ANALISIS Y DISEÑO POR VIENTO, DE EDIFICIOS ALTOS, SEGUN ASCE-2016, LAURA RAMIREZ
2017 02-hormazabal-leal
1. UNIVERSIDAD CENTRAL DE CHILE
Facultad de Ingeniería
Escuela de Obras Civiles y Construcción
ESTUDIO DE FACTIBILIDAD TÉCNICO-ECONÓMICA DE LOSAS DE
USO HABITACIONAL CONFORMADAS POR PALET
MEMORIA PARA OPTAR AL TÍTULO DE INGENIERO EN CONSTRUCCIÓN
PROFESOR GUÍA: LILIANA GARCÍA PARRA
PROFESORES INFORMANTES: HERNÁN ARNÉS VALENCIA
JAIME ARRIAGADA ARAYA
DAVID ALEXIS HORMAZÁBAL ARAVENA
CLAUDIO JESÚS LEAL IBARRA
SANTIAGO DE CHILE
2017
2. UNIVERSIDAD CENTRAL DE CHILE
Facultad de Ingeniería
Escuela de Obras Civiles y Construcción
ESTUDIO DE FACTIBILIDAD TÉCNICO-ECONÓMICA DE LOSAS DE
USO HABITACIONAL CONFORMADAS POR PALET
MEMORIA PREPARADA BAJO LA SUPERVISIÓN DE LA COMISIÓN
INTEGRADA POR LOS PROFESORES
QUIENES RECOMIENDAN QUE SEA ACEPTADA PARA COMPLETAR LAS
EXIGENCIAS DEL TÍTULO DE INGENIERO CONSTRUCTOR
SANTIAGO DE CHILE
2017
LILIANA GARCÍA PARRA
HERNÁN ARNÉS VALENCIA
JAIME ARRIAGADA ARAYA
3. i
Dedicatoria
“A mi familia con amor, quienes siempre han
creído en mí y me han apoyado en cada una
de las etapas de mi vida…”
David Hormazábal Aravena.
4. ii
Dedicatoria
A mi Madre, a mi Padre, a mis dos hermanos.
Por apoyarme incondicionalmente en todo momento.
A mi abuela, que sé que me acompaña.
P.V.
Claudio Jesús Leal Ibarra.
5. iii
Agradecimientos
En primer lugar a Dios y a quienes han logrado hacer de mí una
persona de bien, mis padres, que con su perseverancia infinita me
han amado, apoyado y educado en todas y cada una de las
etapas de mi vida.
A Geraldine, quien me ha apoyado y amado incondicionalmente
por más de 6 años, y a mi hermana, que con su compañía y amor
ha sabido llenar de alegría mi vida.
A mis familiares, quienes siempre con una palabra de apoyo me
entregaban energías para cumplir con este nuevo objetivo de vida.
También agradezco a mis profesores de universidad quienes me han
brindado las herramientas necesarias en mi formación como
ingeniero, en especial a nuestra profesora guía, quien nos apoyó y
guió en esta gran etapa; también a nuestros profesores informantes
los cuales han dedicado tiempo para sacar adelante el presente
Proyecto de Título.
Finalmente agradezco a mis amigos de universidad, y a mi amigo
Claudio, con quien realicé este anhelado Proyecto de Título.
David Hormazábal Aravena.
6. iv
Agradecimientos
En primer lugar agradezco a mi familia; por guiarme, formarme, corregirme y
darme la oportunidad crecer como persona.
Agradezco a mis amigos, por estar en los momentos buenos y malos.
A mis compañeros y amigos de universidad, que sin ellos este camino no
hubiese sido la aventura que fue.
A mis profesores, por guiarme y enseñarme durante todos estos años.
A nuestra Profesora guía, Liliana García, por el apoyo que nos brindó no solo
durante este último proceso, sino durante toda la carrera.
A mi colega, amigo y compañero; coautor de este Proyecto de Título, David
Hormazábal, por el equipo que formamos.
Claudio Jesús Leal Ibarra
7. v
Índice general
ÍNDICE DE FIGURAS X
ÍNDICE TABLAS XII
ÍNDICE DE ECUACIONES XV
RESUMEN XVII
SUMMARY XIX
CAPÍTULO I - INTRODUCCIÓN 1
1.1. Objetivo General 3
1.2. Objetivos específicos 3
1.3. Alcances 3
1.4. Flujograma de trabajo 5
1.5. Hipótesis 6
1.6. Diseño metodológico 6
CAPÍTULO II – MARCO CONCEPTUAL Y TEÓRICO 7
Pág.
8. vi
2.1. Definiciones y Abreviatura 8
Definiciones 8
Abreviatura 10
2.2. Construcción en Madera 11
2.2.1. Ventajas medioambientales 13
2.2.2. Ventajas constructivas 16
2.3. Palet 19
2.3.1. Origen 19
2.3.2. Tipos de palet 20
2.3.3. Selección de palet 24
2.4. Selección del software 26
2.5. Soluciones constructivas 29
2.5.1. Hormigón 29
2.5.2. Entramados de madera 32
2.6. Marco Normativo 33
2.6.1. Ordenanza General de Urbanismo y Construcción (O.G.U.C) 2017. 33
2.6.2. NCh 1537 Of 2009 “Diseño estructural – Cargas Permanentes y Cargas de uso”
42
2.6.3. NCh 3171 Of 2010 “Diseño Estructural – Disposiciones generales y
combinaciones de cargas” 46
2.6.4. NCh 1198 Of 2006 “Madera – Construcciones en madera – Cálculo” 47
2.7. Resumen capítulo II 50
9. vii
CAPÍTULO III – DEFINICIÓN DEL MODELO 53
3.1. Consideraciones previas 54
3.1.1. Materiales de construcción 54
3.1.2. Cargas de diseño 55
3.1.3. Propiedades Pino Radiata 56
3.1.4. Tensiones de diseño Pino Radiata 57
3.1.5. Modificación de las tensiones de diseño 58
3.2. Propuestas Constructiva y Análisis estructural 60
3.2.1.1. Análisis estructural 61
3.2.1.2. Verificación de tensiones 62
3.2.1.3. Conclusión de la primera propuesta 64
3.2.2. Segunda propuesta 64
3.2.2.1. Análisis estructural 65
3.2.2.2. Verificación de tensiones 66
3.2.2.3. Cálculo de unión clavada 72
3.3. Verificación del palet 75
3.3.1. Modelo SAP 75
3.3.1.1. Definición del material 76
3.3.1.2. Definición de las secciones 79
3.3.1.3. Modelo 81
3.3.1.4. Cargas 81
3.3.1.5. Resultados 83
3.3.2. Verificación por elemento 85
10. viii
3.3.2.1. Verificación por flexión 85
3.3.2.2. Verificación por cizalle 87
3.3.2.3. Verificación por compresión 88
3.3.3. Comparación con otras soluciones 88
3.4. Resumen capítulo III 91
CAPÍTULO IV – ANÁLISIS TÉCNICO Y ECONÓMICO 93
4.1. Sistema constructivo por comparar 94
4.1.1. Descripción técnica 95
4.1.2. Análisis precio unitario (APU) 96
4.2. Estudio de propuesta final 97
4.2.1. Descripción Técnica 98
4.2.2. Análisis Precio Unitario (APU) 99
4.3. Comparación entre sistemas constructivos 105
4.3.1. Rendimientos 105
4.3.2 Costos 107
4.3.3 Comparación conjunta 109
Resumen capítulo IV 111
CAPÍTULO V – CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 112
Conclusiones: 112
Recomendaciones: 116
12. x
Índice de Figuras
Figura 1. Flujograma de trabajo....................................................................................5
Figura 2. Comparación de aporte de CO2 según material...................................14
Figura 3. . Comparación de la cantidad de energía necesaria para producir una
tonelada de madera, cemento, vidrio y acero.......................................................15
Figura 4. Sección de madera luego de inflamarse..................................................17
Figura 5. Conductividad térmica según material.....................................................19
Figura 6. Esquema división de palet ...........................................................................20
Figura 7. Palet con taco ...............................................................................................22
Figura 8. Palet con centro............................................................................................23
Figura 9. Palet con yugo...............................................................................................23
Figura 10. Proceso constructivo losa de hormigón armado ...................................30
Figura 11. Losa colaborante ........................................................................................30
Figura 12. Losa post-tensada .......................................................................................31
Figura 13. Losa aligerada .............................................................................................31
Figura 14. Entramado de madera...............................................................................32
Figura 15. Esquema primera propuesta .....................................................................60
Figura 16. Propuesta de viga 1 ....................................................................................61
Figura 17. Esquema segunda propuesta ...................................................................64
Figura 18. Definición de las características de pino radiata...................................77
Figura 19. Definición de propiedades del terciado estructural..............................78
Pág.
13. xi
Figura 20. Definición de las secciones........................................................................79
Figura 21. Definición de la sección de área..............................................................80
Figura 22. Modelo SAP ..................................................................................................81
Figura 23. Asignación de cargas.................................................................................82
Figura 24. Momentos del modelo ...............................................................................83
Figura 25. Fuerzas axiales del modelo ........................................................................84
Figura 26. Diagrama de resultados SAP .....................................................................84
Figura 27. Sección transversal pieza de palet...........................................................86
Figura 28. Solución propuesta.....................................................................................92
Figura 29. G.2.1.30.01 Entrepiso Soportante Arauco, MINVU. .................................94
Figura 30. Isométrica Solución propuesta ..................................................................97
Figura 31. Detalle sección propuesta.........................................................................97
Figura 32. Esquema de tornillo en placa de terciado ...........................................103
Figura 33. Comparación rendimientos de soluciones ...........................................106
Figura 34. Captura de pantalla ficha técnica yeso cartón..................................121
Figura 35. Captura de pantalla ficha técnica piso laminado..............................122
Figura 36. Ficha técnica palet universal 1200 x 1000 .............................................123
Figura 37. Ficha técnica palet europeo 1200 x 800 ...............................................124
Figura 38. Captura pantalla ficha técnica terciados estructurales.....................125
Figura 39. Captura pantalla especidicación uso terciado estructural ...............126
14. xii
Índice tablas
Tabla 1. Conductividad térmica de materiales........................................................18
Tabla 2. Tipos de palet según dimensiones ...............................................................21
Tabla 3. Comparación entre palet.............................................................................24
Tabla 4. Análisis económico por unidad de palet....................................................24
Tabla 5. Requisito térmico ............................................................................................35
Tabla 6. Resistencia al fuego requerida.....................................................................36
Tabla 7. Tipo de edificación según cantidad de pisos............................................37
Tabla 8. Humedad permitida de la madera según zona climático-habitacional
..........................................................................................................................................37
Tabla 9. Categoría de la madera según su durabilidad.........................................38
Tabla 10. Escuadrías mínimas de entramados según su luz....................................39
Tabla 11. Escuadrías de vigas principales según su luz y luz de entramado........41
Tabla 12. Extracto densidades de materiales de construcción .............................42
Tabla 13. Carga de uso uniformemente distribuida para pisos..............................43
Tabla 14. Factor de reducción por tipo de elemento.............................................45
tabla 15. Factor de reducción de carga de diseño................................................46
Tabla 16. Tensiones admisibles pino radiata..............................................................48
Tabla 17. Requisito Ignífugo de la losa de palet.......................................................51
Tabla 18. Propiedades piso laminado........................................................................54
Tabla 19. Propiedades terciado 15,1mm...................................................................54
Pág.
15. xiii
Tabla 20. Cargas muertas de la losa ..........................................................................56
Tabla 21. Carga total de diseño .................................................................................56
Tabla 22. Grado estructural de la madera................................................................57
Tabla 23. Tensiones admisibles Pino Radiata.............................................................57
Tabla 24. Factor Kh para un 14% de humedad ........................................................58
Tabla 25. Tensiones de diseño del Pino Radiata.......................................................59
Tabla 26. Comparación razón h/b .............................................................................67
Tabla 27. Secciones del modelo .................................................................................79
Tabla 28. Mayores esfuerzos por sección...................................................................85
Tabla 29. Comparación con otras soluciones...........................................................88
Tabla 30. Utilización de palet.......................................................................................89
Tabla 31. APU sistema por comparar .........................................................................96
Tabla 32. APU solución propuesta...............................................................................99
Tabla 33. Fijaciones por metro cuadrado del terciado.........................................103
Tabla 34. Tiempo de fijación por metro cuadrado ................................................104
Tabla 35. Rendimiento de instalación de palet......................................................104
Tabla 36. Comparación soluciones en rendimientos x m2 ....................................105
Tabla 37. APU resumen solución palet .....................................................................107
Tabla 38. APU resumen solución tradicional MINVU...............................................108
Tabla 39. Comparación conjunta ambas soluciones............................................109
Tabla 40. Tensiones de trabajo y de diseño del modelo (Kg/cm2)......................113
Tabla 41. Humedad de equilibrio por región geográfica .....................................117
Tabla 42. Valores ΔR....................................................................................................118
16. xiv
Tabla 43. Propiedades geométricas de la sección................................................119
Tabla 44. Razón máxima de h/b ...............................................................................120
17. xv
Índice de ecuaciones
Ecuación 1. Carga de uso reducida..........................................................................45
Ecuación 2. Factor de corrección por humedad ....................................................58
Ecuación 3. Factor de corrección por duración de carga....................................59
Ecuación 4. Condición de diseño canto traccionado ...........................................62
Ecuación 5. Tensión trabajo de flexión.......................................................................62
Ecuación 6. Tensión de diseño a flexión ....................................................................63
Ecuación 7. Factor de corrección por altura de flexión .........................................63
Ecuación 8. Condición de diseño por cizalle............................................................67
Ecuación 9. Tensión de trabajo de cizalle.................................................................67
Ecuación 10. Condición de deformación.................................................................69
Ecuación 11. Deformación total .................................................................................69
Ecuación 12. Factor creep...........................................................................................69
Ecuación 13. Deformación de viga simplemente apoyada con carga distribuida
..........................................................................................................................................70
Ecuación 14. Capacidad admisible para clavo sometido a cizalle (1) ...............72
Ecuación 15. Número de clavos .................................................................................73
Ecuación 16. Capacidad admisible para clavos sometidos a cizalle (2) ............73
Ecuación 17. Área del clavo .......................................................................................73
Ecuación 18. Proporción directa envigado 2”x8”..................................................101
Ecuación 19. Variación de rendimientos de los sistemas constructivos..............106
Pág.
