Conferencias sobre normativa de estructuras de madera · 5.-Proyecto de estructuras de madera ETSI Montes, UPM -2014 6.-Proyecto de estructuras de fábrica 7.-Proyecto geotécnico

Conferencias sobre normativa

de estructuras de maderade estructuras de madera

1

La siguiente presentación forma parte de las Conferencias sobre normativa de estructuras

de madera realizadas el lunes 1 de setiembre de 2014, en el Auditorio Pocitos de la

Universidad ORT Uruguay.

Estas conferencias, a cargo de expertos de Uruguay, Argentina, Brasil, Chile y España,

pretenden difundir el estado del arte a nivel nacional e internacional de la normativa

estructural en madera.

Montevideo, 1 de setiembre de 2014

estructural en madera.

El evento se enmarcó dentro del proyecto “Documentos técnicos base para la

normalización de estructuras y construcciones de madera”, que es coordinado por el

LATU y viene ejecutándose en colaboración con el Instituto de Estructuras y Transporte de

la Facultad de Ingeniería UDELAR, la Facultad de Arquitectura Universidad ORT Uruguay y

el Dpto. de Proyectos Forestales del LATU.

El equipo investigador y organizador agradecen al Fondo Industrial de la Dirección

Nacional de Industrias del MIEM por los fondos para este proyecto.

La normalización de estructuras de madera

Normativa de cálculo de estructuras de madera en España (Eurocódigo 5 – CTE)

ETSI Montes, UPM - 2014

Unidad docente: Cálculo de estructurasETS Ingenieros de Montes

Departamento de Ingeniería y Gestión Forestal y del Medio NaturalUniversidad Politécnica de Madrid

Francisco Arriaga Martitegui

1. Orígenes: normativa de cálculo de estruct. madera en España

Índice

2. Eurocódigo 5 y Código Técnico de la Edificación

3. Conclusiones


Normas de obligado cumplimiento:

Normas Básicas de la Edificación (NBE): Administración

• Acciones: NBE AE-88• Acero: NBE EA-95• Muros de fábrica de ladrillo: NBE FL-90

Situación de la normativa hasta 1995

¿Madera?


• Muros de fábrica de ladrillo: NBE FL-90• Hormigón: EHE

Normas de uso opcional:

Eurocódigos opcionales y de carácter experimentalOrganismos de Normalización (CEN: AENOR, AFNOR, DIN,…)

NBE-EM/93: Norma Básica de la Edificación de Estructuras de Madera

• 1993: Redacción del borrador por encargo de la administración• 1993-1999 redacción por parte de la administración (MOPT)• 1999 LOE: Ley de Ordenación de la Edificación y propone CTE

Entrada de la normativa de madera


• 1999 LOE: Ley de Ordenación de la Edificación y propone CTE

CTE: Código Técnico de la Edificación (2001-02) y se publica en 2006

1993 a 2006 = 13 años

CTE de obligado cumplimiento: •Bases de cálculo, Acciones•Acero (+EAE11), madera, hormigón (EHE-08), fábrica, cimentaciones•Situación de incendio•Ahorro energía, Ruido-acústica, Utilización, Salubridad

Situación actual (2014)


•Ahorro energía, Ruido-acústica, Utilización, Salubridad

Eurocódigos: opcional

•Bases de cálculo, Acciones•Acero, madera, hormigón, fábrica, aluminio, cimentaciones

Eurocódigos

0.- Bases de proyecto1.- Acciones en estructuras2.- Proyecto de estructuras de hormigón3.- Proyecto de estructuras de acero4.- Proyecto de estructuras mixtas de acero y hormigón5.- Proyecto de estructuras de madera


5.- Proyecto de estructuras de madera

6.- Proyecto de estructuras de fábrica7.- Proyecto geotécnico8.- Proyecto de estructuras resistentes al sismo9.- Proyecto de estructuras de aluminio

Implantación: 1993 - 2005 - UNE ENV (experimental)2005 - 2010 - UNE EN (obligatoria)2020 futura actualización

Eurocódigo 5

UNE-EN 1995-1-1 (2006). Eurocódigo 5. Proyecto de estructuras de madera. Parte 1-1: Reglas generales y reglas para edificación.


Eurocódigo 5

UNE-EN 1995-1-2 (2011). Eurocódigo 5. Proyecto de estructuras de madera. Parte 1-2: Reglas generales. Proyecto de estructuras sometida al fuego.


Eurocódigo 5

UNE-EN 1995-2 (2010). Eurocódigo 5. Proyecto de estructuras de madera. Parte 2: Puentes.


