Diseño y ensayo de uniones para cerchas de madera

Universidad Austral de Chile
Facultad de Ciencias de la Ingeniería
Escuela de Ingeniería Civil en Obras Civiles
“DISEÑO Y ENSAYO DE UNIONES PARA
CERCHAS DE MADERA”
MEMORIA DE TITULO PARA OPTAR AL
TITULO DE INGENIERO CIVIL EN OBRAS
CIVILES
PROFESOR GUIA:
HERNAN ARNES VALENCIA
RAUL ANDRES VARGAS ARANGUA
VALDIVIA, JULIO DE 2003

Para Mis Padres: Jaime y Graciela, quienes son un pilar muy importante, ya
que con su amor y preocupación han conseguido que obtenga uno de los logros mas
importante de mi vida, y se que con su apoyo seguiré dando frutos tanto o mas
importante que este.
Con Mucho Amor para Mis Padres.

A mis profesores y en especial a mi profesor guía, ya que sin sus
conocimientos y ayuda no habría podido realizar esta Tesis. Además, agradezco a
mis amigos, que sin su preocupación y ayuda incondicional, no se habría
materializado este sueño.
Gracias.

RESUMEN
Se realizo esta investigación mediante el ensayo de varios tipos de uniones utilizadas en la
fabricación de cerchas de madera aserrada (uniones clavadas, apernadas, con conectores
circulares, adheridas y Hormigón–PVC), esto permitió observar las características y
comportamiento, de estos elementos estructurales.
Primero, se diseño una cercha en madera aserrada, utilizándose el máximo esfuerzo a
compresión paralela, con esta referencia se diseñaron las 25 uniones a ensayar (5 por cada tipo de
unión).
Los ensayos se ejecutaron en el Laboratorio de Ensaye de Materiales de Construcción
(LEMCO), utilizándose el “Marco de Carga” o “Prensa”. El método utilizado para ensayar las
uniones fue a la rotura, de esta forma, se pudo obtener esfuerzos, deformaciones y se observo el
comportamiento de la uniones, frente a la solicitación de carga (compresión paralela).
Se realizo una evaluación de los datos obtenidos en los ensayos de cada tipo de unión,
esto permitió escoger la unión o la combinación de uniones, que se utilizo en la fabricación de la
cercha diseñada.
El ensayo de la cercha, se realizo en el LEMCO, utilizándose el Marco de Carga. El
método utilizado para ensayar la cercha fue a la rotura, de esta forma, se pudo obtener esfuerzos,
deformaciones y observar el comportamiento en conjunto de la uniones o combinación de
uniones escogida.

SUMMARY
It made an investigation by jeans of test of different types of unions available in the
construction of truss in sawed wood (nailed unions, join – pined unions, with circulars connector,
glued and concrete – PVC), this permitted observe the characteristics and comportment of this
structures elements.
First, it designed a truss of sawed wood, utilization the strain maximum to parallel
compression, with this reference; it designed the 25 unions put to test (5 for each type of union).
The test was made in the “Laboratorio de ensaye de materiales de construcción”
(LEMCO), using the “Marco de Carga” or “Prensa” machine. The technique utilized for test the
unions was to the fissure, of this way, it obtained the strain and deformation and was observed the
unions comportment, put on parallel compression.
Was made an evaluation of the obtained facts in the tests of each type of unions, this
permitted select the union or unions ensemble that utilized in the designed truss construction.
The truss was put on test in LEMCO, using Marco de Carga machine. The technique
utilized for test the truss was to the fissure, in this way, was obtained the strain, deformation and
examine the comportment of union’s ensemble chosen.

INTRODUCCION
En nuestro país, la madera aserrada es uno de los materiales de construcción más
utilizados a nivel estructural, en la edificación de viviendas y estructuras menores. Por esta razón,
es creciente el interés, por tener mayor información sobre el comportamiento de la madera, como
elemento estructural. Esto lleva, a investigar y analizar, cada uno de los principales elementos
estructurales utilizados, en el diseño y construcción de edificaciones en madera.
Existen, múltiples estructuras en madera aserrada utilizadas en edificación, una de ellas es
la cercha, siendo esta, una de las estructuras más importantes y menos estudiada, en nuestro país.
Aquí, surgieron una serie de pregunta, ¿Cuál es el comportamiento de la cercha frente a
solicitaciones de carga?, ¿Cuál es el comportamiento de las uniones en la cercha?, ¿Qué
comportamiento tienen los distintos tipos de uniones?,¿El modelo matemático expuesto en la
Norma Chilena NCh 1198 Of 91- “Madera – Construcciones en Madera – Calculo”, se acerca a la
realidad?.
Todas estas preguntas, trataron de ser resueltas, en esta investigación, llamada “Diseño y
Ensayo de Uniones para Cerchas de Madera”, la cual tiene el siguiente esquema:
Primero, se diseñaron y ensayaron, cinco tipos de uniones (uniones clavadas, apernadas,
con conectores circulares, adherida y Hormigón-PVC) con cinco muestras de cada una, las
cuales, fueron sometidas a esfuerzos de compresión paralela. Para poder diseñar estas uniones, se
tomo como base el diseño de una cercha tipo.
Segundo, se realizo una evaluación de cada tipo de unión, siendo factores preponderantes
en esta evaluación la resistencia de carga y su comportamiento. De esta, manera se eligió, la
unión o combinación de uniones, que será utilizada para la fabricación de la cercha tipo.
Por ultimo, se ensayó la cercha, utilizando la unión escogida, obteniéndose una serie de
datos los cuales fueron analizados, para luego obtener respuestas a las incógnitas planteadas.

OBJETIVOS
Los objetivos de esta tesis son:
• Diseñar, ensayar y analizar distintos tipos de uniones utilizadas para la fabricación de
cerchas de madera aserrada, con la finalidad de tener una mayor claridad sobre sus
características y comportamiento. Además, tener una base de investigación sobre la
utilización de estas uniones.
• Diseñar, ensayar y analizar una cercha en madera aserrada, teniendo como base la unión
que tenga las características más favorables, para que la cercha diseñada tenga mayor
capacidad de carga y un mejor comportamiento. Con esto podremos tener una relación
con el diseño y los valores reales que se van a presentar en el ensayo.
• Obtener experimentalmente, una visión práctica y real del comportamiento de las uniones
mas utilizadas en la cercha de madera aserrada.
• Obtener experimentalmente, formas de fallas en las uniones, las deformaciones
producidas en la cercha, etc.
• Obtener un archivo fotográfico, donde se muestre los distintos comportamientos de las
uniones y la cercha.

INDICE
Pagina
CAPITULO I : PROPIEDADES FISICAS, MECANICAS Y
GEOMETRICAS DE LA MADERA. ……… 1
1.1- Propiedades Físicas ……… 1
1.1.1- Estructura de la Madera ……… 1
1.1.2- Contenido de Humedad ……… 2
1.1.3- Peso Especifico ……… 4
1.1.4- Estabilidad Dimensional ……… 5
1.1.5- Propiedades Térmicas ……… 6
1.1.5.1- Conductividad ……… 6
1.1.5.2- Calor Especifico ……… 7
1.1.5.3- Dilatación ……… 7
1.1.6- Propiedades Acústicas ……… 7
1.2- Propiedades Mecánicas ……… 8
1.2.1- Tensiones Máximas ……… 8
1.2.2- Tensiones Básicas ……… 8
1.2.3- Tensiones Admisibles ……… 9
1.2.3.1- Tensiones Admisibles para Madera Estructural ……… 9
1.2.4- Factores de Modificación y Tensiones de Diseño ……… 12
1.2.4.1- Factores de Modificación de Aplicación ……… 12
1.2.4.1.1- Factores de Modificación por Duración de la Carga ……… 12
1.2.4.1.2- Factores de Modificación por Peligro de Pudrición ……… 13
1.2.4.1.3- Factores de Modificación por Tratamiento de la Madera ……… 14
1.2.4.1.4- Factores de Modificación por Temperatura ……… 14
1.2.4.1.5- Factores de Modificación por Contenido de Humedad ……… 14
1.2.4.2- Factores de Modificación de Aplicación Particular ……… 15
1.3- Propiedades Geométricas de las Secciones ……… 15

1.3.1- Generalidades ……… 15
1.3.2- Secciones Rectangulares Aserradas ……… 16
1.3.2.1- Dimensiones ……… 16
1.3.2.2- Volumen ……… 16
1.3.2.3- Propiedades Geométricas ……… 17
1.3.3- Secciones Rectangulares Elaboradas ……… 20
1.3.3.1- Dimensiones ……… 20
CAPITULO II: CARGAS ……… 22
2.1- Cargas Permanentes y Sobrecargas de Uso ……… 22
2.1.1- Cargas Permanentes ……… 22
2.1.1.1- Peso de los Elementos Incorporados ……… 22
2.1.1.2- Tabiques Móviles ……… 22
2.1.1.3- Pesos y Empujes de Tierras y Líquidos ……… 22
2.1.2- Sobrecargas de Uso ……… 23
2.1.2.1- Barandas de Escaleras y Balcones ……… 23
2.1.2.2- Sobrecargas de Uso Concentradas ……… 23
2.1.2.3- Reducción de Sobrecarga de Uso ……… 24
2.1.2.3.1- Reducción de Sobrecarga de Uso para Techos ……… 24
2.1.2.3.2- Reducción de Sobrecargas de Uso para Pisos ……… 25
2.2- Cargas Eventuales ……… 27
2.2.1- Cargas Debido a la Acción del Viento ……… 27
2.2.1.1- Presión Básica del Viento ……… 28
2.2.1.2- Acción Simultánea del Viento y Otras Cargas ……… 28
2.2.1.3- Factor de Forma ……… 28
2.2.1.4- Presión del Viento ……… 28
2.2.1.5- Comprobaciones ……… 29
2.2.2- Cargas a la Acción de la Nieve ……… 29
2.2.2.1- Sobrecarga Básica de Nieve ……… 29
2.2.2.2- Sobrecarga de Nieve Uniformemente Repartida ……… 30
2.2.2.3- Sobrecarga de Nieve Desuniformemente Repartida ……… 31
2.2.2.4- Sobrecarga Básica de Nieve para Zonas sin Antecedentes ……… 32

2.3- Combinación de Cargas ……… 32
CAPITULO III: CERCHAS ……… 34
3.1- Clasificación de las Cerchas ……… 34
3.2- Selección del Tipo de Cercha ……… 34
3.3- Geometría de la Cercha ……… 35
3.4- Reglas Generales para el Diseño de Cerchas ……… 36
3.5- Cerchas Estándares ……… 37
CAPITULO IV: DISEÑO ……… 38
4.1- Factores de Modificación ……… 38
4.1.1- Factor de Modificación por Contenido de Humedad ……… 38
4.1.2- Factor de Modificación por Duración de la Carga ……… 39
4.1.3- Factor de Modificación por Trabajo Conjunto ……… 39
4.1.4- Factor de Modificación por Temperatura ……… 40
4.1.5- Factor de Modificación por Tratamiento Químico ……… 41
4.1.6- Factor de Modificación por Esbeltez ……… 41
4.1.7- Factor de Modificación por Concentración de Tensiones ……… 42
4.1.8- Factor de Modificación por Altura ……… 43
4.2- Elementos en Compresión Paralela ……… 43
4.2.1- Longitud Efectiva de Pandeo ……… 43
4.2.2- Restricciones de Esbeltez ……… 44
4.2.3- Piezas Simples ……… 44
4.2.3.1- Tensión de Trabajo ……… 44
4.2.3.2- Tensión de Diseño ……… 45
4.3- Elementos en Tracción Paralela ……… 46

4.3.1- Tensión de Trabajo ……… 46
4.3.2- Tensión de Diseño ……… 46
CAPITULO V: UNIONES EN LA MADERA ESTRUCTURAL ……… 47
5.1- Elementos Mecánicos de Unión ……… 47
5.2- Uniones Clavadas ……… 47
5.2.1- Solicitaciones de Extracción Lateral ……… 47
5.2.2- Uniones de Cizalle Simple ……… 49
5.2.3- Uniones de Cizalle Múltiple ……… 50
5.2.4- Hileras de Clavos en Elementos Traccionados ……… 51
5.2.5- Perforaciones Guías ……… 51
5.2.6- Espaciamientos ……… 51
5.3- Uniones Apernadas ……… 52
5.3.1- Uniones de Cizalle Doble ……… 54
5.3.2- Uniones de Cizalle Simple ……… 55
5.3.3- Uniones de Cizalle Múltiple ……… 56
5.3.5- Especificaciones Adicionales ……… 56
5.4- Uniones con Conectores ……… 58
5.4.1- Cargas Admisibles ……… 61
5.4.2- Cargas de Diseño ……… 62
5.5- Uniones Adheridas ……… 67
5.5.1- Teoría de la Adhesión ……… 68
5.5.2- Factores que Influyen en la Adhesión ……… 69
5.5.2.1- De la Madera ……… 69
5.5.2.1.1- Densidad ……… 69

