ESTUDIO PARAMÉTRICO DE LA INFLUENCIA DEL NÚMERO, TIPO Y DISPOSICIÓN DE CONECTORES EN LA CAPACIDAD RESISTENTE DE LA UNIÓN DE UN SISTEMA MIXTO MADERA-HORMIGÓN

TRABAJO DE TITULACIÓN18 de Junio de 2020

El objetivo principal de la investigación es determinar experimentalmente elcomportamiento mecánico de un conector en uniones entre hormigón-madera a través de ensayos.Adicionalmente, se desarrollan los siguientes objetivos secundarios:

• Comparar las distintas respuestas del conector, dependiendo de su disposición, ante lasolicitación de esfuerzos de corte.

• Determinar el comportamiento mecánico en los rangos elástico e inelástico del conector.• Identificar el o los modos de falla existentes para este sistema.• Establecer la disposición geométrica más favorable del conector en función de la capacidad

resistente y su rigidez.• Recomendar cuidados constructivos experimentales para el comportamiento ideal del conector.

OBJETIVO

RESUMEN

La alternativa de construcción mixta hormigón-madera (Fig. 1), utiliza cada material paraaprovechar su capacidad ante compresión y tracción respectivamente, creando un compuestoestructuralmente efectivo, de un relativo bajo costo, con beneficio estético, y con bajas emisionesde gases de efecto invernadero, potenciando las ventajas de losas de madera tradicional uhormigón armado, y mitigando las desventajas de las mismos. El correcto y eficaz funcionamientodel compuesto, dependerá en gran medida del conector utilizado, el cual debe asegurar que eldeslizamiento entre los materiales sea mínimo, de manera tal que la acción compuesta de loselementos sea lo más alta posible.

Se realizan ensayos de tipo push-out, enfocados al estudio de la conexión, para podercomparar las distintas respuestas de un tipo de conector, según su disposición y número, mediantela verificación de la resistencia, rigidez y el análisis de las curvas de fuerza-deslizamientoobtenidas.

Se fabricaron probetas confeccionadas de: madera pino radiata de dimensiones 5”x5”, hormigónG30 y tornillos de tipo tirafondo de 6mm. El ensayo contempla en total 20 especímenesdistribuidos según las siguientes disposiciones:

• 1 Tirafondo colocado en 90 ° con la totalidad del hilo contenido en la madera.• 1 Tirafondo colocado en 90° con un porcentaje del hilo contenido en el hormigón.• 1 Tirafondo colocado en 45° respecto a las fibras de la madera.• 2 Tirafondos con separación de 25 cm.• 4 Tirafondos con separación de 10 cm.

Figura 2. Vista frontal y trasera probeta. Figura 3. Vista en planta probeta.

Figura 4. Probeta finalizada. Figura 5. Montaje experimental.

Los gráficos engloban los resultados de cada serie o configuración de tornillos, exhibiendo laresistencia de la conexión y el desarrollo dúctil que se alcanza en algunos casos. A partir de estos datosse determina la rigidez de la conexión a través de varias formulaciones. Asimismo se registra lahumedad y densidad de cada muestra de madera, para resolver su implicancia en los resultados.

RESULTADOS

Probeta de corte 1 Tirafondo Inclinado

01002003004005006007008009001000

0 10 20 30

Carg

a (k

g)Desplazamiento (mm)

PC11 PC12 PC13 PC14

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

0 2 4 6 8 10 12

Carg

a (k

g)

Desplazamiento (mm)PC11i PC12i PC13i PC14i

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 5 10 15

Carg

a (k

g)

Desplazamiento (mm)

PC11H PC12H PC13H PC14H

Probeta de corte 1 Tirafondo Hilo en hormigón

0200400600800100012001400160018002000

0 10 20 30

Carg

a (k

g)Desplazamiento (mm)

PC21 PC22 PC23 PC24

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

0 10 20 30 40

Carg

a (k

g)

Desplazamiento (mm)PC41 PC42 PC43 PC44

Probeta de corte 2 Tirafondos

Probeta de corte 4 Tirafondos

Probeta de corte 1 Tirafondo

CONCLUSIÓN

Los resultados manifiestan que el ciclo de carga normado que se utilizó, no es sustancial, y parasimplificar los ensayos, se podría prescindir de esta práctica. Así también, los gráficos muestran uncomportamiento predominantemente no lineal de la unión.

En relación a la colocación del tirafondo, embeber el hilo del tornillo en el hormigón no estrascendental en la resistencia, ya que el plano de corte estará en la zona roscada, disminuyendo lacarga máxima. Adicionalmente, desde la perspectiva de la resistencia, no se observa efecto grupo conlos espaciamientos de 10 cm.

El tirafondo es un conector de rápida instalación, bajo costo, de resistencia y rigidez aceptable,clasificable como flexible, y para potenciar sus características conviene ser colocado en 45°, porquees la configuración que experimentalmente tiene mejor desempeño.

Respecto del modo de falla, la mayoría de los casos es por aplastamiento de la madera, yeventualmente por corte del conector, en ningún caso la solicitación de corte generó fallas en elhormigón.

La rigidez y resistencia de la conexión es inversamente proporcional a la humedad de la madera, eneste sentido se sugiere un exhaustivo control de humedad, en la fabricación y en el proceso decurado. Para lo cual se recomienda sellar las caras extremas de la madera con parafina sólida, yproteger la interfaz madera-hormigón con algún manto impermeable.

Figura 1. Construcción mixta madera-hormigón típica.

Alumnos: María José Mellado Zapata, Edgardo Bastián Jaque Morales Profesor Guía: Sergio Yáñez Cart

ÁREA DE INGENIERÍA ESTRUCTURAL