Comportamiento de conexiones panel-entramado en guadua laminada

Texto completo

(1)ICIV 201120 11. COMPORTAMIENTO DE CONEXIONES PANEL-ENTRAMADO EN GUADUA LAMINADA. JONATHAN CHENG CHICA. UNIVERSIDAD DE LOS ANDES FACULTAD DE INGENIERÍA DEPARTAMENTE DE INGENIERÍA CIVIL Y AMBIENTAL BOGOTÁ D.C. 2011.

(2) COMPORTAMIENTO DE CONEXIONES PANEL-ENTRAMADO EN GUADUA LAMINADA. JONATHAN CHENG CHCIA. PROYECTO DE GRADO PARA OPTAR AL TÍTULO DE INGENIERO CIVIL. ASESOR: JUAN FRANCISCO CORREAL DAZA Ph.D. CO-ASESOR: SEBASTÍAN VARELA FONTECHA M.Sc.. UNIVERSIDAD DE LOS ANDES FACULTAD DE INGENIERÍA DEPARTAMENTE DE INGENIERÍA CIVIL Y AMBIENTAL BOGOTÁ D.C. 2011.

(3)

(4) Agradecimientos. En primer lugar agradezco a mis padres, quienes con esfuerzo, paciencia, apoyo y ánimo me colaboraron durante mi proceso universitario. A mis amigos William, Gonzalo, Nicolás, Juan Camilo, David y todos aquellos que de una u otra manera fueron parte integral de este proyecto y por haberme brindado todas las palabras de inspiración y colaboración que en algún momento necesité. A mi asesor, Juan Francisco Correal, quien siempre me apoyó y me ayudó con los inconvenientes presentados dentro del desarrollo de este proyecto de grado. A mi co-asesor, Sebastián Varela, quien estuvo al tanto de todos los pasos de la investigación, transmitiendo su conocimiento y en los momentos difíciles me brindó sus palabras de aliento para seguir adelante. Así mismo, doy gracias a todas las personas que trabajaron junto a mí en el laboratorio, que fueron fundamentales para la ejecución de la investigación. Personas como Julieth, Melco, Edwin y Alberto. Debo especial gratitud a Jaime, quien me colaboró con la realización de los especímenes para el desarrollo de los ensayos, y a Alex, quien estuvo conmigo durante la ejecución de los ensayos.. iv.

(5) Tabla de contenido AGRADECIMIENTOS............................................................................................................. IV TABLA DE CONTENIDO ........................................................................................................ V 1. INTRODUCCIÓN ................................................................................................................ 1 1.1 JUSTIFICACIÓN ...................................................................................................................... 1 1.2 OBJETIVO Y ALCANCE .......................................................................................................... 2 1.3 CARACTERÍSTICAS DE LA GUADUA ...................................................................................... 3 1.3.1 Generalidades de la Guadua..................................................................................... 3 1.3.2 Laminados de Guadua ............................................................................................... 4 1.4 CONEXIONES PANEL-ENTRAMADO ...................................................................................... 6 1.4.1 Paneles de revestimiento ........................................................................................... 6 1.4.2 Elemento de entramado ............................................................................................. 8 1.4.3 Conexiones .................................................................................................................. 8. 2. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA ............................................................................................. 9 2.1 MUROS DE CORTE ................................................................................................................ 9 2.2 ENSAYOS DE CONEXIONES PANEL-ENTRAMADO ............................................................. 11 2.3 PROTOCOLO CUREE ......................................................................................................... 13. 3. ENSAYOS DE CONEXIONES PANEL-ENTRAMADO .................................................. 14 3.1 VARIABLES ESTUDIADAS .................................................................................................... 14 3.2 MATERIALES Y MÉTODOS EXPERIMENTALES.................................................................... 14 3.2.1 Materiales y descripción del espécimen ................................................................ 14 3.2.2 Programa de ensayos............................................................................................... 15 3.2.3 Montaje experimental y procedimientos de ensayo ............................................. 18 3.3 AJUSTE DE PARÁMETROS .................................................................................................. 22 3.3.1 Análisis estadístico .................................................................................................... 26 3.3.2 Comportamiento estático ......................................................................................... 27 3.4 ANÁLISIS DE RESULTADOS ................................................................................................. 31. 4. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES .................................................................. 36. 5. BIBLIOGRAFÍA ................................................................................................................ 38. v.

(6) ÍNDICE DE FIGURAS. Figura 1.1 Fabricación de Tableros ......................................................................... 5 Figura 1.2 Elementos que Constituyen un Muro de Corte ....................................... 7 Figura 3.1 Espécimen tipo para dirección paralela (GLG) ..................................... 15 Figura 3.2 Comportamiento Carga-Desplazamiento Erróneo ............................... 17 Figura 3.3 Comportamiento Carga-Desplazamiento Típico .................................. 17 Figura 3.4 Montaje Experimental........................................................................... 18 Figura 3.5 Desplazamiento de Referencia ............................................................ 20 Figura 3.6 Patrón de Desplazamientos Cíclicos .................................................... 21 Figura 3.7 Montaje con LVDT y Celda de Carga ................................................... 22 Figura 3.8 Comportamiento carga-desplazamiento de conexiones panelentramado bajo cargas estáticas y cíclicas..................................................... 25 Figura 3.9 Curvas carga-desplazamiento para GLG en dirección paralela ........... 28 Figura 3.10 Curva carga desplazamiento para GLG dirección paralela (repeticiones) .................................................................................................. 28 Figura 3.11 Curvas carga-desplazamiento para OSB en dirección paralela (repeticiones) .................................................................................................. 29 Figura 3.12 Curvas carga-desplazamiento para Plywood en dirección paralela (repeticiones) .................................................................................................. 29 Figura 3.13 Curvas carga-desplazamiento para GLG en dirección perpendicular 30 Figura 3.14 Curvas carga-desplazamiento para OSB en dirección perpendicular 30 Figura 3.15 Curvas carga-desplazamiento para Plywood en dirección perpendicular .................................................................................................. 31 Figura 3.16 Comportamiento elasto-plástico de curva carga-deformación ........... 33 Figura 3.17 Comportamiento no-lineal de curva carga-deformación ..................... 34. vi.

(7) ÍNDICE DE TABLAS. Tabla 3.1 Programa de Ensayos ........................................................................... 16 Tabla 3.2 Ciclos Según CUREE ............................................................................ 20 Tabla 3.3 Parámetros iniciales obtenidos para carga estática .............................. 33 Tabla 3.4 Parámetros definitivos obtenidos para carga estática ........................... 35. vii.

(8) ICIV 201120 11. 1 Introducción. El presente proyecto de grado tiene el fin de seguir las investigaciones desarrolladas por el Centro de Investigaciones en Materiales y Obras Civiles (CIMOC) sobre la Guadua como material para la industria de la construcción. Este estudio hace parte de una investigación experimental y analítica con el objetivo de establecer el comportamiento de la Guadua Laminada como elemento estructural en edificaciones. El proyecto se desarrolló mediante una parte experimental en la que se realizaron pruebas de laboratorio en donde se ensayó el material según variables fijas, las cuales serán descritas dentro del documento, y una parte analítica, la cual se enfocó en realizar el procesamiento de una serie datos para establecer los parámetros necesarios para la modelación de muros de corte. Estos parámetros fueron comparados con dos materiales, Oriented Strand Board (OSB) y Plywood, con el fin de determinar la eficacia de la Guadua Laminada (también llamada Glued Laminated Guadua, GLG) con respecto a los materiales anteriormente mencionados.. 1.1 Justificación. Los estudios sobre las propiedades de la Guadua Laminada en los muros de corte y conexiones panel-entramado son limitados. Esto se debe a que dicho material no ha sido usado como elemento estructural para construcciones sismo resistentes..