5.5.2.1.2- Humedad ……… 70
5.5.2.1.3- pH ……… 70
5.5.2.2- Del Adhesivo ……… 71
5.5.2.2.1- Tiempo de Reunión ……… 71
5.5.2.2.2- Presión ……… 71
5.5.2.2.3- Temperatura ……… 72
5.5.2.2.4- Catalizadores, Endurecedores y Retardantes ……… 72
5.5.2.2.5- Entendedores y Cargas ……… 73
5.5.3- Clasificación de los Adhesivos ……… 73
5.5.3.1- Clasificación según Composición Química ……… 74
5.5.3.2- Clasificación según Durabilidad ……… 75
5.5.4- Tensiones Admisibles ……… 75
5.5.5- Tensión de Diseño ……… 76
5.5.6- Área de Contacto ……… 77
5.6- Uniones PVC - Hormigón ……… 77
5.6.1- Hormigón ……… 78
5.6.2- Policloruro de Vinilo (PVC) ……… 78
CAPITULO VI: MEMORIA DE CALCULO ……… 80
6.1- Generalidades ……… 80
6.2- Calculo de Cercha ……… 80
6.2.1- Obtención de Cargas ……… 80
6.2.2- Geometría ……… 83
6.2.3- Diseño ……… 85
6.2.3.2- Propiedades Mecánicas ……… 85
6.2.3.3- Verificación de Resistencia a Compresión Paralela ……… 86
6.2.3.4- Verificación de Resistencia a Tracción Paralela ……… 89
6.3- Calculo de Uniones ……… 91
6.3.1- Unión Clavada ……… 91

6.3.2- Unión Apernada ……… 95
6.3.3- Uniones con Conectores ……… 99
6.3.4- Unión Adherida ……… 103
6.3.5- Unión PVC - Hormigón ……… 106
6.4- Calculo de Uniones en la Cercha ……… 110
6.4.1- Unión Tipo N° 1 ……… 112
6.4.2- Unión Tipo N° 2 ……… 115
6.4.3- Unión Tipo N° 3 ……… 119
6.4.3- Unión Tipo N° 4 ……… 124
CAPITULO VII: ENSAYOS DE UNIONES ……… 127
7.1- Ensayo N° 1 ……… 127
7.1.1- Objetivos ……… 127
7.1.2- Hipótesis ……… 127
7.1.3- Equipo y Descripción del Ensayo. ……… 128
7.1.4- Unión Clavada ……… 131
7.1.4.1- Muestra N° 1 ……… 131
7.1.4.2- Muestra N° 2 ……… 135
7.1.4.3- Muestra N° 3 ……… 138
7.1.4.4- Muestra N° 4 ……… 141
7.1.4.5- Muestra N° 5 ……… 145
7.1.5- Unión Apernada ……… 148
7.1.5.1- Muestra N° 1 ……… 151
7.1.5.2- Muestra N° 2 ……… 154
7.1.5.3- Muestra N° 3 ……… 155
7.1.5.4- Muestra N° 4 ……… 158
7.1.5.5 Muestra N° 5 ……… 161
7.1.6- Unión con Conector de Anillo ……… 164
7.1.6.1- Muestra N° 1 ……… 164
7.1.6.2- Muestra N° 2 ……… 168
7.1.6.3- Muestra N° 3 ……… 172
7.1.6.4- Muestra N° 4 ……… 175
7.1.6.5- Muestra N° 5 ……… 179

7.1.7- Unión Adherida ……… 183
7.1.7.1- Muestra N° 1 ……… 183
7.1.7.2- Muestra N° 2 ……… 185
7.1.7.3- Muestra N° 3 ……… 186
7.1.7.4- Muestra N° 4 ……… 188
7.1.7.5- Muestra N° 5 ……… 190
7.1.8- Unión PVC - Hormigón ……… 191
7.1.8.1- Muestra N° 1 ……… 191
7.1.8.2- Muestra N° 2 ……… 195
7.1.8.3- Muestra N° 3 ……… 198
7.1.8.4- Muestra N° 4 ……… 201
7.1.8.5- Muestra N° 5 ……… 204
7.1.9- Conclusión ……… 207
7.1.9.1- Unión Clavada ……… 207
7.1.9.2- Unión Apernada ……… 208
7.1.9.3- Unión con Conector de Anillo ……… 210
7.1.9.4- Unión Adherida ……… 211
7.1.9.5- Unión PVC - Hormigón ……… 213
7.2- Ensayo N° 2 ……… 214
………
7.2.1- Objetivos ……… 214
7.2.2- Hipótesis ……… 215
7.2.3- Equipo y Descripción del Ensayo ……… 215
7.2.4- Ensayo de Cercha ……… 219
7.2.5- Conclusión ……… 225
………
CONCLUSION ……… 228
………
ANEXOS ……… 229
A.1- Anexo I ……… 229
A.2- Anexo II ……… 236
BIBLIOGRAFIA ……… 243

1
CAPITULO I
“PROPIEDADES FISICAS, MECANICAS Y GEOMETRICAS DE LA MADERA”
1.1- Propiedades Físicas.
1.1.1- Estructura de la Madera.
En si, la madera es un material orgánico, no homogéneo, compuesto por celulosa, que
constituye la estructura de las paredes celulares y lignina, que es el material ligante de las células
entre si. Es esta la que afecta mas a la apariencia y las propiedades de las diferentes especies.
Las células de la madera, llamadas también fibra o grano, son huecas, de longitud variable
desde 1 mm a 8 mm aproximadamente y se encuentra distribuidas tanto vertical como
horizontalmente. Esta estructura celular es, en gran medida, la responsable de las diferentes
respuestas estructurales de la madera según sea las características y el sentido de la solicitación.
Si se analiza la sección transversal de un árbol, se obtendrán las siguientes zonas:
a) Corteza exterior, que cumple una función de protección.
b) Corteza interior, cuya labor fundamental es el transporte de savia elaborada desde el
follaje a las raíces.
c) Cambium, que es la zona en la cual se efectúa el crecimiento del árbol, aquí se generan
nuevas células.
d) Albura, zona de tejido vivo cuya función principal es el transportar savia hacia las hojas y
el almacenamiento de substancias y sales minerales.
e) Duramen, tejido inactivo, de pigmentación mas oscura que la albura, esta proporciona la
resistencia al árbol.
f) Medula, tejido inactivo en el árbol adulto.
Las propiedades mecánicas de la albura y el duramen son aproximadamente similares, sin
embargo, el duramen tiene mayor resistencia a los hongos.
Las especies forestales se clasifican de la siguiente forma:
a) Latifoliadas
b) Coníferas.

2
Las diferencias de ambos grupos son de origen botánico, pero se cree erróneamente que
estas clasificaciones se pueden llevar al campo de las propiedades físicas y mecánicas. Este error
deriva, de la denominación inglesa de ambos grupos: HARDWOOD (maderas duras) para
latifoliadas y SOFTWOOD (maderas blandas) para las confieras. Este concepto no es aplicable
en chile, ya que existen confieras con mejores propiedades mecánicas y físicas que muchas
latifoliadas y viceversa.
1.1.2- Contenido de Humedad.
Se entiende por contenido de humedad la masa de agua contenida en una pieza de madera,
expresada como porcentaje de la masa de la pieza anhidra.
La madera es un material que absorbe agua según sean las condiciones de temperatura y
humedad relativa del ambiente que la rodea. Al comienzo la madera se encuentra con sus
cavidades y paredes celulares llenas de agua (savia). Al iniciarse un proceso de perdida de
humedad, la madera entrega al ambiente el agua libre contenidas en sus cavidades, hasta alcanzar
un punto conocido como “punto de saturación de la fibra”, que corresponde a un estado en el cual
se ha eliminado toda el agua libre y las paredes permanecen saturadas. El contenido de humedad
en el punto de saturación de la fibra, depende de diversos factores y varía entre las diversas
especies; sin embargo, se acepta un 28% como promedio para la madera en general. Por debajo
del punto de saturación de la fibra y al continuar el proceso de evaporación, la madera cede el

3
agua contenida en sus paredes celulares hasta alcanzar un punto en el cual el proceso se detiene.
Este punto se llama “humedad de equilibrio” de la madera y depende, fundamentalmente, de la
especie, la temperatura y la humedad relativa del ambiente. La perdida de humedad por debajo de
este estado de equilibrio solo podrá conseguir por medio de tratamientos especiales de secado en
hornos o estufas. De esta manera es posible obtener la sequedad completa o madera anhidra.
La norma chilena de cálculo de construcciones de madera (Nch 1198) define como
madera en estado verde a aquella cuyo contenido de humedad es superior al 30% y como madera
seca aquella cuyo contenido de humedad es menor a 20%. En general, no se recomienda el uso
con fines estructurales de maderas cuyo contenido de humedad este comprendida entre 20 y 30
%.
Es deseable que las piezas estructurales sean de madera cuyo contenido de humedad esa
similar a la humedad de equilibrio del lugar en que ellas presten servicios.
El valor que se da usualmente como humedad de equilibrio de un lugar se puede
determinar con las medias anuales de la temperatura y de la humedad relativa ambiental.
Dado que las condiciones atmosféricas varían continuamente, la aplicación de los valores
teóricos conduce a notables diferencias con los valores encontrados en la práctica. Además, la
humedad de equilibrio en la madera depende, en gran parte, de las características propias de cada
especie y de la escudaría de la madera en cuestión.
Por estas razones, es más interesante la determinación empírica de su valor, lo cual se
consigue solamente a través de ensayos.
Tabla N° 1
Humedad de Equilibrio de las Zonas Climáticas definidas en NCh 1079
Zona climático - habitacional Humedad de equilibrio promedio anual
Norte litoral 14 %
Norte desértica 7 %
Norte valle transversal 15 %
Centro litoral 15 %
Centro valle longitudinal 13 %
Sur litoral 18 %
Sur valle longitudinal 18 %
Sur extremo 18 %

4
1.1.3- Peso Específico.
El peso específico de la madera es directamente proporcional al contenido de la humedad
de ella. Sin embargo, para los propósitos de un diseño estructural se considera satisfactorio
asignar a las distintas especies madereras los valores indicados en la Tabla N° 2.
Tabla N° 2
Peso Específico de Maderas Chilenas.
Peso Especifico (Kg/m³)Especies
Estado Verde Estado Seco
Álamo 750 530
Alerce 920 600
Avellano 900 580
Canelo 870 560
Ciprés 750 530
Coihue 930 640
Eucalipto 1150 800
Laurel 930 610
Lenga 780 600
Lingue 900 640
Olivillo 930 640
Pino Araucaria 1100 830
Pino Insigne 750 530
Raulí 910 620
Roble 1060 870
Tepa 910 600
Tineo 1080 870
Ulmo 1040 800
* Determinación en base al peso y volumen al estado que se indica (peso específico aparente) *

5
1.1.4- Estabilidad Dimensional.
La madera, al igual que otros materiales de construcción, se dilata o contrae al aumentar o
disminuir la temperatura; sin embargo, en la mayoría de los elementos estructurales este efecto es
de muy pequeña magnitud y las tensiones secundarias generadas por dilatación o contracción
resultan despreciables. El efecto de dilatación o contracción debe ser debidamente analizado en
aquellos elementos de gran longitud o que se encuentra sometido a grandes cambios de
temperatura.
La madera es un material que absorbe o entrega agua, según sean las condiciones de
humedad relativa y temperatura del ambiente que la rodea. Mientras el aumento o disminución
del contenido de humedad se realiza dentro de los rangos correspondientes al estado verde, la
madera es dimensionalmente estable. Pero en algunas especies se observa una reducción
dimensional antes de alcanzar el punto de saturación de la fibra. Este fenómeno se conoce como
“colapso” y se debe al aplastamiento de las paredes celulares. Cuando la variación del contenido
de humedad se produce bajo el punto de saturación de la fibra (28%), el fenómeno origina un
aumento disminución de las dimensiones iniciales de la madera.
Se define la contracción como la reducción de dimensiones de una pieza de madera,
causada por la disminución del contenido de humedad, a partir del punto de saturación de las
fibras. Esta contracción se debe a la disminución de tamaño experimentada por las paredes
celulares y se conoce como “contracción normal”. Cuando la contracción se determina para una
dirección particular, se denomina contracción lineal y cuando se determina la reducción de un
volumen dado, se denomina contracción volumétrica.
El problema de la determinación de la contracción normal con fines estructurales se
resuelve con suficiente aproximación suponiendo que la contracción normal es directamente
proporcional a la variación del contenido de humedad.
La contracción longitudinal provocada por una variación en el contenido de humedad de
la madera alcanza valores muy reducidos y es perfectamente despreciable en términos prácticos.
Con respecto al fenómeno de dilatación (Hinchamiento), es decir, el incremento
dimensional producido en una madera seca al aumentar su contenido de humedad, se puede
suponer, sin gran margen de error, que su comportamiento es regulado por las mismas relaciones
que rigen la contracción, por consiguiente se puede aplicar los valores dados en la Tabla N° 3.