19. xvii
Resumen
Este proyecto se basó en el estudio de factibilidad tanto técnica como
económica de losas conformadas por palet1 de madera.
El primer paso fue constituir el contexto y el marco normativo que regularía los
principales aspectos de la solución a proponer. De esto se rescata: La resistencia
ignífuga que la estructura debía poseer (F-30), la sobrecarga de uso del
elemento correspondiente a 200 Kg/m2 y las tensiones admisibles del pino
radiata en virtud de una humedad de equilibrio igual un 14% (humedad
promedio de las regiones geográficas del país).
Posterior a un análisis entre diferentes palet se concluyó que se utilizaría un palet
tipo universal, con un peso por unidad igual a 28 Kg y un costo por el mismo
concepto igual a $5.420.
Una vez definidos los materiales, es que se da paso al análisis estructural.
Mediante cálculos manuales y en conformidad con las condiciones de cálculo
señaladas en la NCh 1198 Of 2006 se determinó una solución con vigas de
madera de sección compuesta (“T” invertida) y con un largo de 3,20 metros;
entre cada fila de palet. El paso siguiente fue la verificación de las tensiones de
1 “Plataforma horizontal rígida, cuya altura está reducida al mínimo compatible con su
manejo mediante carretillas elevadoras, transpaletas o cualquier otro mecanismo
elevador adecuado, utilizado como base para agrupar, apilar, almacenar, manipular y
transportar mercancías y cargas en general”.
20. xviii
trabajo que tendrían los elementos que conforman los palet, esto se hizo
mediante el software SAP 2000 v.19 el cual determinó que el palet se utiliza un
83% en relación a la capacidad máxima admisible.
Para establecer la factibilidad económica de la solución se hizo necesario
comparar lo propuesto con una solución tradicional que cumpla con el mismo
propósito. Se determinó que el punto de comparación entre ambos debía ser la
resistencia ignífuga, por esto el sistema a comparar sería el correspondiente a la
solución G.2.1.30.01 Entrepiso Soportante Arauco2.
El análisis técnico económico dio como resultado que la losa de palet tiene un
costo total3 de $29.240 + IVA por m2 y la solución de entrepiso soportante Arauco
de $27.369 + IVA por m2. Sin embargo, el sistema de palet provee un ahorro de
tiempo igual al 8% del plazo de un proyecto de similares características, en
relación a la duración que conlleva el sistema tradicional.
Finalmente se concluyó que la losa de palet no es factible desde un punto de
vista técnico, pese a esto, desde un punto de vista estructural y económico es
factible de ejecutar en proyectos en cualquier zona geográfica del país y en
proyectos de gran escala, que incurran en gastos generales tales que permitan
un ahorro económico por el término anticipado de su ejecución.
2 Listado Oficial de Comportamiento al Fuego de Elementos y componentes de la
Construcción del Ministerio de Vivienda y Urbanismo
3 El costo total considera el APU total de la faena especificada.
21. xix
Summary
This project was based on the technical and economic feasibility study of slabs
made of wooden pallets4.
The first step was to establish the context and the regulatory framework that
would regulate the main aspects of the solution to be proposed. From this is
rescued: The fire resistance that the structure had to possess (F-30), the overload
of use of the element corresponding to 200 Kg / m2 and the admissible tensions
of the radiata pine by virtue of an equilibrium humidity equal to 14% ( average
humidity of the geographical regions of the country).
After an analysis between different pallets it was concluded that a universal type
pallet would be used, with a weight per unit equal to 28 Kg and a cost for the
same concept equal to $ 5,420.
Once the materials are defined, it is that the structural analysis is given way. By
manual calculations and in accordance with the calculation conditions
indicated in NCh 1198 of 2006, a solution was determined with wood beams of
composite section ("T" inverted) and with a length of 3.20 meters; between each
row of pallet. The next step was the verification of the work tensions that the
elements that make up the pallet would have, this was done through the software
4 "Rigid horizontal platform, whose height is reduced to the minimum compatible with its
handling by forklifts, pallet trucks or any other suitable lifting mechanism, used as a basis
for grouping, stacking, storing, handling and transporting goods and loads in general."
22. xx
SAP 2000 v.19 which determined that the pallet is used 83% in relation to the
maximum admissible capacity.
To establish the economic feasibility of the solution, it was necessary to compare
the proposal with a traditional solution that fulfills the same purpose. It was
determined that the point of comparison between both should be the fire
resistance, so the system to be compared would be the one corresponding to
the solution G.2.1.30.01 Entrepiso Soportante Arauco5.
The technical economic analysis showed that the pallet slab has a total cost6 of
$ 29,240 + VAT per m2 and the Arauco supporting flooring solution of $ 27,369 +
VAT per m2. However, the pallet system provides a time saving equal to 8% of the
term of a project with similar characteristics, in relation to the duration that the
traditional system entails.
Finally it was concluded that the pallet slab is not feasible from a technical point
of view, despite this, from a structural and economic point of view it is feasible to
execute projects in any geographical area of the country and in large-scale
projects, which incur general expenses such as to allow an economic saving for
the anticipated termination of its execution.
5 Official List of Fire Behavior of Elements and Construction Components of the Ministry of
Housing and Urban Planning.
6 The total cost considers the total APU of the specified task.
23. 1
CAPÍTULO I - INTRODUCCIÓN
Actualmente, uno de los factores que mayor relevancia ha ido adquiriendo en
la industria de la construcción es el factor medioambiental. Es de suma
importancia atacar este tema, dado que la construcción es uno de los rubros
más contaminantes7.
Acercar la construcción a procesos industrializados ofrece diversas ventajas
frente a procesos tradicionales que se desarrollan en la industria. Una forma de
llevar esto a cabo es el uso e implementación de elementos prefabricados. Una
ganancia en calidad, menores intervenciones in situ, procesos repetitivos,
aumento en los rendimientos y con un eficiente y eficaz flujo de trabajo son
algunas de las características que favorecen el uso de estos elementos.
Un palet es una clara fusión de lo que se habla en los párrafos anteriores, ya que
es un elemento prefabricado y estandarizado mundialmente; además, de
componerse únicamente de madera (existen palet de otros materiales), debido
a estas características lo sitúan como el elemento central del estudio.
7 Shen et al. “A computer-based scoring method for measuring the inviremomental
performance of construcción activities”. 2005
24. 2
Uno de los motivos que impulsan esta investigación, es darle uso a los palet en
construcciones de tipo habitacional, donde de cierto modo se llevarían los
procesos industriales a edificaciones primordiales para el desarrollo del país8.
El desafío que surge de lo anterior, es dónde, cómo y de qué manera usar estos
elementos. En vista de la geometría que tienen estos prefabricados de madera
y la forma como son ocupados a priori, hacen pensar que usarlos para
conformar una losa sería factible.
Se dirá que una losa de palet es factible cuando esta cumpla con los requisitos
estructurales y técnicos. Esta verificación se hará mediante una recopilación de
normas y condiciones que rigen el diseño y construcción de elementos de
madera.
El método de análisis será la simulación virtual del comportamiento estructural,
en donde se obtendrán esfuerzos que posteriormente serán cotejados con lo
que indiquen las normas respectivas.
Finalmente, un análisis técnico-económico cerrará el estudio, donde, en caso
de ser una solución factible estructuralmente se verá si es realizable desde un
punto de vista económico.
8 http://www.oecdbetterlifeindex.org/es/topics/housing-es/
25. 3
1.1. Objetivo General
Estudiar la factibilidad técnico-económica de losas de uso habitacional
conformadas por palet.
1.2. Objetivos específicos
Con el propósito de cumplir con el objetivo general de la investigación se han
definido los siguientes objetivos específicos:
Establecer el contexto y el marco normativo relacionado al tema de
investigación.
Definir el tipo de palet con el que se hará el estudio.
Proponer una solución constructiva acorde a lo normado.
Evaluar la propuesta técnicamente.
Evaluar la propuesta económicamente.
Comparar con una solución constructiva tradicional.
1.3. Alcances
Se prescindirá del efecto de agentes climáticos y/o biológicos que
afecten al sistema constructivo, como por ejemplo la exposición a la
intemperie, hongos de pudrición, termitas, etc. Sin embargo, para lo
anterior se ofrecerán recomendaciones generales.
Las propuestas constructivas que se plantearán en la presente
memoria contemplan en su desarrollo y análisis estructural a sistemas
de losas de uso habitacional que solo dividan un nivel de otro.
26. 4
Entiéndase de lo anterior, que se excluye el cálculo y diseño de
elementos que no sean propios del conjunto de losa, como por
ejemplo, tabiques estructurales, muros, vigas, cadenas, pilares, etc.
El presente Proyecto de Título no estudiará el diseño de unión entre el
sistema de losa con los muros o cualquier otra estructura que lo
soporte.
La propuesta se desarrolla en un proyecto habitacional unifamiliar de
dos pisos.
En cuanto a las cargas que se utilizarán para el análisis estructural, solo
se considerarán cargas de uso y cargas muertas generadas por el
peso propio de los materiales de construcción, prescindiendo del
efecto sísmico, y agentes externos a la estructura (viento, lluvia, nieve).
Se consideran materiales con disponibilidad comercial. Es decir, se
excluyen como materiales aquellos que no se comercialicen o que
deban ser adquiridos gracias a pedidos especiales a los múltiples
proveedores de la industria.
La propuesta se estudiará en zonas geográficas en donde la humedad
de equilibrio es igual a 14%.
Para efectos de garantizar las propiedades mecánicas del sistema
constructivo a proponer, es que se consideran palet nuevos.
27. 5
1.4. Flujograma de trabajo
Inicio del
Proyecto
Establecer
contexto y
Marco
Normativo
Establecer
condiciones
de diseño
Selección
de palet
Establecer
propuestas
de solución
constructiva
Análisis
estructural
Análisis
Propuesta
final
Buscar
solución
convencional
similar
Evaluación
Comparativa
Técnica -
Económica
EVALUACIÓN
FINAL
Evaluación
FIGURA 1. FLUJOGRAMA DE TRABAJO
FUENTE: DE LOS AUTORES
28. 6
1.5. Hipótesis
Ho: El sistema constructivo conformado con palet de madera cumplirá con los
requisitos exigidos para ser usado en losa de uso habitacional.
H1: El sistema constructivo conformado con palet de madera no cumplirá con
los requisitos exigidos para ser usado en losa de uso habitacional.
1.6. Diseño metodológico
Este proyecto de título se sustenta bajo el paradigma de investigación
cuantitativo ya que busca dar respuesta al objetivo de investigación a través de
un diseño cuantitativo que permita examinar los datos de manera científica y
que posteriormente sea un sustento teórico que facilite la generación de
resultados.
El desarrollo del proyecto será del tipo exploratorio, ya que se indagará sobre
una posibilidad de construcción que no se ha desarrollado ni estudiado hasta la
actualidad. Con lo anterior, se pretende entregar una solución constructiva en
específico que pueda ser replicada y abordada por diferentes interesados
(particular y/o empresa constructora) de la industria de la construcción.
La extensión de la toma de datos será transversal ya que la recolección de éstos
se hará durante un periodo de tiempo acotado en el transcurso de la
investigación.
29. 7
CAPÍTULO II – MARCO CONCEPTUAL Y TEÓRICO
En este capítulo se abordan aquellas temáticas que enmarcan la investigación,
con el propósito de formar una base sobre la cual se sustenten las
consideraciones que dan vida a las propuestas que se ofrecen.
Se abordarán antecedentes tales como: definiciones y abreviaturas, contexto
general de la construcción en madera, características de los materiales, las
herramientas de investigación y finalmente el marco normativo que regula y
condiciona las propuestas.
30. 8
2.1. Definiciones y Abreviatura
Los términos y símbolos utilizados en la presente memoria tienen el significado
que se expresa a continuación:
Definiciones
O.G.U.C : Ordenanza General de Urbanismo y Construcciones,
que “reglamenta la Ley General de Urbanismo y Construcciones, y regula el
procedimiento administrativo, el proceso de planificación urbana, el proceso de
urbanización, el proceso de construcción, y los estándares técnicos de diseño y
deconstrucción exigibles en los dos últimos”9.