(9) ICIV 201120 11. Este proyecto de grado tiene como fin proporcionar mayor conocimiento acerca del comportamiento de las conexiones panel-entramado. De acuerdo al comportamiento. carga-deformación. se. obtuvieron. los. parámetros. que. determinaron el modelo analítico para predecir el comportamiento de los muros de corte. Los muros de corte son aquellos que reciben las cargas laterales de la estructura, que a su vez se transmiten a los pisos inferiores o a la cimentación. Cabe destacar que las que las conexiones panel-entramado conforman el sistema de resistencia y disipación de energía. La investigación “Comportamiento de conexiones panel-entramado en Guadua Laminada” tiene el propósito de establecer parámetros para la modelación en Guadua Laminada como elemento fundamental de sistemas estructurales sismo resistentes.. 1.2 Objetivo y Alcance. El objetivo general de esta investigación es establecer parámetros asociados al comportamiento de conexiones panel-entramado a partir del ciclo histerético carga-desplazamiento. Así mismo, se buscó establecer mejoras en la modelación de metodologías de diseño sísmico. El desarrollo de la investigación se realizó mediante las diferentes pruebas monotónicas con varios paneles incluyendo la Guadua Laminada, OSB y Plywood para su posterior comparación. El alcance del proyecto se redujo a encontrar los parámetros principales del comportamiento panel-entramado para cargas estáticas. .. 2.

(10) ICIV 201120 11. 1.3 Características de la Guadua. 1.3.1. Generalidades de la Guadua. La Guadua es una especie de Bambú que hace parte de las familias de las gramíneas y es clasificado como un tipo de pasto. De él existen alrededor de 1300 especies, 547 de las cuales se encuentran en el continente americano y solo 147 a nivel mundial se utilizan de forma industrial o artesanal, según estimaciones. En Colombia existen ocho especies de Bambú y se puede decir que la Angustifolia Kunth es la más importante debido al uso que se le dio luego del sismo ocurrido en el eje Cafetero en 1999. A partir de este momento, organizaciones nacionales e internacionales estimularon el uso de la Guadua como recurso en la construcción de viviendas que además resulta económico y estéticamente agradable. La Guadua Angustifolia Kunth es abundante en países como Colombia y Ecuador. Crece a altitudes que están entre el nivel del mar y los 1700 metros sombre el nivel del mar (msnm), aunque también se han encontrado especies a 2200 msnm (Suárez Pinzón, 2011). La temperatura en la que se puede llegar a encontrar la guadua oscila entre los 20˚ y los 24˚C. y su tasa de crecimiento depende de su localización, pues crece cerca de quebradas o ríos, donde se encuentran suelos húmedos. Además, su diámetro y espesor pueden variar dependiendo de la forma en que se encuentre (castilla, macana y cebolla). Se encuentran diámetros que varían entre 7 y 35 cm, espesores de 5 a 22 mm y alturas del tallo entre 20 y 25 metros. Las variaciones de humedad y temperatura afectan considerablemente el diámetro, espesor y la altura final de los tallos, por lo cual es importante que se den condiciones especiales para que se encuentre homogeneidad en los tallos de la especie. Por otro lado, es importante recalcar que materiales vegetales como la madera y la Guadua incluyen dentro de sus propiedades ventajas como su dureza, resistencia, flexibilidad y versatilidad, entre otras características. La utilidad de. 3.

(11) ICIV 201120 11. estos materiales es amplia y pueden establecerse relaciones entre ellos para su aprovechamiento en mobiliario, artesanías, etc. Por otro lado, otra gran ventaja que tiene la Guadua es que el tiempo de maduración es mucho menor al de la madera, que varía entre los 25 y los 35 años, mientras que el de la Guadua puede oscilar entre los 3 y 4 años (Correal & Arbeláez, 2010). Un beneficio que tiene la Guadua respecto al medio ambiente es que se es un recurso sostenible gracias a los servicios que presta, ya que regula los flujos de ríos y corrientes, ayuda a conservar el suelo donde crece y actúa como sumidero de CO2 (Varela Fontecha, 2011).. 1.3.2. Laminados de Guadua. Los laminados de Bambú no son un tema nuevo. De hecho, éste tuvo sus inicios en China, dada la necesidad de reconstruir poblaciones luego de la Segunda Guerra Mundial, ya que el Bambú era un material abundante, con cerca de 4 millones de hectáreas en ese país. El proceso tecnológico de laminado de Bambú se desarrolló a partir de los laminados que se hacían en el momento para madera, lo que generó la adecuación necesaria para la fabricación con Bambú. Estos laminados de Bambú fueron utilizados principalmente para pisos y artesanías. A pesar de los avances industriales en el desarrollo de laminados, no se ha usado como elementos estructurales en el sector construcción. En Colombia, la Guadua (Bambú Colombiano) ha sido un material que se ha usado en gran medida, principalmente en la construcción de viviendas de bahareque. A pesar del masivo uso que se le ha dado, su utilización industrial ha sido casi nula y la función principal de los cultivos de Guadua ha sido la de protección de acuíferos. La fabricación de los laminados de Guadua consiste en una serie de pasos, a saber:. 4.

(12) ICIV 201120 11. El proceso comienza en los cultivos de corte, donde se marcan las guaduas recién nacidas según el año y el semestre de nacimiento mediante un código de identificación para cada una. Luego de cumplido el tiempo de maduración, que oscila entre 3 y 4 años, las guaduas se cortan en el cultivo por primera vez para obtener piezas de entre 4 y 5 metros que posteriormente son cortadas en fracciones de 1 a 1.5 m para el proceso de laminación. Consecutivamente, cada pieza se corta de forma radial y en sentido longitudinal para constituir latas. Una vez finalizado este proceso, y para iniciar el proceso de secado ( el contenido de humedad puede alcanzar un 5%) se remueven los nudos y las latas se introducen inmediatamente en el horno, a una temperatura entre 60˚ y 80˚C. Posteriormente, se cepillan las latas por todos sus cuatro lados para formar las láminas que constituyen los tableros.. Figura 1.1 Fabricación de Tableros. 5.