6
Tabla N° 3
Contracción Normal Máxima de Especies Chilenas y Exóticas Aclimatadas
Cuando la humedad varía desde verde a anhidra.
Contracción Normal Máxima
Porcentaje de la Dimensión Verde (18%)Especie
Tangencial Radial Volumétrica
Álamo 8,0 3,4 11,4
Alerce 6,3 3,8 10,1
Araucaria 8,3 4,6 12,9
Avellano 8,6 3,6 12,2
Ciprés 6,4 3,8 10,2
Coihue 9,3 4,8 14,1
Eucalipto 11,7 6,5 18,2
Laurel 8,0 3,8 11,8
Lenga 7,2 3,3 10,5
Lingue 9,0 4,5 13,5
Luma 9,0 5,5 15,5
Mañio Macho 6,8 3,5 10,3
Olivillo 8,2 4,3 12,5
Pino Insigne 7,0 4,2 11,2
Pino Oregón 9,2 5,7 14,9
Raulí 7,8 4,3 12,1
Roble 8,3 4,6 12,9
Tepa 8,3 3,7 12,0
Tineo 11,4 4,4 15,8
Ulmo 11,2 6,4 17,6
1.1.5- Propiedades Térmicas.
1.1.5.1- Conductividad.
Es la transmisión del calor y está dada por el coeficiente de conductividad interna, el cual
se define como aquella cantidad de calor que atraviesa por hora, en estado de equilibrio, un cubo
de 1 metro de arista, desde una de sus caras a la opuesta, cuando entre estas existe una diferencia
de temperatura de 1°C.

7
En la práctica, la madera, contiene en sus células agua fija y/o libre, que contribuye
notablemente a la transmisión del calor. Por consiguiente, la conductividad calórica del agua
ejerce su influencia correspondiente, complicando este fenómeno, dado que eso hay que añadir la
anisotropía de la madera.
En general, debido a la constitución de la madera por células y lignina, así como a su
estructura porosa, la madera es considerada como un material de baja conductividad térmica.
1.1.5.2- Calor Específico.
Es la cantidad de calor necesario para aumentar en 1°C la temperatura de 1 Kilogramo de
madera.
La madera tiene un calor específico muy elevado, es decir, requiere que se le suministre
una mayor cantidad de calor que a otros cuerpos para alcanzar una temperatura determinada. El
calor específico es, en parte, función de la humedad y en la madera varía entre 0,4 y 0,7 Kcal/Kg
°C.
1.1.5.3- Dilatación.
Es el incremento de volumen de la madera por cada grado que se eleve la temperatura.
La dilatación de la madera es ínfima en comparación a los trastornos que provoca la
humedad, motivo por el cual ella es despreciada en la madera.
1.1.6- Propiedades Acústicas.
La propagación del sonido a través de la madera es un fenómeno muy complejo, difícil de
determinar. Por su constitución y características anisotrópicas la madera es un buen conductor del
sonido, a pesar de su porosidad. La velocidad de propagación a lo largo de la fibra es casi igual a
la de los metales. La absorción del sonido, es decir, la relación entre la energía sonora absorbida
y la incidente es pequeña, a pesar de ser un material poroso.
Los diferentes valores de velocidad de propagación del sonido para los materiales que a
continuación se señalan son:

8
1.2- Propiedades Mecánicas.
1.2.1- Tensiones Máximas.
Las tensiones máximas se determinan a través del ensayo de probetas libres de defectos.
Estos ensayos se realizan en estado verde y seco (H = 12%) de acuerdo a las prescripciones de las
Normas Chilenas correspondientes.
1.2.2- Tensiones Básicas.
Las tensiones básicas, ya sea en estado verde como en estado seco (H = 12%), se
establecen tomando como base la tensión de rotura mínima probable, modificada por un
coeficiente o factor de seguridad que simultáneamente con llevar dicho valor a la zona elástica
del material considera, entre otras, reducciones por acción prolongada de la carga.
Para el caso de las tensiones básicas correspondientes a la flexión, cizalle y compresión
paralela, la tensión de rotura mínima probable se determina con un intervalo de confianza de un
99 %, es decir, se acepta como probabilidad razonable la de obtener 1 vez en 100 una resistencia
menor que la resistencia mínima probable. Para el caso de compresión normal a la fibra, se acepta
una confiabilidad de un 60 %. Con respecto al factor de seguridad, éste es variable de acuerdo
con la solicitación en estudio, adoptándose los siguientes valores:
Flexión, Cizalle y Compresión normal……………..n = 2,25
Compresión Axial ………………n = 1,40
El “Módulo de elasticidad básico a la flexión” es igual al promedio de los valores
resultantes de los ensayos de probetas libres de defectos, en el estado respectivo. Sin embargo
para el diseño de los elementos en los cuales sea esencial limitar su deformación, se recomienda
el uso del “Módulo de elasticidad a la flexión mínimo probable”.
Aire (t = 20° C)…………… ……………………343 m/seg
Agua………………………. …………………..1450 m/seg
Madera……………………. …………………..4180 m/seg
Acero……………………… …………………..5050 m/seg

9
1.2.3- Tensiones Admisibles.
La madera tiene una serie de defectos (nudos, grietas, etc.) que reducen su capacidad
resistente y por lo tanto es necesario modificar el valor de la tensión básica a través de un
coeficiente que de alguna manera tome en consideración este hecho. Dicho coeficiente recibe el
nombre de “razón de resistencia” y es igual al cuociente entre la resistencia de la madera con
defectos y la tensión básica (madera libre de defectos). Así, por ejemplo, una razón de resistencia
de 40 % significa madera con defectos tales que disminuyen su resistencia básica en 60 %,
permaneciendo disponible, en consecuencia, el 40 % de la misma.
La clasificación por resistencia establece distintos grados o niveles de resistencia y
especifica las dimensiones máximas admisibles de los defectos correspondientes a cada grado. El
desarrollo de un sistema de clasificación por resistencia, para uso general, se basa en la hipótesis:
“características reductoras de resistencia similares producen el mismo efecto en las diferentes
especies madereras”.
La norma chilena NCh 993 establece especificaciones para diferentes razones de
resistencia, de las cuales la norma de cálculo NCh 1198 recomienda las razones: 75%, 65% y
55%. Para el pino Insigne se ha establecido una clase o grado único, con razón de resistencia 50%
(NCh 1207 c.76).
1.2.3.1- Tensiones Admisibles para Madera Estructural.
Se establece doce clases estructurales para la madera, cada una de las cuales contiene
valores para tensiones admisibles de flexión, compresión paralela, tracción paralela, cizalle y para
el módulo de elasticidad en flexión.
Cada clase estructural puede ser asignada a piezas pertenecientes a una determinada
especie maderera, clasificadas visual o mecánicamente de acuerdo a su resistencia. Estas
tensiones admisibles solo pueden ser aplicadas a maderas destinadas a uso estructural.
Las tensiones admisibles anteriormente nombradas se incluyen en la Tabla N° 3.1 para las
doce clases estructurales.
La tensión Admisible para compresión normal de una determinada madera depende del
grupo al cual ella pertenece, establecido según norma NCh 1989, y su valor se incluye en Tabla
N° 3.2.

10
Tabla N° 3.1
Tensiones Admisibles y Módulo de Elasticidad a la Flexión para Madera Estructural
Tensiones Admisibles (Kg/cm²)
Clase
Estructural Flexión
Compresión
Paralela
Tracción
Paralela
Cizalle
Módulo de
Elasticidad
(Kg/cm²)
F34 345 260 207 24,5 181500
F27 275 205 165 20,5 150000
F22 220 165 132 17,0 126000
F17 170 130 102 14,5 106000
F14 140 105 84 12,5 91000
F11 110 83 66 10,5 79000
F8 86 66 52 8,6 69000
F7 69 52 41 7,2 61000
F5 55 41 33 6,2 55000
F4 43 33 26 5,2 50000
F3 34 26 20 4,3 46000
F2 28 21 17 3,6 43500
La Asignación de las tensiones admisibles se separa en madera en estado verde y madera
en estado seca.
Tabla N° 3.2.
Tensiones Admisibles para Compresión Normal a las Fibras.
Agrupación para madera en estado
Verde Seco
Tensión Admisible para
Compresión Normal (Kg/cm²)
ES1 104
ES2 90
ES3 78
E1 ES4 66
E2 ES5 52
E3 ES6 41
E4 ES7 33
E5 26
E6 21
E7 17

11
La asignación de las tensiones admisibles a madera en estado verde se realiza mediante la
relación entre: el agrupamiento de las especies madereras, la clase estructural con sus
correspondientes tensiones admisibles y el grado estructural proveniente de la clasificación
visual. Esta relación se incluye en la Tabla N° 3.3.
Tabla N° 3.3.
Relación entre el Agrupamiento de Especies, la Clase Estructural y
La Clasificación Visual de Madera en Estado Verde.
Clasificación Visual Agrupamiento de Especies
E1 E2 E3 E4 E5 E6 E7Identificación del
Grado
Razón de
Resistencia Clase Estructural
Grado Estructural N° 1 0,75 F27 F22 F17 F14 F11 F8 F7
La asignación de las tensiones admisibles a madera en estado seco (H = 12%) se realiza
mediante la relación entre: el agrupamiento de las especies madereras, la clase estructural con sus
correspondientes tensiones admisibles y el grado estructural proveniente de la clasificación
visual. Esta relación se incluye en la Tabla N° 3.4.
Tabla N° 3.4.
Relación entre el Agrupamiento de Especies, la Clase Estructural y
La Clasificación Visual de Madera en Estado Seco (H = 12%).
Clasificación Visual Agrupamiento de Especies
ES1 ES2 ES3 ES4 ES5 ES6 ES7Identificación del
Grado
Razón de
Resistencia Clase Estructural
Grado Estructural N° 1 0,75 F34 F27 F22 F17 F14 F11

12
1.2.4- Factores de Modificación y Tensiones de Diseño.
En el proceso de obtención de las tensiones admisibles a partir de la tensión de rotura, se
han hecho suposiciones de carácter muy general con respecto a las condiciones de carga y
servicio a que se verá sometido el elemento, lo que se traduce en valores de la tensión admisible
que a menudo resultan muy conservadores y que dan origen a diseñar un elemento determinado
conoce de antemano las condiciones en que se desempeñara dicho elemento y por consiguiente es
posible modificar el valor de la tensión admisible para conseguir una mejor aproximación a la
realidad, impuesta por condiciones de carga y servicio bien determinadas y especificas. El factor
o factores que expresan esta modificación se conocen con el nombre de “Factores de
Modificación” y el valor así modificado de la tensión recibe el nombre de “Tensión de Diseño”.
Se distinguen dos clases de factores de modificación: Factores de modificación de
aplicación General y Factores de modificación de aplicación particular.
1.2.4.1- Factores de Modificación de Aplicación General.
Son aquellos que afectan por igual a todas las tensiones admisibles, cualquiera que sea el
tipo de solicitación.
1.2.4.1.1- Factores de Modificación por Duración de la Carga.
La resistencia de la madera varía en forma inversamente proporcional a la duración de la
carga. Las tensiones admisibles han sido establecidas considerando cargas cuya duración es del
orden de 10 a 15 años. Al diseñar elementos que soportan cargas de duración distinta a la
indicada, tendrá que adoptarse una tensión de diseño igual al producto de la tensión admisible por
el factor de modificación correspondiente a la duración real.
En aquellos casos en que se apliquen simultáneamente cargas de duración distinta, en
general será suficiente diseñar con el total de las cargas y utilizar el factor de modificación
correspondiente a la carga de menor duración. Sin embargo, al utilizar este procedimiento es
posible que el elemento resulte mal diseñado al ser sometido a la acción de las cargas de mayor
duración. Para prevenir la situación anterior se recomienda proceder de la siguiente manera:
a) Computar la magnitud de todas las combinaciones posibles de cargas.
b) Dividir el total de cada combinación por el factor de modificación correspondiente a la
carga de menor duración en dicha combinación.
c) El mayor cuociente así obtenido indica cuál es la combinación critica.

13
d) Diseñar el elemento para resistir el total de las cargas de la combinación critica,
utilizando el factor de modificación correspondiente a la carga de menor duración de
ella.
Tabla N° 4
Factores de Modificación por Duración de la Carga.
Duración de la carga F.M Duración de la carga F.M
1 segundo 2,05 1 hora 1,47
5 2,02 5 1,44
10 1,99 10 1,40
15 1,97 15 1,37
20 1,94 20 1,34
25 1,90 1 día 1,31
30 1,88 5 1,28
35 1,86 10 1,26
40 1,83 15 1,24
45 1,81 20 1,21
50 1,78 25 1,19
55 1,76 1 mes 1,17
1 minuto 1,73 3 1,14
5 1,71 6 1,12
10 1,69 9 1,09
15 1,67 1 año 1,07
20 1,65 5 1,04
25 1,62 10 1,00
30 1,60 20 0,98
35 1,58 30 0,97
40 1,56 40 0,96
45 1,54 50 0,94
50 1,52
55 1,50
1.2.4.1.2- Factor de Modificación por Peligro de Pudrición.
Cuando se usa madera sin impregnar las condiciones son favorables a la putrefacción y el
elemento puede perder parte de su resistencia antes que el defecto sea detectado. En este caso,

14
conviene reducir las tensiones admisibles con el único fin de proveer a la pieza de una protección
temporal hasta que el defecto sea ubicado y proceder a tomar las providencias del caso. Es
necesario insistir en que no existe una tensión admisible que de resistencia a una madera podrida.
Se recomiendan los siguientes valores para este factor de modificación:
a) Si existe peligro de pudrición moderada, por ejemplo, madera que ocasionalmente se
humedece y seca, el Factor de Modificación es 0,85.
b) Si el peligro es de una putrefacción severa, como es el caso de madera que permanecerá
siempre húmeda, el Factor de Modificación es 0,70.
1.2.4.1.3- Factor de Modificación por Tratamiento de la Madera.
Aun cuando se ha demostrado que la Impregnación bien realizada no afecta la resistencia
de la madera, es conveniente adoptar un factor de modificación a fin de prevenir reducciones de
la resistencia debido a las elevadas presiones y temperaturas de un proceso de impregnación.
Por lo anterior es recomienda que cuando se use madera Impregnada mediante un proceso
que involucre altas temperaturas y/o presiones se tome un factor de modificación igual a 0,75.
1.2.4.1.4- Factor de Modificación por Temperatura.
Las tensiones admisibles son aplicables a maderas que van a utilizarse a temperaturas
ordinarias. La resistencia de la madera no sufre variaciones cuando se la expone temporalmente a
temperaturas ligeramente superiores a 65° C. Cuando el periodo de exposición es prolongado y,
especialmente, cuando las temperaturas son mayores a la indicada, deberán hacerse reducciones
especiales. Los valores a adoptar deberán ser elegidos por el calculista.
1.2.4.1.5- Factor de Modificación por Contenido de Humedad.
Las tensiones básicas en estado seco corresponden a un contenido de humedad de 12 %.
Si la humedad de equilibrio del lugar donde se usará la estructura es menor que 20 %, pero
distinto a 12 %, se deberán corregir las tensiones básicas por humedad de acuerdo a los valores
indicados en la Tabla N° 5.