Código Técnico de la Edificación

Parte I Requisitos esencialesParte II Métodos para cumplir los requisitos

Documentos Básicos (DB):

DB SE Seguridad EstructuralDB SE-AE Acciones


DB SE-AE AccionesDB SE-A AceroDB SE-M MaderaDB SE-F FábricaDB SE-C CimientosDB SE-I Seguridad contra IncendioDB SE-SU Seguridad de UtilizaciónDB SE-HS SalubridadDB SE-HR Protección contra el RuidoDB SE-HE Ahorro de Energía

Fechas:

- 2006- 2007- 2008- 2009- Futuro

Diferencias entre CTE DB SE-M y EC5CTE DB SE-M

GeneralidadesBases de cálculoDurabilidadMaterialesAnálisis estructuralEstados límite últimos

EC 5

GeneralidadesBases de proyectoPropiedades del materialDurabilidadAnálisis estructural


Estados límite últimosEstados límite de servicioUnionesFatigaSistemas estructuralesEjecuciónToleranciasControlAnejos

Análisis estructuralEstados límite últimosEstados límite de servicioUnionesComponentes y sistemasDet. constructivos y controlAnexos

Durabilidad

CTE DB SE-M

IntroducciónProtección de la madera• Agentes bióticos• Clases de uso• Tipos de protección

EC 5

Resistencia organismos biológicosDurabilidad natural EN 350-2Clases de uso EN 335-1, 2 y 3Protección EN 351-1 y EN 460Corrosión


• Tipos de protección• Elección tratamiento• Agentes meteorológicos• Durabilidad natural e

impregnación.Protección corrosiónUniones

Desarrolla contenidos

Corrosión

Referencia a otras normas

Estados límite de servicio

CTE DB SE-M

Deslizamiento unionesVibraciones

CTE DB SE-1 y 2

EC 5

Deslizamiento unionesLimitación deformaciones vigasVibraciones


CTE DB SE-1 y 2

Combinación de accionesLimitación de flechasLimitación desplaz. horizontales

Unifica las limitaciones Incluye limitaciones en cada material

CriterioTipo de flecha

Exigencias (1) Combinación (2)

Integridad

Forjados y cubiertas con tabiques o pavimentos frágiles

wint

l/500

Característica

(activa)Forjados y cubiertas con tabiques o pavimentos ordinarios

l/400

Limitación de flechas (CTE-Edificación)


ordinarios

Resto de los casos l/300

Confort wcon l/350Característica

(activa)

Apariencia wapa l/300casi permanente

(total)

(1) En los voladizos la luz l se sustituye por dos veces la luz del voladizo(2) Véanse ecuaciones anteriores

wCF = contraflecha de fabricación

winst = deformación instantánea (sin fluencia)

Limitación de flechas (EC 5)


wdif = deformación diferida

Limitaciones

winst wnet,fin wfin

l/300 a l/500 l/250 a l/350 l/150 a l/300

Nota: en voladizos la flecha admisible es el doble de los valores anteriores

wfin = deformación final = winst + wdif

Wnet,fin = deformación neta final = winst + wdif - wCF

Uniones

CTE SE-M

1. Introducción2. Principios generales3. Clavijas

ClavosGrapas

EC 5

1. Generalidades2. Capacidad carga 3. Clavijas

ClavosGrapas


GrapasPernosPasadoresTirafondos

4. Conectores5. Carpinteras

GrapasPernosPasadoresTirafondos

4. Placas clavo5. Conectores

Uniones: capacidad de carga lateral

a b c d e f

t1 2t

dtf ⋅⋅


Ecuaciones de Johansen

Efecto soga

( ) ( )

( ) ( )

42

1

215,1

4

215,412

2105,1

4

25,412

205,1

1121

min

,,1,,

,22,1,

,22,1,

,21,1,

,1,1,

1

2

2

1

23

2

1

2

1

221,1,

2,2,

1,1,

,

RkaxkhRky

Rkax

kh

Rkykh

Rkax

kh

Rkykh

kh

kh

kh

Rkv

FdfM

F

tdf

Mdtf

F

tdf

Mdtf

t

t

t

t

t

t

t

tdtf

dtf

dtf

F

+⋅⋅⋅⋅+⋅⋅

+

−

⋅⋅⋅⋅+⋅⋅

++⋅⋅⋅⋅+

⋅⋅⋅

+

−

⋅⋅⋅+⋅⋅

++⋅⋅⋅+

⋅⋅⋅

+⋅−

⋅+

++⋅⋅+⋅

+⋅⋅

⋅⋅⋅⋅

=

ββ

βββ

βββ

βββ

βββ

βββββ

Uniones: tradicionales o carpinteras

Embarbilladosimple y doble


Uniones: placas clavo


Anejos


CTE

Anejos

Especies coníferas y chopo Especies frondosas C14 C16 C18 C20 C22 C24 C27 C30 C35 C40 C45 C50

D30 D35 D40 D50 D60 D70

Propiedades resistentes en N/mm2

Flexión fm,k 14 16 18 20 22 24 27 30 35 40 45 50 30 35 40 50 60 70

Tracción paralela ft ,0,k 8 10 11 12 13 14 16 18 21 24 27 30 18 21 24 30 36 42

Tracción perpendicular ft ,90, k 0,4 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6

Compresión paralela fc, 0,k 16 17 18 19 20 21 22 23 25 26 27 29 23 25 26 29 32 34

Compresión f 2,0 2,2 2,2 2,3 2,4 2,5 2,6 2,7 2,8 2,9 3,1 3,2 8,0 8,4 8,8 9,7 10,5 13,5