(13) ICIV 201120 11. Una vez se obtienen las láminas de 7 mm de espesor y 25 mm de ancho, se les aplica adhesivo en los cantos para luego prensarlas con una prensa hidráulica a una presión de 1.2 MPa y a una temperatura de 100˚C por un lapso de 5 minutos. Los tableros que surgen de este proceso son cortados en secciones rectangulares y homogéneas y se cepillan una vez más para retirar los sobrantes de piel. Luego de esto, se aplica adhesivo a ambas caras de los tableros para luego prensarlos con una presión vertical de 2 MPa. Terminado este proceso, se corta el producto final para formar bloques o lamelas de dimensiones de 3 cm espesor por 11 cm de ancho y 120 cm de longitud, (Correal & Ramírez, 2010).. 1.4 Conexiones Panel-Entramado. Esta investigación está enfocada a las conexiones panel-entramado que gobiernan el comportamiento de muros de corte; por esta razón, es necesario entender que los elementos estudiados hacen parte de un entramado ligero que funciona como sistema de resistencia ante cargas verticales y horizontales de muros. Los esfuerzos que se hacen al realizar ensayos de muros de corte disminuyen en la misma medida en que lo hacen el tiempo y el costo. Por esto, la implementación. de. los. ensayos. de. conexiones. panel-entramado,. tanto. monotónicos como cíclicos, establece los parámetros necesarios para la modelación de los muros. Se puede observar un muro típico en la Figura 1.2. 1.4.1. Paneles de revestimiento. Los paneles de revestimiento generalmente tienen espesores que oscilan entre 7.9 y 15.1 mm y su tamaño estándar es de 122 x 244 cm. Son los elementos encargados de dar la capacidad de carga lateral en el plano del muro, por lo cual. 6.

(14) ICIV 201120 11. soportan las cargas laterales, distribuyendo los esfuerzos cortantes a las conexiones. En su elaboración generalmente se usan materiales como OSB o Plywood; este estudio pretende comparar el desempeño de las conexiones con los diferentes materiales para incentivar el uso de la guadua como elemento estructural en el sector construcción.. Figura 1.2 Elementos que Constituyen un Muro de Corte. 7.

(15) ICIV 201120 11 1.4.2. Elemento de entramado. Los elementos de entramado constituyen los elementos verticales y horizontales que reciben la fuerza aplicada al muro y la transfiere al panel de revestimiento; su rigidez es la que aporta estabilidad al muro. El conjunto de los elementos de entramado, es decir, el panel de revestimiento y las conexiones, son las que establecen la rigidez a cargas laterales. Una carga liberada sobre la parte superior del muro es soportada por el entramado que transfiere mediante las conexiones la carga al panel, que a su vez los distribuye en la base del muro. Habitualmente, el material que se usa para los elementos de entramado es madera.. 1.4.3. Conexiones. Las conexiones consisten en sujetadores mecánicos como principal lazo entre el entramado y el panel Establecen el comportamiento del panel, pues aportan mayor resistencia al muro. Como conexiones se utiliza principalmente puntillas, aunque también se puede usar tornillos, que tienen una resistencia y rigidez mayor, pero tienen muy baja ductilidad, por lo cual su uso no resulta recomendable.. 8.

(16) ICIV 201120 11. 2 Revisión Bibliográfica. Para establecer el estado del arte de este proyecto se hizo una exploración de los temas que daban cuenta de las conexiones panel-entramado, muchos de estos destacaban los muros de corte, ya que es de aquí donde parten todas las propiedades que estudiadas en el desarrollo del proyecto. Debido a las escasas investigaciones sobre las conexiones panel-entramado realizadas para la guadua laminada, se toma como referencia materiales como el Plywood y OSB. Para éstos se encontraron estudios de análisis y ensayos relacionados con la presente investigación.. 2.1 Muros de Corte. Varela (Varela Fontecha, 2011), en su tesis de maestría, estudia el comportamiento de muros de corte con paneles de Guadua Laminada y. realiza ensayos. de. conexiones. panel-entramado,. sobre los. cuales. se. hablará. posteriormente, y ensayos dinámicos en mesa vibratoria. Se realizaron en total 21 ensayos, en 6 de los cuales fueron se utilizaron páneles de OSB y Plywood con fines comparativos, mientras que en los restantes se utilizó guadua laminada. Para ésta se realizaron 5 ensayos monotónicos y 10 cíclicos, mientras que para los ensayos que utilizaban panel de OSB se realizó 1 monotónico y 1 cíclico, así como para los muros con paneles de Plywood. Los especímenes con relación 1:1 tenían tamaño de 2.4 x 2.4 m y los de relación 1:2 tamaño de 1.2 x 2.4 m. Los resultados obtenidos para los muros de corte en los ensayos cíclicos mostraron que la capacidad de las propiedades bajo el protocolo SPD, usado para 9.

(17) ICIV 201120 11. esta investigación, disminuye con respecto a los ensayos monotónicos, lo que se atribuye a la historia del daño acumulado por la energía demandada bajo este protocolo. Por otro lado, la rigidez y capacidad por unidad de longitud no varían con relación al aspecto. En los ensayos de muros con relación 1:1 se incrementó la rigidez y la capacidad al disminuir el espaciamiento entre las puntillas ya que al parecer es mas susceptible al incremento en la rigidez a cortante al aumentar el numero de puntillas, mientras que para los muros con relación 1:2 no fue tan significativo. Se observó que el espaciamiento de puntillas de 51 a 152 mm resulta en una disminución promedio de 59% en la ductilidad, lo que sugiere que puntillas con espaciamiento cercano son propensas a fallas frágiles y tienen menor capacidad de disipación de energía. Para los muros con paneles de OSB y Plywood se dieron comportamiento carga-deflexión similares; así mismo, muestran características histeréticas similares con la guadua laminada. Otros ensayos de tipos de muros fueron realizados por Langlois (Langlois, Gupta, & Hiller), quienes realizaron utilizaron el protocolo CUREE. Se hicieron 3 ensayos monotónicos para establecer el desplazamiento de referencia, a partir de los cuales se realizaron 8 ensayos cíclicos en los que lo único que sólo variaba el desplazamiento de referencia. Todos los especímenes eran de las mismas dimensiones con relación 1:1 de tamaño 244 x 244 cm. Los Δ. se hallaban de. combinaciones de promedio entre los 3 ensayos monotónicos realizados. Como resultados los ensayos mostraron que para las cargas cíclicas, la capacidad, el desplazamiento ultimo y el modo de falla son altamente influenciados por el desplazamiento de referencia utilizado. Por otra parte, el estudio del daño acumulado sugiere una significativa perdida en la rigidez sin darse daños observables a simple vista. Además, la fatiga en las puntillas de los ensayos con 43 ciclos (hasta 2 Δ 1Δ. ) fue mucho mayor que en los ensayos con 37 ciclos (hasta. ).. 10.