15
1.2.4.2- Factores de Modificación de Aplicación Particular.
Depende del tipo de solicitación y afectan solamente a la tensión admisible
correspondiente. Existen factores de modificación aplicables a la flexión, a la compresión, etc.
Estos factores serán vistos puntualmente cuando se realice el diseño de la estructura a
analizar, que este caso es la cercha y las uniones.
Tabla N° 5
Porcentaje de Variación de las Distintas Tensiones Básicas
por cada 1 % de Variación de Contenido de Humedad
Tensión Básica Afectada Porcentaje de Variación
Flexión Estática
- Tensión Básicas
- Módulo de Elasticidad
5,0
2,0
Compresión Paralela
- Tensión Básicas 5,0
Compresión Normal
Cizalle
1.3- Propiedades Geométricas de las Secciones.
1.3.1- Generalidades.
Las escuadrías y dimensiones de madera aserrada y elaborada serán, preferentemente, las
establecidas en la norma oficial de la República de Chile NCh 174, la cual establece:
a) Las dimensiones de una pieza de madera aserrada se representarán en el siguiente
orden: Espesor, Ancho y Longitud.
b) Toda pieza de madera deberá designarse por las siguientes características: Especie,
Clase, Dimensiones, Estado de preparación, Grado de secamiento en % de humedad e
Impregnación, que se divide en retención y penetración.

16
1.3.2- Secciones Rectangulares Aserradas.
La norma NCh 174 establece para las piezas de madera aserrada de sección rectangular
las siguientes especificaciones:
1.3.2.1- Dimensiones.
Las dimensiones de la escuadría de una pieza de madera aserrada se representarán en
pulgadas. Las escuadrías serán las indicadas en la Tabla N° 6.
Tabla N° 6
Escuadrías de Piezas de Madera Aserrada.
Espesor (pulg.) Ancho (pulg.)
Especies
¾ 1 1½ 2 3 4 6 4 5 6 7 8 10 12
Aromo, Coihue, Eucaliptos,
Laurel, Lingue, mañío, Olivillo,
Raulí, Tepa y otras.
X X X X X X X X X X
Roble, Tineo y Ulmo X X X X X X X X X
Álamo, Ciprés y Pino Insigne X X X X X X X X X X X X
Alerce y Araucaria X X X X X X X X X X X X
La Longitud de una pieza de madera aserrada se presentará en pies. Además, las maderas
aserradas con un 30 % o más de humedad deberán tener las sobredimensiones que se indican en
la Tabla N° 7.
1.3.2.2- Volumen
El volumen de una pieza de madera aserrada se expresará en pies madereros. Por ejemplo
1” x 12” x 12”.

17
Tabla N° 7
Sobredimensiones Exigidas para Madera Aserrada con 30 % o más de Humedad.
Sobre dimensión (pulg.)
Espesor Ancho
Dimisión
Nominal (pulg.)
1/8 3/8 1/2 1/2 1/4 3/8 1/2
¾ (*) X X
1 X X
1 ½ X X
2 X X
3 X X
4 X X
5 X X
6 X X
7 X
8 X
9 X
10 X
12 X
14 X
(*) Solo para Pino Insigne.
1.3.2.3- Propiedades Geométricas.
Las propiedades de las secciones de madera aserrada, utilizadas en la determinación de
esfuerzos internos, serán las indicadas en la Tabla N° 8.1. para madera en estado seco y en la
Tabla N° 8.2. para madera en verde. Las tablas solamente mostraran como ejemplo, para un
espesor 2 pulgadas.

18
Tabla N° 8.1.
Propiedades Geométricas de las Secciones de Madera Aserrada Seca
Dimensión Propiedades Geométricas
Nominal Neta * Eje X-X Eje Y - Y
Espesor
b
pulg.
Ancho
h
pulg.
Espesor
b
cm
Ancho
h
cm
Sección
Transversal
Neta
St
cm²
Momento
Inercia
Ix
cm4
Modulo
Flexión
Wx
cm³
Radio
Giro
rx
cm
Momento
Inercia
Iy
cm4
Modulo
Flexión
Wy
cm³
Radio
Giro
ry
cm
2 49,3 24,3 49 20 1,42 49 20 1,42
2 ½ 61,6 30,4 96 31 1,78 61 25 1,42
3 74,7 36,8 171 46 2,16 74 30 1,42
3 ½ 87,1 42,9 272 62 2,51 87 35 1,42
4 99,6 49,1 405 81 2,87 99 40 1,42
5 124,5 61,3 792 127 3,59 124 50 1,42
6 149,4 73,6 1368 183 4,31 149 60 1,42
7 174,2 85,9 2172 249 5,03 174 71 1,42
8 199,1 98,1 3243 326 5,75 199 81 1,42
9 224,0 110,4 4617 412 6,47 223 91 1,42
10 248,9 122,7 6333 509 7,19 248 101 1,42
11 273,8 134,9 8430 616 7,90 273 111 1,42
12 298,7 147,2 10944 733 8,62 298 121 1,42
13 323,6 159,5 13914 860 9,34 323 131 1,42
2
14
49,3
348,5 171,7 17379 997 10,06 347 141 1,42

19
Tabla N° 8.2.
Propiedades Geométricas de las Secciones de Madera Aserrada Verde
Espesor
b
pulg.
Ancho
h
pulg.
Espesor
b
cm
Ancho
h
cm
Sección
Transversal
Neta
St
cm²
Momento
Inercia
Ix
cm4
Modulo
Flexión
Wx
cm³
Radio
Giro
rx
cm
Momento
Inercia
Iy
cm4
Modulo
Flexión
Wy
cm³
Radio
Giro
ry
cm
2 50,8 25,8 55 22 1,47 55 22 1,47
2 ½ 63,5 32,3 108 34 1,83 69 27 1,47
3 76,2 38,7 187 49 2,20 83 33 1,47
3 ½ 88,9 45,2 297 67 2,57 97 38 1,47
4 101,6 51,6 444 87 2,93 111 44 1,47
5 127,0 64,5 867 137 3,67 139 55 1,47
6 152,4 77,4 1498 197 4,40 166 66 1,47
7 177,8 90,3 2379 268 5,13 194 76 1,47
8 203,2 103,2 3552 350 5,87 222 87 1,47
9 228,6 116,1 5057 442 6,60 250 98 1,47
10 254,0 129,0 6937 546 7,33 277 109 1,47
11 279,4 141,9 9233 661 8,07 305 120 1,47
12 304,8 154,8 11987 787 8,80 333 131 1,47
13 330,2 167,7 15241 923 9,53 361 142 1,47
2
14
50,8
355,6 180,6 19036 1071 10,27 388 153 1,47

20
1.3.3- Secciones Rectangulares Elaboradas.
1.3.3.1- Dimensiones.
Las dimensiones de la escuadría de una pieza de madera elaborada se representarán en
pulgadas nominales con su correspondencia en milímetros.
La correspondencia entre las dimensiones efectivas de las piezas de madera elaborada y
las medidas de las piezas de madera aserrada se indican en la Tabla N° 9.
Tabla N° 9
Escuadrías de Piezas de Madera Elaborada.
pulg ¾ 1 1 ½ 2 3 4 5 6 8 10Ancho
Espesor mm 16 22 34 45 70 95 120 145 195 245
pulg mm
¾ 16 X X X X X X X X
1 22 X X X X X X X X X
1 ½ 34 X X X X X X X X
2 45 X X X X X X X
3 70 X X
4 95 X
Las diferentes tolerancias serán las siguientes; para el espesor 0,3 mm y para el ancho 1%.
Además, la longitud de una pieza de madera elaborada se representará en metros con una sol cifra
decimal.
La madera elaborada solo debe provenir de madera en estado seco por lo tanto, las
tolerancias señaladas anteriormente deben ser aplicadas solo en piezas en dicho estado.
1.3.3.2- Propiedades Geométricas
Las propiedades de las secciones de madera elaborada, utilizadas en la determinación de
esfuerzos internos, serán las indicadas en la Tabla N° 10.

21
Tabla N° 10
Propiedades Geométricas de las Secciones de Madera Elaborada.
Espesor
b
pulg.
Ancho
h
pulg.
Espesor
b
cm
Ancho
h
cm
Sección
Transversal
Neta
St
cm²
Momento
Inercia
Ix
cm4
Modulo
Flexión
Wx
cm³
Radio
Giro
rx
cm
Momento
Inercia
Iy
cm4
Modulo
Flexión
Wy
cm³
Radio
Giro
ry
cm
2 5 45 120 54 648 108 3,46 91 40,5 1,29

22
CAPITULO II
“CARGAS”
2.1- Cargas Permanentes y Sobrecarga de Uso.
2.1.1- Cargas Permanentes.
La carga permanente es la acción cuya variación en el tiempo es despreciable en relación
a sus valores medios o aquella para la cual la variación tiende a un valor constante.
2.1.1.1- Peso de los Elementos Incorporados.
La masa de un material se calcula de acuerdo con los valores indicados en los Anexos A y
B de la norma NCh 1537, entre las paginas 10 y 21. Además, se debe tener en cuenta que la carga
permanente esta expresada en newton lo cual es igual a la masa en Kilogramos multiplicada por
9,81; para los efectos prácticos puede adoptarse el factor 10.
Se debe tomar en cuenta el peso de los tabiques fijos indicados en los planos de
estructuras debe incluirse en las carga permanente.
2.1.1.2- Tabiques móviles.
Los tabiques móviles y a futuro se tomaran en cuenta como carga equivalente
uniformemente repartida por metro cuadrado igual al 33 % de peso por metro lineal de tabique
terminado, con un mínimo de 1 kPa, salvo que la sobrecarga de uso correspondiente sea igual o
superior a 4 kPa, en cuyo caso no se requiere considerar el peso de estos tabiques.
2.1.1.3- Pesos y Empujes de Tierras y Líquidos.
Las cargas causadas por las tierras y los líquidos retenidos, y por la presión y subpresión
(empuje vertical) de las aguas subterráneas, deben ser consideradas en el diseño de las estructuras
como cargas permanentes.

23
2.1.2- Sobrecargas de Uso.
La sobrecarga de uso, puede definirse como la acción variable en el tiempo que se
determina por la función y uso del edificio. Presenta variaciones frecuentes o continuas, no
despreciables en relación a su valor medio.
Los pisos y techos utilizables como terraza deben diseñarse considerando el efecto más
desfavorable originado por una de las sobrecargas siguientes:
a) sobrecarga mínima uniformemente distribuida, qk, igual al valor característico
indicado en la Tabla N° 13 para las diferentes clases de edificios y afectada por las
reducciones que establecen en 2.1.2.3.2.
b) Sobrecarga mínima concentrada, Qk, según lo indicado en 2.1.2.2.
Los techos deben diseñarse considerando una sobrecarga mínima de, qk = 1 kPa,
uniformemente distribuida sobre la proyección horizontal de la superficie y afectada por las
reducciones que se establecen en 2.1.2.3.1, en lo que no contradiga lo dispuesto para las
sobrecargas de nieve (NCh 431).
Los envigados de cielo con acceso sólo para mantención y las costaneras de techos deben
diseñarse para resistir una carga de 1 kN en la posición más desfavorable. Está carga no debe
considerarse actuando simultáneamente con las sobrecargas de uso de techos.
2.1.2.1- Barandas de Escaleras y Balcones.
Las barandas de escaleras y balcones deben ser diseñadas para resistir, en general, una
fuerza de 500 N por metro lineal aplicada en sentido perpendicular a la baranda y a la altura del
pasamano. En el caso de barandas de teatro, salas de reunión, edificios deportivos y tribunas esta
fuerza debe ser de 1000 N metro lineal.
2.1.2.2- Sobrecargas de Uso Concentradas (Qk).
Además de calcular los elementos de los pisos bajo la acción de sobrecargas de uso
uniformemente repartidas debe efectuarse un calculo separado para una carga concentrada
impuesta al elemento en la posición mas desfavorable. A falta de datos particulares referentes a
esta carga concentrada debe considerarse que ella está aplicada sobre una superficie cuadrada de
0,1 m de lado y que tiene un valor igual al de la sobrecarga de uso uniformemente repartida por

24
m². Esta carga puntual es mutuamente excluyente con la sobrecarga de uso o cualquier otra carga
variable.
2.1.2.3- Reducción de Sobrecargas de Uso.
Para el diseño de elementos estructurales tales como costaneras, cerchas, losas planas,
vigas, columnas, muros y fundaciones, se permite reducir las sobrecargas de uso mínimas para
techos y para pisos.
2.1.2.3.1- Reducción de Sobrecarga de Uso para Techos.
La sobrecarga mínima de uso para techos, qk = 1 kPa, puede reducirse de acuerdo con la
siguiente expresión:
qk,red = C * CA * qk > 0,3 kPa.
En que:
C = coeficiente de reducción por pendiente de techo dado por la expresión:
C = 1 – 2,33 tg , aplicable tg < 0,3.
CA = coeficiente de reducción por área tributaria soportada por el elemento estructural
considerado; su valor se determina por las expresiones siguientes:
CA = 1 , para A < 20 m2
CA = 1 – 0,008 A , para 20 m2
< A < 50 m2
CA = 0,6 , para A > 50 m2
En la Tabla N° 11, se entregan valores reducidos de la sobrecarga de uso para techos en
función de su pendiente y del área tributaria del elemento considerado.

