Estudio del comportamiento estructural de uniones a escala real de madera pino radiata con pernos de acero, caso específico de uniones de cizalle doble sometidas a compresión axial

Abstract

La presente investigación, consiste en el estudio del comportamiento estructural de uniones de cizalle doble sometidas a compresión axial. Este tema, se abordó debido a que la Normativa Chilena, NCH 1198, fue actualizada el año 2006. Específicamente, el capítulo 9 referente a uniones estructurales, adopta la teoría de T. L. Wilkinson, de la normativa estadounidense, la cual se rige por el método de tensiones admisibles. Este método consiste en evaluar la resistencia aportada por una unión, específicamente, la capacidad asociada a la intersección de la curva carga deformación original de un ensayo, con una línea paralela a la zona elástica, desplazada en un 5% del diámetro del perno. Se decidió diseñar y fabricar 32 uniones de cizalle doble de pino radiata, con 1, 3, 4 y 5 pernos, con diámetros de ½” y 5/8” por hilera, y se planteó como objetivo general de cuantificar experimentalmente el factor de grupo o factor de modificación por longitud de hilera y la resistencia real aportada por una unión, para finalmente comparar los resultados arrojados por los ensayos experimentales con los resultados entregados por la nueva teoría planteada por la NCH 1198. También se plantearon como objetivos específicos, verificar las capacidades máximas de las uniones, tomando una tolerancia del 5%, observar y entregar información sobre los mecanismos de falla y analizar la influencia de ciertos parámetros entregados por la normativa en la capacidad de la unión. El desarrollo de los ensayos experimentales consistió en la aplicación de una carga de compresión aplicada en el eje longitudinal de las uniones, esta carga se aplicó de forma tal que no se produjeran corrimientos de la unión o excentricidad de la carga. La capacidad de estas dependen de la resistencia al aplastamiento de la madera, cantidad de pernos, disposición, diámetro y calidad de los medios de unión, en la práctica, los modos de falla fueron el I, para uniones con pernos de ½”, en el cual predomina el aplastamiento de la madera en su miembro central debido al agotamiento de la capacidad de aplastamiento de la madera y la alta calidad del medio de unión, el cual absorbe la totalidad de la carga, hundiéndose finalmente en el miembro central y entregando una capacidad mayor a la teórica como también, un factor de modificación por longitud de hilera mayor a la unidad. El modo de falla III, para uniones con perno de 5/8”, que consiste en el aplastamiento de la madera y la generación de rótulas plásticas en el medio de unión, en la zona de contacto de las piezas laterales con la central, la capacidad de las uniones a su vez fue mayor a la teórica, ya que la carga se distribuyó de mejor forma en los materiales, ya que ambos entregaron su máxima capacidad por lo que el factor de modificación final cumple su objetivo de reducción. También se descubrió con el estudio, que la capacidad de una unión con un medio de unión no es extrapolable a con múltiples pernos, ya que en la práctica la capacidad una unión es mucho mayor a la sumatoria de las capacidades admisibles de cada uno de los conectores. El nivel de confiabilidad del estudio es bajo, debido a la poca cantidad de probetas destinadas a ensayo, por lo que para futuros estudios se recomienda aumentar como mínimo a 30 muestras por tratamiento, para así aumentar el nivel de confianza y disminuir la variabilidad de la respuesta.