(18) ICIV 201120 11. 2.2 Ensayos de Conexiones Panel-Entramado. Los estudios presentados a continuación, además de complementar la investigación, establecen un punto de comparación para determinar diferencias en los métodos experimentales utilizados, así como en los resultados de los parámetros encontrados. Los ensayos realizados por Varela (Varela Fontecha, 2011) fueron hechos para entender el comportamiento de las conexiones y poder utilizar los parámetros derivados de los ensayos de conexiones para calibrar un modelo analítico que prediga el comportamiento de muros bajo condiciones de cargas especificas. La presente investigación comparte esos objetivos. Los especímenes usados tanto para los ensayos cíclicos como para los monotónicos eran iguales; sólo variaba la dirección de las fibras del entramado, para el cual se uso un panel de guadua laminada de 200 x 400 mm (relación 1:2) con espesor de 9 mm. El entramado utilizado fue un elemento de madera estructural de 41 x 90 x 150 mm y la conexión fue una puntilla 2 ½“ x 11 (8d). Es importante aclarar que el montaje experimental utilizado fue el mismo que se usó para la presente investigación. Se realizaron un total de 30 ensayos; de los monotónicos, 7 con la orientación del entramado paralelo y 5 con la orientación perpendicular; de los cíclicos, 8 con la orientación paralela y 10 con la orientación perpendicular. De los resultados experimentales se encontraron los parámetros para los ensayos estáticos, tales como carga máxima (Fu) de 1.46 kN (orientación paralela) y 1.30 kN (orientación perpendicular), desplazamiento para la carga máxima (δu) de 10 mm y 5 mm en la dirección paralela y perpendicular, respectivamente, y desplazamiento último (δu con 20 mm en la dirección paralela y 15 mm en la dirección perpendicular. A partir de estos parámetros se realizaron los ensayos cíclicos de los cuales se obtuvo la carga máxima de 0.966 kN (dirección paralela), el desplazamiento para la carga máxima de 3 mm y la carga última de 5 mm,. 11.

(19) ICIV 201120 11. mientras que para la dirección perpendicular, la carga máxima de 0.935 kN, el desplazamiento para la carga máxima de 4.2 mm y el desplazamiento último de 5.5 mm. También se encontraron otros parámetros necesarios para la modelación de muros de corte. Para los resultados obtenidos se concluyó que el comportamiento carga-desplazamiento de conexiones panel-entramado con paneles de guadua laminada fue prácticamente el mismo que otro tipo de conexiones mecánicas en madera, caracterizado por una respuesta inelástica no lineal, donde la curva hasta la carga máxima es exponencial y luego pasa a una falla lineal. Se produjeron ajustes de calibración de un modelo analítico capaz de predecir la respuesta de carga-desplazamiento para cargas estáticas y cíclicas. Comparando el comportamiento de los ensayos estáticos con los cíclicos, se observa una disminución tanto en la resistencia como en la capacidad, lo que se atribuye a que el protocolo utilizado demanda mucha mas energía y hace que se incremente la falla por fatiga en las puntillas. Smart (Smart, 2002), en su tesis de maestría, realizó 681 ensayos monotónicos a una velocidad de 2.54 mm/min (0.10 in/min), con paneles de diferentes tipos de madera, como Plywood, OSB, Spruce-Pine-Fir (SPF) y Southern Yellow Pine (SYP), y diferentes conexiones, como puntillas y pernos. Se hará una breve descripción de los resultados de los ensayos que competen para esta investigación. Se tomarán los paneles de Plywood de 0.95 cm (3/8”) de espesor y OSB de 1.11 mm (7/16”), con puntillas 2 ½ x 11” (8d). Las dimensiones del entramado fueron de 3.81 x 8.89 x 15.24 cm y las de los paneles de 8.89 x 40.64 cm, por lo que resulta bastante similar al montaje utilizado, con la única diferencia de que el panel es mas angosto. Sin embargo, el comportamiento debería ser consistente en ambos casos y los resultados similares. Las propiedades principales estudiadas fueron la carga máxima, la carga y el desplazamiento en la falla y la rigidez. Éstas resultaron en valores promedios para OSB de 0.94 kN para la carga máxima, 0.81 kN para la carga en la falla, 26.0 mm para el desplazamiento en la falla y una rigidez de 0.89 kN/mm. Por otro lado, en las laminas de Plywood la carga máxima de 0.92 kN, la carga en la falla fue de. 12.

(20) ICIV 201120 11. 0.75 kN, el desplazamiento de 17.78 mm y la rigidez de 0.95 kN/mm. Para concluir se encontró que la ductilidad en los paneles de OSB y Plywood tienen una ductilidad mayor que las nombradas anteriormente estudiadas en este proyecto.. 2.3. Protocolo CUREE. En Estados Unidos los marcos de madera se han usado principalmente para el construcciones residenciales y comerciales. Debido un sismo ocurrido en Northridge, California, que dio como resultado 24 muertos y costos que superaban los $20 billones de dólares, surgió la imperiosa necesidad de establecer métodos analíticos y experimentales que predijeran con mayor precisión el comportamiento de las estructuras de madera y permitieran mejorar el desempeño de las estructuras y así minimizar las pérdidas de futuros sismos. Según Langlois (Langlois, Gupta, & Hiller), los resultados de ensayos monotónicos predecían la capacidad de muros de corte a cargas laterales, usando estos valores para el diseño de estructuras en madera. Sin embargo, se han realizado protocolos para los ensayos cíclicos que han servido para investigar el comportamiento de elementos de muros de corte, tales como Sequential Phases Displacement (SPD) e International Standards Organization (ISO),En comparación con el Consortium of Universities for Research in Earthquake Engineering (CUREE), basado en el análisis estadístico de las demandas sísmicas en edificaciones de madera, produce una falla mas consistente, observada en el comportamiento sísmico; se concluyó que éste es el protocolo de cargas cíclicas o dinámicas mas apropiado para la aplicación de muros de corte en madera. Para la realización del protocolo CUREE es necesario realizar ensayos monotónicos, de los que se toma como referencia el desplazamiento de referencia Δ. especificado en el Capitulo Protocolo CUREE, que es usado para calibrar la. amplitud de los ciclos en cada fase de la historia de carga.. 13.

(21) ICIV 201120 11. 3 Ensayos de Conexiones Panel-Entramado. 3.1 Variables Estudiadas. La investigación tiene en cuenta tres variables principales: la orientación del entramado con respecto a la carga, el tipo de panel y el protocolo de carga empleado para los ensayos cíclicos. Para la orientación del entramado se tuvo en cuenta las propiedades de la conexión al momento de aplicar la carga de forma paralela y perpendicular a las fibras del elemento del entramado. Para los diferentes tipos de paneles se pretendía estudiar el comportamiento de la conexión con Guadua laminada, OSB y Plywood determinando las diferencias con respecto a cada uno.. 3.2 Materiales y Métodos Experimentales. 3.2.1. Materiales y descripción del espécimen. Se utilización diferentes tipos de paneles para as probetas que se ensayaron, que fueron elaboradas con guadua laminada, Oriented Strand Board (OSB) y Plywood, y tenían dimensiones de 200m x 400mm x 9.5mm. Estos paneles fueron unidos con una puntilla 2½”x11 (8d) marca “EL CABALLO”, unida a un elemento de madera ARAUCO MSD estructural de 41mm x 90mm x 150mm (puede verse un espécimen típico en la Figura 3.1). La distancia al borde fue la misma en todas las probetas de 19mm; los paneles fueron marcados para garantizar esta. 14.

(22) ICIV 201120 11. distancia, que se dio fija debido a que el esta investigación no determinaba la distancia al borde como parte de las variables estudiadas.. Figura 3.1 Espécimen tipo para dirección paralela (GLG). 3.2.2. Programa de ensayos. La programación de los ensayos realizados se muestra en la Tabla 3.1.. 15.

