo.
 TENSIÓN PERPENDICULAR AL GRANO.- La tercera idea es el eslabón más
débil de madera: la tensión perpendicular al grano. Este fenómeno a menudo lleva a
los fracasos catastróficos súbitos y debe evitarse a toda costa. Conocimiento de
cómo la madera está estando cargada es todos que se necesitan para evitar este
problema. Algunos de los factores que inciden negativamente en el desarrollo de
fallas en este tipo de elementos son: las muescas (entalladuras o hendiduras), los
pernos de diámetros grandes, y las cargas colgadas o suspendidas.

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 MUESCAS EN LAS ESQUINAS DE MIEMBROS APOYADOS.- Las muescas
en los apoyos, como las mostradas en la siguiente figura pueden llevar a una
combinación de tensión perpendicular formar grano y tensiones de esquina
horizontales que producen la rajadura horizontal, como las mostradas. La solución
mejor es en absoluto no realizar la muesca.
 SOPORTE COLGANTE DE UNA VIGA.- A continuación se muestra la manera
mala y buena manera de diseñar un soporte colgante para una viga. Este soporte
debe llegar mas allá de la mitad superior de la viga, para que exista la “compresión”
necesaria para soportar una carga colgante; pero una solución mejor seria talvez en
envolver toda la altura de la viga con un soporte para la carga colgada.
PROBLEMA: SOLUCIÓN :
rajadura
carga carga

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 UNIONES DE VIGAS CON ELEMENTOS DE CONCRETO.- Un problema
común es que para la unión de vigas con elementos de concreto se realicen muescas
para su colocado. Esto es un error, y genera fisuras o rajaduras de tensión; a
continuación se muestran la manera mala y buena de ejecutar la unión:
 UNIONES DE VIGAS INCLINADAS CON ELEMENTOS DE CONCRETO.-
Cuando se realizan muescas para realizar la unión de la viga inclinada con el
concreto, la viga no esta totalmente apoyada , lo que origina grietas o rajaduras de
tensión, y aberturas o separaciones de la madera al final de la veta. A continuación
se muestran la manera mala y buena de ejecutar la unión:
rajadura

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 CONDICIONES MEDIO AMBIENTALES.- Una cuarta idea simplemente es
ese movimiento de la madera en contestación a las condiciones medioambientales
variando junto a los otros materiales del edificio. El factor principal para la madera
es la humedad (debido a que la madera es un material higroscópico). Deben hacerse
concesiones acomodar este movimiento, particularmente en conexiones.
 TIPO DE CONECTOR A ELEGIR.- La quinta idea se refiere a la selección de
conectores propiamente para hacer el trabajo. En conexiones, la decisión es
típicamente la prueba la habilidad del diseñador para llegar a la solución estética
segura y económica. La opción del sistema de conectores es crítica a la ductilidad
de la conexión, fuerza, y actuación en servicio.

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 CONECTORES MECÁNICOS.- Un punto importante en opción del conector es
de que tamaño y cuantos deben entrar en la unión. Se debe Recordar que la madera
trabaja mejor cuando la carga está extendida; por lo que muchos conectores son una
buena idea. A menudo, esto impondrá automáticamente que el tamaño de los
conectores sea pequeño.
 FUERZA Y DUCTILIDAD DE LAS CONEXIONES.- La fuerza y ductilidad, lo
que se necesita para realizar buenas conexiones sólidas. Se entiende conducta de
fuerza por muchas conexiones, pero la ductilidad es más sutil y a veces difícil
evaluar. La buena ductilidad asegura, advirtiendo y previniendo sobre cargas
laterales como sismos o viento, que podrían hacer colapsar la estructura. Lo que se
desea es un intermedio, o sea que la unión tenga un balance entre fuerza y
ductilidad.
DESPLAZAMIENTO
C
A
R
G
A

