Conceptos avanzados del diseño estructural con madera. Pablo Guindos
por ejemplo cuando la unión que soportar además de cargas laterales cargas axiales, no obstante lo expuesto en esta sección debería servir para que el lector entendiese la filosofía global de diseño de los 3 métodos. Ver una ilustración de todos estos aspectos en la Figura 1.2.6.1.
Por su parte, el EC5 aplica las resistencias características de aplastamiento y la resistencia de cedencia del acero (no la resistencia última, por lo general esta resistencia es 0,8-0,9 veces la resistencia última) lo que a través de las ecuaciones de Johansen-Meyer sirve para obtener la capacidad característica del conector tanto para uniones madera-madera, como uniones madera-acero (expansión de Meyer); en el método NDS/NCh1198 las uniones madera-acero se calculan aplicando resistencias de aplastamiento de acero, sin aplicar la expansión de Meyer lo que podría resultar menos preciso. Sea cual fuere la capacidad entregada por Johansen o Johansen-Meyer, esta se transforma en la capacidad de diseño al aplicar un factor de modificación general (kmod, humedad, temperatura y tiempo) y el factor de seguridad global del material γM, que depende del modo de falla limitante (menor minoración para modos de falla causados en el acero). Los fenómenos de grupo son contemplados aparte considerando un número efectivo de conectores que es menor o igual que el número ‘real’ de conectores lo que, en consideración del número de planos de corte y distribución de fuerzas sirve para determinar la capacidad de diseño de la unión siendo esta última comparada con la solicitación de diseño proveniente de acciones de estado límite último.
En general, podría considerarse que existe un único método de cálculo de uniones, aquel propuesto por Johansen y con las contribuciones de otros autores, sin embargo en el caso de EE.UU. y por consiguiente Chile, se ajustan las capacidades de Johansen a tensiones admisibles. Por otra parte, en EE.UU. donde es posible aplicar el método LRFD para diseñar con madera, se pueden convertir (mayorar) a posteriori las capacidades según las tensiones admisibles para verificar según la combinación de cargas factorizadas de resistencia (strength level). Esto último se puede efectuar simplemente multiplicando la capacidad según ASD por el factor de conversión de uniones KFU = 2,16 y el factor de resistencia de uniones φU = 0,65.
En el caso de uniones de doble cortadura, la NCh1198 y NDS proveen la capacidad de cada conector (incluyendo los 2 planos de corte), mientras que el EC5 calcula la capacidad por conector y plano de corte (conceptualmente es la mitad del valor de la NCh1198, para aquellos modos de falla con implicación en ambos planos).
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| figura 1.2.6.1 Comparación del proceso de diseño de uniones en Europa, Chile y EE.UU. |
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| figura 1.2.6.1 (continuación) |
Por otra parte, la cedencia en uniones madera-metal, modos a, b, c, d, e, f, j/l, k y m no se encuentra explícitamente regulada en NDS y NCh1198. En dichos códigos la capacidad de los conectores en uniones de madera-metal, e incluso madera-hormigón y madera-mampostería se calcula suponiendo una unión madera-madera y posteriormente se verifica que las piezas independientes cumplen con las especificaciones propias de la norma de acero, hormigón o mampostería; lo que no se detalla por tanto en este libro. No obstante, para calcular la capacidad según Johansen, se acepta aplicar la resistencia de aplastamiento según el material específico.
La nomenclatura empleada en la NCh1198 y NDS para designar los modos de fallo en cortadura simple y doble para madera-madera respecto del EC5 se muestra en la siguiente tabla.
| tabla 1.2.6.1 Equivalencia entre las designaciones de modos de falla según Johansen en EC5 y NCh1198 | |||
| Designación de modos de falla laterales en uniones mecánicas | |||
| Cortadura simple madera-madera | Cortadura doble madera-madera | ||
| EC5 | NCh1198/NDS | EC5 | NCh1198/NDS |
| a | II | g | II |
| b | IC | h | IC |
| c | II | - | - |
| d | IIII | j | IIII |
| e | IIIC | - | - |
| f | IV | k | IV |
Los modos de falla del EC5 para simple y doble cortadura en materiales de madera-madera, tablero-madera y tablero-tablero se resumen en la Tabla 1.2.6.2. Los modos de falla para madera-metal según el EC5 se presentan en la Tabla 1.2.6.3. Por su parte, los modos de falla para madera según la NCh1198 se muestran en la Tabla 1.2.6.4.
| tabla 1.2.6.2 Modos de falla de Johansen para madera-madera según EC5 |
| tabla 1.2.6.3 Modos de falla de Johansen para madera-metal según EC5 | |
| (a)(b) | |
| (c)(d)(e) | |
| (f)(g)(h) | |
| (j)(k) | |
| (l)(m) |
| tabla 1.2.6.4 Modos de falla de Johansen para madera-madera según NCh1198 | |||
| Modo Ic | Modo Ic | ||
| Modo II | Modo II | ||
| Modo I | - | ||
| Modo IIIc | - | ||
| Modo IIII | Modo IIII | ||
| Modo IV | Modo IV | ||
| Donde |
| tabla 1.2.6.4 (continuación) | |
| lc | = espesor conector en pieza central, en mm. |
| lI | = espesor conector en pieza lateral, en mm. |
| Rap,c | = resistencia de aplastamiento en pieza central, en MPa. |
| Rap,I | = resistencia en pieza lateral, en MPa. |
| Fff | = tensión fluencia de acero a la flexión, en MPa. |
| D | = diámetro nominal del conector, en mm. |
Comparando las ecuaciones anteriores, observamos que la NCh1198 se diferencia del EC5 en que se aplican unos factores de ajuste, FA, los cuales se determinan según se indica en la Tabla 1.2.6.5.
| tabla 1.2.6.5 Factores de ajuste para el cálculo de uniones según la NC1198 | ||
| Diámetro medio de unión | Modo de fluencia | FA |
| 6,4mm ≤ D ≤ 25mm | IC, II | 4 ∙ kα |
| II | 3,6 ∙ |