(23) ICIV 201120 11 Tabla 3.1 Programa de Ensayos. Tipo de. Código de. Orientación. Dimensiones. Panel. Ensayo. elemento entramado. panel (mm). GLG. GLG-Par-Mi. Paralela. GLG. GLG-Per-Mi. OSB. Tipo. Repeticiones. 200x400. Monotónico. 15. Perpendicular. 200x400. Monotónico. 5. OSB-Par-Mi. Paralela. 200x400. Monotónico. 15. OSB. OSB-Per-Mi. Perpendicular. 200x400. Monotónico. 4. Plywood. Plywood-Par-Mi. Paralela. 200x400. Monotónico. 15. Plywood. Plywood-Per-Mi. Perpendicular. 200x400. Monotónico. 4. Total. 58. Cabe aclarar que en los ensayos con orientación del elemento entramado en dirección paralela hubo un error, el cual generó 10 ensayos con una precarga en la conexión para cada uno de los paneles. Este mostraba una variación en el comportamiento carga-desplazamiento dando un lapso de la curva cargadesplazamiento, en la cual se observa que en los primeros instantes de desplazamiento no existe carga, como se puede ver en la Figura 3.2, mientras que el comportamiento esperado para los ensayos realizados se muestra en la Figura 3.3. Por esta razón se realizaron 5 ensayos adicionales para cada tipo de panel en. la orientación paralela a las fibras de madera, y así dar mayor confiabilidad a los resultados de la investigación.. 16.

(24) ICIV 201120 11. 3 2,5. Carga (kN). 2 1,5 1 0,5 0 0. 5. 10. 15. 20. 25. 30. 35. 40. 45. Desplazamiento (mm) Figura 3.2 Comportamiento Carga-Desplazamiento Erróneo. 3 2,5. Carga (kN). 2 1,5 1 0,5 0 0. 5. 10. 15. 20. 25. 30. 35. Desplazamiento (mm). Figura 3.3 Comportamiento Carga-Desplazamiento Típico. 17. 40. 45.

(25) ICIV 201120 11 3.2.3. Montaje experimental y procedimientos de ensayo. Para todos los ensayos, tanto monotónicos como cíclicos, se utilizo el mismo montaje experimental que usó Varela para su tesis de maestría (Varela Fontecha, 2011) y que se muestra en la Figura 3.4. Éste fue diseñado para minimizar la excentricidad que puede tener la conexión a la hora de aplicar la fuerza, ya que el eje donde se encuentra la fuerza no corresponde al centroide donde está anclado el elemento de madera. Por esta razón, se producen un par de fuerzas que tratan de volcar el espécimen, que el montaje contrarresta confinando la conexión por medio de rodillos, permitiendo así el desplazamiento del panel a lo largo del plano de la conexión.. Figura 3.4 Montaje Experimental. El elemento de madera estaba fijo en la base del montaje y era sostenido por un bloque adherido al mismo para evitar su movimiento. El panel estaba apretado en su parte superior por unas mordazas ajustadas mediante tornillos y su. 18.

(26) ICIV 201120 11. superficie interior era estriada para aumentar la fricción con el panel y así evitar su deslizamiento. Para los ensayos monotónicos se siguieron las especificaciones de la norma ASTM D1761 (ASTM International, 2006), que establecía una velocidad de desplazamiento de 2.54. (0.10. ) y los ensayos cíclicos siguieron la norma. ASTM E2126 (ASTM International, 2009) de conformidad con el protocolo CUREE.. 3.2.3.1. Protocolo CUREE. A partir de los ensayos monotónicos, se realiza todo el procesamiento de datos, principalmente el Δ. ; éste es el desplazamiento de referencia con el que se van. a calibrar los ciclos de los ensayos cíclicos. Para hallar el Δ la carga máxima (. se utiliza el 80% de. obtenida para cada ensayo y se calcula el desplazamiento. para este Δ . Luego, para encontrar el Δ. se calcula el 60% de Δu y se procesa. su valor (Langlois, Gupta, & Hiller). Se promedian los Δ. obtenidos para cada. ensayo y con este dato se realizan los ensayos cíclicos. Con la velocidad de desplazamiento controlado, se empiezan los ciclos en las diferentes series dadas en la Tabla 3.2. Se comienza con el 5% del Δ. hasta. llegar al 100% de este valor. La amplitud de los ciclos es del 75% de el ciclo inicial de cada serie. En caso que el espécimen no haya fallado para este momento, se calcula el siguiente porcentaje según lo enuncia el protocolo con la fórmula 100. 100. , donde. 0.5. La gráfica carga-desplazamiento se ve en la Figura. 3.6: se puede observar el aumento de desplazamiento de cada serie a medida que. pasan los ciclos.. 19.

(27) ICIV 201120 11. Figura 3.5 Desplazamiento de Referencia. Tabla 3.2 Ciclos Según CUREE. 20.

(28) ICIV 201120 11. Figura 3.6 Patrón de Desplazamientos Cíclicos. Para los ensayos se utilizó un actuador hidráulico MTS, que sujetaba la celda de carga con las mordazas y aplicaba un desplazamiento programado a la conexión. La celda de carga FUTEK de 4450. 45N, la cual registraba la fuerza. que se le aplicaba a la conexión, iba ensamblada a las mordazas que sostenían el panel. (Ver Figura 3.7). Para medir el desplazamiento de la conexión se utilizó un transformador diferencial de variación lineal (LVDT) con un rango de acción de una resolución de. 25.4mm 4mm y. 0.01mm, el cual estaba sostenido por una base magnética que. impedía su movimiento, como se puede ver en la Figura 3.7. Para situar el LVDT se atornilló una platina delgada que se sitúa encima de la puntilla y asegurándose que estuviera centrada para evitar el roce con los bordes del montaje dando datos erróneos, una vez la platina fuera puesta en su lugar se colocaba la punta del LVDT sobre la platina.. 21.

(29) ICIV 201120 11. Figura 3.7 Montaje con LVDT y Celda de Carga. Los ensayos terminaban cuando se alcanzaba el 80% de la carga máxima para asegurar que se cumplieran las condiciones que el protocolo CUREE según las necesidades para los ensayos cíclicos, pues este parámetro era primordial para calcular la programación de los ensayos.. 3.3 Ajuste de Parámetros. Para los ensayos monotónicos se realizó un procesamiento de datos con el programa EXCEL ©. Se calcularon en principio tres parámetros: los puntos de carga máxima, la carga máxima y el desplazamiento en la carga máxima, así como también el área bajo la curva, que describe la energía disipada por la conexión hasta su punto de falla. Para determinar la confiabilidad de los ensayos realizados se realizo un análisis estadístico de los ensayos según los intervalos de 22.

(30) ICIV 201120 11. confianza descritos en el Capítulo de Análisis Estadístico, para descartar los datos de los ensayos que estuvieran fuera del rango y darle mayor validez a los parámetros finales. Los parámetros definitivos obtenidos para los ensayos monotónicos fueron la carga máxima obtenida; Δ@. el desplazamiento en la carga máxima,. Δ el desplazamiento ultimo al 80% de la carga máxima; Δ. , el desplazamiento. de referencia, valor encontrado para el protocolo CUREE en los ensayos a cargas cíclicas;. , la rigidez de la conexión;. , la disipación de energía;. fluencia el cual se calculó con la Ec. 3.1 y Δ@. , el punto de. el desplazamiento en el punto de. fluencia.. ∆. ∆. ·. (3.1). Aunque no se logró realizar los ensayos cíclicos, a continuación se describen los procedimientos para calcular los parámetros para la calibración del modelo analítico. El modelo desarrollado por Folz y Filiatrault (Folz & Filiatrault, 2001) para el comportamiento se puede ver en la Figura 3.8, donde se muestra la trayectoria histerética bajo cargas cíclicas que sigue la conexión descrita a continuación.. | |. | |· 1 | |. |. ·. | |. |. |. | |. | (3.2). | |. 0,. En la Figura 3.8 se muestran las trayectorias carga-desplazamiento de OA y CD siguiendo la envolvente monotónica expresada por la Ec. 3.2. Se asume que todas las trayectorias exhiben una respuesta lineal entre la fuerza y la deformación. La 23.