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2. CONDICIONES DE SERVICIO DE LAS CONEXIONES
En servicio, la estructura esta en interacción con el ambiente, y esta influenciada por una
serie de factores como la temperatura, la humedad, el contacto con otros elementos
cementados, etc. El cambio de temperatura diario no tiene mucha importancia para dañar la
vida de una conexión, sin embargo el cambio extremo pueden, sobre todo si hay mucho
material metálico en la conexión. El metal y madera tienen coeficientes de la expansión
termales muy diferentes, y esta diferencia puede causar un poco de problemas si no se han
tenido en cuenta para las condiciones extremas. Es más, madera y metal responden muy
diferentemente a ganancia y pérdida de humedad que también puede llevar a conducta
interesante.
 CONTENIDO DE HUMEDAD DE EQUILIBRIO.- Es el contenido de humedad
que alcanza la madera en condiciones estables de humedad relativa y temperatura; y
se denota como EMC. En otros países como Estados Unidos se tienen mapas o
tablas del valor de EMC para maderas para todo el país, variando de región con
región. Los cambios de EMC son mas notorios en climas húmedos que en climas
secos. Los cambios en EMC se traducen en los problemas como cambio
dimensional. Para asegurar estabilidad de la conexión, es importante atar los
materiales durante la construcción al EMC que ellos tendrán en servicio. En la
siguiente tabla se da alguna guía en la instalación típica y su respectivo EMC.
(Tabla valida en de los Estados Unidos).

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 PROTECCIÓN CONTRA EL INGRESO DEL AGUA.- El agua es absorbida
mas rápidamente a través de los extremos donde termina la veta del miembro de
madera. Este proceso no tarda muchos ciclos para que comiencen a crearse
rajaduras que son muy evidentes. Lo que se debe hacer es primeramente proteger
estos extremos de la madera (a través de elementos de metal o goma), y luego
desviar al agua de la conexión a través de canaletas u otro tipo de drenaje pluvial. A
continuación se muestra una estructura no protegida y otra protegida.
Extremos no
protegidos, formación
de rajaduras
Agua correctamente
evacuada a través
de canaletas
Extremos
protegidos

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 UNION VIGA COLUMNA.- A veces se piensa que lo mejor para una unión de
éste tipo es se debe poner una placa de acero que une la viga con la columna y que
esta cubra toda la altura de la viga; esto también es mas sencillo de construir. Pero
no se le deja a la madera a que pueda sufrir cambios dimensionales debido a las
condiciones ambientales, por lo que se generan rajaduras y encogimientos de la
madera; se dice que hay que dejar “respirar” a la madera. La alternativa correcta es
realizar placas mas pequeñas que transmitan las fuerzas, y que permitan o no
interfieran con los movimientos naturales de la madera. A continuación se muestra
la manera incorrecta y correcta de realizar la unión:
 UNION VIGA MURO.- Al igual que el anterior caso, la suspensión de la viga en
su extremo, produce problemas cuando la placa de acero esta en casi la totalidad de
la altura de la viga. Las suspensiones profundas de la viga que tienen sujetadores
instalados en las placas laterales hacia la parte superior de la viga apoyada, pueden
promover fracturas o rajaduras en el grupo del sujetador, encogimiento de madera
del miembro y levantar del fondo de la suspensión de la viga; todo esto porque no se

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le deja deformarse libremente a la madera. ¡Este detalle mostrado a continuación
NO SE RECOMIENDA!
 UNION VIGA MURO.- Como alternativa al detalle anterior, lo que se debe
realizar es recortar la placa de acero, y que solo llegue hasta la mitad o un poco mas
de la altura de la viga, y colocar los pernos en la parte inferior; esto permite el
cambio dimensional de la madera sin restricción. A continuación se muestra el
detalle correcto:

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 UNION VIGA CON VIGA.- En el siguiente grafico se muestra una viga
suspendida de otra viga, y debido a que la placa de acero cubre casi con totalidad la
altura de la viga, y los pernos se encuentran en la parte superior de la viga, se
producen rajaduras y contracción o acortamiento de la madera.
 UNION VIGA CON VIGA.- Una solución para el anterior detalle seria recortar la
plancha y colocar pernos solo en la parte inferior de la viga y que el borde de la
compresión de la viga todavía esté apoyado lateralmente, pero no se utilice ningún
perno en la parte superior.
rajadura

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 UNION VIGA CON VIGA.- Un tipo común de unión de estos elementos son las
suspensiones “Cara-montada”. En la ensambladura CRUZADA una atención
especial se requiere la longitud de la penetración del sujetador en la viga (evitar
interferencia del otro lado). El tipo de conectores que se utiliza por lo general en
esta unión son los clavos o remaches.
 UNION VIGA CON VIGA.- El siguiente tipo de unión incluye un soporte
soldado en una ensambladura cruzada. El conector usado en este tipo de unión es
un perno en cada carga de la ensambladura.
Soporte soldado

