23.5.13

DISEÑO DE UNIONES EN ESTRUCTURAS DE MADERA (II)

2.3 Ejemplos de uniones
Un encuentro entre piezas de madera puede resolverse de diferentes maneras llegando en muchos casos a resultados eficaces. Unos sistemas tendrán algunas ventajas e inconvenientes comparados con otros, sin que exista una solución única. El proceso del diseño de la unión es, por tanto, un proceso abierto que se fundamenta en la experiencia del proyectista.
Cuando se proyecta una unión, sin tener una experiencia importante, es habitual y recomendable estudiar soluciones de encuentro construidas en obras existentes con el fin de servir de guía o inspiración (a veces para evitar repetir errores). Por este motivo, en este apartado se recogen uniones procedentes de obras existentes ordenadas por tipo de encuentro, incluyendo un breve comentario que reflexiona sobre las características de la unión. No pretende ser exhaustiva ni tampoco todas las soluciones presentadas pueden considerarse las mejores, sino que simplemente servirán de ayuda en el proceso de la decisión para diseñar la unión.
a) Apoyo de pilares
Pilar empotrado o en contacto con el suelo, que requiere un tratamiento químico en profundidad. El pilar está compuesto por dos cordones con separadores fijados con pernos. La vida útil de la estructura queda limitada a la vida de la madera tratada en contacto con el suelo (10 a 20 años).


Pequeño poste que descansa sobre una basa de piedra que a su vez arranca de un basamento corrido. Queda alejado del contacto con el suelo y de la humedad. No obstante, presenta decoloración por las salpicaduras en la parte baja, pero se encuentra bien ventilado. Su reposición en caso de fuerte deterioro es sencilla.


Pie derecho de madera maciza con un apoyo sobre una basa de piedra a través de un herraje de acero que encierra la pieza. El herraje no permite la ventilación de la madera en caso de entrada de agua al interior, aunque el alero puede llegar a impedir la llegada del agua de lluvia.


Pie derecho de madera maciza que descansa sobre una pieza metálica que lo separa del suelo. La carga se transmite a través de una chapa de asiento en la base, con dimensiones ligeramente inferiores a la sección del pilar. Las chapas laterales sirven para afianzar la unión mediante un perno. Esté permitiría resistir cierto esfuerzo de tracción en caso de succión del viento.


El pie derecho de esta estructura de una cubierta de aparcamiento está formado por dos piezas de madera con una separación entre sí donde se aloja una lengüeta de tablero. Su apoyo en el suelo se realiza a través de una chapa de acero inoxidable de igual espesor a la separación entre perfiles, para evitar el contacto con el suelo.


Cubierta en visera de un graderío. El pilar de madera laminada esta compuesto por dos cordones y su apoyo en la base es una articulación que queda ligeramente separada del suelo. En encuentro con el dintel podría ser una articulación, pero también un enlace rígido. La estabilidad de la estructura, considerando el apoyo articulado de la base del pilar, queda garantizada por el encuentro articulado del dintel en la estructura de hormigón.


Una opción muy interesante para conseguir un pilar empotrado sin recurrir a grandes herrajes, consiste en emplear pilares de celosía como el ejemplo de la figura. Cada cordón del pilar se articula a la base de forma sencilla, aunque se consigue que el conjunto quede empotrado. De esta manera la estabilidad del conjunto es fácil de alcanzar. Cada cordón del pilar está formado por dos piezas de madera y en la base la conexión se realiza mediante una chapa de acero colocada en el interior de ambas piezas. La madera queda también separada del nivel del solado.


Pilar de madera laminada encolada compuesto por dos cordones, que se encuentra empotrado en la base y su cabeza está articulada donde descansa una viga continua. El herraje del apoyo separa la madera del suelo y aloja un perfil de sección tubular rectangular que es cosido con las dos líneas de pernos que transmiten el momento flector.


b) Encuentro entre pilar y viga
El pilar de madera laminada encolada presenta en el extremo superior un hueco central donde se aloja la viga pasante a la que se une con cuatro pernos. Las cargas gravitatorias se transmiten por compresión en la superficie de apoyo, mientras que los pernos deben asumir los esfuerzos negativos debidos a la succión del viento.


Encuentro entre dos vigas biapoyadas sobre la cabeza de un pilar. Todas las piezas son de madera maciza de gran escuadría. El enlace se realiza con un herraje de chapas de acero interiores que se alojan en las testas del pilar y de las vigas. Dos pernos afianzan cada conexión.


Apoyo de sencillo diseño de una viga de madera laminada sobre un pilar metálico de tubo cuadrado hueco. La chapa de testa del pilar sirve de zapata que aumenta la superficie sometida a compresión perpendicular a la fibra. La fijación se realiza mediante 8 tirafondos.


