Verificación de la aplicabilidad de las ecuaciones para el diseño de uniones a extracción de la NDS-18 en maderas latifoliadas densas

Abstract

RESUMEN: Las metodologías de diseño actuales de las uniones mecánicas sometidas a extracción directa de conectores generalmente están basadas en la densidad de la madera y fueron desarrolladas a partir de estudios principalmente sobre especies coníferas, las cuales tienen una estructura interna diferente a la de especies latifoliadas. Estas últimas suelen tener mejores propiedades mecánicas y las metodologías de diseño actuales podrían no ser adecuadas para este tipo de maderas. En el presente estudio se evaluó la resistencia de la madera proveniente de dos especies latifoliadas colombianas, Chanul y Sapán; a la extracción directa de dos tipos de conectores usados en uniones mecánicas para este tipo de estructuras, el tornillo HBS EVO de Rothoblaas y el clavo de fuste liso. Los ensayos se realizaron de acuerdo con la norma ASTM D1761 y se cumplieron las condiciones geométricas mínimas descritas en la National Design Specification (NDS) 2018. Se realizaron un total de 56 ensayos con un equipo que permitía ejercer una fuerza axial de tracción sobre el conector y se determinó el valor característico de resistencia a la extracción directa de conectores de acuerdo con la norma ASTM D2915. Los resultados se llevaron a valores admisibles y se compararon con la resistencia de diseño de la NDS 2018, la cual es una de las normas de referencia para el diseño de estructuras de madera. En el caso de los clavos de fuste liso, la resistencia experimental fue mayor a la obtenida con la ecuación correspondiente de la NDS 2018 y en el caso de los tornillos HBS EVO la ecuación de la NDS 2018 sobreestimó la resistencia del Sapán en un 3.4% y subestimó en un 16.4 % la resistencia del Chanul. Los resultados indican la necesidad de extender el estudio a otras especies latifoliadas en diferentes rangos de densidad para determinar la necesidad de plantear nuevas expresiones para este tipo de especies.

ABSTRACT: Current methodologies to design mechanical joints subjected to fastener withdrawal are based on density as the main parameter, the expressions developed come from experimental tests performed mainly on softwoods, which have a different internal structure than hardwoods. Usually, the hardwoods have better mechanical properties than softwoods and the most popular methodologies to design may not be adapted to hardwoods. In this work, the withdrawal resistance of two hardwood species, Chanul and Sapan, was evaluated with two different types of fasteners used as mechanical joints, the Rothoblaas HBS EVO and smooth nails. The withdrawal resistance was determined in accordance with ASTM D1761 and the geometric requirements of National design Specification (NDS) 2018. In the experiment, 56 tests were performed on a testing machine that allowed an axial force to be applied, and the characteristic value of withdrawal resistance was calculated according to ASTM D2915. The allowable values were obtained and compared with the theorical values from equations of NDS 2018, which is a commonly used standard for designing mechanical joints. For smooth nails, the results showed that the equations underestimated the withdrawal resistance, in accordance with what was supposed and to the Rothoblaas HBS EVO the NDS equation overestimated the Sapan withdrawal resistance by 3.4% and underestimated the Chanul resistance by 16.4%. Therefore, it becomes necessary to extend the study to other hardwood species with high density to conclude whether new equations would be appropriated.