Cargas muertas : Carga vertical aplicada sobre una estructura que
incluye el peso de todos los materiales de construcción del mismo sobre el
edificio.
Carga de uso : Carga de ocupación de la edificación o estructura,
que no incluye cargas de construcción o ambientales, por ejemplo, cargas de
viento, nieve, lluvia, sismo.
Palet : Plataforma horizontal rígida, cuya altura está
reducida al mínimo compatible con su manejo mediante carretillas elevadoras,
transpaletas o cualquier otro mecanismo elevador adecuado, utilizado como
9 O.G.U.C Septiembre 2017
31. 9
base para agrupar, apilar, almacenar, manipular y transportar mercancías y
cargas en general”10
Losa : Elemento estructural de una vivienda que se
caracteriza por tener mayor superficie que espesor. Utilizada también, para el
tránsito de personas y/o subdivisión de los distintos niveles de la edificación.
Entramado : Estructura resistente, generalmente de madera o
metálica, en forma de esqueleto que sirve de soporte para acoplar otro material
de revestimiento.
Vivienda11 : Edificación o unidad destinada al uso habitacional.
Humedad de equilibrio12 : Humedad contenida en un material higroscópico a
una temperatura dada y humedad relativa.
F-3013 : Capacidad del elemento de construcción de
soportar la exposición a un incendio estándar durante un tiempo de 30 minutos.
10 ISO 445:2013 - Paletas para la manipulación de mercancías. Vocabulario.
11 O.G.U.C, Septiembre 2017.
12 http://www.parro.com.ar/definicion-de-humedad+de+equilibrio
13 Seminario Normativa de resistencia de materiales. IDIEM.
32. 10
Abreviatura
N : Newton, unidad de
fuerza equivalente a 0,102 Kgf
KN : Kilo newton,
equivalente a 1000 N
KPa : Kilo pascal; 1kPa: 100
Kgf/m2
Lo : Carga de uso que
soporta el elemento, expresada en
KN/m2
Ff : Esfuerzo admisible de
flexión
Fcp : Esfuerzo admisible de
compresión paralela
Ftp : Esfuerzo admisible de
tracción paralela
Fcn : Esfuerzo admisible de
compresión normal
Fcz : Esfuerzo admisible de
cizalle
E : Módulo de elasticidad
I : Momento de Inercia
Wt : Momento resistente
Mmaz : Momento máximo
St : Sección transversal
Yg : Altura del eje neutro
U : Transmitancia térmica
Rt : Resistencia térmica
33. 11
2.2. Construcción en Madera
Desde tiempos antiguos, cuando el ser humano comenzó a establecerse, el
principal elemento de construcción de viviendas ha sido la madera, lo anterior
indica y da indicios de que este material ha predominado en diferentes tipos de
construcciones en el transcurso del tiempo, lo anterior se fundamenta gracias a
que posee ventajosas propiedades.
Esta sección toma como referencia la información entregada y publicada por
la asociación chilena “Madera 21”, entidad fundada el año 2001 por la
Corporación Chilena de la Madera; con el fin de aumentar y contribuir el uso de
madera en nuestro país.
El uso de este material está justificado principalmente por las múltiples
características y ventajas que presenta respecto a otros materiales de
construcción, como lo son: la gran disponibilidad en el mercado, bajo costo,
facilidad de trabajo, es un recurso renovable, posee buenas características
estéticas y arquitectónicas, y finalmente que su procedencia –los bosques– son
unos de los principales fijadores de CO2 y liberadores de oxígeno del planeta.
El uso de la madera en nuestro país como material de construcción
predominante alcanza cerca de un 14% del universo de viviendas,
construyéndose entre 90 y 120 mil viviendas nuevas cada año. Según lo que
34. 12
específica la Asociación Chilena Madera21. Estas cifras son bajas teniendo en
cuenta las siguientes ventajas14 del mercado maderero chileno:
Chile es uno de los diez mayores productores de madera en el mundo.
Es líder mundial en plantación de pino radiata junto con Nueva Zelanda.
La industria forestal constituye el segundo sector exportador de la
economía chilena.
Chile cosecha 5 veces el volumen de madera que consume.
La producción forestal chilena proviene de una superficie inferior al 3,5%
del territorio nacional.
La baja tasa de ocupación de este material se explica por la percepción que
tiene, por la poca valoración que el cliente final les da a las viviendas construidas
con este material, sumado al desprestigio que ha adquirido dada la
comercialización con procesos de secado deficientes además de la asociación
que se le da con la construcción de viviendas básicas y/o de emergencia que
ha desvirtuado su imagen.
También, por el desconocimiento de las ventajas que ofrece la madera como
material de construcción, en todo ámbito, desde el público general hasta los
mismos profesionales de la industria.
14 http://www.madera21.cl/?page_id=2757#1480538092889-2f63708f-cf0c
35. 13
Las ventajas de construir en madera pueden tener diversos puntos de vista,
desde cómo el material se relaciona con el medioambiente a cuáles son las
características que presenta para ser utilizado en la construcción.
2.2.1. Ventajas medioambientales
Uno de los primeros enfoques inevitables de mencionar, es el impacto que tiene
tanto en la producción como el uso del mismo para con el medioambiente. A
continuación, se detallan algunas de las principales características de la
madera.
Absorbe el CO2 de la atmósfera
La madera es el único material de construcción que ayuda a reducir el dióxido
de carbono de la atmósfera, de esta forma contribuye a aminorar los efectos de
cambio climático.
Los árboles a medida que van creciendo, por medio de la fotosíntesis capturan
del ambiente grandes cantidades de dióxido de carbono. Este queda fijado en
sus paredes celulares y puede llegar a representar la mitad del peso seco de un
árbol. De tal modo que, de una tonelada de pino silvestre, donde se obtienen
cerca de 500 kilogramos de madera seca, el carbono acumulado alcanza los
250 kilogramos. Lo anterior es equivalente a decir que desde el ambiente fueron
absorbidos 915 kilogramos de CO2
Los árboles más jóvenes o en sus primeras etapas de crecimiento en
comparación con árboles maduros, tienen mayor poder de captación de
36. 14
dióxido de carbono. Es por esto que las plantaciones forestales son de gran
ayuda a la reducción de gases de efecto invernadero.
FIGURA 2. COMPARACIÓN DE APORTE DE CO2 SEGÚN MATERIAL
FUENTE: “LA REDUCCIÓN DE LA HUELLA DE CARBONO Y EL IMPACTO AMBIENTAL DE EDIFICIOS NUEVOS”, TAZMANIA
TIMBER, CSAW / RTS, REPORTES AMBIENTALES PARA MATERIALES CONSTRUCTIVOS, 1998 – 2001 (CEI-BOIS)
Es un material renovable
A diferencia del acero, el hormigón y las unidades de albañilería (ladrillos) la
madera es un material que por su naturaleza es renovable, es decir, una vez que
es extraída es posible su reposición. Reafirmando lo anterior, en Chile cerca del
70% de plantaciones forestales cuentan con un sello que acredita el manejo
sustentable (Certfor y/o FSC), lo que asegura –entre otras cosas– que la tasa de
plantación siempre sea mayor a la de la cosecha.
37. 15
Producción limpia y eficiente
La extracción y manufactura de madera consume menos energía que la
elaboración de otros materiales, y la mayor parte de ella se obtiene de fuentes
renovables.
Para la producción de materiales de construcción como por ejemplo: cemento,
vidrio y acero; se requieren de muy altas temperaturas las cuales son alcanzadas
utilizando grandes cantidades de energía proveniente de combustibles fósiles.
FIGURA 3. . COMPARACIÓN DE LA CANTIDAD DE ENERGÍA NECESARIA PARA PRODUCIR UNA TONELADA DE MADERA,
CEMENTO, VIDRIO Y ACERO
FUENTE: WWW.APAWOOD.ORG/SUSTAINABLE-FORESTY
De la Figura 3 se observa una comparativa entre la energía utilizada para la
producción de una tonelada de cada material. De la misma imagen se logra
apreciar que la producción de una tonelada de cemento requiere cinco veces
más energía que la necesaria para producir una tonelada de madera.
38. 16
Por lo mismo, el volumen de CO2 que se emite a la atmósfera durante estos
procesos es mucho menor en el caso de la madera (0,28 toneladas, frente a 4
toneladas que genera la fabricación de acero, 7,5 toneladas el PVC y hasta 15
toneladas el aluminio).
A lo anterior se suma que los procesos en la industria forestal han logrado reducir
en gran medida los residuos sólidos de la producción. De tal modo que hoy en
día prácticamente toda la materia prima se aprovecha en productos útiles,
destacando una gran variedad de fibras, paneles y combustibles derivados de
la madera.
2.2.2. Ventajas constructivas
Es importante mencionar ciertas características que posee este material para ser
usado en construcción.
Desempeño antisísmico
Las construcciones basadas en madera pueden presentar un desempeño similar
o incluso superior versus otros materiales frente a un movimiento telúrico. Esto,
teniendo en cuenta que las fuerzas que se originan a partir de este movimiento
tienen directa relación con el peso de las estructuras que las reciben. Las
construcciones en madera pueden llegar a ser entre seis y nueve veces más
livianas que estructuras compuestas de otros materiales.
39. 17
Sumado a lo anterior, el diseño de uniones entre los diferentes elementos, hacen
que la estructura tenga un comportamiento dúctil frente movimientos de este
tipo.
Resistencia al fuego
La exposición de los materiales a altas temperaturas conlleva algún grado de
deterioro. En el caso de la madera, sus propiedades aislantes brindan una cierta
resistencia al fuego hasta cerca de los 250°C (temperatura a la que el acero
comienza a debilitarse). No obstante, si el elemento comienza a inflamarse, la
baja conductividad térmica hace que se queme lentamente, esto forma una
capa de carbón que protege la parte interna y ayuda a conservar las
propiedades estructurales por más tiempo.
FIGURA 4. SECCIÓN DE MADERA LUEGO DE INFLAMARSE
FUENTE: LA CONSTRUCCIÓN DE VIVIENDAS DE MADERA. P.64
40. 18
Aislación térmica
Dada la porosidad de la madera, es que esta se presenta como un material con
baja conductividad térmica, por lo mismo es un muy buen aislante térmico. En
conjunto con otros materiales aislantes, una estructura de madera puede tener
muy buen comportamiento, incluso en climas extremos.
Según lo estipulado en la NCh 353 Of. 1991 la conductividad térmica de la
madera frente a otros materiales es la siguiente (ver Tabla 1).
TABLA 1. CONDUCTIVIDAD TÉRMICA DE MATERIALES
Material
Densidad aparente
Kg/m3
Conductividad
W/(m*K)
Hormigón armado (normal) 2400 1,63
Ladrillo macizo hecho a máquina 1000 0,46
Maderas
- álamo 380 0,091
- alerce 560 0,134
- coigüe 670 0,145
- lingue 640 0,136
- pino insigne 410 0,104
- raulí 580 0,121
- roble 800 0,157
FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA EN BASE A NCH 353 OF. 1991
Lo anterior se puede comparar de mejor manera con la siguiente figura:
41. 19
FIGURA 5. CONDUCTIVIDAD TÉRMICA SEGÚN MATERIAL
FUENTE: DE LOS AUTORES EN BASE A NCH 353 OF. 1991
2.3. Palet
Para comenzar esta sección es pertinente tener clara la definición de palet.
Según la Organización Internacional de Normalización, palet se define como:
plataforma horizontal rígida, cuya altura está reducida al mínimo compatible
con su manejo mediante carretillas elevadoras, transpaletas o cualquier otro
mecanismo elevador adecuado, utilizado como base para agrupar, apilar,
almacenar, manipular y transportar mercancías y cargas en general.
2.3.1. Origen
Según diversas empresas productoras de este producto, el palet tiene su
aparición durante la segunda guerra mundial dada la necesidad de transportar
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8
Hormigón armado (normal)
Ladrillo macizo hecho a máquina
Maderas
- álamo
- alerce
- coigüe
- lingue
- pino insigne
- raulí
- roble
Conductividad W/(m*K)
42. 20
con rapidez suministros militares (municiones, alimentos, suplementos médicos,
etc.).
2.3.2. Tipos de palet
Para efectos de esta investigación los palet se descompondrán en dos
elementos, el primero recibirá en nombre de plataforma (que sostiene
directamente la carga) y el segundo elemento recibirá el nombre de estructura.
FIGURA 6. ESQUEMA DIVISIÓN DE PALET
FUENTE: DE LOS AUTORES
Los palet se pueden clasificar según dos criterios, el primero corresponde a las
dimensiones que tiene la plataforma y el segundo corresponde a la forma o
disposición de los elementos que conforman la estructura.
43. 21
Según dimensiones
Según las dimensiones de la plataforma, los palet se agrupan de la siguiente
forma:
TABLA 2. TIPOS DE PALET SEGÚN DIMENSIONES
Dimensiones (mm) Descripción
800 x 600 Productos de gran consumo.
1000 x 600 Manipulación de líquidos.
1016 x 1219 Más usados en Norteamérica.
1100 x 1100 Más usados en Asia, Norteamérica, y
algunas regiones de Europa.
1140 x 1140 Más usados en Asia.
