Uniones y Criterios de Diseño en Cerchas de Madera: Tipos y Especificaciones

Uniones en Cerchas de Madera

Las uniones son un aspecto fundamental en el diseño y la construcción de cerchas de madera. A continuación, se describen los tipos de uniones más comunes, junto con sus especificaciones técnicas:

Uniones con Placas de Contrachapado Fenólico Estructural

Figura 11-21: Unión de los elementos de una cercha mediante pernos. Figura A, encuentro entre tirante simple y pares doble. Figura B, encuentro entre diagonales simples y pares dobles.

• Se consideran para uniones las placas de tableros contrachapados fenólicos, de un mínimo de 5 chapas y un espesor que debe fluctuar entre 3D y 4D (D = diámetro del clavo).
• También se pueden utilizar tableros de hebras orientadas (OSB), resistentes a la humedad, con un espesor entre 3D a 4,5D.
• Se pueden usar planchas de acero de al menos 2 mm de espesor.

Los espaciamientos mínimos en las uniones de tableros derivados de la madera clavados a estructuras de madera son los siguientes:

• Entre clavos: 5D
• Al borde cargado: 4D en contrachapado; 7D en tableros de hojuelas orientadas
• Al borde descargado: 2,5D

Figura 11-22: Figuras A) y B) muestran encuentro entre elementos de una cercha unidos con tablero contrachapado.

Uniones con Placas Metálicas

Las placas metálicas se fabrican a base de planchas de acero de al menos 2 mm de espesor y deben cumplir con las siguientes recomendaciones:

• Tensión de ruptura en tracción: 310 MPa
• Tensión de fluencia: 230 MPa

Su fijación a la madera puede ser mediante dientes incorporados o con fijaciones mecánicas como clavos o tornillos. En ambos casos, se deben seguir las recomendaciones e instrucciones del fabricante.

Para su uso en madera, estas placas deben cumplir con las siguientes condiciones:

• Madera seca: humedad menor al 20%.
• Mismo grosor de las piezas a unir: tolerancia de ±1 mm.
• Espesor de las piezas a unir: igual o mayor que el doble de la penetración del diente para el caso de placas dentadas.
• El diente debe ser hincado con su eje perpendicular a la superficie de la madera.
• Deben existir dos placas actuando como cubrejuntas sobre las dos caras de los extremos de las piezas de madera que convergen a una unión o empalme, las que para el caso de las placas dentadas se deben incrustar simultáneamente.

Es importante destacar que para evitar que las placas metálicas se deformen durante su instalación, se debe usar una prensa que haga penetrar completa y simultáneamente los dientes en la madera. No se acepta el uso de martillos o similares.

Figura 11-23: Unión de los elementos de una cercha mediante placas metálicas dentadas.

Criterios de Diseño de una Cercha

Su diseño permite resistir solamente solicitaciones axiales puras, tracción y compresión, debiendo estar las cargas aplicadas tanto en los nudos supuestos como articulados.

En las cerchas triangulares, para entender el comportamiento y descomposición de las fuerzas que la solicitan, las piezas diagonales que suben hacia la parte de los apoyos trabajan por compresión, en tanto que las barras verticales son traccionadas (Figura 11-24 A). Si las diagonales bajan hacia la parte de los apoyos, es decir, desde el centro hacia los lados, funcionan a tracción a modo de tirantes y los montantes verticales son piezas comprimidas (Figura 11-24 B). El cordón superior trabaja a compresión y el inferior a tracción. Las máximas solicitaciones no se producen en la parte central de la armadura sino sobre los apoyos, dependiendo su magnitud de la pendiente de la cubierta.