Armaduras - Diseño de madera

CAPÍTULO 9: ARMADURAS

9.1. GENERALIDADES

9.1.1. Para esta Norma se define como armadura aquellos componentes estructurales planos, contorno poligonal, formados por triangulación de elementos simples o compuestos que trabajan a tracción, compresión, flexotracción, o flexo-compresión.

9.2. REQUISITOS DE RESISTENCIA Y RIGIDEZ

9.2.1. Cargas
9.2.1.1. Las armaduras deben diseñarse para soportar todas las cargas aplicadas de acuerdo a lo especificado en el Capítulo 4, Sección 4.4. de esta Norma. Cuando sea necesario deberán considerarse cargas de montaje u o tras cargas especiales.
9.2.1.2. Las condiciones de carga de la armadura que se consideren para el cálculo de sus deflexiones deben satisfacer los criterios recomendados en el Capítulo 5, Sección 5.2.

9.2.2. Deflexiones Admisibles
9.2.2.1. El cálculo de deflexiones en las armaduras se basará en los métodos de análisis habituales en la buena práctica de la ingeniería.
9.2.2.2. El cálculo de deflexiones en armaduras deberá tomar en cuenta además la deformación de los nudos y el incremento de la deformación con el tiempo debido a los cambios de contenido de humedad de la madera.
9.2.2.3. La deflexiones máximas admisibles para armaduras deberán cumplir las limitaciones establecidas en el Capítulo 5 Sección 5.2.2 de esta Norma.
9.2.2.4. En el caso que el espaciamiento entre armaduras sea menor o igual a 60 cm se debe tomar, para el cálculo de las deflexiones, el Módulo de Elasticidad Promedio.En caso contrario se deberá considerar el Método de Elasticidad Mínimo.
9.2.2.5. En construcción de armaduras mayores de 8 m se debe considerar una contraflecha del orden de 1/300 de su longitud.

9.3. CRITERIOS DE DISEÑO

9.3.1. Generalidades
9.3.1.1. Las secciones mínimas de los elementos que constituyen las armaduras, deberán ser suficientemente grandes no sólo para satisfacer los esfuerzos propios, sino que a su vez permitan desarrollar perfectamente los esfuerzos de los elementos de unión en los nudos.
9.3.1.2. En el caso de usar en los nudos tableros de madera contrachapada, estos deben ser de calidad estructural, es decir, fabricados con chapas de madera de densidad básica no menor que 0,4 g/cm³, unidas con colas resistentes a la humedad y de espesor total no menor de 10 mm.
9.3.1.3. Los clavos, pernos, pletinas, o cualquier elemento metálico empleado en nudos uniones o apoyos, deberán esta adecuadamente protegidos contra la corrosión debida a la humedad del ambiente o a las sustancias corrosivas que pueda tener la madera.
9.3.1.4. En el caso que el espaciamiento entre armaduras sea 60 cm o menos, los esfuerzos admisibles pueden ser incrementados en un 10 por ciento. En caso contrario se deberán considerar los esfuerzos admisibles sin ningún incremento.

9.3.2. Hipótesis usuales
9.3.2.1. Los elementos que constituyen las armaduras pueden ser considerados rectos, de sección transversal uniforme, homogéneos y perfectamente ensamblados en las uniones.
9.3.2.2. Las cargas de la cobertura transmitidas a través de las correas, de preferencia deberán descansar directamente en los nudos de la armadura, si no es así, para el diseño deberá tomarse en cuenta los momentos flectores que originan en ellas.
9.3.2.3. Las fuerzas axiales en las barras de la armadura pueden calcularse suponiendo las cargas aplicadas directamente en los nudos. Cuando éste sea el caso, se podrá reemplazar la acción de las cargas repartidas por su efecto equivalente en cada nudo.
9.3.2.4. En las bridas o cuerdas superior o inferior donde se originen momentos debido a cargas intermedias se deberán suponer estos efectos con las fórmulas de flexotracción o flexo-compresión de los Capítulos 6 y 7.

9.3.3. Longitud efectiva
9.3.3.1. La longitud efectiva de los elementos de una armadura dentro de su plano se determinará multiplicando 0,8 por su longitud real a ejes de los nudos.
9.3.3.2. Para las cuerdas o brindas superior e inferior deberá considerarse tanto la longitud efectiva fuera del plano (data por las correas o riostras longitudinales), como en el mismo plano de la armadura.

