Conexiones con carga perpendicular a las fibras : criterios de diseño y resultados experimentales

Abstract

Las conexiones con clavos de pequeño diámetro han mostrado un excelente comportamiento mecánico en estructuras de madera debido a su elevada resistencia y ductilidad, en línea con los modernos requerimientos de seguridad estructural. El uso de clavadoras neumáticas ha facilitado y economizado su ejecución, impulsando su desarrollo en Argentina como medio de vincular los nodos en estructuras reticuladas planas construidas con tablas de Eucalyptus grandis de rápido crecimiento, principalmente destinadas a instalaciones industriales. En estas estructuras, las cargas transmitidas por los montantes a los cordones exteriores pueden producir la rotura prematura de éstos debido al desarrollo de tensiones de corte combinadas con tensiones de tracción perpendicular a la fibra. Este tipo de falla frágil se manifiesta antes que la conexión haya desarrollado toda su capacidad plástica y afecta la seguridad estructural. Para investigar la capacidad portante y el modo de rotura de estas conexiones, se desarrolló un programa empírico que involucró 38 cuerpos de prueba con las configuraciones usuales. El proyecto se ejecutó siguiendo los lineamientos de las normas europeas. Los resultados mostraron que la rotura del miembro cargado perpendicularmente a las fibras se produjo al alcanzar su máxima capacidad de absorber esfuerzo de corte, determinada considerando como altura efectiva de la sección transversal a la distancia entre su borde cargado y el clavo más alejado. Estos resultados son congruentes con el criterio adoptado por las reglas de diseño de Brasil, en tanto que las reglas de EEUU, Chile y Argentina sitúan al diseño en una posición más conservadora.

The joints with nails of small diameter have demonstrated an excellent mechanical behaviour in timber structures due to its high resistance and ductility, in line with the modern requirements of structural safety. The utilization of power-driving equipment using compressed air allows fast installation of nails reducing the cost of execution. Consequently, the use of these connections at nodes of plane trusses built-up with boards of fast-growing Eucalyptus grandis, and mainly destined to industrial buildings, have acquired importance in Argentina. In this type of structures, the loads applied by the vertical web members to the external chords may cause early failures in the latter due to the development of shear stresses combined with tension perpendicular-to-grain stresses. This type of brittle failure occurs before the development of the full plastic capacity of the connection and affects the structural safety. With the purpose of studying the load-carrying capacity and the failure mode of these connections, an empirical project with 38 test specimens was carried out according to European standards. Results showed that the failure of the member loaded perpendicular to the grain occurred when it reached its full shear capacity considering the depth of the cross sections as the distance from the loaded edge and the furthest nail. These results are congruent with the criterion adopted by the Brazilian design rules whereas the rules adopted by EEUU, Chile and Argentina situate the design on the conservative side.