25
Tabla N° 11
Sobrecargas de Uso Reducidas Uniformemente Distribuidas para Techos, qk,red, kPa.
Área Tributaria A, m²Pendiente del Techo,
tg, % < 20 25 30 35 40 45 > 50
0 1,00 0,80 0,76 0,72 0,68 0,64 0,60
5 0,88 0,71 0,67 0,64 0,60 0,57 0,53
10 0,77 0,61 0,58 0,55 0,52 0,49 0,46
15 0,65 0,52 0,49 0,47 0,44 0,42 0,39
20 0,53 0,43 0,41 0,38 0,36 0,34 0,32
25 0,42 0,33 0,32 0,30 0,30 0,30 0,30
> 30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30
2.1.2.3.2- Reducción de Sobrecargas de Uso para Pisos.
Las sobrecargas mínimas de uso para pisos indicadas en la Tabla N° 12 se pueden reducir
en función del área tributaria total A que incide sobre el elemento estructural. Los coeficientes de
reducción no se aplican a áreas publicas ni a áreas con sobrecargas de uso qk mayor que 5 kPa.
La sobrecarga de uso de cualquier elemento que soporta un area tributaria igual a mayor
que 15 m² puede reducirse de acuerdo a la expresión:
qk,red = CA * qk
En que:
CA = 1 – 0,008 A
Sin embargo, el valor de CA no debe ser inferior a 0,60 para elementos horizontales y para
elementos verticales que reciben carga de un piso solamente, ni a 0,40 para otros elementos
verticales, y en ningún caso inferior al valor determinado por:
gk
1 – 0,23 (1 +
qk
)

26
Tabla N° 12.
Sobrecargas de Uso Uniformemente Distribuidas para Pisos.
Tipo de Edificio Descripción de Uso
Sobrecarga de Uso
qk , kPa
Áreas de lectura 3,00
Áreas de archivo:
a) apilamiento de hasta 1,8 m de altura. 4,00
Bibliotecas
b) por cada 0,30 m adicionales sobre 1,8 m. 0,50
Áreas para mercadería liviana 6,00
Áreas para mercadería pesada 12,0Bodegas
Áreas para frigoríficos. 15,0
Cárceles Áreas de celda 2,50
Salas de clases con asientos fijos 2,50
Escuelas
Salas de clases con asientos móviles 3,00
Estacionamientos
Áreas para estacionamientos y reparación de
vehículos, incluyendo las vías de circulación. 5,00
Áreas con maquinaria liviana 4,00
Fábricas
Áreas con maquinaria pesada 6,00
Áreas para internados 2,00
Hospitales
Áreas para quirófanos, laboratorios, etc. 3,00
Áreas para piezas 2,00
Áreas para cocinas, lavanderías 4,00Hoteles
Áreas para salones, comedores y lugares de reunión. 5,00
Áreas de culto con asientos fijos 3,00
Iglesias
Áreas de culto con asientos móviles 5,00
Áreas privadas sin equipos 2,50
Oficinas
Áreas publicas y áreas privadas con equipos 5,00
Áreas con asientos 3,00
Áreas para escenarios 4,50Teatros
Áreas de uso general 5,00
Áreas para ventas al por menor 4,00
Tiendas
Áreas para ventas al por mayor 5,00
Buhardillas no habitables 1,00
Áreas de uso general 2,00Viviendas
Balcones, terrazas y escaleras 2,50

27
En que :
gk = carga permanente uniformemente distribuida para el elemento.
qk = sobrecarga mínima uniformemente distribuida para el elemento.
Los valores de CA para algunos valores de A se indican en la Tabla N° 13.
Tabla N° 13.
Valores del Coeficiente de Reducción de Sobrecargas de Uso para Pisos.
A, m² CA = 1 – 0,008 A (A > 15 m²)
< 15 1,00
15 0,88
20 0,84
25 0,80
30 0,76
35 0,72
40 0,68
2.2- Cargas Eventuales.
Las cargas eventuales son todas aquellas cuya duración es inferior a tres meses
consecutivos. Para el calculo de estructuras en Chile se consideran, bajo condiciones normales,
las siguientes cargas eventuales: cargas de nieve, viento y sísmicas.
2.2.1- Cargas Debido a la Acción del Viento.
El efecto del viento se considerará, en general, en lo dos ejes principales de una
construcción. En casos especiales se podrá exigir que se considere el efecto del viento según otras
direcciones, diferentes a las de los ejes principales.
Se considerará que la acción del viento, no perturbada, se ejerce horizontalmente.
La dirección de la acción del viento que actúa sobre cualquier superficie se considerará
actuando perpendicularmente a ella, en la forma de succiones o presiones. Las succiones se
tomaran con signo negativo y ambas se expresaran en Kg/m².

28
Las presiones y succiones que actúan sobre las superficies envolventes de una
construcción dependen de: presiones básicas del viento y la forma total del cuerpo de la
construcción y no solo de la forma del costado que enfrenta directamente el viento.
2.2.1.1- Presión Básica del Viento.
Los valores de las presiones y succiones considerados proporcionales a la “presión básica
del viento” (pb), la cual queda determinada por la fórmula:
v²
pb =
16
En que:
pb = presión básica, en Kg/m².
v = velocidad máxima instantánea del viento, en m/seg
La norma chilena NCh 432 señala textualmente: “La velocidad máxima instantánea del
viento, que es considerara para el calculo de la presión básica, deberá obtenerse de una estadística
directa o indirectamente que abarque un periodo no inferior a 20 años y aceptada por la autoridad
revisora”
2.2.1.2- Acción Simultánea del Viento y Otras Cargas.
Se debe considerar en el calculo la acción simultanea del viento y la nieve. Para techos
inaccesibles, de inclinación superior a 1:10, será suficiente considerar como sobrecargas el efecto
del viento, la nieve y una fuerza eventual de 100 Kg en el lugar mas desfavorable.
Si se considera el viento en combinación con la carga estática más desfavorable, se
acepará un factor de modificación igual a 1,33 aplicable a las tensiones admisibles.
2.2.1.3- Factor de Forma.
Experimentalmente se ha demostrado que la presión y/o succión ejercida por el viento
sobre las distintas superficies de una estructura depende, también, de la forma total de la

29
construcción. Es por esto que se hace necesaria la adopción de un coeficiente o factor de forma
que modifique el valor de la presión básica tomando en consideración este nuevo aspecto del
problema.
La fuerza del viento, por unidad de superficie, se obtendrá multiplicando la presión básica
(pb) por el factor de forma (c).
Los valores del factor de forma (c) que se utilizarán para el calculo de las construcciones
son los que se indican en la norma chilena NCh 432 y llevaran signo positivo cuando se trate de
presión y signo negativo cuando se trate de succión.
2.2.1.4- Presión del Viento.
La presión del viento sobre la construcción total se determinara por la acción conjunta de
presiones y succiones.
2.2.1.5- Comprobaciones.
La estructura soportante de construcción y las fundaciones se comprobaran para resistir
las presiones y succiones del viento sobre las áreas verticales, en conjunto con las que actúan
sobre la techumbre y sobre cualquier superficie que se eleve por encima de esta.
En las aristas de unión entre paredes y techumbres la fuerza de succión puede llegar a
tener valores superiores a los indicados. En tales lugares deberán asegurarse especialmente los
elementos constructivos.
2.2.2- Cargas a la Acción de la Nieve.
La norma establece los valores mínimos de las sobrecargas de nieve que deben utilizarse
en los cálculos estructurales de todas las construcciones que puedan quedar expuestas a cargas de
nieve y que estén ubicadas en territorio nacional, a excepción del territorio antártico chileno.
2.2.2.1- Sobrecarga Básica de Nieve.
Se entenderá por sobrecarga básica de nieve la que se determina por medición directa del
espesor de nieve caída sobre una superficie horizontal y del peso especifico de ella con aplicación
de métodos estadísticos.

30
Sin embargo, se deberá verificar las condiciones reales de nieve caída en el lugar donde se
ubicara la estructura, en base a estadísticas u otras informaciones fidedignas correspondientes a
un periodo de observación no menor a 10 años.
En zonas donde nieva todos o casi todos los años (cordillera y extremo sur) y en todos los
lugares para los cuales la sobrecarga básica de nieve es mayor que 25 Kg/m² ( ver Tabla N° 14),
la sobrecarga de nieve se considera normal.
Tabla N° 14
Sobrecargas Básicas de Nieve, en Kg/m²
Latitud Geográfica (sur) del LugarAltitud, m
17-26 26-32 32-34 34-38 38-42 42-48 48-55
0 a 300 0 0 25* 25* 25* 25 50
300 a 600 0 0 25 25 25 25 125
600 a 800 0 25 50 75 75 50 125
800 a 1000 0 25 75 100 100 100 125
1000 a 1250 0 25 100 150 150 150 -
1250 a 1500 0 25 200 300 300 200 -
1500 a 1750 0 25 300 450 450 300 -
1750 a 2000 0 50 400 600 600 - -
2000 a 2500 X 100 500 700 - - -
2500 a 3000 X 200 600 - - - -
Sobre 3000 X 300 700 - - - -
*: En el litoral no se considerará carga de nieve.
X: No hay información.
-: Esas altitudes no se presentan esas latitudes.
2.2.2.2- Sobrecarga de Nieve Uniformemente Repartida.
En techos con una inclinación menor o igual a 30° con respecto a la horizontal, la
sobrecarga de nieve será igual a la sobrecarga básica de nieve y deberá considerarse
uniformemente repartida sobre la proyección horizontal de la superficie.

31
La superficie con una inclinación (α) mayor que 30° respecto de la horizontal en que no
existen obstáculos que impiden el deslizamiento de la nieve la sobrecarga se determinara por la
formula:
α° - 30°
n = K* no= ( 1 -
40°
) * no
En que:
n = sobrecarga de nieve, en Kg/m².
K = coeficiente.
n o = sobrecarga básica de nieve, en Kg/m².
α° = inclinación de la techumbre, en grados.
La sobrecarga de nieve (n) se considera uniformemente repartida sobre la proyección
horizontal de la superficie.
Los valores del coeficiente K se señalan en la Tabla N° 15.
Tabla N° 15.
Valores del Coeficiente K (Sobrecarga de Nieve)
α° 0° 1° 2° 3° 4° 5° 6° 7° 8° 9°
30° 1,00 0,98 0,95 0,93 0,90 0,88 0,85 0,83 0,80 0,78
40° 0,75 0,73 0,70 0,68 0,65 0,63 0,60 0,58 0,55 0,53
50° 0,50 0,48 0,45 0,43 0,40 0,38 0,35 0,33 0,30 0,28
60° 0,25 0,23 0,20 0,18 0,15 0,13 0,10 0,08 0,05 0,03
70°-90° 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
2.2.2.3- Sobrecarga de Nieve Desuniformemente Repartida.
Deberá considerarse en los cálculos la posibilidad de cargas de nieve desuniformemente
repartida. En tal caso las estructuras deben verificarse considerando que una parte de la superficie
soporta una sobrecarga de nieve igual a la mitad de la establecida para toda la estructura y la
restante, una sobrecarga igual a cero.

32
2.2.2.4- Sobrecarga Básica de Nieve para Zonas sin Antecedentes.
Para las zonas y altitudes para las cuales la Tabla N° 14 no incluye valores, la sobrecarga
básica de nieve se podrá obtener por el siguiente procedimiento:
a) Si no existe ninguna información sobre alturas y masa especifica de la nieve caída en el
lugar, deberán determinarse los valores en la primera ocasión propicia para ello. La
sobrecarga básica se determinara por la relación:
n o = h * d
En que:
n o = sobrecarga básica de nieve, en Kg/m².
h = altura de nieve caída, m.
d = masa especifica de la misma, en Kg/m³.
b) En el caso que existan informaciones de varios años o se realicen mediciones en varios
años, la sobrecarga básica de nieve se obtienen como media aritmética.
2.3- Combinación de Cargas.
La mayoría de las estructuras o construcciones de madera se diseñan suponiendo que
actúan varios tipos de cargas, simultáneamente, sobre ellas.
Al analizar el tiempo de duración de cada una estas cargas componentes se puede
establecer que en una combinación pueden existir cargas permanentes y cargas eventuales.
Para el calculo interesa saber cual será la duración de la combinación de las cargas
consideradas.
Si sobre una construcción de madera actúan dos cargas simultáneamente, una de ellas de
duración indefinida y la otra de duración igual a un día, es evidente que las dos actuarán, en
forma conjunta, durante un día. Es decir, durante un lapso de tiempo igual a la duración de la
carga de menor actuación.