9.3.4. Esbeltez
9.3.4.1. El valor máximo de la relación de esbeltez (lef/d) en el diseño de elementos sometidos a cargas axiales de compresión será de 50 y en el diseño de elementos sometidos cargas axiales de tracción será de 80.
9.3.4.2. En el caso de cuerdas sometidas a compresión, se consideran dos relaciones de esbeltez: una en el plano de la armadura y la otra fuera del mismo.
9.3.4.3. La dimensión resistente al pandeo en el plano será el peralte o alto de la cuerda “h” fuera del plano lo será el espesor de la escuadría “b”, si se trata de una sección única de madera sólida. Cuando se trata de elementos compuestos o múltiples, el espesor equivalente“b” deberá determinarse de acuerdo a las fórmulas y criterios dados en el Capítulo 7, Sección 7.9 de esta Norma.
El diseño deberá hacerse e función de la mayor relación de esbeltez que se presente.

9.4. ESTABILIDAD Y ARRIOSTRAMIENTO

9.4.1. Apoyos
9.4.1.1. La armadura debe descansar sobre apoyos permitiendo una transmisión eficiente de la carga vertical.
Si el área de apoyo es de madera deberá garantizarse que ésta sea suficientemente grande para que el esfuerzo en compresión perpendicular a las fibras no sobrepase el admisible.
9.4.1.2. La armadura debe estar fijada firmemente al apoyo evitando su desplazamiento tanto vertical como horizontal.

9.4.2. Arriostre de la cuerda superior
9.4.2.1. De las cuerdas superiores, deberán colocarse arriostres para evitar el pandeo originado por la fuerza en compresión a que están sometidas.
9.4.2.2. Las correas que soportan la cobertura proveen arriostramiento longitudinal siempre y cuando estén adecuadamente unidas a la cuerda superior. Su espaciamiento máximo deberá ser tal que la esbeltez resultante fuera del plano sea menor o igual a al esbeltez en el plano.
9.4.2.3. Si sobre las armaduras se coloca un entablado o cobertura similar a base de tableros, es decir, elementos que están debidamente unidos a todo lo largo de la cuerda superior, no será necesario un sistema de arriostramiento adicional. Este revestimiento podrá considerarse
un diafragma rígido que resiste el movimiento lateral.

9.4.3. Arriostre de la cuerda inferior
9.4.3.1. Deberán colocarse riostras longitudinales continuas aseguradas debidamente a la cuerda inferior, tanto para dar mayor estabilidad e la estructura como para mantener el espaciamiento de las cuerdas inferiores.
9.4.3.2. Se considerará arriostre suficiente a las cuerdas inferiores la colocación de un cielo raso que asegure el espaciamiento entre cuerdas.

9.4.4. Arriostre de conjunto
9.4.4.1. Es necesario colocar adicionalmente un sistema de arriostramiento diagonal o en Cruz de San Andrés definiendo una zona o paño rígido debidamente triangulado, para evitar el movimiento del conjunto de las armaduras, pues a pesar de la presencia de correas y arriostres en la cuerda inferior, puede producirse el colapso de todas las armaduras al mismo tiempo.
9.4.4.2. En armaduras triangulares livianas de hasta 8 m de luz como máximo este arriostramiento diagonal podrá se simplemente piezas de madera clavadas debajo de la cuerda superior uniendo desde ambos apoyos a la cumbrera. La sección de estas piezas será de 4 cm de espesor y 6,5 cm de ancho.
9.4.4.3. El arriostramiento en Cruz de San Andrés o diagonal debe colocarse en ambos extremos del techado y si la edificación mide más de 18 m de largo deberán repetirse por lo menos cada 6 metros.

9.4.5. Arriostre Transversal a las armaduras
9.4.5.1. en general las armaduras requieren elementos de arriostre transversal en un plano vertical entre las cuerdas superior e inferior. Para luces grandes mayores de 8 m deberá llevar por lo menos un elemento de arriostre trasversal continuo.
9.4.5.2. En el caso de armaduras livianas, de 6 a 8 m de luz como máximo, debe colocarse un arriostre central entre dos armaduras, en forma de Cruz de San Andrés, repetidos por lo menos cada 3 paños. Para armaduras livianas de menos de 6 m de luz esta regla es recomendable pero no obligatoria.