1200 x 800 Estándar europeo (europalet).
1200 x 1000 Palet universal.
FUENTE: DE LOS AUTORES EN BASE A WWW.PALET.COM.ES
De los palet mostrados en la tabla anterior, complementado con los
antecedentes expuestos en el sitio web de CHEP15 (una de las empresas líder
mundial en distribución y producción de palet) los palet con mayor presencia a
nivel nacional son el palet europeo y el palet universal.
15 http://www.global.chep.com/pallets/pallet_sizes/
44. 22
Según estructura
Continuando con la clasificación de los palet, la posición y geometría en que los
elementos que soportan la plataforma están dispuestos, dan paso a una
clasificación en base a tres categorías:
o Palet con taco
Tipo de palet en que la composición de la estructura se basa en nueve apoyos
dispuestos en filas de a tres. Este palet permite el ingreso de transpaletas por dos
de sus caras.
FIGURA 7. PALET CON TACO
FUENTE: WWW.GLOBAL.CHEP.COM
45. 23
o Palet con centro
El palet con centro se compone de tres viguetas de madera, las que brindan el
soporte para la plataforma. Este palet permite el ingreso de transpaletas por dos
de sus caras.
o Palet con yugo
Se compone de tres viguetas unidas entre ellas por piezas de madera (parte
inferior). Estas viguetas están adaptadas para que por ellas se introduzca la
transpaletas.
FIGURA 9. PALET CON YUGO
FUENTE: WWW.MADESAN.CL
FIGURA 8. PALET CON CENTRO
FUENTE: WWW.MADESAN .CL
46. 24
2.3.3. Selección de palet
La siguiente tabla ilustrará la comparación de los palet más utilizados en chile
según lo mencionado la sección anterior:
TABLA 3. COMPARACIÓN ENTRE PALET
Palet Universal Pallet Europeo
Dimensiones (mm)
Largo 1200 1200
Ancho 1000 800
Alto 162 144
Superficie (m2) 1,20 1,152
Peso (Kg) 28 25
Carga (Kg)
Segura 1500 1000
Máxima 6000 4000
Materiales
Madera Alta calidad Alta calidad
Pintura Base agua Base Agua
Clavos Diseño anillado Diseño anillado
Costo ($) 5420 6000
FUENTE: DE LOS AUTORES EN BASE A FICHAS TÉCNICAS CHEP (VER ANEXO C)
El costo especificado es un promedio de todas las cotizaciones que se realizaron.
El análisis técnico por unidad de palet, se detalla a continuación:
TABLA 4. ANÁLISIS ECONÓMICO POR UNIDAD DE PALET
Superficie (m²) Peso (kg) Carga
(kg)
Kg/m² $/m²
PALET UNIVERSAL 1,20 28 1500 23,3 4520
PALET EUROPEO 0,96 25 1000 20,8 6250
FUENTE: DE LOS AUTORES
47. 25
Entre los ya nombrados, se ha optado por emplear el palet universal con taco
como elemento constructivo principal. Algunas de las razones que sustentan
esta decisión son:
El uso de este tipo de palet permite abarcar una mayor área, lo que
implica un menor costo por m2.
Capacidad de soporte de carga.
Mayor altura, lo que permitirá realizar instalaciones a través de la misma
estructura.
48. 26
2.4. Selección del software
La resistencia estructural de la solución constructiva que se propone en esta
investigación es uno de los factores más importantes a evaluar, dado que esto
determina el éxito o el fracaso de la propuesta.
Para determinar la resistencia o el comportamiento que tendrá la estructura ante
las diferentes solicitaciones, se modelará en un software especializado en análisis
estructural. De esta forma se tendrá una representación sumamente cercana a
realidad.
Los programas que califican para esta operación son SAP2000 y ETABS, ambos
desarrollados por Computers and Structures Inc. (CSI). Cabe mencionar que esta
empresa es reconocida a nivel mundial por los softwares que desarrolla, siendo
estos utilizados por diferentes firmas de ingeniería a lo largo del mundo.
A continuación, se detallarán ciertas características de ambos programas, para
finalmente pasar a la selección del software a usar.
SAP 2000 v 19
En la descripción general de los programas que la empresa CSI tiene en su sitio
web señala lo siguiente: “SAP2000 está destinado a ser utilizado en estructuras
civiles como presas, torres de comunicación, estadios, plantas industriales y
edificios”16. También dentro del mismo sitio se menciona: “[…] ha demostrado ser
16 https://www.csiamerica.com/about
49. 27
el programa estructural de propósito general más integrado, productivo y
práctico del mercado actual”.17
Concluyendo el software se especifica para estructuras de cualquier tipo como:
Casas, edificios, escaleras, rampas, y edificios de complejidad geométrica.
ETABS
Siguiendo la pauta anterior, la empresa CSI con respecto a ETABS señala lo
siguiente: “[…] ha sido desarrollado específicamente para estructuras de
edificios comerciales y residenciales de varios pisos, como torres de oficinas,
apartamentos y hospitales”18, dentro del mismo sitio también señala que:
Se incluye el diseño de marcos de acero y hormigón (con optimización
automática), vigas compuestas, columnas compuestas, viguetas de acero
y paredes de hormigón y mampostería de corte, así como la
comprobación de capacidad para conexiones de acero y placas base.
Los modelos pueden ser realistas y todos los resultados se pueden mostrar
directamente en la estructura.19
Luego señaladas las características principales y de mayor relevancia en
relación al objetivo de este estudio, se ha optado por la utilización de SAP 2000
v19. Esta selección se respalda en que el programa escogido está dirigido a
múltiples propósitos, de tal forma que permite diseñar desde estructuras
17 https://www.csiamerica.com/products/sap2000
18 https://www.csiamerica.com/about
19 https://www.csiamerica.com/products/etabs
50. 28
complejas hasta elementos de menores dimensiones y de menor complejidad.
Por su parte, ETABS está diseñado y optimizado principalmente para el diseño de
edificios y o plantas repetitivas, lo cual queda fuera de los alcances de esta
investigación.
La elección de este programa permitirá evaluar el comportamiento de cada
elemento del palet, determinando los esfuerzos de dichos elementos para
posteriormente compararlos con las capacidades permitidas. Marco Normativo
Es necesario establecer un contexto normativo que determine las condiciones
mínimas que deben cumplir los elementos soportantes horizontales en viviendas
unifamiliares de dos pisos. Es por esto, que se citaran los principales apartados
tanto de la Ordenanza General de Urbanismo y Construcción como de las NCh
competentes al tema.
51. 29
2.5. Soluciones constructivas
Las soluciones de piso más comunes se hacen necesarias de abarcar en este
capítulo dado que de ahí se extraerán ciertas características que ayuden a
desarrollar una propuesta cercana a la realidad, con revestimientos y
estructuración utilizados habitualmente.
2.5.1. Hormigón
Este tipo de solución de piso posee como material predominante el hormigón,
con refuerzos de acero, los cuales en su conjunto hacen que una losa posea las
siguientes características:
Gran capacidad de carga.
Buena resistencia a los agentes climáticos.
Gran resistencia a esfuerzos de flexo-tracción.
Requiere mano de obra especializada.
Requiere equipos especiales.
Dependiendo el tipo de refuerzo de acero que se use, se pueden abarcar
grandes luces (post y pre tensado, placas colaborantes).
Se puede disminuir el peso de la estructura utilizando métodos y
materiales que formen una losa aligerada.
52. 30
FIGURA 10. PROCESO CONSTRUCTIVO LOSA DE HORMIGÓN ARMADO
FUENTE: HTTPS://WWW.YOUTUBE.COM/WATCH?V=9TOF-OPHMDY
FIGURA 11. LOSA COLABORANTE
FUENTE: HTTP://WWW.ESPECIFICAR.CL/FICHAS/PLACA-COLABORANTE-NV-6LC
53. 31
FIGURA 12. LOSA POST-TENSADA
FUENTE: HTTP://WWW.POSTENSA.CC/
FIGURA 13. LOSA ALIGERADA
FUENTE: HTTP://ARTCHIST.BLOGSPOT.CL/2017/04/CALCULO-DE-LOSA-ALIGERADA-DE-CONCRETO.HTML
54. 32
2.5.2. Entramados de madera
Las losas en donde el material predominante es la madera siguen generalmente
el mismo patrón, el cual consiste en realizar un entramado compuesto por vigas
maestras, las cuales trabajan con conjunto con cadenetas de madera cuya
objetivo es evitan torsión y pandeo de las vigas maestras, posteriormente se
dispone revestimiento superior e inferior.
FIGURA 14. ENTRAMADO DE MADERA
FUENTE: HTTP://MIZUAGE.ES/FORJADOS-DE-MADERA/
55. 33
2.6. Marco Normativo
Con el objetivo de determinar las condiciones y requisitos que imponen los
documentos oficiales y las normativas, es que, en este apartado se detallan los
principales puntos atingentes al tema de estudio.
2.6.1. Ordenanza General de Urbanismo y Construcción
(O.G.U.C) 2017.
A continuación, de especificarán todos aquellos apartados de la O.G.U.C 2017,
que tengan relevancia en el presente Proyecto de Título. Entiéndase, capítulos
completos o solo fragmentos de éstos.
TÍTULO 4 – DE LA ARQUITECTURA
o Capítulo 1 – De las condiciones de habitabilidad.
Artículo 4.1.6 Las exigencias acústicas que se señalan en este artículo serán
aplicables solo a los elementos que separen o dividan unidades de viviendas
que sean parte de un edificio colectivo, o entre unidades de vivienda de
edificaciones continuas, o entre unidades de viviendas de edificaciones
pareadas, o entre las unidades de vivienda que estén contiguas a recintos no
habitables.
En los casos señalados en el inciso anterior, los elementos constructivos que
dividan o separen las unidades deberán cumplir con las siguientes
características:
56. 34
1. Los elementos constructivos horizontales o inclinados, tales como pisos y
rampas, deberán tener un índice de reducción acústica mínima de
45dB(A) y presentar un nivel de presión acústica de impacto normalizado
máximo de 75dB, verificados según las condiciones del número 4. de este
artículo.
2. Los elementos constructivos verticales o inclinados que sirvan de muros
divisorios o medianeros deberán tener un índice de reducción acústica
mínima de 45dB(A), verificados según las condiciones del número 4. de
este artículo.
3. Las uniones y encuentros entre elementos de distinta materialidad, que
conforman un elemento constructivo, deberán cumplir con las
disposiciones señaladas anteriormente en los números 1. y 2.
4. Para efectos de demostrar el cumplimiento de las disposiciones
establecidas en los números 1. y 2. se deberá optar por una de las
siguientes alternativas:
A. La solución constructiva especificada para los elementos
horizontales, verticales o inclinados deberá corresponder a alguna
de las soluciones inscritas en el Listado Oficial de Soluciones
Constructivas para Aislamiento Acústico del Ministerio de Vivienda
y Urbanismo.
B. Demostrar el cumplimiento de las exigencias de las disposiciones
señaladas anteriormente en los números 1 y 2. para la solución
57. 35
especificada, mediante un informe de ensayo o un informe de
inspección.
Artículo 4.1.10 Todas las viviendas deberán cumplir con las exigencias de
acondicionamiento térmico que se señalan a continuación:
1. Complejos de techumbre, muros perimetrales y pisos ventilados:
A. Exigencias:
Los complejos de techumbres, muros perimetrales y pisos inferiores
ventilados, entendidos como elementos que constituyen la
envolvente de la vivienda, deberán tener una transmitancia
térmica “U” igual o menor, o una resistencia térmica total “Rt” igual
o superior, a la señalada para la zona que le corresponda al
proyecto de arquitectura, de acuerdo con los planos de
zonificación térmica aprobados por resoluciones de Ministerio de
Vivienda y Urbanismo y a la siguiente tabla:
TABLA 5. REQUISITO TÉRMICO
Zona
Techumbre Muros Pisos Ventilados
U Rt U Rt U Rt
W/m²K m²K/W W/m²K m²K/W W/m²K m²K/W
1 0,84 1,19 4,00 0,25 3,60 0,28
2 0,60 1,67 3,00 0,33 0,87 1,15
3 0,47 2,13 1,90 0,53 0,70 1,43
4 0,38 2,63 1,70 0,59 0,60 1,67
5 0,33 3,03 1,60 0,63 0,50 2,00
6 0,28 3,57 1,10 0,91 0,39 2,56
7 0,25 4,00 0,60 1,67 0,32 3,13
FUENTE: O.G.U.C 2017, ARTÍCULO 4.1.10, TABLA 1.
58. 36
o Capítulo 3 – De las condiciones de seguridad contra incendio.
Artículo 4.3.3. Los edificios que conforme a este capítulo requieran protegerse
contra el fuego deberán proyectarse y construirse según alguno de los cuatro
tipos que se señalan en la tabla siguiente y los elementos que se utilicen en su
construcción deberán cumplir con la resistencia al fuego que en dicha tabla se
indica.
Si a un mismo elemento le corresponden dos o más resistencias al fuego, por no
cumplir diversas funciones a la vez, deberá siempre satisfacer la mayor de las
exigencias.