(31) ICIV 201120 11. descarga de la curva envolvente sigue un camino como AB con rigidez. . En. este punto, tanto el sujetador como el revestimiento y el entramado son descargados elásticamente. Bajo descarga continua, la respuesta se mueve al . A lo largo de este camino, el conector. camino BC, que tiene rigidez reducida. pierde contacto parcial con la madera que lo rodea debido a la carga previa, a lo largo de OA en este caso. La respuesta “suelta” (slack) a lo largo de este camino caracteriza la histéresis mostrada por conexiones mecánicas con sujetadores tipo pasador bajo cargas cíclicas. La carga por primera vez en la otra dirección fuerza la respuesta a moverse sobre la envolvente CD. La descarga desde esta curva es asumida elásticamente a lo largo del camino DE, seguida por una respuesta estrangulada a lo largo del camino EF, el cual pasa a través del intercepto de cero desplazamiento. , con pendiente. FG con rigidez degradada. . La re-carga continuada sigue el camino. , dada por. (3.3). con. y. es un parámetro del modelo histerético que determina el grado es función. de degradación en la rigidez. Es importante notar que en la Ec. 3.3 de la historia de carga previa a través del último desplazamiento. de descarga. desde la envolvente (correspondiente al punto A en la Figura 3.8) de modo que. ·. donde. es el otro parámetro histerético del modelo. Los parámetros. (3.3). y. son. obtenidos ajustando el modelo a datos de ensayos de conexiones. Una consecuencia de esta degradación en la rigidez también produce degradación en. 24.

(32) ICIV 201120 11. la respuesta. Si en otro ciclo, el conector es desplazado hasta fuerza correspondiente va a ser menor que. , entonces la. que fue alcanzada previamente.. Esta degradación en la resistencia es mostrada en la Figura 3.8 comparando los niveles de fuerza obtenidos en los puntos A y G. Además, con este modelo bajo ciclos contínuos el mismo nivel de desplazamiento, la fuerza y el desplazamiento disipados por ciclos se estabilizan. Este comportamiento es cercano a lo que ha sido observado en ensayos de conexiones, a menos que la fatiga de la puntilla se haga presente, (Varela Fontecha, 2011).. Figura 3.8 Comportamiento carga-desplazamiento de conexiones panel-entramado bajo cargas estáticas y cíclicas. 25.

(33) ICIV 201120 11 3.3.1. Análisis estadístico. Se realizó un análisis estadístico para descartar los datos que no fueran significativos para la investigación, es decir a partir de una prueba de T de Student (Student’s T-Test), el cual establece, para una muestra pequeña, que tan significantes son las diferencias para los ensayos en dirección paralela para todos los tipos de paneles. Con esto se quiso establecer cuales eran las pruebas que podían funcionar, de los ensayos realizados con el procedimiento correcto, para el análisis de aquellos que tenían el procedimiento erróneo. Para esto se usaron las variables independientes como la carga máxima (. ), el desplazamiento máximo (∆@. ) y el área bajo la curva ( ). Los. resultados del análisis estadístico mostraban el P-Value, que describe el valor de significancia o la veracidad que tienen las pruebas con el procedimiento correcto con respecto a las erróneas. Al ser el P-Value menor a 0.05 (. 0.05), los datos. dejan de estar dentro del 95% de la probabilidad, razón suficiente para descartar la muestra. Sin embargo, el comportamiento de algunos ensayos realizados era similar a aquellos hechos con el procedimiento correcto, por lo que se utilizaron para el cálculo de los parámetros finales. Se utilizó el programa estadístico MINITAB © para calcular el P-Value y los resultados para la guadua laminada describieron que las tres variables se encuentran dentro del valor de significancia, por lo cual se utilizaron los ensayos realizados, excepto aquellos en los que el comportamiento mostró una variación abrupta. Para los ensayos con paneles de Plywood se encontró que el P-Value de no cumple con el mínimo esperado (un valor de 0.004), por lo cual se escogió. sólo. una. prueba. que. cumplió. con. el. comportamiento. carga-. desplazamiento esperado. Finalmente, para los ensayos con paneles de OSB también se rechazaron los ensayos, ya que el P-Value de. arrojó un valor de. 0.035. De esta misma manera se escogieron dos ensayos, los cuales tuvieron el comportamiento esperado.. 26.

(34) ICIV 201120 11 3.3.2. Comportamiento estático. En este capítulo se describirá el comportamiento estático para los paneles en ambas direcciones, paralelo y perpendicular a las fibras del entramado. Además, se mostrará la comparación del rendimiento de cada panel con respecto a la capacidad y se presentará el panel con mayor eficacia. Posteriormente, se darán los parámetros definitivos para la calibración de los ciclos bajo el protocolo CUREE, necesarios para los ensayos a cargas cíclicas.. 3.3.2.1. Dirección paralela de las fibras del entramado. Para los paneles de Guadua Laminada se muestran dos curvas carga desplazamiento donde en la Figura 3.9 se observan los ensayos realizados con una precarga en el panel, lo cual causa la falla en el procedimiento experimental. La Figura 3.10 muestra la repetición de los ensayos realizados con el procedimiento correcto. Todas las curvas han sido graficadas hasta un desplazamiento máximo de 45 mm y una carga máxima de 3 kN, con fines comparativos. Para los primeros ensayos mostrados en la Figura 3.9 se ve que las curvas no tenían la homogeneidad esperada; hubo diferencias de hasta de 1 kN en la carga máxima. Mientras que los ensayos realizados con el procedimiento correcto (Figura 3.10) muestran una aparente relación entre las curvas, que mostraron un comportamiento similar. Los valores hallados para la carga máxima tuvieron el mismo orden de magnitud y el valor calculado del coeficiente de variación fue de 16%, lo que evidencia una precisión aceptable en los datos obtenidos. Además, la rigidez es superior en un 11% para los ensayos realizados de forma correcta con respecto a aquellos que no.. 27.