33
De la misma forma, la duración de la combinación de las cargas consideradas en el
ejemplo anterior tendrá un valor igual a la duración de la carga de viento, suponiendo que tal
duración sea menor que la correspondiente a la probable carga eventual que actua como
sobrecarga.
Es importante establecer la duración de las combinaciones de carga, pues se ha
demostrado que existe una relación entre la resistencia de la madera y el tiempo de aplicación de
esfuerzos sobre ella.

34
CAPITULO III
“CERCHAS”
3.1- Clasificación de las Cerchas.
Las cerchas de madera se pueden clasificar de acuerdo a los siguientes criterios:
a) Según su forma: con cordón superior triangular, rectangular, curvo o combinaciones
de ellos.
b) Según distribución de diagonales: Howe, Pratt, Warren, etc.
c) Según tipo de madera: aserrada, elaborada o cepillada, laminada encolada o mezclas
de estas.
d) Según tipo de cordones: ya sean de uno, dos o varios elementos. En el caso de
cordones superiores e inferiores con dos elementos, las diagonales se ubicarán entre
ellos.
La introducción de los conectores metálicos ha hecho posible el aprovechamiento más
eficiente de la madera en el diseño de cerchas. Antes eran necesarias grandes secciones
transversales a fin de tener uniones seguras y sólo se utilizaba entre el 40 y el 60 % de capacidad
de resistencia de la madera. Ahora, al utilizar conectores metálicos, es posible obtener el 80 y
hasta el 100 % de la resistencia de los diferentes elementos de madera que conforman una cercha.
3.2- Selección del Tipo de Cercha.
El tipo de techumbre, los requerimientos arquitectónicos y la economía son los factores
que, por lo general, gobiernan la selección del tipo de cercha.
Se ha demostrado que la cercha del tipo cordón superior curvo es la más económica
cuando las cargas solicitantes son uniformemente repartidas, ya que en ella estas cargas inducen
esfuerzos pequeños en las diferentes barras, sean estas internas o externas. Esto es
particularmente importante, debido a que resultan elementos de unión simples y compactos.

35
La cercha del tipo triangular se recomienda cuando las cargas se transmiten a la cercha en
puntos específicos (cargas concentradas y/o puntuales). Para las barras traccionadas es
aconsejable utilizar tensores de acero.
En cuanto a cerchas de madera laminada encolada, éstas son recomendables para salvar
grandes luces y además permiten obtener mayores tensiones de diseño, pueden curvarse con
facilidad y variar su sección transversal a lo largo de su longitud.
Las cerchas fabricadas con elementos constituidos por una pieza soportaran cargas a lo
menos iguales que aquellas fabricadas con elementos conformados por dos o más piezas que
proporcionen igual sección transversal, pero estarán propensas a pandearse con mayor facilidad.
3.3- Geometría de la Cercha.
Como ya se mencionó, las cerchas, según la forma de su cordón superior, se clasifican en
triangulares, rectangulares y curvas.
Para las triangulares se recomienda una pendiente 1:3 como mínimo; en las rectangulares,
alturas comprendidas entre 1/8 y 1/10 de la luz de la cercha y en las de cordón superior curvo,
radios de curvatura de magnitud igual a la luz de la cercha y altura total igual al 0,134 de la luz;
sin embargo, en este último caso, si las cerchas deben tener una altura menor a 0,134 de la luz se
pueden tomar radios de curvatura mayores y viceversa.
La distancia entre nudos estará determinada por la ubicación deseada de las costaneras,
por las cargas concentradas o por el arriostramiento entre cerchas.
Para cerchas de cordón superior curvo, sometidas a cargas uniformemente distribuidas,
conviene elegir una distancia entre nudos comprendida entre 2,4 y 3,6 m, dependiendo de la luz
de la cercha.
La distancia entre cerchas estará controlada por la disposición más economica que sea
capaz de soportar las cargas que actúan sobre la techumbre. Para costaneras de madera aserrada,
la distancia más económica y práctica es 4,8 m. Cuando es utilicen costaneras de madera
laminada, esta distancia sólo será limitada por aspectos económicos, pues dichos elementos
laminados se pueden fabricar de cualquier longitud, considerándose económicas distancias de 9
m.

36
En cuanto a los arriostramientos, será conveniente colocar entre cerchas aquéllos del tipo
X en un plano vertical o semejante, perpendicular al plano de éstas, usando para ello madera
aserrada.
Otro tipo de arriostramiento es el requerido para soportar la acción del viento lateral, el
cual se dispone a nivel del cordón inferior de las cerchas, entre éstas; está constituido por
elementos de madera aserrada o barras de acero redondo provistas de pernos de ajuste y se
calcula como cercha horizontal con cargas de viento lateral para determinar sus secciones
transversales y elementos de unión.
3.4- Reglas Generales para el Diseño de Cerchas.
El procedimiento a seguir en el diseño de cerchas es el siguiente:
a) Determinación de las cargas solicitantes, las cuales se pueden determinar con los
antecedentes que se entregan en el Capitulo II, con las prescripciones de las normas para
el diseño.
b) Calculo de las solicitaciones en los diferentes elementos de la cercha.
c) Selección de la especie y grado de calidad a usar. En la selección de la especie dependerá
del sitio en donde se ubicara la estructura y de las maderas más comunes de la zona. El
grado de calidad debe seleccionarse en función de la resistencia que de la madera se
desea; sin embrago, algunos grados son más fáciles de obtener y, por lo tanto, se usan con
mayor frecuencia. Como regla general, deben preferirse los grados con las tensiones más
bajas, porque proveen el diseño más eficiente y económico.
d) Determinación de las escuadrías requeridas en los distintos elementos de la cercha.
e) Diseño de las uniones, considerando primero aquellas que soportan las solicitaciones
mayores. Se debe establecer el espaciamiento entre elemetos de unión y la distancia de
ellos al borde y a los extremos de la pieza que se une. Además, se debe tomar en cuenta
que en las uniones se debe evitar la distribución excéntrica de los elementos de unión. Si
ello ocurre, se debe considerar el efecto de los momentos que esto induce.

37
3.5- Cerchas Estándares.
Algunos fabricantes proveen de cerchas para las solicitaciones más comunes que actúan
en una techumbre. Estas suelen ser más económicas que aquellas que se diseñan y calculan en
particular para un edificio especifico, debido a las ventajas de la producción en serie. Por lo tanto,
este tipo de cercha debe tenerse siempre en consideración cuando existan proyectos alternativos.

38
CAPITULO IV
“DISEÑO”
4.1- Factores de Modificación.
Estos son los factores de modificación que se utilizarán en las distintas etapas del calculo
estructural, por esta razón es muy importante tener claro, cual es su utilización. Se dará una
pequeña reseña de algunos factores de seguridad, los cuales son los siguientes:
4.1.1- Factor de Modificación por Contenido de Humedad ( KH ).
La asignación de las tensiones admisibles y del módulo elástico a piezas de madera
aserrada con espesores menores o iguales a 100 mm, y que se construye con un contenido de
humedad (HC) comprendido entre 12 % y 20 %, se puede obtener por interpolación lineal entre
los valores de tensión admisibles para madera en estado verde y madera en estado seco, aplicando
sobre la tensión admisible en condición seca el factor de modificación siguiente:
KH = ( 1 – ∆H * ∆R )
En que:
KH = factor de modificación por humedad, aplicable a las tensiones admisibles y
módulo elástico, definidos para una humedad de 12 %.
∆H = diferencia entre el valor de contenido de humedad de servicio (HS) y 12 %.
∆R = variación de la resistencia por cada 1 % de variación de contenido de
humedad. ( ver Tabla N° 16).

39
Tabla N° 16.
Variación de las Propiedades Resistentes para una Variación del Contenido de
Humedad Igual a 1 %.
4.1.2- Factor de Modificación por Duración de la Carga ( KD ).
Según sea la duración de la carga que afecta la estructura, se aplicará el factor de
modificación siguiente:
1,747
KD =
t0,0464
+ 0,295
En que:
t = duración de la carga, en segundos.
En aquellos casos en que se combinen cargas de diferente duración se utilizará el factor de
modificación correspondiente a la carga de menor duración.
El factor de modificación por duración de carga no afecta al módulo de elasticidad en
flexión ni a la tensión admisible de compresión normal a la fibra.
4.1.3- Factor de Modificación por Trabajo Conjunto ( KC ).
Las tensiones admisibles para elementos estructurales que conforman un sistema que
comparte la carga, consistente en tres o más elementos paralelos distanciados en no más de 610
Solicitación Variación de la Resistencia para ∆H = 1% (∆R)
Flexión 0,0205
Compresión paralela a las fibras 0,0205
Tracción paralela a las fibras 0,0205
Cizalle 0,0160
Compresión normal a las fibras 0,0267
Módulo de elasticidad en flexión 0,0148

40
mm y dispuestos de tal forma que en conjunto pueden soportar la carga aplicada, deben ser
multiplicadas por el factor de modificación por trabajo en conjunto, de acuerdo con la Tabla N°
17.
Tabla N° 17
Factor de Modificación por Trabajo en Conjunto
Madera aserrada cuya menor dimensión, en mm, ES
Tensión admisible afectada
Menor que 114 mm 114 mm o más
Flexión 1,15 1,15
Cizalle 1,15 1,10
Compresión paralela a las fibras 1,10 1,10
Compresión normal a las fibras 1,10 1,10
Tracción paralela a las fibras 1,00 1,00
Módulo de elasticidad en flexión 1,00 1,00
4.1.4- Factor de Modificación por Temperatura.
Cuando por razones excepcionales las condiciones de servicio de una estructura de
madera determinen temperaturas ambientales marcadamente superiores a las normales, se deberá
modificar el valor de las propiedades mecánicas admisibles, pudiendo adoptarse para estos
efectos, los factores de corrección establecidos en la Tabla N° 18. Para mayor información se
puede consultar la norma NCh 1198, en su Anexo H.t
Tabla N° 18
Incremento o decremento de los Valores de Resistencia por cada 1°C de
Incremento o Decremento de temperatura.
Propiedad
Contenido de
Humedad
%
Incremento por enfriamiento
Bajo 20° C (no inferior
a -180° C)
C t
Decremento por calentamiento
sobre 20° C (no superior
a 67° C)
C t
0 + 0,0007 - 0,0007Módulo de
elasticidad 12 + 0,0027 - 0,0038
0 + 0,0031 - 0,0031Otras
propiedades 12 + 0,0058 - 0,0088

41
4.1.5- Factor de Modificación por Tratamiento Químico.
Cuando las condiciones ambientales son favorables para el desarrollo de pudrición u otro
tipo de deterioro en estructuras permanentes, la madera de tales estructuras debe ser sometida,
antes de ser construida a un proceso de preservación con método y tipos de preservantes
especificados en las normas chilenas NCh 630, NCh 755 y NCh 1439.
Todo tipo de perforación, rebaje o corte debe ejecutarse en lo posible antes del proceso de
preservación. En caso contrario se efectuarán después de éste, sometiendo los cortes a un nuevo
proceso de preservación.
La madera no preservada de estructuras permanentes no debe estar en contacto directo
con hormigón, albañilería o suelo si estos materiales pueden transferir humedad a la madera. Se
considera como una protección adecuada cualquier método que logre eliminar tal transferencia de
humedad.
Cuando la madera debe ser sometida a procesos de ignifugación que incrementen su
higroscopicidad, debiliten su integridad física o alteren sus propiedades mecánicas, se deberá
modificar el valor de las tensiones admisibles, pudiendo adoptarse para estos efectos, los valores
de corrección establecidos en la norma NCh 1198, Anexo I.
4.1.6- Factor de Modificación por Esbeltez ( Kλ ).
El factor de modificación por esbeltez se evalúa con la expresión:
Kλ = A - √ ( A² - B)
Con:
B * c * ( 1 + λ/200) + 1
A =
2 * c
4 * E dis
B =
c * λ² * F cp, dis

42
En que:
c = coeficiente de proporcionalidad y cuyos valores se obtienen de la Tabla N°
19.
Edis = módulo elástico de diseño.
F cp, dis = tensión de diseño en compresión paralela (excluyendo KC).
Tabla N° 19
Valores del Coeficiente de Proporcionalidad, c.
Clasificación Visual
Grado Estructural
Coeficiente de Proporcionalidad
N° 1 0,85
N° 2, GS, G1 0,85
N° 3 0,80
N° 4, G2 0,80
4.1.7- Factor por Concentración de Tensiones ( Kct ).
El factor de modificación que considera el efecto de las concentraciones de tensiones en
regiones traccionadas de la madera con perforaciones, vaciados, entalladuras, etc. , se puede
obtener de la Tabla N° 20.
Tabla N° 20
Valores del Factor de Modificación por Concentración de Tensiones, Kct
Tipo de Debilitamiento Madera Aserrada
Madera Laminada
Encolada
Perforaciones pequeñas y uniformemente distribuidas
(clavos)
0,80 0,90
Perforaciones individuales mayores (pernos) 0,70 0,80
Conectores de anillo 0,50 0,60
Ranuras longitudinales: espesor < 5 mm 0,80 0,85
Ranuras longitudinales: espesor < 10 mm 0,70 0,80

43
4.1.8- Factor de Modificación por Altura ( Khf ).
Para todas las especies forestales, con la sola excepción del Pino radiata, en piezas
traccionadas o vigas rectangulares de ancho o altura superior a 50 mm, este factor se evalúa de
acuerdo con la expresión:
Khf = (50/h)1/9
En que:
Khf = factor de modificación por altura.
h = ancho de la pieza traccionada o altura de la viga.
Para piezas de Pino radiata de altura superior a 90 mm, la expresión que se debe
considerar es:
Khf = (90/h)1/5
< 1
4.2- Elementos en Compresión Paralela.
Las especificaciones de esta sección son aplicables a piezas estructurales solicitadas en
forma centrada (con respecto a su eje) por fuerzas de compresión orientadas según la dirección de
la fibra.
4.2.1- Longitud Efectiva de Pandeo ( lp ).
La longitud efectiva de pandeo, lp, debe considerarse como la distancia entre dos puntos
de inflexión adyacentes, entre los que el elemento comprimido se deforma adoptando una
curvatura simple.
Para piezas comprimidas rectas, sujetas en sus extremos por medio de elementos de unión
mecánicos (clavos, conectores, pernos, etc.) los valores de “lp” pueden adoptarse ya sea de Tabla
N° 21, en la que la longitud real de la pieza se ha designado como “l”, o bien de las
recomendaciones establecidas en la NCh 1198, Anexo K.