TABLA 6. RESISTENCIA AL FUEGO REQUERIDA
PARA LOS ELEMENTOS DE CONSTRUCCIÓN
Tipo (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9)
a F-180 F-120 F-120 F-120 F-120 F-30 F-60 F-120 F-60
b F-150 F-120 F-90 F-90 F-90 F-15 F-30 F-90 F-60
c F-120 F-90 F-60 F-60 F-60 - F-15 F-60 F-30
d F-120 F-60 F-60 F-60 F-30 - - F-30 F-15
FUENTE: O.G.U.C 2017, ARTÍCULO 4.3.3.
Simbología:
Elementos verticales:
(1) Muros cortafuego
(2) Muros zona vertical de seguridad y caja de escalera
(3) Murros caja ascensores
(4) Muros divisorios entre unidades (hasta la cubierta)
(5) Elementos soportantes verticales
(6) Muros no soportantes y tabiques
Elementos verticales y horizontales:
(7) Escaleras
Elementos horizontales:
(8) Elementos soportantes horizontales
(9) Techumbre incluido cielo falso
59. 37
Artículo 4.3.4. Para aplicar lo dispuesto en el artículo anterior deberá
considerarse, además del destino y el número de pisos del edificio, su superficie
edificada, o la carga de ocupación, o la densidad de carga combustible, según
corresponda, como se señala en la siguiente tabla:
TABLA 7. TIPO DE EDIFICACIÓN SEGÚN CANTIDAD DE PISOS.
Destino del
edificio
Superficie edificada
m2
Número de pisos
1 2 3 4 5 6 7 o más
Habitacional Cualquiera d d c c b a a
FUENTE: DE LOS AUTORES EN BASE A O.G.U.C 2017, ARTÍCULO 4.3.4, TABLA 1.
TÍTULO 5 – DE LA CONSTRUCCIÓN
o Capítulo 6 – Condiciones mínimas de elementos de construcción
no sometidos a cálculo de estabilidad.
Artículo 5.6.8 Los elementos estructurales de madera deberán cumplir con los
siguientes requisitos:
1. Ser aceptada por la norma NCh 1989.
2. De acuerdo a la zona climático–habitacional en que se establece la
edificación, según la norma NCh 1079, o la que la reemplace, su
humedad deberá quedar comprendida dentro de los límites
establecidos en la siguiente tabla:
TABLA 8. HUMEDAD PERMITIDA DE LA MADERA SEGÚN ZONA CLIMÁTICO-HABITACIONAL
Zona Climático-
Habitacional
Humedad Permitida
Mínima
%
Máxima
%
Norte litoral 11 18
Norte desértica 5 9
60. 38
Norte valle transversal 11 16
Central litoral 11 17
Central interior 9 20
Sur litoral 12 22
Sur interior 12 22
Sur extremo 11 22
FUENTE: O.G.U.C 2017, ARTÍCULO 5.6.8.
3. Su durabilidad, de acuerdo a la norma NCh 789/1, deberá
corresponder a las cuatro primeras categorías, pero en este último
caso deberá haber sido preservada conforme a la norma NCh819.
TABLA 9. CATEGORÍA DE LA MADERA SEGÚN SU DURABILIDAD
Categoría Madera Nombre Común
1. Muy durables Alerce
Ciprés de las Guaitecas
Roble
2. Durables Lenga
Lingue
Raulí
3. Moderadamente
durables
Canelo
Coigüe
Tineo
Ulmo
4. Poco durables Araucaria
Eucalipto
Laurel
Mañío
5. No durables Pino insigne
Tepa
FUENTE: DE LOS AUTORES EN BASE A O.G.U.C 2017, ARTÍCULO 5.6.8
Artículo 5.6.9 Los entramados deberán cumplir con las condiciones que se fijan
a continuación:
61. 39
1. El peso propio del entramado que comprende, entre otros, las viguetas,
las cadenetas, el entablado de piso y los revestimientos de cielo, no podrá
ser mayor que 0,5 kPa (50kgf/m2).
2. El distanciamiento máximo, medido entre ejes, será de 0,50 m para las
viguetas y de 1,40 m para las cadenetas.
3. Las escuadrías de los entramados horizontales medidas en milímetros no
podrán ser inferiores a las que se indican, para las diferentes luces
máximas, en la siguiente tabla:
TABLA 10. ESCUADRÍAS MÍNIMAS DE ENTRAMADOS SEGÚN SU LUZ.
Luz Máxima (m)
Especie 1,6 2,4 3,2 3,6
Álamo 45x95 45x120 45x170 45x195
Alerce 45x70 45x120 45x145 45x170
Ciprés (guaitecas) 45x70 45x120 45x145 45x170
Coihue 45x70 45x120 45x145 45x170
Eucalipto 45x70 45x95 45x120 45x145
Laurel 45x70 45x120 45x145 45x170
Lenga 45x70 45x120 45x145 45x170
Lingue 45x70 45x120 45x145 45x145
Mañío 45x95 45x120 45x145 45x170
Olivillo 45x70 45x120 45x145 45x170
Pino araucaria 45x70 45x120 45x145 45x170
Pino insigne 45x95 45x120 45x170 45x195
Raulí 45x70 45x120 45x145 45x170
Roble 45x70 45x120 45x145 45x145
Tineo 45x70 45x120 45x145 45x170
Ulmo 45x70 45x95 45x145 45x145
FUENTE: O.G.U.C 2017, ARTÍCULO 5.6.9
4. La sobrecarga no podrá ser mayor de 1,5 kPa (150 kgf/m2). Sin embargo,
en entramados afectados excepcionalmente por sobrecargas
62. 40
comprendidas entre 1,5 kPa (150 kgf/m2) y 3,0 kPa (300 kgf/m2), se deberá
aumentar su resistencia adoptando uno de los siguientes procedimientos:
a. Disminuir a la mitad la distancia entre viguetas.
b. Duplicar la base de las viguetas manteniendo su altura
c. Aumentar la altura de las viguetas en un 40%, manteniendo sus
bases.
Artículo 5.6.10. Las vigas principales (vigas maestras) que soportan los
entramados horizontales deberán cumplir con las condiciones que se fijan a
continuación:
1. Tendrán dirección perpendicular a las viguetas del entramado horizontal.
2. Las escuadrías de las vigas principales que reciben carga de un
entramado dispuesto a uno de sus costados, medidas en milímetros, no
podrán ser inferiores a las que para las diferentes luces máximas de
entramados y luces máximas de la viga principal, se indican en la
siguiente tabla:
63. 41
TABLA 11. ESCUADRÍAS DE VIGAS PRINCIPALES SEGÚN SU LUZ Y LUZ DE ENTRAMADO.
Luz máxima viga principal (m)
Especies
Luz máxima
entramado
(m)
1,5 2 2,5 3
Eucalipto, Luma
1,6 45 x 70 45 x 95 45 x 120 45 x 120
2,4 45 x 70 45 x 120 45 x 120 45 x 145
3,2 45 x 95 45 x 120 45 x 145 45 x 170
3,6 45 x 95 45 x 120 45 x 145 45 x 170
Laurel, Lingue,
Pino Araucaria,
Roble, Tineo,
Ulmo
1,6 45 x 95 45 x 120 45 x 120 45 x 145
2,4 45 x 95 45 x 120 45 x 145 45 x 170
3,2 45 x 95 45 x 120 45 x 170 45 x 195
3,6 45 x 95 45 x 145 45 x 170 45 x 195
Ciprés, Coihue,
Lenga, Mañío,
Olivillo, Raulí,
Tepa
1,6 45 x 95 45 x 120 45 x 145 45 x 170
2,4 45 x 95 45 x 120 45 x 170 45 x 195
3,2 45 x 120 45 x 145 45 x 195 45 x 220
3,6 45 x 120 45 x 145 45 x 195 45 x 220
Alerce
1,6 45 x 95 45 x 120 45 x 145 45 x 170
2,4 45 x 120 45 x 145 45 x 170 45 x 220
3,2 45 x 120 45 x 170 45 x 195 70 x 195
3,6 45 x 120 45 x 170 70 x 170 70 x 195
Álamo, Pino
Insigne
1,6 45 x 95 45 x 120 45 x 170 45 x 195
2,4 45 x 120 45 x 145 45 x 195 45 x 195
3,2 45 x 145 45 x 170 45 x 220 70 x 220
3,6 45 x 145 70 x 195 45 x 195 70 x 220
FUENTE: O.G.U.C 2017, ARTÍCULO 5.6.10
64. 42
2.6.2. NCh 1537 Of 2009 “Diseño estructural – Cargas
Permanentes y Cargas de uso”
A continuación, se especificarán todos aquellos apartados de la Norma Chilena
1537 Of 2009 que tengan relevancia en algún ítem de la investigación.
4. Cargas permanentes, cargas de suelo y presión hidrostática.
4.1. Carga permanente
4.1.1. En la determinación de las cargas permanentes para el propósito del
diseño, se deben utilizar los pesos reales de los materiales y los elementos de
construcción de acuerdo a los valores de a continuación:
TABLA 12. EXTRACTO DENSIDADES DE MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN
Materiales de construcción
Maderas
Nacionales (humedad 12%)
Coníferas kg/m3
Alerce 542
Ciprés de la cordillera 546
Ciprés de las Guaitecas 509
Mañío macho 522
Pino araucaria 672
Pino insigne 513
Pino oregón 446
FUENTE: DE LOS AUTORES EN BASE A O.G.U.C 2017, ANEXO A.
65. 43
5. Cargas de uso
5.2 Cargas de uso de piso
5.2.1 Los pisos y techos se deben diseñar considerando el efecto más
desfavorable originado por una o más de las cargas de uso siguientes:
a) Cargas de uso utilizadas en el diseño de edificios y otras estructuras deben
ser como mínimo las indicadas en Tabla 13.
b) No aplica, tabiques móviles.
c) Las losas, cielos y otras superficies similares deben ser diseñadas para
soportar en forma segura las cargas uniformemente distribuidas, descrita
en a) y b), o para las cargas concentradas, cualquiera sea la que
produzca esfuerzos mayores en la estructura. Salvo que se especifique de
otra manera, la carga concentrada indicada en la Tabla 13 debe ser
considerada como uniformemente distribuida en un área cuadrada de
0,6 m2 y localizada en la zona más desfavorable para la estructura.
TABLA 13. CARGA DE USO UNIFORMEMENTE DISTRIBUIDA PARA PISOS
Tipo de
edificio
Descripción de uso
Cargas de
uso (kPa)
Cargas de
uso
(kgf/m2)
Viviendas
Áreas de uso general 2 200
Dormitorios y buhardillas
habitables
2 200
Balcones de área
menor a 10 m2
3 300
Entretecho con
almacenaje
1,5 150
FUENTE: DE LOS AUTORES EN BASE A NCH 1537 OF 2009, TABLA 4.
66. 44
5.2.2 Se debe considerar la alternancia de cargas en superficies donde la
aplicación de carga distribuida sobre algunos sectores de la estructura produzca
efectos más desfavorables que la aplicación de la carga sobre toda la
estructura.
8. Reducción de cargas de uso
En el diseño de elementos estructurales tales como costaneras, cerchas, losas
planas, vigas, columnas, muros y fundaciones, se permite reducir las cargas de
uso mínimas especificadas en la Tabla 13, de acuerdo con lo establecido en 8.1
y 8.2, según corresponda.
8.1 Reducción de cargas de uso para pisos
Los elementos estructurales en que Kll y At ≥ 36 m2, se pueden diseñar con un
valor de carga de uso reducido, con las excepciones siguientes:
- Las cargas de uso mayores que 5 kN/ m2 no se pueden reducir, salvo
elementos que soporten dos o más pisos, en cuyo caso la carga de
uso puede reducir un 20% como máximo.
- No aplica para estacionamientos.
- Para losas armadas en una dirección, el área tributaria (At) no debe
exceder el valor de 1,5 L2, donde L es la luz de la losa.
La carga de uso reducida se debe calcular mediante la expresión
siguiente:
67. 45
𝑳 = 𝑳𝒐(𝟎, 𝟐𝟓 +
𝟒, 𝟓𝟕
√𝑲𝒍𝒍 𝒙 𝑨𝒕
)
ECUACIÓN 1. CARGA DE USO REDUCIDA
L no debe ser menor que 0,5 Lo para estructuras de un piso y L no debe
ser menor que 0,4 Lo para estructuras de dos o más pisos.
En que:
Lo = Carga de uso soportada por el elemento (kN/ m2)
L = Carga de uso reducida para diseño del elemento (kN/ m2)
Kll = Factor de reducción por tipo de elemento estructural
At = Área tributaria (m2)
TABLA 14. FACTOR DE REDUCCIÓN POR TIPO DE ELEMENTO
Elemento Kll
Columnas interiores
Columnas exteriores sin losas en voladizo
4
4
Columnas de borde con losas en voladizo 3
Columnas de esquina con losas en voladizo
Vigas de borde con losas en voladizo
Vigas interiores
2
2
2
Otros elementos, incluyendo:
- Vigas de borde con losas en voladizo
- Vigas en voladizo
- Losas en una dirección losas en dos direcciones
- Elementos sin sistemas de transferencia continua del
corte perpendicular a la luz
1
FUENTE: NCH 1537 OF 2009, 8.1.
