leccion nº 51 - 3D Studios PLR

Escuela Politécnica de Cuenca
Arquitectura Técnica
Unidad Temática 14
Lección 51
BLOQUE TEMÁTICO 4
UNIDAD TEMÁTICA 14
LECCION 51
ENTRAMADOS HORIZONTALES
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Lección 51
INDICE
1.- INTRODUCCIÓN.
2.- SUELOS DE MADERA. VIGUETAS.
2.1. Tipología
2.2. Apoyo de viguetas en muros.
2.3. Apoyo de viguetas en jácenas.
2.4. Enzoquetado. Embrochalados.
2.5. Formación de huecos.
2.6. Entramados.
2.7. Voladizos.
3.- VIGAS.
3.1 Tipología.
3.1.1 Vigas macizas.
3.1.2 Vigas armadas.
3.1.3.- Vigas de celosía.
3.1.4.- Vigas de madera laminada encolada.
3.2. Construcción.
3.2.1.- Apoyo de vigas en muros de fábrica o elementos de hormigón.
3.2.2.- Apoyo de vigas en pilares.
3.2.3.- Voladizos.
4.- CTE.
4.1. Análisis estructural
4.2. Estados límite últimos
4.3. Fatiga
4.4. Sistemas estructurales de madera y productos derivados
4.5. Ejecución
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1.- INTRODUCCIÓN.
Los forjados constituyen los entramados planos, generalmente horizontales, que
desempeñan la función estructural de separación entre plantas o cierre de las mismas, al
definir su superficie superior, el suelo, y la inferior el techo. Como elementos
estructurales, los forjados deben satisfacer las siguientes exigencias:
1. Resistir su peso propio o con cargar y sobrecargas, o carga útil, con el debido
coeficiente de seguridad, y sin que se produzcan flechas superiores al
trescientosavo de la luz.
2. Servir de pantallas de atado horizontal de todos los muros y pilares y de
transmisión de esfuerzos horizontales a los puntos fijos y a la cimentación para
poder garantizar la estabilidad del edificio. Pero esta función, en la construcción
maderera suele resolverse sin contar con la posible colaboración del forjado,
recurriendo al empleo de estructuras verticales autoestables, al estar construidas
por muros cruzados o entrados, en los que aparecen las piezas diagonales de
refuerzo a las acciones horizontales.
Junto a su función principal resistente, los forjados deben cumplir también otras
funciones tales como:
1. Proporcionar el debido aislamiento térmico, acústico y humídico.
2. Servir de apoyo al pavimento.
3. Permitir la sustentación del cielorraso, o acabado de su techo, al que se le exige
un papel de difusión de la luz y de acondicionamiento, etc.
4. Facilitar la instalación de las redes horizontales de abastecimiento eléctrico,
fontanería calefacción acondicionamiento, etc.
Los forjados de madera ofrecen las ventajas de su ligereza y facilidad
constructiva; pero sus principales inconvenientes son consecuencia de: su poca
durabilidad; su mal aislamiento acústico y su elevado costo, salvo en caso de
construcciones rústicas.
2.- SUELOS DE MADERA. VIGUETAS.
En un edificio definido por crujías de luces moderadas, el forjado de madera se
resuelve con el empleo de viguetas, de la luz y canto adecuados, colocadas
paralelamente y uniformemente espaciadas, con separación entre ejes unos 50 ó 60
cms., o más, de acuerdo con el tipo de entrevigado o socarrena a realizar.
La primera vigueta, junto al muro lateral, se denomina paredaña, y debe
colocarse separada del muro unos 2,5 cms, mediante un listón corrido.
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Si las luces a salvar son importantes, llega a ser antieconómico el empleo de
vigueta de gran luz y es preferible dividir transversalmente la crujía, mediante vigas
maestras o jácenas, y que, separadas de 3 a 4 m, sirven de apoyo a las viguetas,
colocadas en el sentido longitudinal de la crujía.
Si la luz a salvar es superior a la longitud de las piezas de madera que se dispone
para construir el forjado, hay que recurrir a la ingeniosa solución de los forjados de
serlio, en los que todas sus viguetas principales o cárdenas están embrochaladas y son a
la vez cajas y brochales, o bien recurrir a la construcción de forjados de compartimentos
o a la solución artesonado o techos de alfarje.
2.1.- Tipología
Un tipo de viguetas de madera son las viguetas
TJI con perfil en doble T tienen el alma de
tablero de viruta orientada y las alas de madera
microlaminada.
Se utilizan principalmente como cabios y para el
entrevigado de forjados.
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2.2.- Apoyo de viguetas en muros.
Esta unión no se produce, hoy en día, más que en construcciones rurales de poca
importancia o en construcciones no permanentes y desmontables como casetas
de obra etc. Por ello aunque hablemos en presente nos estamos refiriendo a la
construcción tradicional o clásica, que debemos conocer por la posible
intervención en labores de restauración o conservación.
El problema del apoyo en muros es que las cabezas de las viguetas quedan
sujetas a la acción de la humedad, por lo que habría que crear cámaras de
ventilación que debilitan el muro; por otra parte, quedarían empotradas, que
puede ser mala solución. Para evitar esto, el apoyo de las viguetas no se realiza
nunca directamente sobre el muro sino que, al igual que las vigas, lo hacen sobre
las carreras o durmientes, aisladas a su vez del muro mediante un
impermeabilizante.
Dichas carreras son piezas de madera colocadas en tabla sobre el muro y que
reciben a las viguetas mediante simple apoyo, o ensambladas con corte a pluma,
y engatilladas con tirafondos metálicos, que por su forma reciben el nombre de
colas de carpa. Estos engatillados se colocarán como mínimo cada cuatro
viguetas: al mismo tiempo, cada 2m, como mínimo, deberá anclarse también la
vigueta paredaña, alcanzando el anclaje por lo menos a tres viguetas.
Esta colocación de las carreras tiene el inconveniente de restar estabilidad al
muro, lo cual conlleva a sobredimensionar este en su espesor, a fin de poder
alojar el forjado. El problema lo solucionamos, colocando un elemento de reciba
a la vigueta en el intradós del muro, sin que tenga que empotrarse en este,
evitando la ventilación por la parte exterior del muro.
Los diferentes sistemas se muestran en las siguientes figuras.
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Otras veces, no existe la viga carrera, y cada vigueta se aloja en un mechinal,
apoyada sobre nudillos con sus correspondientes engatillados; este sistema,
además de ser más económico, permite reducir la debilitación del muro.
2.3.- Apoyo de viguetas en jácenas.
El apoyo de viguetas en las vigas maestras constituye un ensamble de encuentro
que se resolvía con uniones clásicas. En estas uniones veíamos la necesidad de
cajear las piezas a ensamblar, cuando queríamos que las partes superiores de las
mismas quedarán enrasadas.
Si queremos no debilitar las piezas con cajeados, podemos realizar el ensamble,
de muy diversas maneras, o bien por apoyos simples sobre las jácenas o, más
racionalmente, con utilización de elementos auxiliares.
Apoyo simple de las viguetas encima de las jácenas. Es la solución más sencilla
y puede realizarse o bien cruzando las entregas o, si la viga es ancha,
poniéndolas a continuación unas de otras, e incluso a media manera.
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Se sujetan lateralmente o bien clavándolas o con tacos laterales o con escuadras.
Lo normal, sin embargo, es que la cara superior de una viga quede enrasada con
la cara superior de otra viga, para que el cuelgue de ésta sea menor. Para
conseguirlo nos ayudamos de estribos, escuadras reforzadas etc.
• Gama de conectores de acero “Armobois”
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• Anclajes “Bilo”
• Conectores ocultos para apoyos invisibles “NHT”
• Pasadores autotaladrantes, tirafondos de refuerzo y conectores maderahormigón.
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• Conectores, tornillería y anclajes a hormigón y ladrillo (Simpson Strong).
Empalme de vigas y viguetas.
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2.4.- Enzoquetado. Embrochalados.
Son términos principalmente empleados en las estructuras clásicas.
Un enzoquetado consiste en poner unas piezas cortas de madera, llamadas
zoquetes, entre las vigas de un entramado, para evitar que se muevan y permitan
la colaboración de las viguetas en caso de cargas puntuales o localizadas.
Se suele colocar un orden de zoquetes en el centro del vano o dos en los tercios
de la luz. El apoyo del zoquete se hace a caja simple o modernamente, de
cualquiera de las formas explicadas. Cuando la distancia entre zoquetes es la
misma que entre viguetas damos lugar a un techo artesonado que se termina con
tablas apoyadas en viguetas y zoquetes.
El embrochalado se origina cuando se presenta la necesidad de dejar en un suelo
espacios libres mayores que el que queda entre viguetas.
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2.5.- Formación de huecos.
Cuando en el forjado hay que dejar huecos de paso (chimeneas, ascensores,
escaleras...) se emplean los brochales o viguetas que apoyan en otras viguetas, y
que a la vez sirven de apoyo a las viguetas cojas. Con objeto de repartir la acción
directa sobre una vigueta entre sus vecinas, es corriente el reforzar la viguería
con zoquetes, que a la vez reducen la deformación del forjado al darles mayor
rigidez. El enzoquetado colabora a la vez en la absorción de esfuerzos del
entrevigado, ofreciendo la posibilidad de los techos encasetonados.
2.6.- Entramados.
Este anexo tiene como objeto mostrar de forma gráfica los detalles topológicos
de uso más frecuente, y técnicamente más convenientes de los entramados
horizontales. Se hablará por tanto de los forjados, entre los que distinguiremos:
primer forjado, forjado intermedio y techo.
Aunque el anexo tiene entidad propia se debe completar con la información
general de los sistemas constructivos y de otros entramados estructurales (muros
o cubiertas), en particular en lo que se refiere a la compatibilidad dimensional y
modulación.
En este documento se va a desarrollar fundamentalmente el sistema plataforma.
Pero también es aplicable al entramado de globo (ballon frame) y a los otros
sistemas.
Cada sistema constructivo en madera genera diferentes formas de relacionar los
entramados horizontales con las estructuras soportantes verticales y de éstos con
la cimentación. El forjado puede colaborar a la estabilidad del conjunto de la
estructura, como es el caso de los entramados ligeros, o construir una parte
independiente como ocurre e casas de troncos y sistemas pesados.
Elementos de un entramado.