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 UNION VIGA CON VIGA (MIEMBROS DE CANTO GRANDE).- Los
miembros de altura grande pueden ser apoyados por las suspensiones bastante bajas.
En la siguiente figura mediante apernado con las placas laterales. Las pequeñas
planchas colocadas en la parte superior se utilizan para prevenir la rotación de la
parte superior de la viga suspendida. Se debe observar que no se emperna la viga
suspendida, porque la otra viga desarrollaría rajaduras o debido a que no se la
dejaría deformar libremente.
 UNION VIGA CON VIGA (CONEXIONES DISIMULADAS).-. A
continuación se muestra este tipo de unión; que consiste en la inserción de una placa
de acero y un perno dentro de la viga suspendida, y que está soldada con las placas
externas. El perno que se coloca puede ser levemente más estrecho que la viga
suspendida, permitiendo tapar de los agujeros después de que el perno esté
instalado. Se debe apreciar que el corte en la viga suspendida debe acomodar no
solamente la anchura de la placa de acero, pero también la anchura creciente en las
ranuras soldadas en la unión de la placa. Este diseño ayuda a resistir al fuego,

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porque evita que el metal que esta debajo de la capa de madera se recaliente y entre
en un estado plástico durante un acontecimiento del fuego.
 UNIÓN DE VIGAS CON CONCRETO.- Otro transmisor de humedad, y que es
muy frecuente en las uniones con elementos de madera son los materiales
cementados. Estos materiales abrigan la humedad dentro de su matriz material y la
transfieren a otros materiales en contacto. La madera se debe separar siempre de
estos tipos de materiales, separándolos con otros materiales(como acero), caso
contrario podría conducir al deterioro temprano de la madera. A continuación se
muestran una serie de detalles bien realizados:
Viga apoyada en
repisa

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 VIGAS APOYADAS EN MAMPOSTERÍA.- Se deben tomar previsiones
similares que con el concreto, pero la madera debe estar distanciada de la
mampostería como mínimo con ½”, para que pase el aire. A continuación se
muestran algunos ejemplos:
Viga apoyada en
placa o muro

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 UNIÓN DE COLUMNA EN SU BASE.- Esta es la parte de la estructura en que
la madera se encuentra más expuesta a la humedad, y debe tenerse mucho cuidado
en su diseño. La experiencia ha demostrado que los detalles en los que se “envasa”
con un zapato de acero no ha dado buenos resultados, debido a que la humedad no
se pudo evacuar, quedando atrapada, y haciendo que el miembro se deteriore
rápidamente. Por lo que este estilo “cúbico no se recomienda”.
 UNIÓN DE COLUMNA EN SU BASE .- Las uniones recomendadas de una
columna con su base, se muestran a continuación:

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 UNIÓN DE ARCO EN SU BASE
Para tramos muy largos u otros casos como arcos en los que debe aceptarse grandes
rotaciones, se necesitará una conexión tipo bisagra, debe asegurarse que la base de la
conexión pueda evacuar la humedad, estas conexiones tienen un zapata de acero muy
estrecho.

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 UNIÓN DE LA BASE DEL ARCO AL APOYO
La bisagra debe permitir una aireación adecuada y drenaje del agua correcto en la
madera.
 UNIÓN DE LA BASE DEL ARCO AL APOYO
Uno podría pensar que ésta solución trabaja bien, sin embargo al permitir el contacto de
la madera con charcos de agua no se estaría consiguiendo su mejor comportamiento.

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La mejor solución consiste en inclinar la superficie de contacto para así evitar la
formación de charcos de agua cerca de la madera.
Notar en el anterior detalle que la tapa se encuentra al filo de la parte superior de la
viga, para evitar de esta manera que la sección de madera absorba el agua de lluvia y
direccionar ésta lejos de la madera. La base de la conexión esta totalmente abierta.

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 COLOCACIÓN CORRECTA DE LOS CLAVOS
El hundimiento de los clavos reduce el desempeño de estos, será necesaria una revisión
en campo para asegurar el correcto funcionamiento al que fueron destinados.
 PERNOS
Las conexiones apernadas son atractivas, ya sea que tengan dispositivos ocultos o
expuestos. Una consideración frecuentemente olvidada, es la de dar suficiente espacio
para instalar y apretar los pernos y las tuercas. Especialmente en las uniones con
ángulos cerrados y cuando se encuentran muy cercanos a otros miembros.

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Se recomienda que los pernos y otros dispositivos de unión no tengan nunca diámetros
mayores a 1 pulgada. Estudios han demostrado que los pernos con diámetros mayores a
1 pulgada tienen la capacidad de introducir grandes esfuerzos de tensión en el hueco del
perno, que posteriormente inducirán fisuras en la madera.