68. 46
TABLA 15. FACTOR DE REDUCCIÓN DE CARGA DE DISEÑO
At m2 Kll = 1 Kll = 2 Kll = 3 Kll = 4
0,00 1,00 1,00 1,00 1,00
5,00 1,00 1,00 1,00 1,00
10,00 1,00 1,00 1,00 0,97
15,00 1,00 1,00 0,93 0,84
20,00 1,00 0,97 0,84 0,76
25,00 1,00 0,90 0,78 0,71
30,00 1,00 0,84 0,73 0,67
35,00 1,00 0,80 0,70 0,64
40,00 0,97 0,76 0,67 0,61
45,00 0,93 0,73 0,64 0,59
50,00 0,90 0,71 0,62 0,57
55,00 0,87 0,69 0,61 0,56
60,00 0,84 0,67 0,59 0,54
65,00 0,82 0,65 0,58 0,53
70,00 0,80 0,64 0,57 0,52
75,00 0,78 0,62 0,55 0,51
80,00 0,76 0,61 0,54 0,51
85,00 0,75 0,60 0,54 0,50
90,00 0,73 0,59 0,53 0,49
FUENTE: NCH 1537 OF 2009, 8.1.
2.6.3. NCh 3171 Of 2010 “Diseño Estructural – Disposiciones
generales y combinaciones de cargas”
A continuación, se especificarán todos aquellos apartados de la Norma Chilena
3171 Of 2010 que tengan relevancia en algún ítem de la investigación.
1 Alcance y campo de aplicación
Esta norma establece las disposiciones generales y las combinaciones de carga
para el diseño de edificios y otras estructuras, de acuerdo a lo indicado en la
cláusula.
69. 47
9 Combinaciones de carga.
Las combinaciones de carga y los factores de carga indicados en 9.1 y 9.2
deben ser usados en el diseño de estructuras cuando las normas de diseño
correspondientes a los distintos materiales así lo indiquen.
2.6.4. NCh 1198 Of 2006 “Madera – Construcciones en
madera – Cálculo”
Se señala en el punto 1.1 de esta norma lo siguiente:
“Esta norma establece los métodos y procedimientos de diseño estructural que
determinan las condiciones mínimas que deben cumplir los elementos y las
uniones en las construcciones de madera aserrada, elaborada, laminada-
encolada y postes de madera”
Los puntos más relevantes de este documento, y que tienen directa incidencia
en esta investigación son:
Contenido de humedad
Se especifican diferentes humedades de equilibrio de diferentes zonas
geográficas de país (ver Tabla 41, Anexo A).
Tensiones y módulos elásticos para la madera aserrada
Se especifican tensiones y módulos de elásticos para las diferentes especies de
madera. Destacan por sobre el resto, las propiedades del pino radiata, dado
que es el material predominante del estudio.
70. 48
TABLA 16. TENSIONES ADMISIBLES PINO RADIATA
TENSIONES ADMISIBLES PINO RADIATA (Kgf/Cm2)20
Grado estructural Ff1) Fcp Ftp1) Fcn Fcz E en
flexión
2)
a) Visuales
GS 112 87 61 25 11 106995
G1 76 57 51 25 11 101900
G1 y mejor 97 79 56 25 11 102919
G2 55 66 41 25 11 90691
b) Mecánicos
C24 94,767 81,52 47,893 25,475 11,209 103938
C16 52,988 76,425 35,665 25,475 11,209 80501
1) Valores aplicables sobre piezas de altura de sección transversal 90
mm.
2) Valores aplicables sobre piezas de altura de sección transversal ≥ 180
mm. El módulo de elasticidad característico inherente al percentil 5%,
Efk, se puede estimas como 0,6 Ef
FUENTE: DE LOS AUTORES EN BASE A NCH 1198 OF 2006
Factores de modificación
Esta norma contempla factores de modificación para las tensiones admisibles
de la madera, las cuales se indican a continuación:
Factor de modificación por humedad, Kh.
Aplica cuando la humedad del sitio donde se construye se encuentra entre 12%
y 20%.
Factor de modificación por duración de carga, Kd.
20 Los datos entregados en la NCh 1198 Of 2006 están en MPa. Se construye la tabla
teniendo en cuenta que 1 MPa corresponde a 10,19 Kgf/cm2.
71. 49
Según sea la duración de la carga que afecta a la estructura, se aplicará este
factor.
Factor de modificación por trabajo conjunto, Kc.
Aplica cuando se conforma un sistema que comparte la carga. Debe consistir
en a lo menos tres elementos paralelos distanciados a no más de 610 mm y
dispuestos de tal forma que puedan soportar, en conjunto, la carga aplicada.
En caso de cumplirse esta condición, el factor Kc tiene un valor de 1,15.
La aplicación de los factores de modificación se verá en el CAPÍTULO III –
DEFINICIÓN DEL MODELO.
72. 50
2.7. Resumen capítulo II
A modo de resumen, a continuación, se detallan todos aquellos conceptos
importantes redactados a lo largo del capítulo II.
La investigación busca aumentar el uso de la madera, dado múltiples
factores, como por ejemplo, su contexto productivo nacional, sus
ventajas medioambientales y sus diferentes propiedades constructivas.
Los palet más utilizados a nivel nacional son el palet europeo y el palet
universal, en donde se utilizará este último en el desarrollo de la presente
investigación, los motivos han sido redactados en el numeral 2.3.3 de la
presente memoria.
La utilización de SAP2000 v19 como software de aplicación en el análisis
estructural de las diferentes propuestas constructivas queda respaldado
puesto que el software está dirigido a múltiples propósitos, de tal forma
que permite diseñar desde estructuras complejas hasta elementos de
menores dimensiones, a diferencia de su competencia ETABS, que está
diseñado y optimizado para el diseño de edificios de gran altura y/o
plantas repetitivas.
Según el artículo 4.1.6 de la O.G.U.C 2017, y puesto que la losa solo será
empleada como división de pisos de vivienda habitacional unifamiliar
(alcances de la presente memoria), es que no será necesario que la
propuesta cumpla con una resistencia acústica.
73. 51
Según el artículo 4.1.10 de la O.G.U.C 2017, y dado que la losa no forma
parte de la envolvente de la vivienda, es que no será necesario que la
propuesta cumpla con una resistencia térmica.
En cuanto a la resistencia ignífuga que debe cumplir la solución
constructiva, la tabla de a continuación sintetiza lo estipulado en el
artículo 4.3.3 y 4.3.4 de la O.G.U.C 2017 para establecer dicha
característica.
TABLA 17. REQUISITO IGNÍFUGO DE LA LOSA DE PALET
Destino del
edificio
Superficie edificada
m2
Número
de pisos
Tipo de
elemento
Resistencia
ignífuga
Habitacional Cualquiera 2
Soportante
horizontal
F-30
FUENTE: DE LOS AUTORES A PARTIR DE O.G.U.C 2017, ARTÍCULO 4.3.3 Y 4.3.4.
La superficie de edificación no se constituye como un parámetro
restrictivo para la solución a proponer.
Según el artículo 5.6.8 de la O.G.U.C del 2017 el pino radiata (material
predominante del palet) se considera no durable.
Según NCh 1537 Of 2009 “Diseño estructural – Cargas permanentes y
cargas de uso” se sintetiza lo siguiente:
o La densidad de pino insigne (pino radiata) es de 513 kg/m3.
o La carga de uso para viviendas es de 200 (kgf/m2)
o Si el área tributaria es mayor a 36 m2 será posible diseñar con un
valor de carga de uso reducido.
74. 52
Según NCh 3171 Of 2010 “Diseño estructural – Disposiciones generales y
combinaciones de cargas” no corresponde aplicar de combinaciones de
cargas, dado que el diseño en madera se debe ajustar a lo estipulado
por la norma específica de diseño en madera NCh1198.
De la NCh 1198 se entiende que las tensiones de diseño varían
dependiendo de la especie de la madera, de la humedad de equilibrio
y de la duración de carga a la que la estructura estará sometida.
Además, que dependiendo del tipo de solicitación que el o los elementos
estén sometidos se deben verificar los esfuerzos de flexión, compresión,
cizalle, aplastamiento, etc.
75. 53
CAPÍTULO III – DEFINICIÓN DEL MODELO
Ya expuestos los antecedentes generales en el capítulo anterior, se dará paso a
la generación de una propuesta que cumpla con los requerimientos necesarios
para ser utilizada constructiva y estructuralmente.
El objetivo de este capítulo es obtener una solución definitiva desde un punto de
vista estructural.
El flujo de las tareas involucradas en este capítulo partirá con ofrecer una primera
configuración de los palet para después dar paso a un análisis estructural y
posterior diseño de detalles.
La disposición que tendrán los elementos es el primer paso para definir el modelo,
dado que esta influirá en los esfuerzos a los que estarán sometidos las piezas que
conforman la solución constructiva.
76. 54
3.1. Consideraciones previas
A continuación, se detallan las consideraciones generales a utilizar en los
diferentes modelos a proponer como solución constructiva.
3.1.1. Materiales de construcción
Revestimiento de piso21
Se considera piso laminado de 6 mm de espesor del tipo Promo Nogal marca
Karson o equivalente técnico.
TABLA 18. PROPIEDADES PISO LAMINADO
Espesor
(mm)
Carga
(kg /m2)
Densidad
(kg/m3)
Módulo de
elasticidad (kg/cm2)
Piso
laminado
6 5,28 88 N.A
FUENTE: DE LOS AUTORES
Terciado estructural
Se considera tablero estructural de terciado de 15 mm de espesor de tipo
Infodema o equivalente técnico. Sus propiedades técnicas y mecánicas se
muestran a continuación.
TABLA 19. PROPIEDADES TERCIADO 15,1MM
Espesor
(mm)
Carga
(kg /m2)
Densidad
(kg/m3)
Módulo de
elasticidad
(kg/cm2)
Terciado
estructural
15 mm 8,02 535 63875
FUENTE: DE LOS AUTORES
21 Se considera solo su aporte en carga, no contribuye estructuralmente.
77. 55
El terciado estructural contribuirá estructuralmente, aportando con las
propiedades que se describieron previamente.
Elementos de madera
Los elementos de madera que se utilizarán en el sistema a proponer serán pino
radiata dimensionado seco, cuyas características se especificarán más
adelante.
Revestimiento de cielo22
Con el fin de dar un acabado del cielo de la habitación subyacente, se
considera placa de yeso cartón, del tipo RH en zonas húmedas y RF en zonas
comunes. Se recomiendan placas del tipo Volcán o equivalente técnico. Ver
Anexo C
3.1.2. Cargas de diseño
Cargas Uso
Según la Tabla 13. Carga de uso uniformemente distribuida para pisos, la carga
de uso para edificios habitacionales es de 200 Kgf/m2
22 Se considera solo su aporte en carga, no contribuye estructuralmente.
78. 56
Cargas muertas o permanentes
En la siguiente tabla se muestran las cargas por unidad de superficie que estarán
presentes en el modelo propuesto. Estas cargas están vinculadas a los materiales
que componen el paquete estructural.
TABLA 20. CARGAS MUERTAS DE LA LOSA
Material Descripción técnica Carga (kgf/ m2)
Plancha de yeso cartón RF, e = 12,5 mm 10,5
Palet Tipo universal 23,30
Placa de terciado e = 15mm 8,00
Piso Laminado e = 6 mm 5,28
Carga Muerta Total (kgf/m2) 47,08
FUENTE: DE LOS AUTORES
Cargas totales
Lo anterior determina la carga total de diseño, lo cual queda ilustrado en la
siguiente tabla:
TABLA 21. CARGA TOTAL DE DISEÑO
Carga muerta (kgf/m2) 47,08
Carga de uso (kgf/m²) 200
Carga total de diseño (kgf/m²) 247,08
FUENTE: DE LOS AUTORES
3.1.3. Propiedades Pino Radiata
A continuación, se presentan las propiedades mecánicas del Pino Radiata,
según lo especificado en la NCh 1198.
79. 57
Contenido de humedad
Estará directamente relacionado con la humedad de equilibrio de cada zona
(ver Anexo A, Tabla 41. Humedad de equilibrio por región geográfica).
Grado estructural visual de la madera
Corresponde a la clasificación de las maderas de acuerdo al nivel de defectos
que presenta, clasificándose en 4 grados estructurales de acuerdo a la siguiente
tabla:
TABLA 22. GRADO ESTRUCTURAL DE LA MADERA
Grado estructural Razón de resistencia
G1 0,75
G2 0,60
G3 0,48
G4 0,38
FUENTE: DE LOS AUTORES EN BASE A NCH 1198.
Para el caso se considera pino radiata con un grado estructural G2.
3.1.4. Tensiones de diseño Pino Radiata
Según lo dispuesto en el capítulo anterior y en concordancia con lo señalado
anteriormente referente al grado estructural visual de la madera, los valores de
las tensiones de diseño son los siguientes:
TABLA 23. TENSIONES ADMISIBLES PINO RADIATA
FUENTE: DE LOS AUTORES EN BASE A NCH 1198
TENSIONES ADMISIBLES PINO RADIATA (Kgf/cm2)
Grado estructural Ff Fcp Ftp Fcn Fcz E
G2 55 66 41 25 11 90691
80. 58
3.1.5. Modificación de las tensiones de diseño
Modificación por humedad (Kh)
Aplica cuando la humedad de servicio (Hs) se encuentra entre 12% y 20%. Este
factor se determina con la siguiente ecuación:
𝑲𝒉 = 𝟏 − ∆𝑯 ∗ ∆𝑹 ECUACIÓN 2. FACTOR DE CORRECCIÓN POR
HUMEDAD
Donde:
ΔH: Diferencia entre el contenido de humedad de servicio respecto al contenido
de humedad con el que se obtuvieron las tensiones de diseño (12%).