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A. Comportamiento estructural
La función estructural que define un entramado horizontal es la resistencia de
cargas permanentes y variables y su transmisión a las estructuras soportantes
verticales: muros, pilares o vigas maestras. Las cargas a resistir son, por tanto: la
concarga, la sobrecarga de uso y la sobrecarga de tabaquería. Además de estas
cargas gravitatorias, en algunos casos tienen la misión de resistir fuerzas
horizontales originadas por la acción del viento o el sismo.
Tipos:
Desde el punto de vista de su capacidad de transmisión de los empujes laterales,
los entramados horizontales pueden ser clasificados como flexibles o rígidos.
Según su ubicación o función, los forjados deben tener un diseño especifico, con
dimensiones y escuadrías diferentes.
1. Entramados horizontales flexibles
Este tipo de entramado se adapta a la estructura soportante pero no colabora en
la transmisión de las acciones horizontales. Por este motivo en zonas sísmicas
y/o de vientos fuertes es posible usarlos sólo cuando la estructura soportante
vertical ha sido especialmente diseñada para resistir la totalidad de las
solicitaciones –estáticas y dinámicas-, tanto las contenidas en su plano como las
perpendiculares él.
Esto exige una distribución de muros o entramados verticales soportantes, que
sean capaces de resistir las acciones horizontales. Debido al mayor número de
muros que requiere esta solución el diseño arquitectónico se hace más rígido.
Si no se respetan estas características del sistema, es posible que al producirse
cargas dinámicas horizontales el entramado provoque el efecto de ariete o de
cuchilla sobre los muros perpendiculares a la dirección de las cargas. En
construcciones con estructuras mixtas es especialmente importante conocer las
diferencias de rígidos entre materiales macizos y madera, para prever una
solución conveniente en las uniones. Numerosas construcciones han colapsado
en los terremotos por acciones de ariete.
2. Encofrados horizontales rígidos
Los entramados rígidos colaboran con la función estructural del conjunto. Están
constituidos por placas rígidas que transmiten los esfuerzos horizontales a los
tabiques y a los pilares. Este esquema estructural se denomina diafragma. El
entramado rígido puede conseguirse con un cerramiento estructural
adecuadamente clavado y con cubrejuntas, con unas celosías de arriostramiento
(8riostras), o con una capa de hormigón armado.
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B. Estudio de algunos elementos
Viguetas:
Sus secciones son rectangulares y se deben colocar con su mayor dimensión en
vertical.
La distancia entre las viguetas vendrá determinada por el material de
cerramiento, por las solicitaciones de carga y por sus propias escuadrías.
Las viguetas se pueden fijar con clavos o herrajes de cuelgue a los testeros
superiores, vigas y viguetas de cabeza. La separación entre viguetas varia entre
300, 400 y 600 mm según el cálculo.
Vigas y cargaderos:
Las vigas se utilizan generalmente para dejar más diáfana la planta, sustituyendo
a un muro interior. Si se trata de un vano reducido (hasta 1,70m) pueden
realizarse con varias piezas de madera aserrada adosadas y clavadas entre si,
formando un cargadero. Si la luz es mayor, es preciso recurrir a otros productos
como la madera laminada, la madera laminada en tiras (PSL), la madera micro
laminada o las vigas armadas.
El encuentro de las vigas con muros de cimentación se resuelve mediante
elementos metálicos embutidos en el hormigón, que abrazan la pieza, o por
pletinas que se fijan mediante pernos o tornillos.
Es importante también aquí aísla la madera, colocando un material impermeable
en la zona de contacto, o separando la pieza para permitir la ventilación.
C. Zoquetes o encribado
Bajo condiciones extremas las viguetas de forjado pueden llegar a perder la
estabilidad lateral, con tensiones de flexión incluso muy inferiores a las de la
rotura del material.
Este fenómeno de inestabilidad es mas acusado cuando se emplean secciones
muy esbeltas, es decir, con una elevada relación entre el canto y el ancho de la
sección transversal, cuando los extremos no se encuentran (impidiendo el
vuelco) o inadecuadamente fijados, o cuando se ha omitido el arrostramiento que
en algunos casos debe estar presente.
Existen ciertas reglas prácticas con sencillas disposiciones constructivas que
evitan este problema. Si se cumplen estas reglas, las piezas pueden calcularse
con criterios de resistencia a flexión y por deformación, sin preocuparse de la
inestabilidad.
Estas reglas son las siguientes:
ƒ Si las viguetas tienen el borde superior fijo gracias al entrevigado, la relación
máxima entre canto y ancho será de 5.
ƒ Si las viguetas tienen el borde superior fijo gracias al entrevigado y además se
encuentran arriostrados por un adecuado sistema de zoquetes o de encribado,
dispuestos a intervalos no superiores a seis veces el canto de la vigueta, la
relación máxima entre canto y ancho será igual a 6.
En todo caso los extremos de la vigueta deben encontrarse fijados de tal forma
que se impida su vuelco.
Otras reglamentaciones (NBC) Recomiendan un determinado número de líneas
de enzoquetado en función de la luz del forjado:
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Luz del forjado m.
2.45
2.5 a 4.5
Más de 4.5
Filas de enzoquetado
ninguna
1
2
Existen varias disposiciones constructivas que son utilizadas con este fin. Entre
las que se encuentran los zoquetes (alineados o alternados) y las crucetas o
cruces de San Andrés.
Estas soluciones, además de evitar el pandeo lateral, tienen otras misiones de
carácter constructivo. Una es favorecer la distribución transversal de la carga y
la otra mantener la rectitud de la vigueta durante el montaje, evitando así la
distorsión o combado de las piezas.
El enzoquetado, en la práctica no resulta muy eficaz para distribuir la carga
transversalmente. Una posible merma de las viguetas y la falta de ajuste entre el
soquete y el espaciado entre viguetas restará eficacia a la solución.
Los zoquetes se pueden colocar en línea o alternados. Esta última posición
permite el clavado por la testa pero tiene como inconveniente el desfase de sus
ejes, lo que puede provocar problemas en la fijación del cerramiento, si este es
discontinuo. La colocación en línea obliga a clavar en oblicuo pero presenta la
ventaja de conservar la modulación para la colocación del aislante y un clavado
alienado del cerramiento.
En forjados cerrados por ambas caras (superior e inferior) su canto debe ser de
menor altura que las viguetas para permitir la aireación interior.
Para lograr una adecuada ventilación del entablado, la cámara de aire resultante
debe quedar en la parte superior, por lo cual los zoquetes deben enrasarse con la
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inferior. En el caso de que se use tablero directamente como base de piso, o
tarima auto resistente (decking), el zoquete debe quedar a nivel con el canto
superior de las viguetas para permitir el clavado el piso, dejando la ventilación
por la parte inferior.
El espesor mínimo recomendado para el zoquete es de 38mm y el canto mínimo
de ¾ del canto de las viguetas.
El sistema de arrostramiento con crucetas es más eficaz. Si se ejecutan en obra
tienen la desventaja de su complejidad y carestía.
Existen en el mercado piezas prefabricadas para separaciones estándar de 300,
400 y 600mm.
Las crucetas siguen siendo eficaces incluso cuando se produce una merma por
secado de la sección transversal de la vigueta, ya que la reducción del canto
tiende a disminuir la inclinación de los brazos de la cruz, incrementándose así la
compresión sobre la vigueta.
Las dimensiones mínimas de la sección de estas barras será de 38 x 38 mm.
D. Rigidización de los forjados
Para hacer rígidos los forjados ante esfuerzos contenidos en su plano, se pueden
utilizar riostras interiores de madera, tirantes metálicos, entablados en diagonal y
tableros estructurales.
En la construcción prefabricada actual lo más habitual es utilizar el tablero de cerramiento
configurado un diafragma de forjado.
E. Riostras de madera
Consisten en piezas diagonales, generalmente de las mismas dimensiones que las
viguetas que se colocan entre éstas y los zoquetes. Se debe cuidar el encuentro
entre estos elementos para que quede los mas ajustado posible. Por esta razón es
conveniente colocar la diagonal desde arriba, una vez afianzado el zoquete. Las
cabezas de las diagonales deben enfrentarse por parejas y clavarse a las vetas.
La finalidad de las diagonales es construir vigas de celosía que sean capaces de resistir, sin
grandes deformaciones, las acciones horizontales transmitidas por los muros. Preferentemente
deberán disponerse esas vigas en los bordes para tener dos vigas en cada dirección.
F. Tirante metálico
El tirante metálico consiste en un fleje de acero galvanizado que se clava sobre
el entramado, debiendo ser colocado siempre en diagonal y en las dos
direcciones, ya que el tirante es flexible y solo absorbe esfuerzos de tracción.
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El uso de tirantes metálicos simplifica el sistema constructivo y disminuye el
empleo de madera. Sin embargo se debe considerar que el zuncho comprimido
pandea y puede desclavar el cerramiento por lo tanto hay que colocarlo haciendo
un rebaje en las viguetas para que juegue libremente.
G. Entablado
El entablado de madera está formado por tablas con espesores del orden de 17 a
20 mm con juntas entre piezas a tope, machihembradas o a media madera.
La disposición del entablado puede ser transversal ( perpendicular a la dirección
de las viguetas) o diagonal (formando un ángulo de 45º con esta), con capa
simple o doble dispuestas entre si en direcciones perpendiculares.
En edificios de viviendas de entramado ligero y de pequeño tamaño, los
esfuerzos laterales son relativamente bajos. Según algunos autores, la
experiencia demuestra que en estos casos el entablado transversal, junto con los
muros y tabiques interiores, aportan una resistencia adecuada a los muros y
cubiertas para actuar como diafragmas y muros resistentes al descuadre.
La capacidad resistente del entablado transversal como diafragma es
relativamente escasa ya que se basa exclusivamente en el par de fuerzas que se
produce en cada punto de apoyo clavado con dos puntas. Evidentemente las
puntas serán más eficaces cuanto mayor sea la separación entre ambas.
La anchura mínima de la tabla será de 150 mm. El empalme transversal es el
diafragma menos rígido. Pero para mejorar su rigidez y resistencia pueden
utilizarse juntas machihembradas y encoladas.