44
Tabla N° 21
Longitudes Efectivas de Pandeo, lp, de Piezas Comprimidas.
Configuración de Pandeo Valores para: lp/l
Empotramiento en ambos extremos 0,70
Empotramiento en un extremo y articulación en el otro 0,85
Empotramiento en un extremo y, en el otro, empotramiento deslizante (no
hay giro, pero sí deslizamiento)
1,50
Articulación en ambos extremos 1,00
Empotramiento en un extremo y libre el otro. 2,50
Articulación en un extremo y, en el otro, empotramiento deslizante (no hay
giro, pero sí deslizamiento)
2,50
4.2.2- Restricciones de Esbeltez.
La esbeltez λ = lp/i no debe exceder de 170 para piezas principales o de 200 para
elementos constituyentes de sistemas arriostrantes que quedan comprimidos únicamente bajo los
efectos de estados de carga eventuales, que incorporan las solicitaciones de viento y sismo. En la
expresión de la esbeltez, i correspondiente al radio de giro que condiciona el pandeo relativo a la
longitud efectiva de pandeo lp.
4.2.3- Piezas Simples.
4.2.3.1- Tensión de Trabajo.
La tensión de trabajo de una columna simple sometida a compresión paralela a su fibra se
calcula de acuerdo a la siguiente expresión:
N
fcp =
A
En que:
f cp = tensión de trabajo por compresión paralela ( Kg/cm²).
N = carga axial aplicada ( Kg ).
A = área de la sección transversal ( cm² ).

45
4.2.3.2- Tensión de Diseño.
Si el elemento no presenta problemas de inestabilidad lateral (λ < 5), la tensión de diseño
se determina mediante la siguiente expresión:
Fcp, dis = Fcp * KH * KD * KC
En que:
Fcp, dis = tensión de diseño en compresión paralela.
Fcp = tensión admisible en compresión paralela.
KH = factor de modificación por contenido de humedad.
KD = factor de modificación por duración de la carga.
KC = factor de modificación por trabajo conjunto.
Si el elemento presenta problemas de inestabilidad lateral (λ > 5), la tensión de diseño se
determina mediante la siguiente expresión:
Fcp, λ, dis = Fcp, dis * Kλ
En que:
Fcp, λ , dis = tensión de diseño en compresión paralela considerando
inestabilidad lateral.
Fcp, dis = tensión de diseño calculada según punto anterior
Kλ = factor de modificación por esbeltez

46
4.3- Elementos en Tracción Paralela.
4.3.1- Tensión de Trabajo.
La tensión de trabajo en tracción paralela a la fibra se calcula considerando el área neta,
mediante la expresión:
T
fcp =
An
En que:
f cp = tensión de trabajo en tracción paralela ( Kg/cm²).
T = solicitación de tracción axial ( Kg ).
An = área neta de la sección ( cm² ).
El área neta no puede ser inferior al 75% de la sección transversal neta bruta.
4.3.2- Tensión de Diseño.
La tensión de diseño en tracción paralela a la fibra, F tp, dis, se determina de la expresión:
F tp, dis = F tp * KH * KD * KC * Khf * Kct
En que:
Fct, dis = tensión de diseño en tracción paralela.
Ftp = tensión admisible en tracción paralela.
KH = factor de modificación por contenido de humedad.
KD = factor de modificación por duración de la carga.
KC = factor de modificación por trabajo conjunto.
Khf = factor de modificación por altura.
Kct = factor de modificación por concentración de tensiones.

47
CAPITULO V
“UNIONES EN LA MADERA ESTRUCTURAL”
5.1- Elementos Mecánicos de Unión.
Son aquellos que, al quedar solicitados por fuerza de cizalle, admiten corrimientos
relativos entre las piezas conectadas, los que se originan como consecuencia de las
deformaciones por aplastamiento de la madera en la zona de contacto entre ella y elemento de
unión, y adicionalmente, en el caso de medios de unión de forma cilíndrica, por las
deformaciones de flexión que ellos experimentan.
Dependiendo de su disposición en la unión pueden, también, quedar solicitados según su
dirección axial.
Las disposiciones del presente capítulo se aplican al diseño estructural que hace uso de
elementos mecánicos, tales como: clavos, pernos, conectores para madera y adhesivos de
contacto.
5.2- Uniones Clavadas.
Las presentes especificaciones para uniones clavadas en construcciones de madera rigen
para empleo de los tipos de clavos fabricados según NCh 1269, se puede tener una reseña de sus
características en Tabla N° 21.
5.2.1- Solicitaciones de Extracción Lateral.
En general se exige la presencia de al menos cuatro clavos en cada uno de los planos de
cizalle que presenten en una unión clavada de dos o más piezas de madera.
La exigencia anterior no rige para la fijación de revestimientos, entablados y
contraventaciones.

48
Tabla N° 21
Dimensiones y Tolerancias de los Clavos.
Designación
mm x mm
Largo
lc
mm
Diámetro
dc
mm
Diámetro mínimo
de cabeza
d
mm
Cantidad de
clavos por
Kilogramo
150 x 5,6 150 5,6 13,4 24
125 x 5,1 125 5,1 11,9 37
100 x 4,3 100 4,3 10,3 66
90 x 3,9 90 3,9 8,7 103
75 x 3,5 75 3,5 7,9 145
65 x 3,1 65 3,1 7,1 222
50 x 2,8 50 2,8 6,7 362
50 x 2,2 50 2,2 6,7 405
45 x 2,2 45 2,2 6,3 559
La capacidad admisible de carga de una superficie de cizalle de un clavo solicitado
normal a la dirección de su eje, P cl,ad , se calcula independientemente del ángulo que forma la
dirección de la carga con la fibra de la madera, a través de la expresión:
Pcl,ad = 3,5 * D1,5
* (ρo,k)0,5
En que:
D = diámetro del clavo (mm)
ρo,k = densidad anhidra característica basada en masa y volumen anhidro (Kg/m³).
La expresión anterior exige respetar un espesor mínimo de madera, emín, de magnitud:
emín = 7 * D en uniones de clavado directo.
emín = 6 * D en uniones con perforación guía, en que e y D se expresan en mm.

49
En todo caso, para elementos constituyentes de uniones estructurales, se deben usar
espesores mayores o iguales que 18 mm, en uniones de clavado directo y 16 mm en uniones con
perforación guía.
En vigas compuestas de alma llena, constituida ésta por dos capas de entablados cruzados
y considerando el efecto confinante generado por el clavado a cizalle doble de los cordones, el
valor de emín calculado con la expresión anterior puede ser reducido a 2/3 de su valor, siempre
que el ancho individual de las tablas que conforman el alma no exceda de150 mm.
5.2.2- Uniones de Cizalle Simple.
La expresión establecida para P cl,ad, es aplicable cuando la penetración efectiva de
clavado, p, satisface la condición:
p > 12 * D (mm)
En que:
D = diámetro del clavo (mm)
Las penetraciones efectivas, p, menores que 6 * D no se aceptan en uniones estructurales
de cizalle simple.
Cuando la penetración efectiva, p, es tal que:
6 * D < p < 12 * D
La capacidad admisible de carga, P cl,ad de la superficie de cizalle adyacente a la punta del
clavo debe ser afectada por el factor de modificación, Kpcs, siguiente:
p
Kpcs =
12 * D

50
5.2.3- Uniones de Cizalle Múltiple.
En uniones de cizalle múltiple la capacidad admisible de cada clavo, P clm, ad , se calcula de
acuerdo con la expresión:
P clm, ad = ( m – 0,25 ) * Pcl, ad
En que:
m = número de planos de cizalle que atraviesa el clavo.
P cl, ad = capacidad admisible de carga de una superficie de cizalle del clavo.
Se exige para estos efectos que la penetración efectiva, p, en la pieza que recibe la punta
del clavo sea mayor que 8 * D.
Si la penetración efectiva es menor que 4 * D, la superficie de cizalle más cercana a la
punta del clavo no se debe considerar en los cálculos.
Si la penetración efectiva, p, cumple con:
4 * D < p < 8 * D
La capacidad de carga admisible de superficie de cizalle más cercana a la punta del clavo,
debe ser afectada por el factor de modificación, Kpcd, siguiente:
p
Kpcd =
8 * D

51
En este caso la capacidad de carga de cada clavo se debe evaluar con:
P clm, ad = Pcl, ad *[( m – 1 ) + 0,75 * Kpcd ]
En unions clavadas de cizalle doble o múltiple, el clavado debe ejecutarse alternadamente
desde ambos lados.
5.2.4- Hileras de Clavos en Elementos Traccionados.
Si en un empalme o unión de elementos traccionados se disponen hileras de más de 10
clavos, en cada hilera se debe reducir en 1/3 las capacidades de carga de los clavos adicionales.
Para efectos de cálculo se puede considerar un máximo de 30 clavos por hilera.
5.2.5- Perforaciones Guías.
Si los agujeros de clavado se perforan previamente con un diámetro de aproximadamente
80 % del diámetro del clavo, respetando la penetración mínima, p, establecida en 5.2.2, se puede
incrementar en un 20 % la capacidad admisible de carga de cada clavo.
Para espesores de madera, e, menores de 6 * D, las capacidades admisibles de carga, P cl,
ad, deben ser afectadas por el factor de modificación, Kcpg, siguiente:
5.2.6- Espaciamientos.
La distribución del clavado debe definirse respetando los espaciamientos mínimos
especificados en la Tabla N° 22, tomando en consideración el diámetro del clavo, D, y el ángulo,
α, que forma la fibra con la dirección de la fuerza.
En general los clavos se deben alternar, desplazándolos en un diámetro de clavo con
respecto al gramil de clavado.
E
Kcpg =
6 * D

52
Tabla N° 22
Espaciamientos Mínimos de Clavos de Diámetro, D, en mm.
Clavado sin perforación guía
Clavado con
perforación guía
0° < α < 30° 30° < α < 90° Para cualquier α
Separación mínima
D < 4,2 D > 4,2 D < 4,2 D > 4,2 Para cualquier D
// a fibra (sp) 10 D 12 D 10 D 12 D 5 D
Entre clavos
⊥ a fibra (sn) 5 D 5 D 5 D 5 D 5 D
// a fibra (sbcp) 15 D 15 D 15 D 15 D 10 DDesde el borde
cargado ⊥ a fibra (sbcn) 5 D 7 D 7 D 10 D 5 D
// a fibra (sbdp) 7 D 10 D 7 D 10 D 5 DDesde el borde
descargado ⊥ a fibra (sbdn) 5 D 5 D 5 D 5 D 3 D
Cuando en una unión de tres maderos, los clavos hincados desde lados opuestos, se
traslapan en el madero central de una unión, se deben respetar las siguientes disposiciones:
a) Si la punta del clavo dista al menos 8 * D de la superficie de cizalle de los clavos
hincados en el lado opuesto se puede repetir el mismo esquema de clavado desde ambos
lados.
b) Si la penetración del clavo, p, excede el espesor del madero central, ec, rigen los
espaciamientos mínimos señalados en la Tabla N° 22.
c) En situaciones intermedias, esto es si: p < ec < p + 8 * D. Se debe respetar espaciamientos
iguales al 50 % de los señalados para, sp, en la Tabla N° 22.
El espaciamiento máximo entre clavos no debe exceder de 40 * D en la dirección de la
fibra y de 20 * D, normal a dicha dirección.
5.3- Uniones Apernadas.
Las siguientes disposiciones se aplicarán sólo a uniones con pernos corrientes que
cumplan con las especificaciones de las normas NCh 300, NCh 301 y NCh 302.
Las cargas admisibles que se establecen se aplicarán para aquellos casos en los cuales la
dirección de la solicitación es perpendicular al eje del perno.