ΔR: Variación porcentual de resistencia que sufre la madera, por cada 1 punto
de variación en el contenido de humedad, dependiendo del tipo de esfuerzo.
Se obtiene de la Tabla 42. Valores ΔR, Anexo A.
Para el caso de una humedad de servicio igual a 14% (promedio de humedades
en las diferentes regiones de Chile) el factor Kh sería:
TABLA 24. FACTOR KH PARA UN 14% DE HUMEDAD
Ff Fcp Ftp Fcn Fcz E
Kh 0,950 0,904 0,950 0,934 0,970 0,966
FUENTE: DE LOS AUTORES
Modificación por duración de carga (Kd)
Aplica cuando la carda de diseño tiene una duración distinta a 10 años. Este
factor está determinado por la siguiente ecuación:
81. 59
𝑲𝒅 =
𝟏, 𝟕𝟒𝟕
𝒕 𝟎,𝟎𝟒𝟔𝟒
+ 𝟎, 𝟐𝟗𝟓
ECUACIÓN 3. FACTOR DE CORRECCIÓN POR DURACIÓN
DE CARGA
Donde:
t: duración de carga expresado en segundos.
Para el caso de estudio, se considera una duración de carga de 12 horas;
implicando que Kd tiene un valor de 1,36.
Este factor no aplica al módulo de elasticidad.
Tensiones de diseño considerando factores de corrección
En la siguiente tabla se muestran los valores finales de las tensiones de diseño del
Pino Radiata.
TABLA 25. TENSIONES DE DISEÑO DEL PINO RADIATA
Tensiones de diseño (Kgf/cm2)
Grado estructural Ff Fcp Ftp Fcn Fcz E
G2 55,026 66,235 40,760 25,475 11,209 90691,000
Kh 0,950 0,904 0,950 0,934 0,970 0,966
Kd 1,360 1,360 1,360 1,360 1,360 -
Tensiones dis 71,075 81,411 52,648 32,351 14,783 87607,506
FUENTE: DE LOS AUTORES
Es importante destacar que los factores de corrección que no se nombraron en
la tabla anterior, no aplican para el caso de estudio.
82. 60
3.2. Propuestas Constructiva y Análisis estructural23
El primer paso a realizar en el ciclo del análisis estructural será comprobar el
elemento estructural cuya función será soportar la descarga de los palet, el que
además, deberá cumplir con las condiciones establecidas por el marco
normativo vigente.
La primera iteración consta de vigas de madera (ver Figura 15) distanciadas a
240 cm. una de otra, con una distancia entre apoyos igual al largo nominal de
las piezas de este tipo, 320 cm.
Las uniones entre los palet, en caso de usarse, se estudiarán únicamente si las
vigas cumplen con los requisitos estructurales.
FIGURA 15. ESQUEMA PRIMERA PROPUESTA
FUENTE: DE LOS AUTORES
23 Las fórmulas que se utilizan en este numeral corresponden a las proporcionadas po la
NCh 1198 Of. 2006
83. 61
Luego de definir la disposición de los elementos se da paso al análisis estructural.
3.2.1.1. Análisis estructural
Se calcula la viga central, dado que es la viga que posee la mayor área
tributaria, por ende, es el elemento con mayor solicitación.
L : 3,2 [m]
Área tributaria : 7,68 [m]
Q distribuido :
7,68 [𝑚]∗247,08 [
𝐾𝑔𝑓
𝑚2 ]
3,2 [𝑚]
= 592,99 [
𝑘𝑔𝑓
𝑚
]
M max :
𝑄∗𝐿2
8
=
592,99∗3,22∗100
8
= 75903,8 [𝐾𝑔𝑓 ∗ 𝑐𝑚]
Se define una viga de madera compuesta por diferentes piezas. La geometría
de esta viga se observa en la siguiente figura:
FIGURA 16. PROPUESTA DE VIGA 1
FUENTE: DE LOS AUTORES
84. 62
Propiedades geométricas de la sección
Para calcular las propiedades geométricas de la sección (Figura 16) se considera
una sección compuesta y el aporte del tablero de terciado estructural24. Los
detalles de los cálculos se pueden observar en el Anexo B.
Inercia : 6565,5 cm4
Wt : 779,3 cm3
h : 19 cm
b : 4,5 cm
St : 141,75 cm2
3.2.1.2. Verificación de tensiones
El elemento a diseñar se encuentra en un estado de flexión pura, por lo cual y
en concordancia con lo estipulado en la NCh 1198, se debe verificar para tales
efectos.
Verificación del canto traccionado
Para esto se debe cumplir que:
𝑭𝒇 ≤ 𝑭𝒇, 𝒅𝒊𝒔 𝒕 ECUACIÓN 4. CONDICIÓN DE DISEÑO CANTO
TRACCIONADO
Donde:
𝑭𝒇 =
𝑴𝒎𝒂𝒙
𝑾𝒕
ECUACIÓN 5. TENSIÓN TRABAJO DE FLEXIÓN
24 Se considera un ancho igual a 6 veces el espesor del tablero de terciado.
85. 63
𝐹𝑓 =
75903 [𝐾𝑔𝑓 ∗ 𝑐𝑚]
779,3 [ 𝑐𝑚3]
= 97,39 [
𝑘𝑔𝑓
𝑐𝑚2
]
𝐹𝑓, 𝑑𝑖𝑠 𝑡 = 𝐹𝑓 𝑑𝑖𝑠 ∗ 𝐾ℎ𝑓 ECUACIÓN 6. TENSIÓN DE DISEÑO A FLEXIÓN
Siendo:
Ff : Tensión de trabajo expresada en Kgf/cm2
Ff dis : Tensión de diseño obtenida en Tabla 25, expresada en Kgf/cm2
Khf : Factor de corrección por altura de flexión.
El factor Khf cuantifica la disminución de resistencia y se utiliza para elementos
de altura de flexión mayores a 5 cm. La ecuación que rige este factor depende
de la especie de la madera, siendo el caso del pino radiata la ecuación queda
como sigue:
𝑲𝒉𝒇 = (
𝟗
𝒉
) 𝟏/𝟓
ECUACIÓN 7. FACTOR DE CORRECCIÓN POR ALTURA DE
FLEXIÓN
Reemplazando en la Ecuación 7:
𝐾ℎ𝑓 = (
9
19
)
1
5 = 0,861
Reemplazando los datos anteriormente obtenidos en la Ecuación 4:
97,39 [
𝐾𝑔𝑓
𝑐𝑚2
] ≤ 71,075 [
𝐾𝑔𝑓
𝑐𝑚2
] ∗ 0,861
97,3 [
𝐾𝑔𝑓
𝑐𝑚2
] ≤ 61,2 [
𝐾𝑔𝑓
𝑐𝑚2
]
86. 64
3.2.1.3. Conclusión de la primera propuesta
De acuerdo a lo anterior, se aprecia que la condición de canto traccionado no
cumple para la configuración inicial, por consiguiente, se desecha esta
propuesta y se pasa a realizar el cálculo de otra opción.
3.2.2. Segunda propuesta
A diferencia de la propuesta anterior que consideraba la unión de dos palet,
esta consta de vigas de madera (ver Figura 17) distanciadas a 120 cm (largo
palet) una de otra, con una distancia entre apoyos igual al largo nominal de las
piezas de este tipo, 320 cm.
FIGURA 17. ESQUEMA SEGUNDA PROPUESTA
FUENTE: DE LOS AUTORES
En color rojo se muestra el área tributaria que descarga sobre la viga con mayor
solicitación.
87. 65
3.2.2.1. Análisis estructural
Al igual que en la propuesta anterior, se realiza el cálculo con la viga central por
ser el elemento más solicitado estructuralmente. Según el esquema anterior se
desprenden los siguientes datos:
L : 3,2 [m]
Área tributaria : 3,84 [m]
Q distribuido :
3,84 [𝑚]∗247,08 [
𝐾𝑔𝑓
𝑚2 ]
3,2 [𝑚]
= 296,5 [
𝑘𝑔𝑓
𝑚
]
M max :
𝑄∗𝐿2
8
=
296,5∗3,22∗100
8
= 37951,9 [𝐾𝑔𝑓 ∗ 𝑐𝑚]
Q max :
𝑄∗𝐿
2
=
296,5∗3,2
2
= 474,4 [𝐾𝑔𝑓]
Propiedades geométricas de la sección
Se mantiene la sección transversal de la primera propuesta, por lo que el
momento de inercia y el momento resistente son:
Inercia : 6565,5 [cm4]
Wt : 779,3 [cm3]
h : 19 [cm]
b : 4,5 [cm]
St : 141,75 [cm2]
88. 66
3.2.2.2. Verificación de tensiones
Del mismo modo que se hizo en el caso anterior se deben verificar las tensiones
a las que está sometida esta viga. Para esto se deben cumplir las siguientes
condiciones.
Verificación del canto traccionado
Para realizar esta verificación se debe cumplir lo señalado en la Ecuación 4.
Reemplazando los datos en la Ecuación 5, se obtiene lo siguiente:
𝐹𝑓 =
𝑀𝑚𝑎𝑥
𝑊𝑡
=
37951,9 [𝐾𝑔𝑓 ∗ 𝑐𝑚]
779,3 [𝑐𝑚3]
= 48,7 [
𝐾𝑔𝑓
𝑐𝑚2]
La tensión de diseño a flexión corresponde a la misma que se mostró en la
propuesta anterior, por lo tanto:
𝑭𝒇 ≤ 𝑭𝒇, 𝒅𝒊𝒔 𝒕
𝟒𝟖, 𝟕 [
𝑲𝒈𝒇
𝒄𝒎 𝟐] ≤ 𝟕𝟏, 𝟎𝟕 [
𝑲𝒈𝒇
𝒄𝒎 𝟐] ∗ 𝟎, 𝟖𝟔
𝟒𝟖, 𝟕 [
𝑲𝒈𝒇
𝒄𝒎 𝟐] ≤ 𝟔𝟏, 𝟐 [
𝑲𝒈𝒇
𝒄𝒎 𝟐]
Se cumple que la tensión de diseño es mayor a la tensión de trabajo de la pieza.
Con lo anterior se puede decir que la viga propuesta cumple la condición por
canto traccionado.
Verificación del canto comprimido
Se verifica la viga a este tipo de esfuerzo cuando la razón h/b del elemento
supera los valores impuestos en la Tabla 44 (ver Anexo B).
89. 67
En este caso se cumple con lo siguiente:
TABLA 26. COMPARACIÓN RAZÓN H/B
Razón h/b viga propuesta Razón máxima h/b
𝒉
𝒃
=
𝟏𝟗
𝟒, 𝟓
= 𝟒, 𝟐𝟐 7
FUENTE: DE LOS AUTORES
De la tabla anterior se infiere que la verificación por canto comprimido no es
necesaria para este caso.
Verificación por cizalle
Se debe verificar que la tensión de trabajo de cizalle sea menor o igual que la
tensión de diseño de acuerdo a la siguiente expresión:
𝑓𝑐𝑧 ≤ 𝐹𝑐𝑧, 𝑑𝑖𝑠 ∗ 𝐾𝑟 ECUACIÓN 8. CONDICIÓN DE DISEÑO POR CIZALLE
Donde:
fcz : Tensión de trabajo de cizalle expresada en [kgf/cm2].
Fcz,dis : Tensión de diseño en cizalle (ver Tabla 25).
Kr : Factor de corrección por rebaje, aplica si la viga tiene
rebajes en los puntos de corte máximo.25
La tensión de trabajo está definida por la siguiente ecuación:
𝑓𝑐𝑧 = 1,5 ∗
𝑄𝑚𝑎𝑥
𝑆𝑡
ECUACIÓN 9. TENSIÓN DE TRABAJO DE CIZALLE
25 No aplica en este caso.
90. 68
Donde:
Qmax : Corte máximo
St : Sección transversal
Reemplazando los datos en la Ecuación 9:
𝑓𝑐𝑧 = 1,5 ∗
𝑄𝑚𝑎𝑥
𝑆𝑡
= 1,5 ∗
474,4
141,75
= 5,03 [
𝐾𝑔𝑓
𝑐𝑚2]
Comparando las tensiones de diseño con las tensiones de trabajo se tiene lo
siguiente:
𝑓𝑐𝑧 ≤ 𝐹𝑐𝑧, 𝑑𝑖𝑠 ∗ 𝐾𝑟
5,03 [
𝐾𝑔𝑓
𝑐𝑚2] ≤ 14,78 [
𝐾𝑔𝑓
𝑐𝑚2]
Conforme con lo anterior se puede decir que la solución propuesta verifica la
condición de cizalle.
Verificación por deformación
Se verifica la deformación de la solución con el fin de garantizar la funcionalidad
del elemento y proteger elementos frágiles que puedan sufrir fisuras producto de
deformaciones excesivas de los elementos soportantes.