El entablado diagonal es mucho más eficaz como diafragma, pero tiene el
inconveniente de su mayor mano de obra y desperdicio de material. Su mayor
eficacia se debe a que el conjunto forma un sistema triangulado, de tal forma que
las tablas quedan comprimidas o fraccionadas. Estas fuerzas son transmitidas a
las piezas perimetrales a través del clavado.
Cuando el entablado diagonal es de una sola capa, los elementos de borde
deberán resistir una carga transversal, igual a la componente de la carga del
entablado.
Esta componente transversal puede eliminarse utilizando un entablado diagonal
en doble capa ( dispuestas en direcciones perpendiculares entre si). De esta
forma una de las capas queda sometida a tracción y la otra a compresión. En el
borde se equilibran las componentes transversales.
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H. Sistema completo de construcción de entramados ligeros.
La empresa alemana “Glunz” ofrece un sistema completo
para la construcción de entramados ligeros de hasta 4 plantas
de altura cuyos componentes básicos se engloban bajo el
nombre comercial Agepan.
Los elementos de cubierta están
formados por perfiles en doble T y
un aislante térmico que ocupa toda la
altura libre.
Se cierran con un tablero de virutas
orientadas en la cara inferior y otro
de fibras, denominados DWD, en
la superior.
Los muros exteriores, de alto
rendimiento energético, incluyen
un espacio para el paso de instalaciones. Tienen una
estructura de montantes a base de perfiles en doble T o
macizos, revestida con tableros DWD o de virutas
orientadas.
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Las particiones son portantes y ofrecen una resistencia al fuego de 30 min. El
entramado, de secciones macizas, se cierra con planchas de aglomerado o de
virutas orientadas.
Ambos muros, interiores y exteriores incorporan el aislamiento. Los elementos
de forjado dejan las vigas de madera vistas y emplean un tablero OSB como
soporte. Sobre él se apoyan los aislantes acústicos y un tablero como base de los
acabados. Su empleo es adecuado cuando las exigencias acústicas no son
elevadas.
I. Sistema completo “Kytos” de construcción con paneles prefabricados.
Sistema para viviendas de una o dos plantas, cuyo elemento básico son paneles
prefabricados compuestos por un bastidor de madera revestido con un entablado
por ambas caras. En el interior se coloca un material aislante cuya naturaleza
depende del luso que se le vaya a dar al panel: para muros exteriores, virutas de
madera con cemento o fibra de lino o de cáñamo; para muros interiores arcilla.
Los paneles se apoyan sobre guías de madera maciza y se
unen entre sí mediante perfiles de madera. Se pueden
obtener ángulos entre 45º y 180º mediante el fresado de
los perfiles, lo que supone una flexibilidad total a la hora
de configurar la planta. Los paneles se alinean con unos
tirantes perimetrales de madera laminada, que actúan
como cargaderos en puertas y ventanas y como apoyo de vigas. Los forjados a
base de planchas de madera puestas de canto y unidas por sus caras, rigidizan la
estructura y amortiguan la transmisión del ruido de pisadas.
El sistema es estanco al aire pero permite la difusión del vapor de agua.
J. Módulos nervados K-Multibox y K-Multisteg y cáscaras tensadas KTonnenschale.
K-Multibox y K-Multisteg son elementos nervados
de madera, de gran capacidad portante. El primero
consiste en dos tableros uno superior y otro inferior
que se encolan a unos nervios de madera laminada.
El segundo solamente se cierra por su capa superior.
Estos módulos estructurales pueden soportar cargas
importantes en cubiertas y so adecuados para salvar
grandes luces. Su gran formato –desde 2x6 m hasta
3x20 m- hace posible un elevado grado de
prefabricación y mayor velocidad de montaje.
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K-Tonnenschale son cáscaras abovedadas
tensadas, constituidas por planchas de
madera laminada. Los puntos de apoyo se
unen con tirantes de acero. Las cáscaras
suelen tener 2 m de anchura y cubren luces
de entre 8 y 14 m. Son ligeros y funcionan
no sólo como elementos portantes – tienen
muy buenas propiedades estáticas – sino
también com base para el material de
cobertura. Se apoyan directamente sobre la estructura principal – de acero,
hormigón o madera- a la que no transmiten fuerzas horizontales.
K. Forjados de placas alveolares.
Forjados de placas
alveolares de madera
laminada sin revestir,
sólo
cepillada,
se
colocan una junto a otra
creando una superficie
continua. Por debajo de
las
juntas
quedan
abiertas
permitiendo
integrar
las
instalaciones en la
estructura.
En las zonas de apoyo
los nervios que quedan
al descubierto, lo que
lleva a percibir los
elementos
como
auténticos
forjados
nervados.
Estas
aberturas actúan como cámaras acusticas, mejorando el confort.
Por razones de prefabricación y estandarización, el canto máximo de los forjados
no podrá superar los 32 cm. En este caso la rigidez de un elemento apoyado es
suficiente para salvar los vanos.
Los forjados de un edificio de madera, construido con sistemas de muros de
carga, entramado ligero o pilares y vigas, han experimentado un proceso de
evolución similar al del as fachadas. A partir de los forjados constituidos
simplemente por las viguetas y las tablas del pavimento, se ha evolucionado a
forjados que incorporan capas específicas: placas de hormigón para incrementar
el peso y mejorar así el aislamiento acústico al ruido aéreo, falso techo de yeso
para proteger la estructura del fuego, manta de fibra de vidrio en el interior del
forjado para actuar de absorbente acústico e incluso láminas elásticas y poco
deformables para atenuar la transmisión de ruidos por impacto. La optimización
de la seguridad al fuego y del aislamiento acústico en edificios de madera son
temas punteros de investigación a nivel mundial.
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K.1. Sistemas para forjados y cubiertas alveolares lignatur.
Elementos portantes prefabricados de madera. De fácil manipulación, se
emplean en forjados y en cubiertas planas o inclinadas, acelerando al máximo el
proceso de montaje.
Poseen unas altas prestaciones estáticas para un peso propio muy reducido,
salvando con un canto mínimo grandes luces con elevadas exigencias de carga.
Al ser piezas alveolares pueden alojar fácilmente las instalaciones así como
rellenarse con material aislante –lana mineral, tableros de fibras u otros-.
Los elementos de forjado crean superficies continuas que entran en servicio
inmediatamente después de su colocación. Es posible dejarlas vistas si no se
requiere un elevado nivel de aislamiento acústico, pero también sirven de base
para cualquier otro tipo de acabado.
Se adaptan a cualquier necesidad gracias a la variedad de dimensiones
disponibles:
Elementos en cajón (LKE): uniones machihembradas. Anchura 195
mm; longitud máxima: 12 m; canto: 80-320 mm.
-
Elementos de superficie (LFE): uniones con
lengüeta. Anchura: 514 o 1000 mm; longitud
máxima: 16 m; canto: 120-320 mm.
-
Elementos de cáscara (LSE): especialmente
concebidos para cubiertas inclinadas. Uniones con lengüeta. Anchura:
514mm; longitud máxima: 12 m; canto 206 mm.
Existen diseños específico para bóvedas de cañón, techos acústicos, etc.
L. Cerramientos con tableros
También es posible hacer rígidos los entramados horizontales recubriéndolos
con tableros contrachapados o de virutas orientadas.
Los tableros se distribuyen haciendo coincidir las untas con viguetas y se
alternan para evitar las juntas continuas.
En los tableros contrachapados la dirección de las vetas de sus caras exteriores
debe quedar perpendicular a la de la vigueta.
Las juntas ente tableros que quedan en dirección perpendicular a las viguetas
deberán tener cubrejuntas en su parte inferior clavados al tablero. Otra
posibilidad es que el tablero esté machihembrado y encolado en las juntas.
Finalmente puede recurrirse a hacer coincidir los zoquetes con las juntas,
actuando éstos como cubrejuntas.
La unión se realiza con tornillos, clavos o grapas tanto en los bordes como en la
zona central del tablero. En lo bordes la separación de clavado será de 150 mm y
en el interior de300 mm. En casos especiales el clavado debe ser verificado por
el cálculo correspondiente.
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M. Piezas en cajón y placas alveolares nervadas
Piezas estructurales nervadas o en cajón – lineales o superficiales- de fabricación
industrial, que se emplean en muros, forjados y cubiertas. “Lignatur” es una de
las empresas que produce este tipo de sistemas.
Son elementos multifuncionales con un cometido
resistente, de aislamiento acústico y térmico, inercia
térmica y equilibrio higroscópico, que conforman,
además, una superficie de cerramiento. Dada su
sección optimizada, están especialmente indicados
para salvar importantes luces con elevadas
solicitaciones. La transmisión de cargas de los
elementos de forjado y cubierta se realiza
principalmente de forma unidireccional.
Las piezas se unen entre sí con tacos o mediante
ranura y lengüeta.
La fabricación industrial garantiza un ajuste preciso
en el montaje y permite dar a las piezas un
postratamiento en taller con robots de laminación.
La longitud máxima de las piezas
lineales es de 12 m; las
superficiales tienen un largo de
hasta 16 m.
Con la incorporación de electos
complementarios
específicos
para cada proyecto particular, el
módulo de fabricación no es
vinculante a la hora de proyectar.
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Lección 51
N. Placas nervadas y tableros alistonados contraplacados.
“Lignotrend” ha patentado y normalizado un
sistema que combina estos electos superficiales
individuales para muros, forjados y cubiertas.
Se incorporan a la construcción como elementos
portantes que transmiten cargas tanto en su propio
plano como perpendiculares. La transmisión de esfuerzos en cubierta y forjado
se realiza principalmente de forma unidireccional. Los tableros resultan muy
rígidos y funcionan muy bien como elementos de arriostramiento.
Las piezas de forjados se componen de un tablero base bicapa sobre el que se
encolan, en dirección longitudinal, nervios de madera laminada. El acabado
superior se realiza con un tablero laminado o con listones transversales. Se
pueden componer elementos de hasta 18 m de longitud con empalmes dentados
encolados.
Gracias a los espacios huecos, incorporan fácilmente el trazado de las
instalaciones o pueden rellenarse con gravilla para mejorar el aislamiento
acústico.
La modulación de fabricación de 12,5 cm se basa en el régimen de medidas
octamétricas de la construcción en ladrillo. Gracias a la adaptabilidad de las
piezas, no es necesario respetar ese módulo en el proyecto y los huecos se
pueden incorporar fácilmente.
