Comportamiento resistente y elástico de uniones construidas con elementos de fijación de acero tipo clavija en piezas aserradas de Eucalyptus grandis cultivado en Argentina

Abstract

Este trabajo de Tesis se elaboró con el propósito de alcanzar dos objetivos generales: 1) conocer el comportamiento resistente y elástico de las uniones construidas con elementos de acero tipo clavija en tablas de madera aserrada de Eucalyptus grandis cultivado en la Mesopotamia Argentina, 2) conocer si el criterio adoptado por el Reglamento Argentino de Estructuras de Madera CIRSOC 601 interpreta, con la seguridad requerida en el moderno diseño estructural, el comportamiento mecánico de este tipo de conexiones con la especie estudiada. Para alcanzar estos objetivos, se diseñó y ejecutó una investigación empírica sobre 536 ensayos normalizados destinados a conocer el comportamiento mecánico de conexiones simples y múltiples construidas con la especie investigada, y 49 pruebas estandarizadas para determinar el momento de plastificación en elementos de fijación (clavos) de pequeño diámetro. Todo el programa experimental se llevó a cabo siguiendo los lineamientos de las normas europeas. Ante requerimientos surgidos de los sectores científico-tecnológico y productivo de la región, los resultados obtenidos sobre cuerpos de prueba normalizados se validaron sobre 4 prototipos estructurales de tamaño real usual y se transfirieron para solucionar problemas estructurales existentes en la construcción de viviendas e instalaciones industriales. Se investigó la resistencia y la deformación de la especie en conexiones simples sometidas a esfuerzos de aplastamiento bajo la acción de un único elemento de fijación (clavo, bulón, pasador) de elevada rigidez, así como la capacidad portante y el deslizamiento de uniones múltiples con clavos y bulones de pequeño diámetro. Los resultados fueron analizados y comparados con los reportados para otras especies y a su vez permitieron evaluar la efectividad del criterio adoptado por reglamentos de relieve internacional -y en particular por las reglas nacionales recientemente redactadas- para diseñar conexiones mecánicas con elementos de fijación de tipo clavija. Las conexiones múltiples con clavos y bulones de pequeño diámetro mostraron una capacidad portante muy superior a la calculada conforme a los métodos de diseño adoptados en Europa, EEUU, Brasil y en nuestro país. En particular, la falla de las uniones con clavos de pequeño diámetro se manifestó con una elevada ductilidad, lo cual está en línea con los requerimientos de los modernos criterios de diseño para mejorar la seguridad estructural. Estos resultados permitieron analizar configuraciones geométricas que implican una importante disminución del tamaño de las conexiones en relación al recomendado en las reglas de diseño y, consecuentemente, resolver el problema derivado del limitado espacio usualmente disponible en los nodos de estructuras reticuladas, el cual ha sido causante de numerosos colapsos bajo la acción del viento de referencia para la región. Los resultados certificaron una mayor rigidez de las conexiones en dirección paralela a las fibras que en dirección perpendicular a las mismas y confirmaron la necesidad de considerar esta variable en el cálculo del módulo de deslizamiento instantáneo. La influencia de la dirección del grano no es tenida en cuenta por reglas de diseño de relieve internacional -ni por las de aplicación nacional- para evaluar el deslizamiento de las conexiones y, por lo tanto, la utilización de las expresiones provistas por las mismas conduce a sobreestimar excesivamente la rigidez de las conexiones en dirección perpendicular a las fibras. El comportamiento de las conexiones con clavos de pequeño diámetro en las estructuras trianguladas de tamaño real fue congruente con el determinado sobre cuerpos de prueba estandarizados y se ratificó su particularmente elevada capacidad portante. Los resultados confirmaron la necesidad de contemplar la influencia del deslizamiento de las uniones sobre la resistencia y sobre las deformaciones de la estructura global. La rigidez de las conexiones, que decreció potencialmente ante un crecimiento lineal del esfuerzo, evidenció la influencia de la plastificación de los clavos esbeltos. No obstante, para cargas del nivel usual en servicio, fue posible analizar y satisfacer los requisitos del proyecto estructural empleando prácticas de diseño de uso habitual. Dada la escasez de antecedentes en nuestro país sobre la temática abordada en este Trabajo de Tesis, son numerosos los nuevos interrogantes que emergen del análisis efectuado. A su vez, los resultados obtenidos alientan la concreción de nuevos proyectos para darles respuesta. Se destaca en primer lugar por su potencial impacto nacional- la necesidad de investigar el comportamiento mecánico para otras especies forestadas en el país y comprobar si el criterio adoptado por el Reglamento Argentino de Estructuras de Madera CIRSOC 601 interpreta, con la seguridad requerida en el moderno diseño estructural, dicho comportamiento.