Encuentro entre pilar y viga pasantes. El pilar presenta dos cajas laterales que reducen la sección localmente pero sirven de apoyo a las dos piezas que forman la viga. La unión se afianza con dos pernos. Las vigas compuestas por dos piezas más delgadas presentan esta cómoda forma de unir, pero también se reduce su eficacia frente al caso de incendio al reducir su anchura, ya que ambas piezas presentan las cuatro caras expuestas.


Pilar de madera laminada encolada de sección circular sobre el que apoya una viga de madera laminada encolada de sección rectangular. Un cajeado en la cabeza del soporte deja el paso libre a la viga continua que se asegura con dos pernos.


Apoyo de una viga de madera laminada de una cubierta en voladizo de un graderío sobre un pilar metálico de sección circular hueca. La chapa de testa del pilar sirve de zapata y aumenta la superficie de apoyo. Las pletinas laterales afianzan la unión y asumen los esfuerzos negativos debidos a la succión del viento. La barra horizontal que acomete a la cara de la viga sirve de elemento de estabilización del encuentro evitando la tendencia al giro del apoyo.


Apoyo de un par de cubierta sobre un pilar de hormigón. La chapa de asiento anclada en la testa del pilar de hormigón lleva una chapa soldada que se aloja en el interior de la pieza de madera. Dos pernos cosen la pieza de madera con la chapa interior. Las cabezas de los pernos se han ocultado con tapones de madera encolados. La base del apoyo del par es horizontal.


Apoyo de una viga pasante sobre un pilar de hormigón armado. La viga tiene una ligera pendiente, pero el plano de apoyo se desarrolla en horizontal con el fin de transmitir las cargas gravitatorias sin empujes horizontales. Los tirafondos que unen las chapas a la madera deben ser capaces de resistir los esfuerzos de succión.


Encuentro entre un pilar de rollizo y una viga de madera aserrada pasante y formada por dos piezas. El apoyo se realiza mediante rebajes en la sección del poste y se afianzan con dos pernos. Las tornapuntas aportan rigidez en el plano del pórtico y disminuyen la flexión en la viga.


c) Apoyo de arcos y pórticos
Apoyo articulado de arcos que se encuentran a separaciones no muy elevadas y con una luz variable, pero no grande. El apoyo es simple ya que no se requiere la transmisión de fuertes reacciones. Dos pernos unen las chapas laterales a la madera y cuatro anclajes al hormigón.


Arranque de un arco triarticulado de una pasarela. La unión se materializa con un bulón de giro libre entre las orejas de chapa de acero. El herraje abraza a la pieza de madera y se une con pernos. La solución de encerrar la madera con las chapas de acero puede tener el inconveniente de retener el agua de lluvia que escurre por la superficie de la pieza y con el tiempo producir manchas y el inicio de algún deterioro. No obstante, la cara superior del arco se encuentra protegida por una albardilla de chapa que impide o disminuye el efecto del agua de lluvia.


Apoyo articulado de un semipórtico o arco de madera laminada que se ha realizado con lo que se suele denominar articulación ficticia. El herraje que abraza la pieza de madera queda anclado al hormigón sólo en la parte central, para no coartar completamente el giro.


Articulación en el apoyo de un arco de gran luz (80 m aprox.). Puede observarse como la superficie de apoyo es menor que la sección del arco. Los pernos deben dimensionarse para resistir el cortante, la succión en su caso, y alguna norma indicaba que debería asumir al menos el 50 % del axil de compresión.


Este arranque articulado de los arcos principales de la pasarela presenta un herraje que abraza y rodea la pieza de madera. La unión se encuentra expuesta al exterior y el agua de lluvia puede quedar retenida en la unión. El sellado de la junta puede ser una solución, sino fuera por la esperada falta de mantenimiento. En estos casos es necesario la utilización de madera tratada en profundidad para clase de uso 4, y es recomendable dejar en la testa de la madera zonas sin chapa para permitir cierta ventilación. Debe observarse que la cara superior de los arcos no tiene un elementos de protección frente al agua de lluvia


Articulación del arranque de un arco junto con un pilar. Ambas piezas están articuladas y se conectan mediante pasadores que atraviesan chapas de acero interiores (dos en el caso del arco y una en el caso del pilar). Puede observarse como alguno de los pasadores se sustituye por pernos para afianzar la unión.


Apoyo articulado de un arco de 63 m de luz realizado con un herraje oculto. Una chapa interior se conecta a la madera mediante pernos. El resultado es limpio, su comportamiento al fuego mejor y aunque se trata de una estructura al interior, su exposición temporal a la lluvia durante el montaje no da problemas de manchas.


FRANCISCO ARRIAGA MARTITEGUI. GUILLERMO ÍÑIGUEZ GONZÁLEZ. MIGUEL ESTEBAN HERRERO. RAMÓN ARGÜELLES ÁLVAREZ. JOSÉ LUIS FERNÁNDEZ CABO