2.7.- Voladizos.
Para construir balcones o miradores de estructura de madera, pueden prolongarse
las viguetas en voladizos cuando su dirección es perpendicular a la fachada; si
hay peligro de vuelco porque las cargas quedan descompensadas se deben
anclar.
Si las viguetas son paralelas a la fachada, se puede formar el voladizo
anclándolas a una de las viguetas, que se reforzaría pues pasaría a trabajar,
además, a torsión. Las uniones serían directamente con cajeado o con refuerzos
metálicos.
Los voladizos en los entramados se deben considerar integrados en la estructura
general, es decir, como prolongación de los elementos interiores. Su longitud
depende de la resistencia de las viguetas empleadas y de los esfuerzos que se
produzcan. Se pueden presentar dos situaciones que las viguetas del volado sean
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Lección 51
una prolongación de las viguetas del forjado y que el volado sea perpendicular a
éstas.
Cuando los voladizos son perpendiculares al envigado se forman con viguetas o
ménsulas que nacen de la penúltima vigueta y se prolongan hasta el extremo del
voladizo. Estas piezas deben fijarse a la vigueta con clavos o herrajes de cuelgue
y luego se debe reforzar la viga de apoyo.
Cuando el voladizo coincide con el sentido del forjado las viguetas se prolongan
hasta alcanzar el largo deseado.
Si la longitud de las viguetas no alcanza a cubrir el volado, se pueden adosar a
las viguetas unas piezas de igual canto clavadas de cara o bien intercalado vigas
intermedias que nacen del interior y que se apoyan en un brochal.
En los balcones se procede a rebajar ligeramente la altura de las viguetas para
formar un desnivel entre el piso interior y el exterior, evitando así la posibilidad
de penetración de agua.
Cuando el volado excede la capacidad resistente de las viguetas se reforzará con
jabalcones que transmiten las cargas al plano vertical resistente. En voladizos de
cierta importancia se deben prever arriostramientos horizontales que eviten el
desplazamiento lateral.
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Lección 51
3.- VIGAS.
La misión de las vigas es la de recibir a través de las viguetas las cargas del piso y
transmitirlas a los elementos verticales ( pilares o muros).
Su forma de trabajo es igual al de las viguetas pero con cargas mayores y, por tanto, con
escuadrías más grandes.
3.1. Tipología.
3.1.1.- Vigas macizas.
La morfología de estas piezas es obvia, ya que se constituyen de escuadrias
de gran sección, preferentemente rectangulares, para aprovechar el material.
No obstante, y con el fin de cubrir luces mayores se han conseguido
transformar constituyendo piezas compuesta que optimizan el material.
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Lección 51
Las vigas Bini BTH son perfiles en doble T, con alma y alas de madera de
abeto maciza. Sus distintas partes se unen con cola para exterior, poseyendo
por tanto una elevada resistencia a los agentes atmosféricos. Los extremos de
las alas están protegidos con aletas de hierro frente a eventuales roturas y
agrietamientos. Las vigas son ligeras y fáciles de usar, tienen una larga
duración y admiten un elevado número de puestas. El producto es totalmente
indeformable en condiciones normales de uso. Estas vigas encuentran su
principal aplicación, bien como vigas de primer y segundo orden en la
realización de forjados, o bien como elemento portante en los sistemas de
encofrado para muros. Las longitudes van entre 2.9 y 5.9 m. y el momento
máximo que admiten es de 5 kN m y el cortante de 11 kN. Al hacer los
cálculos hay que tener en cuenta que aceptan una concarga de 1,5 kN/m2 o
un peso equivalente al 20% del peso del hormigón.
Montantes y carreras aislantes.
Montantes y carreras especialmente pensados para la
construcción de viviendas de bajo consumo
energético. Eliminando los puentes térmicos casi por
completo en los sistemas de entramado ligero. Están
compuestos por dos piezas de madera maciza de 6/12
cm. Y 6/4 cm. de sección y un núcleo formado por un
tablero de fibras aislante. No se emplean adhesivos o
conexiones metálicas en su fabricación, siendo
productos poco contaminantes. Se trabaja con ellos
como si fueran de madera maciza. De sección
rectangular, su peso propio es muy reducido por lo
que se manipulan con facilidad. Consiguen valores de K de hasta 0,18
W/m2K. Se distribuyen con largos de 12 m, anchuras de 26/62,5 cm y un
espesor de 6 cm.
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3.1.2.- Vigas armadas.
Debido a la imposibilidad comercial para encontrar una pieza con la sección
necesaria y razones económicas, se han formado las vigas armadas.
La tendencia actual para este tipo de vigas, es la de acercarse a la sección en
doble T que es la óptima para el trabajo a flexión. En cualquier caso, piezas
cuya sección sea mayor en las cabezas que en el alma.
Fig. 19. Sección en doble T
Fig. 20. Sección en doble T con alma reforzada.
Fig. 21. Sección en cajón sencillo.
Fig. 22. Sección en cajón doble.
Cuando el tablero es doble, como en el caso de vigas de alma reforzada, las
tablas que lo forman deben ir con una cierta inclinación y contrapeadas una
cara con otra. (Fig.23. En caso de vigas en cajón los tableros irán como en la
fig. 24. Las tablas a 45° absorben bien los esfuerzos cortantes y las posibles
torsiones.
En todos los casos de vigas armadas, se deben colocar elementos de
rigidización (Fig.25 y 26. Las uniones en todas ellas se han realizado con
clavos pero se podrían haber hecho con conectadores o por medio de
encolado asegurando la unión con clavos, etc.
3.1.3.- Vigas de celosía.
Están formadas por dos cabezas (superior e inferior) y por barras interiores
denominadas montantes las verticales y diagonales las inclinadas.
En la fig. 27, 28 y 29 vemos soluciones de vigas de celosía con uniones
clásicas.
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En la fig. 30 y 31 vemos soluciones con conectadores o llaves.
En la Fig. 32 la unión se asegura con clavos, haciendo pasante la pieza que
trabaja a tracción y en la Fig. 33 la unión es con placas de clavo.
Ejemplo de vigas de celosía:
Vigas trianguladas “Open Joist 2000”
Open Joist 2000 son vigas de madera de alma triangulada en las que no se
emplea ningún tipo de conexión metálica, lo que
mejora la estabilidad frente al fuego y elimina el
peligro de corrosión de elementos metálicos.
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El peso propio es también más reducido -5,2 kg/m2-.
Las triangulaciones permiten el paso de instalaciones.
Las vigas se fabrican con contraflecha para conseguir una superficie final
completamente horizontal. Las cabezas se solidarizan con un tablero de
madera contrachapada.
Los miembros de estas cerchas son de
madera maciza y se unen entre sí
mediante
entalladuras
(empalmes
dentados). Todas las piezas son secadas
al horno. La madera tiene así una mayor
estabilidad dimensional y se reduce el
riesgo de que cruja.
Los cordones tienen anchuras de 64 u 89
mm, ofreciendo una mayor superficie para el clavado. Las diagonales tienen
una sección de 38x38 mm. Se pueden serrar hasta 280 mm del montante de
remate para ajustarlas a las medidas requeridas.
3.1.4.- Vigas de madera laminada encolada.
- Proceso de fabricación madera laminada.
El proceso de fabricación de madera laminada comienza con la selección de
materias primas de primera calidad. Una vez eliminados los defectos
naturales de las tablas, las diferentes piezas se obtienen mediante la unión
bajo presión da láminas de reducido espesor (32 mm.) de abeto.
El encolado de láminas se realiza con resorcina, cola de características
estables en ambientes agresivos o a la intemperie. Las uniones de testa entre
láminas se realizan por el sistema de múltiple dentado.
A través de este procedimiento es posible obtener estructuras con las más
diversas configuraciones y alcanzar grandes luces sin mayores problemas.
- Ventajas.
Excepcional resistencia al fuego. Bajo la acción del fuego se produce una
carbonización en la superficie de la madera que actúa como aislante,
impidiendo la propagación de la llama hacia su interior. Así, las propiedades
mecánicas del núcleo de pieza permanecen intactas, garantizando la
estabilidad de la estructura durante más tiempo que el que ofrecen otros
materiales.
Estética en todas sus formas. La madera laminada ofrece una versatilidad
sin limites para la creación arquitectónica, siendo especialmente adecuada en
grandes luces. La flexibilidad en la elección de las formas permite alcanzar
unas cotas estéticas únicas, tanto a nivel interior como exterior,
incrementadas por la belleza natural de la madera.
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Propiedades aislantes. La madera actúa como aislante a todos los niveles:
acústico, térmico, eléctrico y magnético, logrando espacios confortables y
seguros.
Facilidad de montaje. Las vigas llegan a obra totalmente terminadas,
simplificando significativamente el proceso de montaje y consiguiendo unos
plazos de entrega reducidos.
Mantenimiento y duración. La madera laminada se mantiene inalterable a
lo largo del tiempo, sin perder ninguna de sus propiedades y sin sufrir
dilataciones. Estos factores posibilitan que el mantenimiento que requieren
las estructuras sea mínimo. y que duren toda la vida...
Las jácenas de m.l.e. son una de las más importantes aplicaciones
estructurales de este material y podemos verlas realizadas de muy diversas
formas:
A) Viga recta
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B) Viga a un agua o de sección variable.
C) Viga a dos aguas
D) Viga con intradós curvo
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La sección transversal de una estructura de madera laminada puede ser de
forma rectangular, doble T o en cajón, pero de todas ellas, la que
normalmente se emplea es la rectangular, debido a que las secciones en
doble T o en cajón tienen que recibir tensiones tangenciales muy elevadas.
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Calculadas sobre 2 apoyos, en flexión recta y con carga
uniformemente repartida.
Flecha máxima=1/300 de la luz de calculo
Luz
ml.
