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INTRODUCCION
La utilización de la madera como sistema constructivo o como elemento estructural
ha acompañado al hombre a lo largo de toda la historia. Al principio, junto a la
piedra, era el principal elemento constructivo. Posteriormente aparecieron nuevos
materiales que relegaron su utilización. Actualmente la evolución de su tecnología
permite obtener productos estructurales más fiables y económicos, y su mejor
conocimiento, tanto desde el punto de vista estructural como ecológico y
medioambiental, la permite competir con el resto de los materiales estructurales.
Desde el punto de vista ecológico, la energía necesaria para la fabricación de la
madera es nula (el árbol utiliza la energía solar) y la energía consumida en el
proceso de su transformación es muy inferior a la requerida por otros materiales. En
el presente trabajo se expone de manera clara los cálculos realizados para la
construcción de una casa de madera, desde el análisis de cargas, basándonos en el
CIRSOC 101; hasta llegar a las dimensiones de la fundación. Así como los
diferentes planos de la casa. Los cálculos de los diferentes elementos estructurales
están basados en las Normas D.I.N.
DESCRIPCION
Descripción general:
El proyecto trata de una vivienda unifamiliar de madera, que puede ser proyectada en nuestra región. La vivienda consta de una superficie de 35 metros cuadrados de forma rectangular. Con una habitación, un baño, una cocina-comedor y una sala de estar.
Descripción constructiva:
CIMENTACION: La cimentación se resuelve con zapatas aisladas de hormigón armado que transmiten al terreno la carga recibida a través de las columnas.
ESTRUCTURA PORTANTE: Por razones del proyecto la estructura será de madera, en columnas, vigas y demás elementos estructurales. En cuanto a los cerramientos optamos por paneles de maderas.
CUBIERTA: La cubierta será de dos aguas, con una inclinación de 30 °. Sera de chapa cinc. La cubierta se ha resuelto de forma que la terminación de su recubrimiento asegure la estanquidad del agua, y de tal forma que resista la presión y succión del viento.
I) TECHO
I.A) ANALISIS DE CARGAS
I.A.1) Cargas permanentes
La única carga permanente que actúa será el peso propio del techo. El peso del mismo que será de chapas de cinc, lo sacamos del Reglamento Cirsoc 101: -Tabla 1, se tiene que para cubiertas de chapas de cinc de 0,70 mm de espesor sobre entablonado el peso del mismo es:
I.A.2) Sobrecargas mínimas
a) Sobrecarga de mantenimiento:
Para el caso de cubiertas livianas, inaccesibles e inclinadas un ángulo α: (en nuestro caso es α = 30°) un valor de carga de mantenimiento de:
b) Sobrecarga del viento:
Como la construcción es de baja altura, podemos acudir al Código de Edificación de la Ciudad de Buenos Aires (Capítulo 8) donde se tiene:
Dirección del viento: para el caso de superficies inclinadas hacia abajo se considera la dirección del viento con una inclinación de 10° sobre la horizontal.
Presión Normal: para el caso de construcciones completamente expuesta a la acción del viento y con una altura de entre 0 y 15 m. el valor de la presión normal es:
II) ENTABLONADO DE CUBIERTA
Por razones comerciales adoptamos como predimensionado, tablas de 4”^ x ½”.
II.A) Separación entre cabios
Adoptamos un valor de 0,60 m. como distancia entre los ejes de los cabios, que en general se eligen entre 0,60 y 0,80 m. La luz en nuestro caso es de 7,50 m. por lo tanto la cantidad de espacios que habrá entre cabios será:
Adoptamos como numero de espacios: N°=
Por lo tanto el número de cabios a utilizar será de 12 + 1 = 13
La longitud total real será la que habíamos supuesto anteriormente menos la distancia que hay desde los ejes de los cabios de los laterales hasta los bordes; si suponemos como primera aproximación que los cabios tendrán un ancho de 3”^ la distancia entre el borde del edificio y los ejes de los cabios será de 1 ½ ”^ a cada lado, es decir que:
Por lo tanto la separación será de:
Finalmente la separación entre ejes de cabios que elegiremos será: S = 0,60 m.
II.B) Condiciones de vínculos
Entonces para el dimensionado a la flexión se tiene que:
II.E.2) Dimensionamiento al corte
Para maderas Coníferas (Calidad II) según la Norma D.I.N la tensión admisible al corte es:
Para el dimensionado al corte resulta:
II.E.3) Dimensionamiento según flecha admisible
Según la Norma D.I.N. 10.5 –Tabla 9- la flecha admisible para vigas de alma llena debe ser
Por lo tanto la condición a cumplir es:
Para maderas Coníferas (Calidad II) obtenemos de la Tabla 1 de las Normas D.I.N que el módulo de elasticidad es:
II.F) Sección adoptada
De los dimensionamientos realizados determinamos que el espesor necesario para las maderas del entablonado debe ser de por lo menos 1,0862 cm. De modo que adoptaremos un espesor tal que exista comercialmente.
III) CABIOS
III.A) Análisis de carga
III.A.1) Acción del entablonado
Las reacciones del entablonado calculado actúan como acciones sobre los cabios, y como sobre estos se apoyan los entablonados de cada lado se tendrá:
III.A.2) Peso propio del cabio
Peso especifico de la madera utilizada (Lapacho) del Reglamento CIRSOC 101- Capítulo 01:
Para determinar el peso propio por unidad de longitud del cabio, nuevamente es necesario predimensionarlo.
Adoptamos
Por lo tanto tendremos:
III.A.3) Carga total de cálculo
III.B) Solicitaciones
Las solicitaciones actuantes son: el esfuerzo de corte y el momento flector máximo, por lo tanto serán:
Entonces;
III.D) Sección adoptada
De las tres dimensiones realizadas determinamos que la altura mínima necesaria para los cabios debe ser de por lo menos 9,46cm(aproximadamente 3,72”), por lo que se adopta una altura de 4”.
III.E) Verificación a la flexo compresión
La tensión admisible a la flexión, según las Normas D.I.N. –Tabla 6- para el caso de maderas duras es:
Asi;
La carga que produce un esfuerzo normal en la barra será:
IV) VIGAS
IV.A) Análisis de cargas
Consideraremos la viga más solicitada o cargada y luego adoptaremos las mismas dimensiones para las vigas restantes.
La separación entre cargas es de S = 0,64 m
Cantidad de cargas:
Así la cantidad de cargas será: n + 1 = 8
P = Reacción de cada cabio
IV.B) Solicitaciones
Como las vigas serán del tipo simplemente apoyada, se tiene que:
IV.C) Dimensionamiento
IV.C.1) Dimensionamiento a la flexión
Según Norma D.I.N –Tabla 3- para l caso de madera dura Calidad I, la tensión admisible a la flexión es de:
Entonces, para el dimensionado será:
