Introducción al diseño de vigas de madera con CSA-O86-14
Las vigas de madera se utilizan para una gran cantidad de aplicaciones., desde vigas cabecera sobre aberturas hasta vigas estructurales para sostener pisos o techos. Ofrecen un barato, Solución ligera y fácil de instalar para marcos en Canadá..
En Canadá, el "CSA-O86: Diseño de Ingeniería en Madera” La norma describe los medios y métodos para diseñar estructuras de madera en Canadá.. La norma abarca desde el diseño de los paneles CLT hasta la capacidad de una conexión clavada.. Para la construcción promedio en Canadá, De particular interés es el capítulo 6 titulado “Madera aserrada”..
Propiedades materiales de la madera aserrada
Madera aserrada, Como el nombre sugiere, es madera que ha sido aserrada de un árbol más grande. Estos miembros vienen en muchas dimensiones., especies y grados. En Canadá, el control de calidad, La identificación y clasificación de la madera es supervisada por la Autoridad Nacional de Clasificación de la Madera. (NGLA).
Contenido de humedad
Una propiedad importante de la madera., en comparación con otros materiales de construcción como el acero o el hormigón, es el contenido de humedad interna. Los miembros de la madera se expanden y contraen con cambios en su contenido de humedad., en procesos denominados hinchamiento higroscópico y contracción higroscópica. El contenido de humedad en el miembro de madera depende de, entre otras cosas, la humedad relativa ambiental. El contenido de humedad inicial de un árbol recién cortado es en promedio 75%. Para estabilizar la variación dimensional y reducir los riesgos de crecimiento de moho., Los fabricantes suelen secar las piezas de madera hasta un contenido de humedad de 19% antes de venderlos. Esta condición se conoce como "S-DRY" y a menudo está estampada en cada miembro seco individual..
Categorias
Para determinar las propiedades mecánicas de los miembros de madera., la norma CSA-O86 divide todos los miembros de madera en categorías, especies y grados. Las categorías se refieren al componente dimensional y de orientación de los miembros de madera.. Las categorías se enumeran a continuación.:
- Encuadre de luz estructural: Miembros estructurales que tienen menos de 286 mm de profundidad..
- encuadre ligero: Pequeños miembros de madera para técnicas de encuadre ligero..
- Viga y larguero: Miembros estructurales de al menos 114 mm de ancho y una altura de al menos 51 mm más que el ancho.
- poste y madera: Miembros estructurales de al menos 114 mm de ancho y una altura inferior a 51 mm más que el ancho..
Grupos de especies
Si bien hay innumerables especies de madera en Canadá, el estándar CSA-O86 los agrupa en cuatro grupos de especies distintos:
- Alerce de abeto Douglas, que incluye: Abeto de Douglas y Alerce occidental
- dobladillo-para, que incluye: Cicuta de la costa del Pacífico y abeto Amabilis
- Abeto-Pino-Abeto, que incluye: Abeto, pino jack, Pino torcido, Abeto balsámico y abeto alpino
- Especies del Norte, que es un grupo general para cualquier otra especie canadiense clasificada por la NLGA
Calificación
Finalmente, cada miembro individual es calificado visualmente de acuerdo con las reglas de la NLGA "Reglas de clasificación estándar para la madera canadiense”o clasificado a máquina según una agencia de clasificación acreditada para la clasificación por medios mecánicos en Canadá. Las reglas de clasificación visual consideran muchas características del miembro de madera., incluyendo el tamaño del nudo, posicionamiento del nudo, giro de miembro, campo de miembros y copa de miembros. La clasificación de tensión de la máquina utiliza una máquina especializada para determinar la rigidez a la flexión del miembro de madera., que se correlaciona con la resistencia a la flexión del miembro.
Diseño
Con la categoría del miembro de madera., grupo de especies y grado, Podemos utilizar fácilmente las tablas de la norma CSA-O86 para determinar las propiedades mecánicas del elemento de madera.. Además de las combinaciones de carga calculadas según las Código Nacional de Construcción de Canadá (NBCC), Estas propiedades se pueden utilizar para el diseño completo de cualquier miembro de viga de madera..
Ventajas de la madera sobre otros materiales
En Canadá, la madera es barata, accesible, alternativa ecológica y ligera a otros materiales de construcción. No requiere mano de obra especializada y es fácil de modificar en sitio con herramientas simples.. Por eso algunas provincias (Colombia británica y Quebec) han permitido recientemente construcciones de madera hasta 6 cuentos (el límite era anteriormente 4 cuentos).
Si bien el diseño de ingeniería de elementos de madera no siempre es tan sencillo como el del acero o el hormigón, Tener herramientas como la Calculadora de capacidad de vigas de madera SkyCiv permite a los ingenieros comenzar a utilizar madera en sus diseños más rápido y con más confianza..
Uso de la calculadora de capacidad de vigas de madera SkyCiv CSA-O86-14
Usar el Calculadora de capacidad de vigas de madera SkyCiv CSA-O86-14, Todas las características de la viga y la información de carga deben ingresarse en el panel de entrada en el lado izquierdo de la pantalla..
Propiedades de sección y material
El menú desplegable de selección permite dos formas de ingresar información de la sección de la viga: Buscar y Personalizadas. En el Buscar modo de selección, Las secciones de madera nominales imperiales se pueden seleccionar en el Sección de Menú desplegable. En el Personalizadas modo de selección, el ancho de la viga (b) y profundidad (re) se puede ingresar manualmente. En este modo, la subcategoría de viga se determina automáticamente.
Para determinar las propiedades de los materiales., la categoría, Luego se deben ingresar la especie y el grado.. Con estas entradas, SkyCiv puede recuperar todas las intensidades de haz relevantes en las tablas de base de datos apropiadas, como la resistencia a la flexión (pensión completa), resistencia al corte longitudinal (fv), paralelo a la resistencia a la compresión del grano (fc), paralelo a la fuerza de tensión del grano (pie) y módulo de elasticidad (E).
Propiedades de la viga
próximo, se deben introducir las propiedades de la viga. Las longitudes de la viga sin apoyo. (Ly y Lz) representan la distancia longitudinal entre soportes en cada dirección. Las longitudes no soportadas se utilizan para evaluar la resistencia al pandeo de la viga bajo cargas de compresión. (en ambas direcciones), así como la resistencia a la estabilidad lateral de la viga bajo un eje fuerte. (sobre el eje Z) cargas de flexión.
Los cuatro menús desplegables siguientes representan los factores de modificación de la madera CSA-O86-14.. El factor de duración de la carga se determina automáticamente cuando hay combinaciones de carga presentes. (es decir, Los miembros se importan desde S3D.).
Cargas de diseño factorizadas
La última subsección de entrada es para las cargas de diseño factorizadas.. Las cargas ingresadas aquí deben ser los valores máximos que actúan sobre la viga., y debe factorizarse de acuerdo con las combinaciones de carga del Código Nacional de Construcción de Canadá 2015.
Estos se pueden obtener de muchas maneras.:
- Se pueden calcular a mano utilizando la teoría de haces estándar. (consulte los siguientes artículos para obtener más información: calcular la fuerza cortante y calcular momentos flectores)
- Se pueden determinar utilizando un software de cálculo de vigas., como el de SkyCiv calculadora de haz libre
- Se pueden calcular automáticamente en SkyCiv. Análisis de elementos finitos S3D software e importado.
Informe de diseño y salida
Una vez ingresadas las entradas, ejecute el análisis presionando el botón verde EJECUTAR en la esquina superior derecha de la página (ver el cuadro rojo a continuación). Una vez que se completa el análisis, SkyCiv devolverá la información de diseño en las dos columnas típicas.: la Informe de diseño y el Salida columna (ver cuadros naranjas a continuación).
El Informe de diseño es un informe detallado con cálculos paso a paso. Se puede descargar usando el Informe PDF botón en la esquina superior derecha del informe. El Salida La columna es un resumen de los cálculos de resistencia de la viga., así como la utilidad de cada cálculo. Esto permite a los usuarios verificar todo de un vistazo..
Resumen
SkyCiv's Calculadora de vigas de madera hace que la validación de vigas de madera sea rápida y sencilla. Pruébalo gratis ahora y cuéntanos lo que piensas!
Referencias
- Códigos de construcción de Quebec recientemente modificados para permitir la madera en estructuras de 6 pisos, Weyerhaeuser, 25 julio 2013, https://www.weyerhaeuser.com/blog/quebec-building-codes-recently-amended-to-allow-wood-in-6-storey-structures/.
- CSA-O86-14: Ingeniería de Diseño en Madera. Asociación Canadiense de Normas, 2014.
- Código Nacional de Construcción de Canadá. Ottawa, Consejo Nacional de Investigaciones de Canadá, 2015.
- Reglas de clasificación estándar para la madera canadiense. Autoridad Nacional de Clasificación de Madera, 2022.
- manual de diseño en madera, 2017. Consejo Canadiense de la Madera, 2017.
Desarrollador de producto
licenciatura (Civil), MEng (Estructural)
