Uniones mecánicas de la madera
Uniones mecánicas de la madera
Uniones mecánicas de la madera
Las piezas se unen mediante elementos auxiliares, generalmente metálicos, denominados herrajes que son los responsables de transmitir los esfuerzos. Son los más empleados en la actualidad ya que mejoran los bajos rendimientos de las uniones tradicionales. Debe evitarse un exceso de elementos metálicos, ya que la unión estará mejor resuelta cuento menos piezas metálicas contenga y más simple sea su ejecución.
Su marcado CE se realiza a través de Documentos de Evaluación Europeos (DEE), se corresponden con los EAD (European Assessment Document), que son especificaciones técnicas europeas armonizadas desarrolladas por la EOTA (European Orgnisation for Technical Assessment). El producto (fijación) se evalúa por organismos notificados reconocidos por EOTA de acuerdo con el DEE correspondiente para la concesión de su marcado CE voluntario y emisión del correspondiente documento ETA (European Technical Assessments = Evaluación Técnicas Europeas) del producto.
Según la forma en que transmiten los esfuerzos se clasifican en clavijas y en superficie.
A.- Clavija
Se corresponden con los grapas, clavos o puntas, tornillos, tirafondo, pernos y pasadores o espigas.
Su marcado CE se realiza a través de Documentos de Evaluación Europeos (DEE – EAD)
- Grapas (Wood-based dowel type fasteners) (EAD nº 130767-00-0603).
- Clavos y tornillos para la fijación de placas en estructuras de madera
- Tornillos para construcciones de madera (EAD nº 130118-00-0603).
- Clavo de aluminio perfilado (Profiled aluminium nail for use in timber structures (EAD nº 130287-00-0603).
- Pernos (Inserts for use in timber constructions) (EAD nº 130324-00-0603).
B.- Superficie
Son elementos de fijación de forma circular o rectangular que se introducen entre dos piezas de madera afianzándose mediante un perno. Se corresponden con los conectores de anillo, de placa, de placa dentada, etc. El esfuerzo se transmite a través de una mayor superficie, también resisten los esfuerzos de cortante y son aún más exigentes en lo que se refiere a su separación. Incluye los siguientes tipos:
B.1.- Conectores superficiales
B.1.1.- Placas clavos
También llamadas “placas dentadas”, son planchas de acero con púas o dientes en una o en las dos caras, las cuales se extraen por troquelado y plegado de la misma lámina. Su diseño es la versión industrializada de las chapas remachadas con clavos.
-. Placas perforadas
Son placas de acero con perforaciones que permiten su fijación mediante tirafondos/tornillos o pernos. Se diferencian de las placas clavo en que las fijaciones son externas y son de mayor grosor. Pueden ser prefabricadas, a medida o perforadas in situ.
-. Placas (o patas) y flejes entorchados
Son placas metálicas que en su parte central se doblan a 90º dando lugar a dos partes perpendiculares entre sí, dentro de la misma placa o un quiebro o giro en su parte central para fijar, por sus caras, dos piezas transversales. Si son de gran longitud se denominan flejes entorchados. Están perforadas para alojar a los tornillos de fijación.
-. Flejes perforados
Son bandas metálicas continuas y flexibles de gran longitud con perforaciones, generalmente para las fijaciones (tornillos y clavos).
-. Cartelas de madera
Son piezas de tablero que se superponen en el nudo de la estructura para rigidizar la unión.
B.1.2.- Conectores de anillo, disco y placas dentadas
Conector con forma de anillo, de disco o de placa circular dentada que se inserta en cada una o en una de las superficies de contacto de un nudo, que se afianza con un perno. Los conectores quedan ocultos y ayudan a que alrededor del perno no se produzca un aplastamiento o desgarro de la madera, creando para ello un círculo de madera comprimida. Su mecanizado y colocación es, en general, sencillo, aunque es recomendable realizarlo en fábrica. Se emplean en:
-. Uniones empernadas madera:
madera que requiere una elevada resistencia lateral. Suponen una mejora sobre los ensambles tradicionales puesto que no disminuyen (o muy poco) la sección de madera en la unión.
-. Acoplamientos (piezas unidas por las caras)
-Estructuras trianguladas y otros elementos:
Sometidos a esfuerzos moderados (no son recomendables ante esfuerzos elevados a cortante).
-. Los semi-anillos (dentado en una sola cara)
Pueden usarse también en uniones madera-metal.
Se distinguen los siguientes tipos:
-. Conectores metálicos tipo anillo
También llamados llaves anulares o anillos de armazón, son anillos formados por una pletina curvada (cerrada o abierta) de sección variable de la cual queda insertada una mitad en una pieza de madera y la otra mitad en la otra.
-. Conectores metálicos tipo disco
También llamado llave de platillo, es una placa metálica circular embridada en el perímetro con un orificio central para el paso del perno, que presenta distintos diseños.
-. Conectores de madera tipo disco
Bloque cilíndrico de madera con orificio central para el perno y borde doblemente biselado y simétrico.