Q= carga en kg/metro lineal = (carga por m2 x distancia intereje)
100
150
200
250
300
400
500
600
700
800
900
1000
1200
2,00
8 x 9,9
8 x 9,9
8 x 9,9
8 x 13,2
8 x 13,2
8 x 13,2
10 x 16,5
10 x 16,5
10 x 16,5
10 x 16,5
10 x 16,5
10 x 16,5
10 x 16,5
2,50
8 x 9,9
8 x 13,2
8 x 13,2
8 x 13,2
10 x 16,5
10 x 16,5
10 x 16,5
10 x 16,5
10 x 19,8
10 x 19,8
10 x 19,8
10 x 19,8
10 x 23,1
3,00
10 x 16,5 10 x 16,5 10 x 16,5
10 x 16,5
10 x 16,5
10 x 19,8
10 x 19,8
10 x 19,8
10 x 23,1
10 x 23,1
12 x 23,1
12 X 23,1
12 x 23,1
3,50
10 x 16,5 10 x 16,5 10 x 16,5
10 x 19,8
10 X 19,8
10 x 19,8
10 x 23,1
10 x 23,1
12 x 23,1
12 x 23,1
10 x 26,4
10 x 26,4
10 x 29,7
4,00
10 x 16,5 10 x 16,5 10 x 19,8
10 x 19,8
10 x 23,1
10 x 23,1
12 x 23,1
10 x 26,4
10 x 29,7
10 x 29,7
10 x 29,7
10 x 33
10 x 33
4,50
10 x 16,5 10 x 19,8 10 x 23,1
10 x 23,1
12 x 23,1
10 x 26,4
10 x 29,7
10 x 29,7
10 x 33
10 x 33
10 x 33
10 x 36,3
10 x 39,6
5,00
10 x 19,8 10 x 23,1 10 x 23,1
12 x 23,1
10 x 26,4
10 x 29,7
10 x 33
10 x 33
10 x 36,3
10 x 36,3
10 x 39,6
10 x 39,6
12 x 39,6
5,50
10 x 19,8 10 x 23,1 12 x 23,1
10 x 26,4
10 x 29,7
10 x 33
10 x 33
10 x 36,3
10 x 39,6
10 x 39,6
12 x 39,6
12 x 39,6
12 x 42,9
6,00
10 x 23,1 12 x 23,1 10 x 29,7
10 x 29,7
10 x 33
10 x 36,3
10 x 36,3
12 x 36,3
12 x 39,6
12 x 39,6
12 x 42,9
12 x 42,9
12 x 46,2
6,50
10 x 23,1 10 x 26,4 10 x 29,7
10 x 33
10 x 33
10 x 36,3
10 x 39,6
12 x 39,6
12 x 42,9
12 x 42,9
12 x 46,2
14 x 46,2
14 x 49,5
7,00
12 x 23,1 10 x 29,7
10 x 33
10 x 36,3
12 x 36,3
12 x 39,6
12 x 39,6
12 x 42,9
12 x 46,2
14 x 46,2
14 x 46,2
14 x 49,5
14 x 52,8
7,50
10 x 26,4
10 x 33
10 x 36,3
10 x 36,3
12 x 36,3
12 x 39,6
12 x 42,9
12 x 46,2
12 x 46,2
14 x 49,5
14 x 49,5
14 x 52,8
14 x 52,8
8,00
10 x 29,7
10 x 33
10 x 36,3
10 x 39,6
12 x 39,6
14 x 42,9
14 x 42,9
14 x 46,2
14 x 46,2
14 x 49,5
14 x 52,8
16 x 52,8
16 x 56,2
8,50
10 x 29,7 10 x 36,3 10 x 39,6
12 x 39,6
12 x 42,9
12 x 46,2
14 x 46,2
14 x 49,5
14 x 52,8
16 x 52,8
16 x 56,1
16 x 56,1
16 x 59,4
10 x 36,3 12 x 39,6
12 x 42,9
12 x 42,9
14 x 46,2
14 x 49,5
14 x 52,8
16 x 52,8
16 x 56,1
16 x 56,1
16 x 59,4
16 x 62,7
9,50
10 x 36,3 10 x 39,6 12 x 39,6
12 x 42,9
12 x 46,2
14 x 49,5
14 x 52,8
16 x 52,8
16 x 56,1
16 x 59,4
16 x 59,4
16 x 62,7
18 x 64
10,00
10 x 36,3 12 x 39,6 12 x 42,9
12 x 46,2
14 x 46,2
14 x 52,8
16 x 52,8
16 x 56,1
16 x 59,4
16 x 62,7
16 x 62,7
18 x 64
18 x 67,2
11,00
10 x 39,6 12 x 42,9 12 x 46,2
14 x 49,5
14 x 52,8
16 x 52,8
16 x 59,4
18 x 60,8
16 x 62,7
18 x 64
18 x 67,2
18 x 70,4
20 x 73,6
12,00
12 x 39,6 12 X 46,2 14 x 49,5
14 x 52,8
16 x 52,8
16 x 59,4
16 x 62,7
18 x 64
18 x 67,2
18 x 70,4
20 x 70,4
20 x 73,6
20 x 80
9,00
10 x 33
Tabla de dimensionado de vigas rectas de madera:
3.1.5. Vigas de madera microlaminada
Existen perfiles estructurales de madera reconstruida,
más homogéneos y estables dimensionalmente que la
madera maciza. Este tipo de madera reconstruida de
fibras largas, se fabrica a partir del encolado, en
sentido longitudinal de tiras de madera largas y
estrechas. Se emplea habitualmente como viga, para
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cubrir grandes luces en forjados y en ocasiones como pilar. Soporta
importantes esfuerzos de flexión, tracción y compresión.
La madera microlaminada se obtiene uniendo a alta presión y temperatura y
con colas estructurales, chapas de muy poco espesor con la fibra en dirección
longitudinal. Su relación resistencia/peso es más ventajosa que las del acero,
hormigón y la madera maciza. Se utiliza principalmente para vigas y
cargaderos.
La madera reconstruida de virutas grandes, se consigue por encolado y
prensado de grandes astillas alineadas en paralelo. Ofrece una excepcional
resistencia a cortante. Se emplea en dinteles, cargaderos, vigas y pilares en
estructuras con luces medias. Todavía no ha obtenido homologación en
Europa.
Perfiles en doble T con alma de tablero de fibras
de OSB. Son perfiles estructurales en doble T, con
alma constituida por tableros de fibras duros de 8
mm. o tableros de virutas orientadas de 15 mm. Las
alas son de madera maciza y en algunos casos
pueden ser de madera microlaminada.
El montante se emplea en muros entramados
reduciendo los puentes térmicos.
Los cantos oscilan entre 170 y 300 mm; altura entre
5 y 5,50 m; peso 2,70-3,80 kg/m.
Para entramado ligero también existen
durmientes de 3.6 m de longitud.
En forjados se usan los perfiles con alma de
tablero de fibras duro con las de mayor
sección. Se caracterizan por su rigidez y
reducida capacidad de absorción de agua lo
que implica deformaciones estructurales
mínimas y un mejor comportamiento
acústico. Estos perfiles en doble T están
disponibles hasta en 12 m. Y un canto entre
200 y 400 mm. en cubiertas se disponen
como correas y cabios.
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3.2. Construcción.
3.2.1.- Apoyo de vigas en muros de fábrica o elementos de hormigón.
En ambos casos, los principios básicos del diseño consisten en mantener
ventilada la cabeza de la viga introducida en el muro. Los herrajes no deben
coartar el movimiento por merma de la madera ni el giro del extremo.
Cuando el muro es de fábrica de ladrillo su resistencia unitaria es, en
general, menor que la de la madera por lo que será necesario intercalar un
elemento de reparto que puede ser de madera, piedra u hormigón.
Se respetará una separación mínima de 15 mm. Con la fábrica y se
dispondrá una placa de apoyo que sirva de barrera a la humedad. La cabeza
de la viga debe estar convenientemente recubierta con material aislante. Esta
cámara tiene como objeto permitir la ventilación de la madera y evitar el
riesgo de pudrición. Puede estar comunicada con el interior (Fig. 36), cerrar
el muro al exterior con ladrillo perforado (Fig. 37) o rejilla metálica (Fig.
38).
Cuando el apoyo es sobre hormigón los problemas son similares salvo que
las resistencias unitarias a compresión son semejantes y no necesita placa de
reparto.
Aprovechando la facilidad de anclaje de pernos metálicos en el hormigón
podemos conseguir una cierta resistencia a esfuerzos horizontales o incluso
de alargando los agujeros de alojamiento.
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Fig.15.9. Apoyo de viga en muro de fábrica que envuelve la cabeza de la pieza.
Cuando el apoyo es sobre hormigón, los problemas son similares salvo que
las resistencias unitarias a compresión son semejantes y no necesita
intercalar ningún elemento de reparto. Para ello aprovecharemos la facilidad
de anclaje de pernos metálicos en el hormigón consiguiendo así una
resistencia a esfuerzo horizontal o incluso de levantamiento.
Fig.15.10. Para vigas con canto inferior a 60cm. Tiene una cierta resistencia a pequeños
esfuerzos horizontales o de levantamiento.
Fig.15.11. Anclaje de vigas que deban resistir esfuerzos horizontales y de levantamiento.
Pueden tener una o más barras de anclaje.
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Fig.15.12. Esta unión constituye un apoyo con deslizadera horizontal. El asiento sobre
planchas de materiales elastoméricos facilita el deslizamiento.
Fig.15.13. Apoyo superior de una viga inclinada. El asiento de la pieza de madera se
realiza a través de una plancha metálica inclinada.
Siempre es preferible esta disposición a la entalladura del apoyo.
3.2.2.- Apoyo de vigas en pilares.
Generalmente la viga apoya sobre la cabeza del pilar, o cuelga de ésta, con
el fin de facilitar la transmisión de la carga por compresión perpendicular.
Deben tenerse presentes los posibles problemas de la merma de la madera y
del giro del extremo de la viga.
Los herrajes ocultos tienen mejor comportamiento al fuego.
A) Viga y pilar de madera.
A.1.- Apoyo tradicional en pilares.
En los apoyos sobre pilares se hacía conveniente a veces disponer
elementos especiales tradicionales como ménsulas y zapatas.
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A.2.- Empotramiento en apoyo extremo
Fig.15.16. Viga y soporte de madera de pequeñas escuadrías. Esta unión ofrece una
resistencia al levantamiento y a esfuerzos horizontales. Cuando la sección transversal
del soporte es insuficiente como área de apoyo de la viga, trabajando a compresión
perpendicular a la fibra, debe colocarse una placa metálica de reparto.
Fig.15.17. Encuentro entre viga y soporte de madera con el herraje semioculto. La unión
se realiza mediante una placa metálica embebida en la madera. Las cabezas de los pernos
y tuercas se ocultan en un rebaje de la madera que posteriormente puede ser recubierto.