53
En el diseño de uniones apernadas se deberá considerar el agrupamiento de especies
señalado en la Tabla N° 23.
Tabla N° 23
Agrupación de Especies a ser Consideradas en el Diseño de Uniones según su Densidad Anhidra.
Densidad (Kg/m³)
Grupo
Especie Nombre
Común
Media
Dss
Mín. Probable
Dss, mín.
Álamo 343 273
Pino Oregon 430 283A
Pino Insigne 433 302
Coigue 636 447
Laurel 498 476
Pino Araucaria 550 474
Raulí 459 420
Tepa 514 402
Ulmo 636 506
B
Lenga 546 460
Las cargas admisibles establecidas se aplicarán cualquiera sea el grado de calidad de la
madera usada, pues se ha demostrado que los defectos de la madera no inciden significativamente
en la uniones con pernos.
Las cargas admisibles que se establecen se aplicarán a madera acondicionada a un
contenido de humedad aproximadamente igual al que tendrá la unión durante se vida en servicio.
Para uniones con madera en estado verde y cuyo contenido de humedad se reducirá
durante el servicio a valores menores que 25%, las cargas admisibles serán iguales a un 40%.
Si la unión va a estar a la intemperie, se deberá tomar un 75% de las cargas admisibles
prescritas y un 67% de dichas cargas si la unión va a permanecer siempre húmeda.
Cuando la unión se diseñe con una cubre junta metálica, las cargas admisibles para
solicitaciones paralelas a las fibras podrán incrementarse en un 25% (Factor de Modificación =
1,25). Este incremento no será aplicable para cargas normales a la dirección de las fibras de la
madera (Factor de Modificación = 1,00).

54
5.3.1- Uniones de Cizalle Doble.
Las cargas admisibles para uniones de tres elementos solicitaciones a cizalle doble con
carga paralela y normal a las fibras serán, para los diferentes grupos de especies y para los
distintos estados de preparación de la madera, las señaladas en la Tabla N° 24.
Tabla N° 24
Capacidades de Carga en Uniones Apernadas a Cizalle Doble.
Maderas Grupo A Maderas Grupo B
// a fibras
(Pp)
⊥ a fibras
(Pn)
// a fibras
(Pp)
⊥ a fibras
(Pn)
Espesor
Elemento
Central
tc
Diámetro del
Perno
d
Ase. Cep. Ase. Cep. Ase. Cep. Ase. Cep.
pulg mm pulg mm Kg Kg Kg Kg Kg Kg Kg Kg
3/8 9,52 260 240 250 220 480 450 300 260
1/2 12,70 360 350 320 280 680 640 390 340
5/8 15,89 480 450 380 340 890 840 470 410
3/4 19,05 590 560 440 390 1110 1050 550 490
7/8 22,22 710 670 500 450 1340 1270 640 560
1
25,4*
20**
1 25,40 830 790 560 500 1580 1490 720 630
3/8 9,52 280 270 310 290 530 510 380 340
1/2 12,70 400 390 390 360 750 720 490 450
5/8 15,89 520 500 470 430 990 950 600 550
3/4 19,05 650 630 550 500 1230 1190 700 640
7/8 22,22 780 750 620 570 1490 1430 810 740
1 25,40 920 880 690 640 1750 1680 910 830
1 1/8 28,58 1080 1020 760 700 2020 1940 1010 930
1 1/2
38,1*
32**
1 1/4 31,75 1200 1160 830 760 2300 2210 1110 1020
3/8 9,52 300 300 360 340 570 560 450 420
1/2 12,70 430 410 450 430 810 790 580 550
5/8 15,89 560 540 550 520 1060 1040 710 670
3/4 19,05 700 680 630 600 1330 1300 830 790
7/8 22,22 830 810 720 680 1600 1560 940 900
1 25,40 930 960 800 760 1890 1840 1080 1020
1 1/8 28,58 1130 1100 880 840 2180 2120 1200 1130
2
50,8*
45**
1 1/4 31,75 1280 1250 960 910 2480 2410 1320 1240
* Aserrada ** Cepillada

55
Las cargas tabuladas se deben aplicar cuando los espesores de los elementos laterales (t1,
t2) son, cada uno de ellos, mayores o iguales a la mitad del espesor del elemento central (tc).
(t1, t2) > ( tc/2 , tc/2 )
Si el espesor (t1) de un elemento lateral es menor que la mitad del correspondiente a la
pieza central (tc), la carga admisible de la unión será igual a la que soportaría una unión con un
perno de diámetro (d) y un elemento central de espesor ficticio (t´) igual a 2 t1.
t1 < t2 ; t1 < tc/2 ; t´ < 2 t1
El esfuerzo admisible para pernos en uniones de cizalle doble solicitadas por una carga
cuya dirección forma un ángulo dado (θ) con la dirección de las fibras, debe determinarse
mediante la fórmula de HANKINSON:
Pp * Pn
Pθ, adm =
Pp * sen²θ + Pn * cos²θ
En que:
Pθ, adm = carga admisible por perno, para solicitaciones cuya dirección forma un
ángulo θ con la dirección de las fibras (Kg).
Pp = carga admisible por perno, para solicitaciones de dirección paralela a las
fibras (Kg).
Pn = carga admisible por perno, para solicitaciones de dirección normal a las
fibras (Kg).
θ = ángulo formado por la dirección de la carga y la dirección de las fibras.
5.3.2- Uniones de Cizalle Simple.
El esfuerzo admisible de una unión de cizalle simple será igual al 50% de la carga
admisible que le correspondería a una unión de cizalle doble (con tres elementos), con un perno
del mismo diámetro (d) y un espesor (t´) del elemento central igual al doble del espesor menor
(t1) de la unión de cizalle simple.

56
5.3.3- Uniones de Cizalle Múltiple.
La carga admisible de una unión de cizalle múltiple será igual a la suma resultante de
considerar cada plano de cizalle como una unión de cizalle simple.
5.3.4- Espaciamientos.
Los espaciamientos mínimos en uniones con carga paralela o normal a las fibras serán los
indicados en la Tabla N° 25 y Tabla N° 26.
Tabla N° 25
Espaciamientos Mínimos de Pernos a los Bordes.
Dirección de la fuerza con respecto a la fibra.
Tipo de borde
Paralela Normal
Cargado 7 D 4 D
Descargado 4 D 1,5 D
Tabla N° 26
Espaciamientos Mínimos entre Pernos.
Dirección Designación
Paralela a la dirección de la fibra 4 D
Normal a la dirección de la fibra 2 D
Cuando la dirección de la carga que se aplica forma un ángulo dado con las fibras de la
madera, es prácticamente imposible presentar reglas generales para los diferentes espaciamientos.
Sin embargo, se obtienen esfuerzos uniformes en el elemento central (cizalle doble) y una
adecuada distribución de la carga en todos los pernos al agruparlos de modo que el centro de
gravedad de ellos quede sobre el eje longitudinal de las piezas que se unen.
5.3.5- Especificaciones Adicionales.
Estas especificaciones son aplicables a pernos que cumplen con la NCh 300 y asumen que
los agujeros de los pernos se ejecutan con un diámetro que permite una colocación fácil de los

57
mismos y que el centrado de los agujeros en el madero central y en las piezas laterales se realiza
en forma cuidadosa y precisa.
Los agujeros de los pernos deben mayorarse con respecto al diámetro de éstos, en una
magnitud dependiente del tamaño del perno y de las condiciones de servicio, de acuerdo con lo
establecido en la Tabla N° 27.
Tabla N° 27
Mayoración de los Diámetros de los Agujeros Respecto al Diámetro del Perno, en mm.
Humedad de la madera en condiciones de servicioDiámetro del perno
mm H = 6% H = 12% H = 15% H > 20%
< 20 1,6 0,8 0,8 0,8
20 < D < 24 2,5 1,6 0,8 0,8
24 < D < 30 2,5 1,6 1,6 0,8
Para uniones estructurales se deben especificar arandelas(golillas) según Tabla N° 28.
Tabla N° 28
Dimensiones Mínimas de Arandelas para Uniones Apernadas Estructurales
Diámetro del Perno ( mm) 10 12 16 20 > 20
Espesor de Arandela ( mm ) 5 5 6 6 8
Diámetro Externo (arandela circular) ( mm ) 50 55 65 75 95
Lado ( arandela cuadrada ) ( mm ) 45 50 60 65 85
Resulta recomendable preferir las arandelas cuadradas frente a las circulares, por ofrecer
las primeras, una mayor resistencia al incrustamiento en la madera.
El diámetro nominal de los pernos debe estar comprendido entre 10 y 30 mm, ambos
valores inclusive.
En cada unión estructural se exige una disposición mínima de dos pernos. Se exceptúa de
esta cláusula a las uniones rotuladas en las que resulta suficiente un único perno, cuando éste no
queda solicitado en un porcentaje superior al 50% de su capacidad de diseño.

58
5.4- Uniones con Conectores.
En los ensambles de madera estructural, en los cuales las cargas se transmiten de un
miembro a otro, el diseño de las juntas requiere de una atención especial. En el pasado, el tamaño
de los elementos estructurales se determinaba con frecuencia por el tipo de unión y por el área
reducida de la sección transversal que resultaba a causa de rebajas y pernos.
La investigación intensiva de los diversos centros de estudio en el mundo ha dado por
resultado la obtención de valiosas informaciones técnicas respecto al uso de los conectores para
madera.
Básicamente, los conectores para madera son anillos metálicos o placas prefabricadas que
se introducen parcialmente en cada cara de elementos adyacentes para transmitir las cargas de un
miembro a otro, con pernos de diámetro relativamente pequeño.
El resultado es obtener una eficiencia mayor en la unión que permita el uso de piezas más
cortas y secciones transversales menores. En los métodos que se usaban en el pasado, las juntas
en la madera eran con frecuencia la parte más débil de la estructura. Con los conectores es
posible aprovechar todo el esfuerzo admisible de la madera.
Se han patentado numerosos tipos de conectores en U.S.A. y otros países europeos.
Probablemente, el tipo de conector que se usa con más frecuencia es el “anillo abierto” (split-
ring). Su objeto es transmitir cargas entre piezas de madera. La continuidad del anillo queda
interrumpida por un corte en forma de lengüeta. La colocación de este anillo en las piezas a unir
se efectúa en ranuras circulares hechas en las caras de los elementos y cuyo diámetro es igual al
del anillo. La profundidad de esta ranura es igual a la mitad de la altura del anillo.
En el centro de la ranura circular de cada madero se efectúa una perforación con diámetro
necesario para que pase el perno que sujetará los maderos que se unen. Estos anillos se fabrican
en dos diámetros: 2 ½” y 4”.
Otro tipo de anillo es aquel que está provisto de ondulaciones en sus cantos con dientes
opuestos en las partes superiores de cada ondulación. La profundidad, en cada madero, de la
ranura circular donde queda alojado este “anillo dentado” es igual a la mitad de la altura del
anillo menos el largo del diente, esto con el fin de que una vez hecha la unión los dientes
penetren en la madera y queden empotrados en ella. También, en su centro geométrico, lleva un

59
orificio para un perno de sujeción de las piezas que se unen. Se usan en diámetros de 2”, 2 5/8”, 3
3/8” y 4”.
En el diseño y fabricación de uniones de madera usando conectores es esencial la
exactitud de las medidas en la confección de las ranuras necesarias para ubicar (en ellos) el
conector.
El tipo de plato o disco es un conector cuya superficie está provista de pestañas o dientes.
Pueden ser cuadrados o circulares y en el centro geométrico de la madera en que se colocarán
debe ir un orificio por donde pasará el perno de la unión.
Todos estos conectores son fabricados en acero de las más diversas calidades y tienen
dimensiones según uso.
Los conectores con dientes no necesitan ranuras. Se colocan entre maderos y luego se
prensan, lográndose así su incrustación de ellos en la madera.
Los conectores con pestañas en sus bordes exteriores deben ir alojados en ranuras
realizadas en cada elemento. Por el orificio central se pasa el perno, con sus respectivas
arandelas, que, con el apriete, mantiene al conjunto trabajando como una unidad.
De estos conectores tipo plato o disco el más usado es la placa para corte (shear-plate),
que se ha proyectado especialmente para hacer conexiones de madera con acero y de madera con
madera en estructuras desmontables cuando es usan en pares. Las placas quedan a ras de la
superficie de la madera y se ajustan en ranuras recortadas en las caras de ella. Se usan para unir
columnas de madera a las zapatas de fundación con la adición de pernos de acero y cajas
metálicas adosadas a hormigón y en cualquier parte donde haya que hacer una unión acero-
madera.
Las placas dentadas se usan principalmente donde las piezas se traslapan en ángulo recto,
sean estas vigas sobre vigas formando ángulo recto o viga sobre pilar.
Las rejillas dentadas se usan en los pilotes y postes, en la construcción de caballetes, de
muelles y puertos, y en las líneas de transmisión. Se incrustan a presión en las superficies de la
madera, especialmente en el cruce de dos elementos estructurales.
En Chile los conectores prácticamente no son empleados. Se desconoce su resistencia y
hay dificultades en su adquisición.

Diseño y ensayo de uniones para cerchas de madera

Diseño y ensayo de uniones para cerchas de madera

Recomendados

Recomendados

Más contenido relacionado

Similar a Diseño y ensayo de uniones para cerchas de madera

Similar a Diseño y ensayo de uniones para cerchas de madera (20)

Último

Último (20)

Diseño y ensayo de uniones para cerchas de madera