-. Conectores de placas dentadas circulares
Son conectores de geometría y material-base variable cuyo perímetro se encuentran dientes obtenidos por plegado o soldados.
B.2.- Herrajes tridimensionales
Incluyen herrajes que normalmente abrazan una pieza de madera o se embuten en ella y la fijan a otra situada en otro plano. En la normativa se denominan “herrajes tridimensionales”, incluyen las escuadras, estribos, herrajes en U (o abrazadera) y herrajes especiales.
Su marcado CE se realiza a través de Documentos de Evaluación Europeos (DEE – EAD)
- Three dimensional nailing plates (EAD nº 130186-00-0603).
B.2.1.- Escuadras
Son conectores formados por una de chapa metálica plegada en ángulo recto, que sirven para unir dos piezas de madera ortogonales o una pieza de madera al soporte de otro material. Están perforadas con una densidad variable de huecos para permitir el paso de las fijaciones (puntas, tornillos o tirafondos).
Resuelven un número importante de uniones típicas porque pueden sustituir a otros herrajes a base de componer distintas piezas. Normalmente se utilizan en:
– Fijación de correas sobre vigas o cabios sobre correas.
– Fijación de cabios sobre durmientes.
– Fijación de cabios sobre muros de obra.
– Fijación de montantes a traveseros en entramados ligeros.
– Fijación de montantes a soporte.
– Fijación de tableros compactos en las uniones entre forjados y muros
– Refuerzos de pequeñas piezas de madera.
Se pueden clasificar según los siguientes criterios.
– Por su superficie: lisa o nervada.
– Por su morfología: de dos planos, de tres planos, con pestaña para incorporar un tirante o con triángulos o pliegues laterales rigidizadores.
– Por el número de alas: dos caras, es la tradicional, o con varias.
– Por su grado de rigidez: rígidas (de ángulo fijo) o plegables (ángulo regulable).
B.2.2.- Estribos
Son perfiles que se obtienen a partir del pliegue de una chapa, plegada o soldada, formando una “U” sobre la que descansa la pieza de madera a fijar. Dispone de dos alas con orificios para fijarlo.
Normalmente se utilizan para la fijación de los siguientes elementos:
– Correas sobre pares de cubierta.
– Cabios sobre correas de cubierta.
– Viguetas sobre vigas principales en forjados.
– Brochales sobre vigas en viguería de forjado.
– Apoyo de jabalcones.
Existe una gran variedad para adecuarse a los diferentes encuentros que se producen en función de los tipos de apoyos y de los materiales a unir (madera – madera, madera – mampostería (hormigón, piedra, ladrillo, etc.) o madera – acero.
El plegado de las alas da lugar a diferentes tipos:
– Estribos de caja con alas exteriores:
El plegado de alas es hacia el exterior de la pieza cargante. Se pueden fijar sobre madera y hormigón.
– Estribos de caja con alas interiores:
El plegado de las alas es hacia el interior de la pieza cargante. Se utilizan cuando el área de fijación es reducida, por ejemplo en pilares. Solamente se utilizan sobre madera.
– Estribos de caja con un ala interior y otra exterior:
El plegado de las alas es hacia ambos sentidos: exterior e interior.
– Estribos de caja con tirantes
Son estribos con tirantes que sujetan el perfil a la pieza de apoyo por su parte superior. Pueden ser rectos (un palastro que se fija a la propia cara de la viga) o acodados o en escuadra (se fijan al canto superior de la viga). Distribuyen mejor los refuerzos sobre la viga. Se usan en viguetas prefabricadas en doble T.
También se pueden utilizar “Semiestribos” que son medios estribos que necesitan complementarse con su pieza simétrica. El herraje es más sencillo pero su colocación más compleja porque hay que nivelar las dos piezas y separarlas adecuadamente.
B.2.3.- Especiales Ocultos
Se utilizan en el encuentro de piezas de madera.
B.3.- Apoyos de pilar
Son herrajes cuya principal misión es la transmisión de esfuerzos de elementos verticales o inclinados (pilares) a la cimentación, al terreno o a otra parte de la estructura. Su objetivo indirecto es la separación de la estructura de madera del terreno, la cimentación (hormigón, muro de ladrillo o de bloque, etc.) y evitar así la subida de humedad por capilaridad. Las placas metálicas actúan como material impermeable.
Los apoyos pueden ser prefabricados o realizados a medida con aceros de diferentes tipos y protegidos contra la corrosión.
Se distinguen los siguientes tipos:
– Por su forma de apoyo en la cimentación: embutidos o apoyados.
– Por su posibilidad de regulación: fijos o regulables.
– Por su forma geométrica: cajeados, abrazaderas, perfil en T, angulares o escuadras, en bandeja o de diseño libre.
– Por su grado de exposición al exterior: vistas u ocultas.
Dentro de este tipo también se incluyen pies para embeber en la cimentación, pies de pilar fijo y pie de pilar regulable.