(35) ICIV 201120 11. 3. Carga (kN). 2,5 2 1,5 1 0,5 0 0. 10. 20. 30. 40. Desplazamiento (mm). GLG‐Mono1 GLG‐Mono2 GLG‐Mono3 GLG‐Mono4 GLG‐Mono5 GLG‐Mono6 GLG‐Mono7 GLG‐Mono8 GLG‐Mono9 GLG‐Mono10. Figura 3.9 Curvas carga-desplazamiento para GLG en dirección paralela. 3. Carga (kN). 2,5 2. GLG‐Mono1r. 1,5. GLG‐Mono2r. 1. GLG‐Mono3r. 0,5. GLG‐Mono4r GLG‐Mono5r. 0 0. 10. 20. 30. 40. Desplazamiento (mm). Figura 3.10 Curva carga desplazamiento para GLG dirección paralela (repeticiones). En los ensayos de OSB se dio un comportamiento similar al observado en los paneles de guadua laminada. La diferencia en la carga máxima encontrada en los primeros ensayos superó 1.5 kN, lo cual muestra una dispersión errática. Los ensayos que están realizados de forma correcta se muestran en la Figura 3.11, donde se observó un comportamiento similar en todos los ensayos. 28.

(36) ICIV 201120 11. 3. Carga (kN). 2,5 2. OSB‐Mono1r. 1,5. OSB‐Mono2r. 1. OSB‐Mono3r. 0,5. OSB‐Mono4r. 0. OSB‐Mono5r 0. 10. 20. 30. 40. Desplazamiento (mm). Figura 3.11 Curvas carga-desplazamiento para OSB en dirección paralela (repeticiones). Lo mismo ocurre para los paneles de Plywood, donde se observó un comportamiento en las cuerdas carga-desplazamiento bastante disperso, mientras que en la Figura 3.12 se muestran los ensayos realizados con el procedimiento correcto y se ve que la variabilidad de las curvas no es significativamente grande.. 3. Carga (kN). 2,5 2. Plywood 1. 1,5. Plywood 2. 1. Plywood 3. 0,5. Plywood 4 Plywood 5. 0 0. 10. 20. 30. 40. Desplazamiento (mm). Figura 3.12 Curvas carga-desplazamiento para Plywood en dirección paralela (repeticiones). 29.

(37) ICIV 201120 11 3.3.2.2. Dirección paralela de las fibras del entramado. En las Figura 3.13, Figura 3.14 y Figura 3.15 se muestran las curvas de Guadua Laminada, OSB y Plywood, respectivamente, que presentaron un comportamiento carga-desplazamiento esperado, homogéneo. De la misma manera, todas las curvas fueron graficadas hasta un desplazamiento máximo de 45 mm y una carga máxima de 3 kN.. 3. Carga (kN). 2,5 2. GLG‐Per‐M1. 1,5. GLG‐Per‐M2. 1. GLG‐Per‐M3. 0,5. GLG‐Per‐M4. 0. GLG‐Per‐M5 0. 10. 20. 30. 40. Desplazamiento (mm). Figura 3.13 Curvas carga-desplazamiento para GLG en dirección perpendicular. 3. Carga (kN). 2,5 2 OSB‐Per‐M1. 1,5. OSB‐Per‐M2. 1. OSB‐Per‐M3. 0,5. OSB‐Per‐M4. 0 0. 10. 20. 30. 40. Desplazamiento (mm). Figura 3.14 Curvas carga-desplazamiento para OSB en dirección perpendicular. 30.

(38) ICIV 201120 11. 3. Carga (kN). 2,5 2 Plywood‐Per‐M1. 1,5. Plywood‐Per‐M2. 1. Plywood‐Per‐M3. 0,5. Plywood‐Per‐M4. 0 0. 10. 20. 30. 40. Desplazamiento (mm). Figura 3.15 Curvas carga-desplazamiento para Plywood en dirección perpendicular. 3.4 Análisis de Resultados. Los parámetros calculados antes de realizar el análisis estadístico se encuentran en la Tabla 3.3 y fueron calculados a partir de los datos experimentales con base en los ensayos realizados. Los valores observados representan el promedio. de las curvas. carga-desplazamiento. Los parámetros iniciales. encontrados para esta primera instancia son la carga máxima, el desplazamiento en la carga máxima y la energía disipada de la conexión panel-entramado. Los parámetros definitivos, encontrados luego de realizar el análisis estadístico para depurar los datos, se encuentran en la Tabla 3.4. Como se puede observar, en todos los casos la respuesta cargadesplazamiento mostró un mejor comportamiento en la dirección paralela que en la dirección perpendicular. Comparando. para todos los paneles en la. dirección paralela se observó una diferencia máxima de 12% entre los paneles de guadua laminada y Plywood, valor que no resulta significativo aunque se sirve para establecer que el panel de guadua laminada establece propiedades mecánicas superiores con respecto a los otros paneles. Por otro lado, los paneles en dirección perpendicular, tuvieron una diferencia máxima de 15% entre los. 31.

(39) ICIV 201120 11. paneles de guadua laminada y Plywood, siendo el. de la Guadua Laminada. la de mayor resistencia en comparación con los demás paneles. Así mismo, se observó que el comportamiento para los paneles de Plywood y OSB es similar. Teniendo en cuenta las investigaciones consultadas para la guadua laminada se obtuvo un comportamiento similar al estudio realizado por Varela (Varela Fontecha, 2011), en el cual se observaron diferencias de 14% en la dirección paralela, mientras que en la dirección perpendicular se obtuvo una diferencia de 13% en la resistencia máxima, Cabe aclarar que esta comparación es solo para la guadua laminada. Por otro lado, la investigación realizada por Smart (Smart, 2002), para laminas de OSB y Plywood en la dirección paralela a las fibras del entramado comprende la resistencia máxima, el desplazamiento último y la rigidez. Se observó una desigualdad considerable con los parámetros encontrados en la presente investigación. Se obtuvieron diferencias para. de 34% y 29% en OSB y. Plywood, respectivamente; para ∆ se notaron diferencias de 7% en Plywood, lo cual. muestra. una. relación. entre. el. comportamiento. de. la. conexión.. Adicionalmente, para OSB la diferencia es igual a 38%, lo cual discrepa igualmente con los ensayos realizados. Finalmente, la rigidez encontrada por Smart es considerablemente mayor, siendo el incremento de aproximadamente 40% en ambos casos. Estas desigualdades, aunque no son concluyentes, pueden ser causadas por las dimensiones de los paneles. Así mismo, el procedimiento experimental pudo haber cambiado entre un ensayo u otro, con lo cual resultan cuantiosas las variables para que los resultados fueran diferentes. A diferencia de la comparación realizada para la tesis de Varela donde las variables estudiadas y el procedimiento experimental era igual en ambos casos.. 32.

(40) ICIV 201120 11 Tabla 3.3 Parámetros iniciales obtenidos para carga estática. Tipo de Panel. Orientación de las Fibras de Madera. GLG GLG Plywood Plywood OSB OSB. Paralelo Perpendicular Paralelo Perpendicular Paralelo Perpendicular. Pmax (kN). Δ @ Pmax (mm). E (kN-mm). 1.86 1.51 1.63 1.28 1.72 1.31. 16.08 10.49 11.78 9.43 16.76 7.29. 43.36 26.99 26.92 14.73 30.92 15.97. Adicionalmente, se ve una tendencia en el comportamiento de las conexiones, pero se observan dos clases de curvas. La curva en la Figura 3.16 demuestra un comportamiento elasto-plástico dado por el modelo EEEP (Equivalent Energy Elastic-Plastic Curve). La curva apreciada en la Figura 3.17 presenta un comportamiento inelástico no lineal descrito por la Ec. 3.2. Este comportamiento se manifiesta aparentemente por la interacción entre el panel de recubrimiento y el elemento de entramado, caracterizado por el aplastamiento del elemento de entramado, fluencia por flexión y extracción de la puntilla (Varela Fontecha, 2011).. 3. Carga (kN). 2,5 2 1,5 1 0,5 0 0. 10. 20. 30. 40. Desplazamiento (mm). Figura 3.16 Comportamiento elasto-plástico de curva carga-deformación. 33.