En este caso se diferencian cargas permanentes y cargas eventuales, estas
quedaron estipuladas en el punto 3.1.2 Cargas de diseño; llamando cargas
muertas a las cargas permanentes y cargas eventuales a la sobrecarga de uso.
91. 69
La condición que debe cumplirse para que el elemento cumpla esta condición
está dada por la siguiente ecuación:
𝛿 𝑡𝑜𝑡 ≤ 𝛿 𝑎𝑑𝑚 ECUACIÓN 10. CONDICIÓN DE DEFORMACIÓN
Siendo:
𝛿 𝑡𝑜𝑡 = 𝛿𝑒 ∗ (1 + 𝜌) ECUACIÓN 11. DEFORMACIÓN TOTAL
Donde:
δtot : Deformación total expresada en [cm]
δe : Deformación elástica
δamd : Deformación admisible, resultado de la división de la luz por 360;
expresada en [cm].
ρ : Factor de creep, que cuantifica la deformación adicional que sufre
el elemento del flujo plástico.
El factor de creep tiene dependencia del grado de humedad que posee la
madera, tomando valores mayores en el caso de que se encuentren en estado
verde versus un estado seco. Este factor está definido por la ecuación que se
muestra a continuación.
𝜌 =
1
𝐾𝛿
− 1 ECUACIÓN 12. FACTOR CREEP
92. 70
Siendo:
𝐾𝛿 =
3
2
−
𝑔
𝑞
Para h < 20 % (1)
𝐾𝛿 =
5
3
−
𝑔
𝑞
∗
4
3
Para h ≥ 20% (2)
Donde:
g : carga permanente
q : carga de diseño (permanentes más eventuales)
Para determinar el valor de Kδ se opta por utilizar la condición (1), dado que del
listado que se muestra en el Anexo A, Equilibrio de diferentes regiones
geográficas del Chile, se observa que la mayor humedad corresponde al 19%.
Valorizando la Ecuación 12, se tiene lo siguiente:
𝐾𝛿 =
3
2
−
47,08 [
𝑘𝑔
𝑚2]
247,08 [
𝑘𝑔
𝑚2]
= 1,31
𝜌 =
1
1,31
− 1 = −0,24
De la misma norma se tiene que:
𝛿𝑒 =
5 ∗ 𝑄 ∗ 𝐿4
348 ∗ 𝐸 ∗ 𝐼
ECUACIÓN 13. DEFORMACIÓN DE VIGA SIMPLEMENTE
APOYADA CON CARGA DISTRIBUIDA
93. 71
Siendo:
Q distribuido : Carga distribuida.
L : Distancia entre apoyos.
E : Módulo de elasticidad.
I : Momento de inercia de la viga.
Reemplazando con valores (señalados con anterioridad en el punto 3.2.2.1
Análisis estructural) en la Ecuación 13 se tiene:
𝛿𝑒 =
5 ∗ 2,96 [
𝐾𝑔𝑓
𝑐𝑚2] ∗ 320⁴ [𝑐𝑚4
]
348 ∗ 87607,5 [
𝐾𝑔𝑓
𝑐𝑚2] ∗ 6565,5[𝑐𝑚4]
= 0,775
Ya teniendo los datos necesarios para obtener el valor de la deformación total
(δtot) se procede a calcular su valor, para luego verificar la condición de
deformación impuesta por la norma.
Reemplazando en la Ecuación 11. Deformación total:
𝛿 𝑡𝑜𝑡 = 0,775 ∗ (1 − 0,24) = 0,589 [𝑐𝑚]
Determinando el valor de δadm como la distancia entre apoyos (L) dividida por
300 se llega a:
𝛿 𝑡𝑜𝑡 ≤ 𝛿 𝑎𝑑𝑚
0,589 ≤ 0,88
Por lo tanto el elemento cumple la condición de deformación.
94. 72
3.2.2.3. Cálculo de unión clavada
Tal como se muestra en la Figura 16, se debe considerar la unión de las piezas de
madera de 2”x2” con la viga de 2”x10”. Dicha unión será mediante clavos
corriente de 3“. La resistencia26 de este tipo de clavos al cizalle corresponde a
2400 Kgf/cm2.
Para este cálculo se debe trabajar con los datos mostrados en el punto 3.2.2.1
en conjunto con lo señalado por la NCh 1198 Of. 1991 en el punto 10.9.2.2 en el
que se muestra la siguiente ecuación:
𝑃𝑐𝑙,𝑎𝑑𝑚 = 3,5 ∗ 𝐷1,5
∗ 𝜌0,𝑘
0,5 ECUACIÓN 14. CAPACIDAD ADMISIBLE PARA CLAVO
SOMETIDO A CIZALLE (1)
Siendo:
D : Diámetro del clavo en [mm]27
ρ0,k : Densidad anhidra característica basada en masa y volumen
anhidro, en [kg/m3].28
Reemplazando se tiene:
𝑃𝑐𝑙,𝑎𝑑𝑚 = 3,5 ∗ 3,51,5
∗ 3700,5
= 441 𝐾𝑔
Con la siguiente expresión se calcula el número de clavos (n):
26 Resistencia obtenida en apuntes de clases, Diseño y Construcción en madera.
Semestre primavera. 2015.
27 Diámetro de clavo de 3” corresponde a 3,5 mm. Tabla N2 del Anexo N de la NCh 1198
Of.91
28 Obtenida de la tabla E1 del Anexo E de NCh 1198 Of. 91
95. 73
𝑛 =
𝑄 ∗ 𝐿
2
𝑃𝑐𝑙,𝑎𝑑𝑚
ECUACIÓN 15. NÚMERO DE CLAVOS
Reemplazando los valores en la ecuación anterior se tiene que:
𝑛 =
244,08 ∗ 3,2
2
441
= 0,88 𝑐𝑙
Esto establece que un clavo de 3” cumple con los requerimientos.
Para contrastar el resultado obtenido al reemplazar los datos en la Ecuación 15,
se verificará con una resistencia admisible del clavo distinta, dada por la
siguiente expresión:
𝑃𝑐𝑙,𝑎𝑑𝑚 = 𝐹. 𝑆 ∗ 𝑓𝑦 ∗ 𝐴 ECUACIÓN 16. CAPACIDAD ADMISIBLE PARA CLAVOS
SOMETIDOS A CIZALLE (2)
Siendo:
F.S. : Factor de seguridad (0,6)29.
fy : Límite de fluencia del acero 2400 [Kg/cm2].
A : Área del clavo
Con la siguiente expresión se da paso al cálculo del área del clavo:
𝐴 = 𝜋 ∗ (
𝐷
2
)2 ECUACIÓN 17. ÁREA DEL CLAVO
𝐴 = 0,096 𝑐𝑚2
29 Apunte de clases Taller de hormigón. Semestre primavera. Universidad Central de
Chile. 2016.
96. 74
Por lo tanto:
𝑃𝑐𝑙,𝑎𝑑𝑚 = 0,6 ∗ 2400 [
𝐾𝑔
𝑐𝑚2] ∗ 0,096[𝑐𝑚2
] = 138 [𝐾𝑔]
Reemplazando los nuevos datos de capacidad admisible del clavo en la
Ecuación 15, se tiene:
𝑛 =
247 ∗ 3,2
2
138
= 2,86 𝑐𝑙
En resumen, la primera opción obliga a contemplar como mínimo 1 clavo, y la
segunda opción a lo menos 3 clavos, ambos distribuidos a lo largo de los 3,20m.
En resumen, de acuerdo a lo anterior, sumado a criterios constructivos y a que
los elementos trabajan de forma solidaria, se opta por disponer de clavos (de
características ya mencionadas) distanciados a 50 cm uno de otro.
Por lo tanto, esta segunda propuesta cumple con los requisitos estructurales, de
ahora en más el estudio continuará con ésta.
97. 75
3.3. Verificación del palet
Para evaluar el desempeño estructural de la unidad de palet se hará uso del
software nombrado en el capítulo II, SAP 2000 en su versión 19.
El desarrollo de este numeral consta de impresiones de página que evidencian
paso a paso lo necesario para desarrollar el modelo en dicho programa.
3.3.1. Modelo SAP
Según lo visto anteriormente, ya se tiene el elemento que brindará soporte al
palet, así como también la disposición que tendrá este, es decir, sobre qué lado
quedará apoyado en las vigas.
El modelo SAP que se muestra en la siguiente secuencia de pasos pretende
representar con cierta fidelidad el comportamiento de la estructura propuesta.
Para realizar esto se deben definir materiales y sus propiedades mecánicas,
definir secciones transversales de los elementos que componen el conjunto
estructural, asignar cargas y definir en qué lugar estará apoyado el palet.
Supuestos y consideraciones del modelo
El modelo contempla la evaluación de un solo palet, ya que en la solución
propuesta es el estado más desfavorable.
Se consideran apoyos simples en los tacos que estén en contacto con la viga.
Los elementos que conforman la plataforma (ver 2.3.2) deben estar dispuestos
de forma perpendicular a la viga o elemento que soporte el palet.
98. 76
Los diferentes elementos del palet se considerarán empotrados en ambos
extremos, dado que en la realidad las uniones poseen más un clavo,
restringiendo los desplazamientos y las rotaciones en las uniones.
Se evaluarán los elementos del palet individualmente, pero con los esfuerzos a
los que están sometidos con su trabajo conjunto.
3.3.1.1. Definición del material
En los datos requeridos para definir los materiales en el programa, se completan
con la información de peso por unidad de volumen (weight per unit volume) y
módulo de elasticidad (modulus of elasticity).
99. 77
Pino radiata
FIGURA 18. DEFINICIÓN DE LAS CARACTERÍSTICAS DE PINO RADIATA
FUENTE: DE LOS AUTORES
Cabe mencionar que se optó por una densidad igual a 650 Kg/m3 con el fin de
acercar el peso total del palet a lo establecido por la ficha técnica del
proveedor.
100. 78
o Terciado Estructural
FIGURA 19. DEFINICIÓN DE PROPIEDADES DEL TERCIADO ESTRUCTURAL
FUENTE: DE LOS AUTORES
Los datos de este cuadro corresponden a los proporcionados por el proveedor.
101. 79
3.3.1.2. Definición de las secciones
Sección de marco (frame section)
Todos los elementos a excepción de la placa de terciado estructural se dibujan
con la herramienta frame section.
FIGURA 20. DEFINICIÓN DE LAS SECCIONES
FUENTE: DE LOS AUTORES
El paso anterior se reitera para todas las secciones que se muestran a
continuación:
TABLA 27. SECCIONES DEL MODELO
Sección Altura (depth) [cm] Ancho (width) [cm]
1,5x9 1,5 9
2x9 2 9
9x9x9 9 9
9x9x14 9 14
FUENTE: DE LOS AUTORES
102. 80
Los extremos de los componentes del modelo se consideran empotrados,
debido a que en la realidad en las uniones de éstos existe más de un clavo, lo
que implica una restricción a los giros y a los desplazamientos en las uniones.
Sección de área (area section)
FIGURA 21. DEFINICIÓN DE LA SECCIÓN DE ÁREA
FUENTE: DE LOS AUTORES
Se define un área con formato Shell-thin, siendo este el caso más cercano al
comportamiento de la placa de terciado en la realidad. El espesor de la placa
se introduce en la sección bending.
103. 81
3.3.1.3. Modelo
Ya teniendo configurado el material y las secciones de los elementos que
conforman el sistema, se procede a modelar la solución en el programa.
FIGURA 22. MODELO SAP
FUENTE: DE LOS AUTORES
La placa de terciado que está ubicada sobre el palet ha sido dividida en
secciones menores, para efectos de cálculo estructural.
3.3.1.4. Cargas
Mediante la herramienta de cargas (assing area uniform load) se procede a
cargar la sección de área con 212,78 Kg/m2 correspondientes a la suma de
carga de uso y carga permanente (detalladas con anterioridad). El peso propio,
que forma parte de las cargas permanentes no se contempla en este ítem dado
que el programa considera por sí solo este tipo de cargas.
104. 82
FIGURA 23. ASIGNACIÓN DE CARGAS
FUENTE: DE LOS AUTORES
Con la incorporación de las cargas al modelo, se cumplen todos los requisitos
para poder analizar el modelo en el programa.
105. 83
3.3.1.5. Resultados
Se extraen del programa los valores de momento y corte de cada una de las
piezas, discriminando al elemento más solicitado de manera visual.
FIGURA 24. MOMENTOS DEL MODELO
FUENTE: DE LOS AUTORES
Con el propósito de comprobar la resistencia del o los elementos más solicitados,
se trabajará con las piezas según su sección (Tabla 27), que presenten mayores
valores absolutos de momento.
Del mismo modelo se observa que las fuerzas axiales de las piezas son cercanas
a cero (Figura 25), exceptuando los tacos. Por ende, las piezas se verificarán
únicamente al esfuerzo de flexión pura al igual que lo señalado en el punto
3.2.2.2.
106. 84
FIGURA 25. FUERZAS AXIALES DEL MODELO
FUENTE: DE LOS AUTORES
Luego de identificar al elemento más solicitado por cada sección, se extraen los
datos de la siguiente ventana:
FIGURA 26. DIAGRAMA DE RESULTADOS SAP
FUENTE: DE LOS AUTORES