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A.3.- Empotramientos en apoyo intermedio.
Fig.15.18. Estructuras de pequeña escuadría. Cuando la sección transversal del soporte es
insuficiente para las tensiones de compresión perpendicular a la fibra originadas en las
vigas, se añade una placa metálica de reparto.
Fig.15.19. Unión mediante pieza metálica de forma prismática con sección en U que sirve
de apoyo a las dos vigas, y en su parte inferior se sueldan dos chapas metálicas laterales
para unirse con el soporte mediante pernos.
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Fig.15.20. Presenta la ventaja de quedar oculto, con un comportamiento al fuego mejor y
permite un rápido montaje en obra.
B) Viga de madera y pilar metálico.
B.1.- Empotramiento en apoyos extremos.
Fig.15.14. La unión se realiza mediante una pieza en forma de U que abraza a la viga y
queda soldada al extremo del soporte.
B.2.- Empotramiento en apoyos intermedios.
Fig.15.15. Encuentro de dos vigas de madera sobre un soporte metálico. Los pernos se
sitúan en la zona inferior para disminuir los efectos de una posible desecación de la
madera y consiguiente “colgado” de la pieza en el pasador.
3.2.3.- Voladizos.
Los voladizos en los entramados se deben considerar integrados en la
estructura general, es decir, como prolongación de los elementos interiores.
Se pueden presentar dos situaciones:
a) Que las viguetas del volado sean una prolongación de las viguetas del
forjado
b) Que el volado sea perpendicular a éstas.
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Cuando los voladizos son perpendiculares al envigado se forman con
viguetas o ménsulas que nacen de la penúltima vigueta y se prolongan hasta
el extremo del voladizo. Estas piezas deben fijarse a la vigueta con clavos o
herrajes de cuelgue o bien con cajeado y luego se debe reforzar la viga de
apoyo.
Cuando el voladizo coincide con el sentido del forjado las viguetas se
prolongan hasta alcanzar el largo deseado.
Si la longitud de las viguetas no alcanza a cubrir el volado, se pueden adosar
a las viguetas unas piezas de igual canto clavadas de cara o bien intercalado
vigas intermedias que nacen del interior y que se apoyan en un brochal.
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En los balcones se procede a rebajar ligeramente la altura de las viguetas
para formar un desnivel entre el piso interior y el exterior, evitando así la
posibilidad de penetración de agua.
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Cuando el volado excede la capacidad resistente de las viguetas se reforzará
con jabalcones que transmiten las cargas al plano vertical resistente.
4. CTE. DOCUMENTO BÁSICO SE-M
4.1. ANÁLISIS ESTRUCTURAL
Principios generales
1.- Para el análisis relativo a situaciones de dimensionado transitorias y
permanentes, se considerarán los siguientes valores para los módulo de
elasticidad longitudinal Ed, o transversal Gd.
a) En comprobaciones de estado límite de servicio y estado límite ultimo en
régimen lineal (sin analizar la estabilidad global o local):
Ed = Emean
Gd = Gmean
siendo:
Gmedio ;Emedio valores medios según los datos del material.
b) En comprobaciones de estado límite ultimo relativas a estabilidad o en
general en comprobaciones realizadas en segundo orden
Ed = Ek
Gd = Gk
siendo:
Gk ;Ek valor correspondiente al 5% percentil de la propiedad de rigidez.
2.- Para el análisis relativo a situaciones de dimensionado extraordinarias, se
considerará el siguiente valor para los módulos de elasticidad longitudinal
Ed, o transversal Gd:
Ed = Emean
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Gd = Gmean
3.- En el análisis de estructuras compuestas por barras (es decir, elementos
en los que predomina una dirección sobre las otras con una relación mínima
entre largo y canto de 6), formando estructuras trianguladas o estructuras de
nudos rígidos o semirrígidos, y para el cálculo de solicitaciones globales
(cortante, momento y axil) de la barra, se considerará válida la hipótesis de
que el material es isótropo, elástico y lineal, considerando las deformaciones
instantáneas o a largo plazo a través de los módulos descritos anteriormente.
4.- Para considerar el efecto de la fluencia, es decir, para incrementar las
deformaciones iniciales elásticas, y tanto a nivel de pieza como de unión
pero siempre en el caso de que se esté trabajando con modelos de material
lineales; se considerará una deformación final, δu,fin , incrementada a partir
de la inicial δu,ini según la siguiente relación:
δfin = δini (1+ kdef )
siendo:
kdef factor de fluencia que tiene en cuenta la existencia de cargas
permanentes y el contenido de humedad en la madera (véase tabla 5.1);
4.1.2. Características de las barras
1.- Secciones eficaces:
a) se consideran secciones eficaces las deducidas de las dimensiones
nominales menos las reducciones previstas;
b) a estos efectos, no se consideran reducciones del área de la sección
transversal las originadas por:
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i) clavos con diámetro igual o inferior a 6 mm, introducidos sin pretaladro;
ii) agujeros simétricamente dispuestos para pernos, pasadores, tirafondos y
clavos en piezas comprimidas axilmente;
iii) agujeros en la zona comprimida de las piezas a flexión, siempre que los
agujeros estén rellenos con un material más rígido que la madera.
c) para la determinación de la sección eficaz de piezas con varias filas de
elementos de fijación, a los agujeros contenidos en la sección se sumarán
aquéllos que estén a una distancia, respecto de dicha sección, igual o menor
que la mitad de la separación mínima (especificada para las uniones) entre
elementos de fijación, medida en la dirección paralela a la fibra.
4.1.3. Sistemas de barras
A) Principios generales
En las estructuras habituales de edificación formadas por barras (elementos
en donde una dimensión predomina sobre las otras dos), sean soportes, vigas
o estructuras trianguladas se consideran, para los tipos descritos en el código,
los siguientes modelos:
a) comportamiento de las barras
i) análisis en primer orden, considerando que la madera es un material
homogéneo e isótropo, tomando como parámetro básico del material el
módulo de deformación, E, longitudinal (según la dirección de la fibra). La
verificación de la estabilidad se realiza a través del método de la longitud de
pandeo equivalente.
ii) análisis en primer orden similar al anterior salvo en la verificación de la
estabilidad, que se realiza mediante un análisis global en segundo orden.
b) uniones en cerchas
i) para cerchas usuales, con luces no mayores de 20m, no será necesario
considerar la deformación
local en la unión siempre que la relación entre la luz y el canto máximo de la
cercha no sea mayor que 10.
ii) para el resto de casos se considerará una deformación local de la unión de
tipo lineal de acuerdo con los datos de Kser descritos en el apartado 7.1.
Según se describe en ese apartado,
el valor de Kser de las tablas se usara en las comprobaciones de los estados
límite de servicio, mientras que para las comprobaciones de los estados
límite ultimos se considerará un valor de 2/3 del anterior. Para modelizar
este efecto se pueden añadir barras ficticias en las uniones que tengan la
misma ridigez que la unión o bién trabajar con una rigidez equivalente
de la barra de modo que su rigidez sea la de la barra original más las
uniones.
En cualquier caso se podrán usar modelos más complejos basados en
ensayos o en los principios generales.
c) uniones de apoyo y empalme de estructuras adinteladas:
i) en el caso de uniones articuladas se considerará que en la unión no hay
deslizamiento alguno:
ii) en el caso de uniones en las que se pretenda conseguir un empotramiento
se considerará la rigidez eficaz de la unión en función del deslizamiento de
las uniones. La mayoría de las uniones rígidas con clavijas son a lo sumo
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semiempotramientos, y en muchos casos llegan a comportarse casi como
articulaciones.
B) Estructuras trianguladas
1.- En el análisis de estructuras trianguladas, líneas que representan las
barras del sistema son aquellas que unen los centros de gravedad de las
secciones. En caso de utilizar, como línea de referencia de la barra, una
distinta a la anterior, se tendrá en cuenta en dicho análisis los efectos de la
excentricidad respecto a dicha línea.
2.- Los empalmes realizados en las barras de piezas de celosía pueden ser
considerados como rígidos si su rotación real, debida a las acciones, no tiene
efectos significativos sobre las leyes de distribución de esfuerzos. Este
requisito se cumple si se verifican las siguientes condiciones:
a) el empalme tiene una capacidad de carga que corresponde, al menos, a 1,5
veces la hipótesis más desfavorable;
b) el empalme tiene una capacidad portante que corresponde, al menos, a la
combinación de fuerzas y momentos aplicados, siempre que las barras de
madera no estén sometidas a tensiones de flexión superiores a 0,3 veces su
resistencia de cálculo a flexión. Además, si se considera el empalme como
una articulación, el conjunto debe ser estable.
C) Pórticos y arcos planos
Cuando los esfuerzos generados como consecuencia del desplazamiento de
la estructura no sean despreciables, debe realizarse un análisis de segundo
orden como sucede con algunos pórticos trasnacionales en los que los esfuerzos
axiales de compresión no están muy alejados de las cargas críticas de pandeo. Los
esfuerzos deben determinarse considerando, además, las posibles
imperfecciones geométricas y estructurales, es decir, las desviaciones entre
los ejes geométricos y el centro elástico de la sección transversal, debidas,
por ejemplo, a la falta de homogeneidad del material, y las combaduras
previas de las piezas. Éstas se estiman de la manera siguiente:
a) pórticos planos; la forma imperfecta de la estructura puede considerarse
como equivalente a una desviación inicial que es una aproximación a la
deformada real, obtenida mediante la aplicación de ángulos de giro Φ en los
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soportes de la estructura junto con una combadura inicial de forma sinusoidal
entre nudos de la estructura definida por la excentricidad máxima e.
El valor mínimo de φ, en radianes, debe ser:
φ = 0,005 para h≤5 m
φ = 0,005 √5/h para h>5m
siendo: h longitud del soporte, [m];
el valor mínimo de e debe ser:
e = 0,0025·l
siendo: l longitud de la viga, [m].
b) Arcos; para tener en cuenta las desviaciones en el análisis lineal de
segundo orden se tomarán las deformaciones iniciales siguientes (figura 5.2).
El valor mínimo de e debe ser:
e = 0,0025·l1 para carga simétrica
e = 0,0025·l2 para carga no simétrica
siendo:
l1 y l2 longitud de la cuerda, desde el punto de apoyo al punto de intersección
de la directriz del arco con su deformada en análisis de primer orden, para
carga simétrica y no simétrica, respectivamente.