(41) ICIV 201120 11. 3. Carga (kN). 2,5 2 1,5 1 0,5 0 0. 10. 20. 30. 40. Desplazamiento (mm). Figura 3.17 Comportamiento inelástico no lineal de curva carga-deformación. 34.

(42) ICIV 201120 11. Tabla 3.4 Parámetros definitivos obtenidos para carga estática. Tipo de Panel. Orientación de las Fibras de Madera. GLG. Paralelo. GLG. Perpendicular. Plywood. Paralelo. Plywood. Perpendicular. OSB. Paralelo. OSB. Perpendicular. Valor. Pmax kN. Δ @ Pmax mm. Δu mm. Δref mm. Ko kN/mm. E kN-mm. Py kN. Δ @ Py mm. Prom. σ CV Prom. σ CV Prom. σ CV Prom. σ CV Prom. σ CV Prom. σ CV. 1.81 0.30 16.5% 1.51 0.27 17.7% 1.30 0.28 21.2% 1.28 0.15 11.5% 1.43 0.24 16.9% 1.31 0.12 9.2%. 15.54 8.66 55.8% 10.49 2.10 20.0% 9.85 4.17 42.4% 9.43 2.05 21.7% 12.38 3.56 28.8% 7.29 1.69 23.2%. 26.79 3.72 13.9% 20.95 2.41 11.5% 19.19 4.61 24.0% 15.07 2.02 13.4% 18.84 3.44 18.3% 14.75 1.96 13.3%. 16.08 2.23 13.9% 12.57 1.45 11.5% 11.51 2.77 24.0% 9.04 1.21 13.4% 11.30 2.06 18.3% 8.85 1.18 13.3%. 0.44 0.15 34.5% 1.30 0.71 54.7% 0.54 0.34 62.3% 0.63 0.49 77.6% 0.48 0.26 54.0% 0.79 0.36 44.8%. 40.30 9.17 22.8% 26.99 7.87 29.2% 19.93 2.85 14.3% 14.73 2.96 20.1% 22.04 5.92 26.9% 15.97 2.32 14.6%. 1.62 0.26 16.0% 1.31 0.23 17.9% 1.16 0.23 20.1% 1.06 0.13 12.0% 1.26 0.22 17.3% 1.15 0.10 8.5%. 4.14 1.79 43.2% 1.29 0.66 51.2% 2.64 1.28 48.5% 2.38 1.26 53.0% 3.08 1.06 34.3% 1.67 0.67 39.9%. 35.

(43) ICIV 201120 11. 4 Conclusiones y Recomendaciones. En este capítulo se presentan los resultados de los ensayos realizados ante cargas estáticas para estudiar el comportamiento carga-desplazamiento de conexiones panel-entramado. A continuación se muestran los resultados esta investigación y recomendaciones para futuros estudios.. • La resistencia última de los paneles de guadua laminada para la orientación de las fibras del entramado en la dirección paralela y perpendicular, es mayor que la de los paneles de OSB y Plywood. El incremento en la diferencia encontrada fue de 28% y 21% para OSB y Plywood, respectivamente (dirección paralela), con respecto a la guadua laminada. Asimismo, la diferencia para OSB es de 13% y para Plywood de 15% (dirección perpendicular).. • El comportamiento entre los paneles de OSB y Plywood fue similar. En la carga máxima se observan diferencias de 9% para la dirección paralela y 3% para la dirección perpendicular. El desplazamiento en la carga máxima establece diferencias de 20% en la dirección paralela y 23% en la dirección perpendicular.. • En las investigaciones consultadas el comportamiento para los paneles de guadua laminada es similar al del estudio realizado por Varela (Varela Fontecha, 2011). Se registra un incremento aproximado a 13% en la resistencia última y. 36.

(44) ICIV 201120 11. un incremento en el desplazamiento de la carga máxima en la dirección paralela igual a 33%. Así mismo, se encontró un incremento en la dirección perpendicular en un 50%.. Se recomienda realizar un análisis estadístico más riguroso con el fin de consolidar y dar más validez a los resultados obtenidos. De igual manera se aconseja ejecutar los ensayos ante cargas cíclicas bajo el protocolo CUREE usando el desplazamiento de referencia encontrado para cada uno de los casos. De este modo, se puede encontrar los parámetros histeréticos que podrán ser comparados con otros valores reportados en la literatura para paneles de OSB y Plywood. Los parámetros encontrados para las cargas cíclicas serán usados en la modelación de muros de corte.. 37.

(45) ICIV 201120 11. 5 Bibliografía Varela Fontecha, S. (2011). Comportamiento Sísmico de Muros de Corte con Paneles de Guadua Laminada. Tesis de Maestría, Universidad de los Andes, Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental, Bogotá. ASTM International. (2009). Standard Test Methods for Cyclic (Reversed) Load Test for Shear Resistance of Vertical Elements of the Lateral Force Resisting Systems for Buildings. ASTM E2126-09. ASTM International. (2006). Standard Test Methods for Mechanical Fasteners in Wood. ASTM D1761-06. Beetar Carrero, M. A. (2011). Optimización de la Geometría de las Lámedas y Uniones Dentadas para Elemetros Estructurales de Guadua Laminada. Tesis de Maestría, Universidad de los Andes, Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental, Bogotá. Correal, J. F., & Arbeláez, J. (2010). Influence of Age and High Position on Colombian Guadua Angustifolia Bamboo-Mechanics Properties. Madera Ciencia y Tecnología. Correal, J. F., & Ramírez, F. (2010). Adhesive Bond Performance in Glue Line Shear and Bending for Glued Laminated Guadua Bamboo. Journal of Tropical Forest Science. Dolan, J. D. (1994). Proposed Test Method for Dynamic Properties of Connections Assembled with Mechanical Fasteners. Journal of Testing and Evaluation. Dolan, J. D., & Madsen, B. (1992). Monotonic and Cyclic Nail Connection Tests. Ottawa: Canadian Journal of Civil Engineering. Folz, B., & Filiatrault, A. (2001). Cyclic Analysis of Wood Shear Walls. Journal of Structural Engineering. Langlois, J. D., Gupta, R., & Hiller, T. H. Effects of Reference Displacement and Damage Accumulation in Wood Shear Walls. Journal of Structural Engineering. Suárez Pinzón, A. (2011). Propuesta de la Teoría de la Fluencia para el Diseño de Conexiones de Guadua Rolliza. Tesis de Pregrado, Universidad de los Andes, Departamento de Ingeniería Civil y Ambienta, Bogotá. Smart, J. V. (2002). Capacity Resistance and Performance of Single-Shear Bolted and Nailed Connections: An Experimental Investigation. Tesis de Maestría, Virginia Polytechnic Institute and State University, Blacksburg, Virginia.. 38.

(46)

(47)

(48)

(49)