B.4.- Tirantes
Son barras o cables que se utilizan en estructuras sustituyendo a la madera para absorber esfuerzos de tracción por razones constructivas, estéticas o resistentes en. Se distinguen de las “barras encoladas” en que son exteriores a la estructura. Sus soluciones son similares a las empleadas en otro tipo de estructuras (metálicas, textiles, etc.). Están formados por barras de acero y cables metálicos con sus correspondientes remates.
Sus aplicaciones principales son las siguientes:
– Atirantado, pretensado o tensado, o tensado posterior de estructuras de madera.
– Arriostramiento de madera en entramados de fachada o de cubierta y elementos volados como marquesinas.
– Como elementos tensionantes en pasarelas peatonales y puentes colgantes.
– Como barras inclinadas y como tirante en celosías y cerchas de madera (tirante subtensionado) y en jácenas de gran porte.
– Como refuerzo activo en estructuras que han perdido capacidad portante o han sido defectuosamente calculadas, es decir, en rehabilitación estructural.
B.5.- Anclajes
También llamados tacos expansivos o químicos. Son herrajes empleados para fijar elementos de la estructura de madera a una base de hormigón armado (cimentación, soleras, pilares de hormigón o zunchos) o también a piezas de acero intermedias que a su vez se fijan al hormigón (placas de apoyo, herrajes perfiles, etc.). De forma especial se usan para unir placas de base de pie de pilar a la cimentación, y para anclar escuadras que fijan entramados ligeros y madera contralaminada a la solera de hormigón. Su misión es absorber los esfuerzos laterales o verticales debidos al viento o a cargas gravitatorias.
Los anclajes pueden ser químicos o mecánicos:
a.- Químicos
Se basan en el uso combinado de un elemento metálico roscado y una resina que al fraguar solidariza el elemento metálico con el sustrato, generalmente fábrica u hormigón.
Su marcado CE se realiza a través de Documentos de Evaluación Europeos (DEE – EAD)
- Elementos de fijación tipo clavija con revestimiento de resina (EAD nº130019-00-0603).
b.- Mecánicos
Son anclajes pasivos (un simple redondo con cabeza roscada que se coloca junto a la ferralla antes del hormigonado) o activos o tacos, que se insertan con el hormigón endurecido y se activan posteriormente. En ambos casos el anclaje entra a trabajar una vez que se fijan tuerca y arandela contra la placa de unión con la estructura de madera.
Se han expuesto de forma general en el apartado “Apoyos de Pilar” distinguen tres tipos principales en función del perno utilizado:
– Perno de anclaje por par de apriete inverso.
– Perno de anclaje por desplazamiento.
– Perno de anclaje por expansión.
B.6.- Conectores para mallas reticulares y espaciales
Son nudos que resuelven la unión de las barras de mallas de una o más capas. Las mallas pueden ser monocapas (o reticulares) de dos o más capas (espaciales), por lo que los nudos tendrán en el primer caso, salidas para las barras en el mismo plano, y en el segundo, salidas en las tres dimensiones.
Se fabrican con acero forjado en caliente calidad y aluminio, y están formados por:
a.- Núcleo
Es la pieza metálica plana, esférica o poliédrica, hueca o maciza que recibe los conectores que realizan la unión a las barras de madera. La unión de los conectores al núcleo suele realizarse por dos métodos:
- con orificios roscados
- mediante soldadura
b.- Conectores
Son piezas metálicas de distinta forma: pletinas, cónicas o en cajón y varillas, roscadas o soldadas, de diferente diámetro que se unen a las barras que se unen a la madera a través de una pletina, embutida o abrazándola por sus caras
En mallas de una sola capa los conectores están en un mismo plano.
En mallas de doble capa los conectores están orientados en las tres dimensiones.
Los diferentes tipos de conectores se clasifican:
- Por las capas de las mallas.
- Por la geometría de la malla.
- Por la forma del núcleo: de bola o multifacetas, anular, semiesférico, prismático o de placas.
MÁS INFORMACIÓN
Publicaciones de AITIM – www.aitim.es
Diseño estructural en madera AGOTADO. Miguel Nevado (pedir al Autor). 1999
Estructuras de Madera. Bases de Cálculo. Ramón Agüelles y F. Arriaga. 2018
Estructuras de madera. Uniones. Ramón Argüelles, Francisco Arriaga, Miguel Esteban, Guillermo Íñiguez y Ramón Argüelles Jr. 2015
ESTRUMAD – programa de cálculo – software. VV.AA. 2006
Uniones Metálicas en Estructuras de madera. Manual técnico T y T Aginco. 2004
Revista AITIM
Monográfico Uniones II Revista nº 329. Varios. 2021
Uniones para madera Revista nº 318. VVAA. 2019
Pliego condiciones – www.aitim.es
UNIONES MEDIANTE BARRAS ENCOLADAS
Uniones realizadas usando barras metálicas o de material sintético insertas y encoladas a en la madera mediante un adhesivo estructural con capacidad de relleno.
Las uniones encoladas imitan al armado del hormigón con barras de acero.
Se emplean para tres fines principales:
- Reforzar una unión.
- Fijar prótesis cuando un elemento estructural necesita ser intervenido.
- Conectar piezas de madera.