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D) Análisis simplificado de celosías trianguladas con placas dentadas
1.- Para realizar el análisis simplificado de celosías trianguladas que se
establece a continuación, deben cumplirse los requisitos siguientes:
a) no existen ángulos entrantes en el contorno;
b) el ancho del apoyo está situado dentro de la longitud a1, y la distancia a2,
figura 5.3, no es superior
a (a1 / 3) ni a 100 mm;
c) la altura de la celosía es superior a 0,15 veces el vano total y 10 veces el
canto del cordón mayor, véase figura 5.1;
2.- El análisis simplificado consiste en los esfuerzos en las barras de la
siguiente forma:
a) las fuerzas axiales en las barras se determinan bajo la hipótesis de que todos
los nudos están articulados;
b) los momentos de flexión de las barras de un solo vano se determinan bajo
la hipótesis de que sus extremos están articulados. Los momentos de flexión
de aquellas barras de dos o más vanos, que mantienen su continuidad (por
ejemplo cordones) se determinan considerando que la pieza (cordón) es una
viga con un apoyo en cada nudo (viga continua). La influencia de los
desplazamientos de los nudos y de la rigidez parcial de las conexiones puede
considerarse reduciendo un 10 % los momentos en los apoyos interiores. Los
momentos en los vanos se determinarán en función de los momentos
resultantes en los nudos.
4.2. ESTADOS LÍMITE ÚLTIMOS
4.2.1. Agotamiento de secciones sometidas a tensiones orientadas según
las direcciones principales.
A) Principios generales
1.- Este apartado se aplica a la comprobación de solicitaciones en piezas de
sección constante de madera maciza, laminada y productos estructurales
derivados de la madera con la dirección de las fibras sensiblemente paralela
a su eje axial.
2.- Se supone que las tensiones se orientan solamente según los ejes
principales, figura 6.1.
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B) Tracción uniforme paralela a la fibra
1 Debe cumplirse la siguiente condición :
σ≤f
siendo:
σ tensión de cálculo a tracción paralela a la fibra;
f resistencia de cálculo a tracción paralela a la fibra.
C) Tracción uniforme perpendicular a la fibra
Determinadas las tensiones de cálculo, debe cumplirse la siguiente
condición:
σ ≤ f madera maciza
σ ≤ k·f madera laminada encolada y madera microlaminada
siendo:
σ tensión de cálculo a tracción perpendicular a la fibra;
f resistencia de cálculo a tracción perpendicular a la fibra;
k factor de volumen.
D) Compresión uniforme paralela a la fibra
Debe cumplirse la siguiente condición:
σ≤f
siendo:
σ tensión de cálculo a compresión paralela a la fibra;
f resistencia de cálculo a compresión paralela a la fibra.
E) Compresión uniforme perpendicular a la fibra
1.- Debe cumplirse, para el caso anterior, la siguiente condición:
σ≤ k·f
siendo:
σ tensión de cálculo a compresión perpendicular a la fibra;
f resistencia de cálculo a tracción paralela a la fibra.
k factor que tiene en cuenta la distribución de la carga, la posibilidad de
hienda y la deformación máxima por compresión perpendicular.
Para k, debe tomarse un valor igual a 1, a menos que sean de aplicación los
casos que se indican a continuación. En cualquier caso, el valor de k no debe
ser superior a 4, salvo en casos de rehabilitación de edificios existentes.
2.- Para una viga que descanse sobre varios apoyos, figura 6.2, como valor
de kc,90 puede tomarse:
a) en apoyos más próximos que h/3 del extremo de la viga, figura 6.2:
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siendo:
l longitud de contacto, [mm];
h canto de la pieza, [mm].
3.- Para una pieza en la que el canto h ≤ 2,5·b y en la que la fuerza de
compresión perpendicular se aplica directamente en la totalidad del ancho b
de una cara mientras que la otra cara esta soportada sobre una superficie
continua o sobre soportes aislados, como se indica en la figura 6.3, como
valor de k puede tomarse:
siendo:
lfe longitud eficaz, en mm. Se obtiene mediante el trazado de líneas de
difusión de pendiente 1:3, en todo el canto h de la pieza, cortadas a una
distancia a/2 de cualquier extremo o a una distancia de l1/4 de cualquier
línea de difusión adyacente, véase la figura 6.3;
l longitud de contacto, [mm].
En aquellas piezas en las que las líneas de difusión no se encuentran
interrumpidas por las limitaciones anteriores, el valor de lef se determina
aplicando la expresión que corresponda de las dos siguientes:
a) para apoyo continuo:
i) cargas aplicadas en el extremo de la pieza:
ii) cargas alejadas del extremo de la pieza:
b) para apoyos parciales:
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4.- Si el canto h de la pieza es superior a 2,5·b, y la tensión de compresión
está aplicada en la totalidad del ancho b, de la pieza sobre una longitud l,
menor que el mayor valor de los siguientes, 100 mm o h, y además la pieza
está soportada sobre una superficie continua o sobre soportes enfrentados a
la carga como se indica en la figura 6.4, el factor kc,90 se deduce mediante
la expresión siguiente:
siendo:
l longitud de contacto, en mm, de acuerdo con la figura 6.4;
lef longitud eficaz en mm obtenida de acuerdo con la figura 6.4. Para calcular
lef, el flujo de la distribución de tensiones se determinará con la pendiente de
1:3, y con las limitaciones de la intersección de la superficie del extremo
libre con el flujo próximo; en cualquier caso no podrá extenderse a cada lado
una longitud superior a l.
5.- En aquellas piezas cuya sección varía linealmente sobre el apoyo (por
ejemplo el tirante de una cercha con apoyo en barbilla), la altura h
corresponde al canto de la pieza en el eje de apoyo y la longitud
lef coincide con la longitud de contacto.
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F) Flexión simple
Debe cumplirse la siguiente condición:
σ≤f
siendo:
σ tensión de cálculo a flexión;
f resistencia de cálculo a flexión.
G) Flexión esviada
Deben cumplirse las siguientes condiciones:
siendo:
σm,y,d tensión de cálculo a flexión respecto al eje principal y, figura 6.1;
fm,y,d resistencia de cálculo a flexión respecto al eje principal y, figura 6.1;
σm,z,d tensión de cálculo a flexión respecto al eje principal z, figura 6.1;
fm,z,d resistencia de cálculo a flexión respecto al eje principal z, figura 6.1;
km factor que tiene en cuenta el efecto de redistribución de tensiones y la
falta de homogeneidad del material en la sección transversal y adopta los
valores siguientes:
km = 0,7 para secciones rectangulares de madera maciza, madera laminada
encolada y madera microlaminada;
km = 1,0 para otras secciones y otros productos derivados de la madera
H) Cortante
1.- Para solicitaciones de cortante con una de las componentes paralela a la
dirección de la fibra (corte paralelo), figura 6.5 izquierda, y para
solicitaciones de cortante con ambas componentes perpendiculares a la
dirección de la fibra (rodadura), figura 6.5 derecha, debe cumplirse la
condición siguiente:
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siendo:
τd tensión de cálculo a cortante;
fv,d resistencia de cálculo a cortante (corte paralelo o rodadura). La
resistencia a cortante por rodadura podrá considerarse igual al doble de la
resistencia a tracción perpendicular a la fibra.
2.- Para la determinación del esfuerzo cortante pueden despreciarse las
cargas F aplicadas en la parte superior de la viga que se encuentren dentro de
una distancia h o hef al borde del apoyo, figura 6.6.
I) Torsión
Debe cumplirse la siguiente condición:
siendo:
τtor,d tensión tangencial de cálculo debida a la torsión;
fv,d resistencia de cálculo a cortante, definida en el apartado 6.1.8;
kforma factor que depende de la forma de la sección transversal:
No obstante, se recomienda reducir las tensiones de este origen a valores aun
menores, cuando se trate de un torsor necesario para el equilibrio y no un
torsor que aparezca por compatibilidad de deformaciones en estructuras
hiperestáticas, y debido a que el torsor implica componentes de tensión
perpendiculares a la fibra.
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4.2.2. Agotamiento de secciones en piezas de canto variable o curvas de
madera laminada encolada o microlaminada.
A) Vigas de canto variable
1.- En estas vigas (figura 6.9) se presentan, en las secciones transversales al
borde horizontal (borde paralelo a las láminas) leyes de distribución de
tensiones normales debidas a la flexión que no son lineales. También las
propiedades resistentes están afectadas por el desvío de la fibra en el borde
inclinado.
2.- En las fibras extremas las tensiones de cálculo a flexión en el borde
paralelo y en el inclinado con relación a la dirección de la fibra, σm,0,d y
σm,α,d , respectivamente, deben cumplir las condiciones siguientes:
f d m, d , 0 m, ≤ σ en borde paralelo respecto a la dirección de la fibra (6.49)
f k , m d m, d , m, ≤ σ α α en borde inclinado respecto a la dirección de la
fibra (6.50)
siendo:
fm,d resistencia de cálculo a flexión;
km,α coeficiente definido a continuación.
si las tensiones son de tracción, figura 6.10,
si las tensiones son de compresión, figura 6.11,
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B) Viga a dos aguas
Las comprobaciones que se indican a continuación son aplicables únicamente
a piezas de madera laminada encolada o de madera microlaminada. Se define
la zona de vértice, según la figura 6.12, como una zona localizada en el cambio
de pendiente, siendo el semivano el resto. Se comprobará:
a) en los semivanos. En los dos tramos de viga con canto variable, figura 6.12,
b) en la zona del vértice (zona rayada de la figura 6.12. El rayado se hace sólo
para indicar la zona, ya que el laminado se supone paralelo a la cara inferior
con pendiente constante):
i) tensiones normales debidas a la flexión en la zona del vértice:
− en la zona del vértice, la tensión de cálculo a flexión, σm,d, debe cumplir la
siguiente condición:
f d m, d m, ≤ σ
siendo:
fm,d resistencia de cálculo a flexión.
− la tensión de flexión en la sección central de la zona de vértice, σm,d, puede
obtenerse a partir de la siguiente ecuación (la clásica fórmula de resistencia de
materiales modificada por el coeficiente kl)
siendo:
kl = 1 + 1,4 tg αap + 5,4 tg2αap
Map,d momento flector máximo de cálculo en la sección del vértice;
b anchura de la sección;
hap altura de sección en el vértice de la viga, figura 6.12;
αap ángulo del faldón, figura 6.12.
ii) tensiones de tracción perpendicular a la fibra:
− la tensión de cálculo máxima de tracción perpendicular a la fibra, σt,90,d,
debe cumplir la siguiente condición:
σt,90,d ≤ kdis·kvol ·ft,90,d
siendo:
kdis =1,4 coeficiente que tiene en cuenta el efecto de la distribución de
tensiones de tracción perpendicular en la zona de vértice;
kvol factor de volumen definido en el apartado 2.2.1.2, ecuación 2.3. En este
caso, V, es el volumen, en m3, de la zona de vértice, figura 6.12. Como valor
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máximo de V debe tomarse 2/3 del volumen total de la viga;V0 = 0,01m3;
ft,90,d resistencia de cálculo a tracción perpendicular a la fibra;
pd carga distribuida de compresión sobre la zona del vértice en el borde
superior
de la viga;
b ancho de la sección transversal de la viga.
C) Vigas con parte de su trazado curvadas
Este apartado se refiere a vigas cuyo alzado se corresponde con uno de los dos
representados en las figuras 6.13 y 6.14. Se ejemplifica en casos simétricos en
los que la zona de vértice, correspondiente al trazado en curva, está en el
centro.
4.2.3. Piezas rebajadas
A) Vigas con rebaje en la zona de apoyo
En las vigas con los extremos rebajados debe tenerse en cuenta la influencia de
la concentración de tensiones, figura 6.16. Para las vigas de sección
rectangular con la fibra sensiblemente paralela al eje esta influencia se
considera haciendo la comprobación siguiente:
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siendo:
Vd esfuerzo cortante de cálculo en la viga;
hef canto eficaz, véase figura 6.16;
kv factor de reducción que adopta los valores siguientes:
- en el apoyo extremo de vigas con el rebaje en la parte superior, figura 6.16.b;
kv=1
- en el apoyo extremo de vigas con el rebaje en la parte inferior, figura 6.16.a.
4.3. FATIGA
4.3.1. Generalidades
1.- No será necesario realizar la comprobación a fatiga salvo en aquellas
estructuras sometidas a solicitaciones de tipo cíclico durante toda o gran parte
de la vida de la estructura, y cuando estas acciones tengan gran importancia,
cosa nada frecuente en el campo de la edificación.
2.- En las pasarelas peatonales y de ciclistas no es necesaria la comprobación
de la fatiga bajo el efecto del tráfico.
4.4. SISTEMAS ESTRUCTURALES DE MADERA Y PRODUCTOS
DERIVADOS
4.4.1. Vigas mixtas
A) Vigas mixtas de madera y tablero encoladas
1.- Este tipo de viga está formada por almas de tablero estructural y alas
encoladas, de madera aserrada, laminada encolada o microlaminada. En este
apartado se consideran las vigas de sección en I (doble T) y la viga-cajón.
(Véase figura 10.1).
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B) Vigas cajón con alas encoladas a tablero
Este tipo de vigas están formadas por almas de madera aserrada, madera
laminada encolada o microlaminada y alas de tableros.
Para el cálculo se descomponen en secciones eficaces en I (doble T) y en U
(véase figura 10.2).
Debe tenerse en consideración la distribución no uniforme de tensiones
normales en las alas debidas al retraso por cortante y a la abolladura. A tal fin
se considerará, según se expone más adelante, un ancho eficaz o equivalente
del tablero (bef).
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4.4.2. Diafragmas de forjados
1.- Este apartado se refiere a diafragmas simplemente apoyados de forjados y
cubiertas, formados por tableros estructurales unidos al entramado de madera
mediante elementos mecánicos de fijación (clavos, grapas, tirafondos, pernos).
2.- La capacidad de carga de los elementos de fijación en los bordes del tablero
pueden incrementarse multiplicando por un factor de 1,2 los valores obtenidos
con el capítulo 8 relativo al cálculo de uniones.
3.- El análisis simplificado de diafragmas simplemente apoyados solicitados
por una carga uniformemente repartida puede realizarse como se indica más
adelante siempre que se cumplan las condiciones siguientes:
a) la luz L varia entre 2b y 6b, siendo b el canto del diafragma;
b) el fallo del diafragma es debido a los medios de fijación y no a los tableros;
c) los paneles se fijarán de acuerdo con las especificaciones dadas en el
apartado 10.4.1.2.
Los cordones de borde (véase figura 10.6) deben proyectarse para resistir el
esfuerzo axil de tracción
o compresión, N, derivado del momento flector:
Se supone que las tensiones tangenciales debidas a los esfuerzos cortantes que
actúan sobre el diafragma se reparten uniformemente en todo el canto (b).
4.- Si los paneles se disponen al tresbolillo (véase figura 10.6) la separación
entre clavos en los bordes discontinuos de encuentro entre paneles puede
incrementarse un 50% más (hasta un máximo de 150 mm) sin aplicar
reducción alguna en la capacidad de carga. Así mismo, se recomienda el uso
de la disposición al tresbolillo.
4.4.3. Arriostramiento de vigas y cerchas
1.- En una serie de n piezas paralelas (como vigas o pares de cerchas) que
requieren restricciones laterales en puntos intermedios A, B, etc. (véase figura
10.15), debe disponerse un sistema de arriostramiento que, además de los
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esfuerzos debidos a otras acciones que pueden actuar (p.e. carga de viento),
resista una carga lineal qd definida mediante la ecuación:
siendo:
n número de piezas arriostradas asociadas al arriostramiento;
Nd valor medio (a lo largo del elemento puede existir un esfuerzo variable) de
cálculo de la solicitación axil de compresión en la combinación más
desfavorable;
L longitud de la pieza en m;
k1 Factor de imperfección corresponde al menor valor de los dos siguientes:
La flecha horizontal en el centro del vano debida a qd actuando sóla no debe
superar L/700; y con cualquier otra combinación de acciones que también
incluya a qd no debe superar L/500.
4.5. EJECUCIÓN
4.5.1. Principios generales
A) Materiales
1.- Antes de su utilización en la construcción, la madera debe secarse, en la
medida que sea posible, hasta alcanzar contenidos de humedad adecuados a la
obra acabada (humedad de equilibrio higroscópico).
2.- Si los efectos de las contracciones o mermas no se consideran importantes,
o si han sido reemplazadas las partes dañadas de la estructura, pueden
aceptarse contenidos más elevados de humedad durante el montaje siempre
que se asegure que la madera podrá secarse al contenido de humedad deseado.
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B) Detalles constructivos
1.- De cara a la formalización de juntas entre elementos, y para elementos
formados con madera de conífera, se consideraran las siguientes variaciones
dimensionales de origen higrotérmico:
a) Para tableros contrachapados y de OSB, y en su plano, serán como máximo
de valor 0,02% por cada 1% de variación de contenido de humedad del
mismo.
b) Para madera aserrada, laminada o microlaminada se podrá tomar, por cada
1% de variación de de contenido de humedad, un valor de 0,01% en dirección
longitudinal y 0,2% en la transversal (esta última corresponde en realidad a la
tangencial, y la radial se podrá tomar como 0,1%).
2.- A continuación se enumeran una serie de buenas prácticas que mejoran
notablemente la durabilidad de la estructura:
a) evitar el contacto directo de la madera con el terreno, manteniendo una
distancia mínima de 20cm y disponiendo un material hidrófugo (barrera
antihumedad);
b) evitar que los arranques de soportes y arcos queden embebidos en el
hormigón u otro material de fábrica. Para ello se protegerán de la humedad
colocándolos a una distancia suficiente del suelo o sobre capas impermeables;
c) ventilar los encuentros de vigas en muros, manteniendo una separación
mínima de 15 mm entre la superficie de la madera y el material del muro. El
apoyo en su base debe realizarse a través de un material intermedio, separador,
que no transmita la posible humedad del muro (véase figura 11.2.a);
d) evitar uniones en las que se pueda acumular el agua;
e) proteger la cara superior de los elementos de madera que estén expuestos
directamente a la intemperie y en los que pueda acumularse el agua. En el caso de
utilizar una albardilla (normalmente de chapa metálica), esta albardilla debe
permitir, además, la aireación de la madera que cubre (véase figura 11.2.b);
f) evitar que las testas de los elementos estructurales de madera queden
expuestas al agua de lluvia ocultándolas, cuando sea necesario, con una pieza
de remate protector (véase figura 11.2.c);
g) facilitar, en general, al conjunto de la cubierta la rápida evacuación de las
aguas de lluvia y disponer sistemas de desagüe de las condensaciones en los
lugares pertinentes.
3.- Los posibles cambios de dimensiones, producidos por la hinchazón o
merma de la madera, no deben quedar restringidos por los elementos de unión:
a) en general, en piezas de canto superior a 80 cm, no deben utilizarse
empalmes ni nudos rígidos realizados con placas de acero que coarten el
movimiento de la madera (véase figura 11.3.a);
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Escuela Politécnica de Cuenca
Arquitectura Técnica
Unidad Temática 14
Lección 51
b) las soluciones con placas de acero y pernos quedan limitadas a situaciones
en las que se esperan pequeños cambios de las condiciones higrotérmicas del
ambiente y el canto de los elementos estructurales no supera los 80 cm.
Igualmente acontece en uniones de tipo corona en los nudos de unión de
pilar/dintel en pórticos de madera laminada, figura 11.3.
a) Enlace con cubrejuntas metálicas que
abrazan ambas piezas. Se fijan con pernos
y conectores.
Si se emplean placas metálicas hay que
tener en cuenta el efecto de restricción de
los movimientos de la madera por cambios
del contenido de humedad. Por tal motivo
quedarán limitados los cantos de las piezas
a unir.
b) Unión en corona de nudo de pórtico. Se
trata de una unión rígida entre las dos piezas
que constituyen el pilar y el dintel, que
queda abrazado por las piezas del pilar. La
unión se realiza mediante una serie de
pernos más conectores según las
necesidades del cálculo, que cosen las tres
piezas. Es aconsejable que el canto de la
pieza no supere los 80 cm.
Figura 11.3 Uniones en corona.
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