Clases resistentes madera aserrada, UNE-EN 338


Compresión perpendicular

fc, 90,k 2,0 2,2 2,2 2,3 2,4 2,5 2,6 2,7 2,8 2,9 3,1 3,2 8,0 8,4 8,8 9,7 10,5 13,5

Cortante fv, k 1,7 1,8 2,0 2,2 2,4 2,5 2,8 3,0 3,4 3,8 3,8 3,8 3,0 3,4 3,8 4,6 5,3 6,0

Propiedades de rigidez en kN/mm²

Módulo de elasticidad paralelo medio

E0,medio

7

8

9

9,5

10

11

11,5

12

13

14

15

16

10

10

11

14

17

20

Módulo de elasticidad paralelo 5º percentil

E0,k

4,7

5,4

6,0

6,4

6,7

7,4

7,7

8,0

8,7

9,4

10,0

10,7

8,0

8,7

9,4

11,8

14,3

16,8

Módulo de elasticidad perpendicular medio

E90 ,med io

0,23

0,27

0,30

0,32

0,33

0,37

0,38

0,40

0,43

0,47

0,50

0,53

0,64

0,69

0,75

0,93

1,13

1,33

Módulo de cortante medio G

0,44

0,50

0,56

0,59

0,63

0,69

0,72

0,75

0,81

0,88

0,94

1,00

0,60

0,65

0,70

0,88

1,06

1,25

Densidad en Kg/m3

Densidad característica ρk 290 310 320 330 340 350 370 380 400 420 440 460 530 560 590 650 700 900

Densidad media ρmedia 350 370 380 390 410 420 450 460 480 500 520 550

640 670 700 780 840 1080

AnejosClases resistentes madera laminada, UNE-EN 1194

Clases Resistentes

Propiedades GL24h GL28h GL32h GL36h

Resistencia (característica), en N/mm² - Flexión fm,g,,k 24 28 32 36

- Tracción paralela ft,0,g,k 16,5 19,5 22,5 26

- Tracción perpendicular ft,90,g,k 0,4 0,45 0,5 0,6

- Compresión paralela fc,0,g,k 24 26,5 29 31

- Compresión perpendicular f 2,7 3,0 3,3 3,6

Clases Resistentes

Propiedades GL24c GL28c GL32c GL36c

Resistencia (característica), en N/mm² - Flexión fm,g,,k 24 28 32 36

- Tracción paralela ft,0,g,k 14 16,5 19,5 22,5

- Tracción perpendicular. ft,90,g,k 0,35 0,4 0,45 0,5

- Compresión paralela fc,0,g,k 21 24 26,5 29

Homogénea Combinada


- Compresión perpendicular fc,90,g,k 2,7 3,0 3,3 3,6

- Cortante fv,g,k 2,7 3,2 3,8 4,3

Rigidez, en kN/mm²

- Módulo de elasticidad paralelo medio E0,g,medio 11,6 12,6 13,7 14,7

- Módulo de elasticidad paralelo 50-percentíl E0,g,k 9,4 10,2 11,1 11,9

- Módulo de elasticidad perpendicular medio E90,g,medio 0,39 0,42 0,46 0,49

- Módulo transversal medio Gg,,medio 0,72 0,78 0,85 0,91

Densidad, en kg/m 3

Densidad característica ρg,k 380 410 430 450

- Compresión perpendicular fc,90,g,k 2,4 2,7 3,0 3,3

- Cortante fv,g,k 2,2 2,7 3,2 3,8

Rigidez, en kN/mm² - Módulo de elasticidad paralelo medio E0,g,medio 11,6 12,6 13,7 14,7

- Módulo de elasticidad paralelo 5º-percentíl E0,g,k 9,4 10,2 11,1 11,9

- Módulo de elasticidad perpendicular medio E90,g,medio 0,32 0,39 0,42 0,46

- Módulo transversal medio Gg,,medio 0,59 0,72 0,78 0,85

Densidad, en kg/m 3

- Densidad característica ρg,k 350 380 410 430

AnejosPropiedades mecánicas de los tableros

Tableros de partículas: UNE-EN 312-4, 5, 6 y 7

Tableros de fibras: UNE-EN 622-2, 3 y 5

Espesor nominal, tnom , en mm

Propiedades > 6 a 13 > 13 a 20 > 20 a 25 > 25 a 32 > 32 a 40 > 40


Resistencia característica en N/mm2

Flexión fm,p,k 14,2 12,5 10,8 9,2 7,5 5,8

Tracción ft,p,k 8,9 7,9 6,9 6,1 5,0 4,4

Compresión fc,p,k 12,0 11,1 9,6 9,0 7,6 6,1

Cortante, en el grueso fv,p,k 6,6 6,1 5,5 4,8 4,4 4,2

Cortante, en el plano fr,p,k 1,8 1,6 1,4 1,2 1,1 1,0

Rigidez media en N/mm2

Flexión Em,p 3200 2900 2700 2400 2100 1800

Tracción Et,p 1800 1700 1600 1400 1200 1100

Compresión Ec,p 1800 1700 1600 1400 1200 1100

Cortante, en el grueso Gv,p 860 830 770 680 600 550

Densidad en kg/m3

Característica rp,k 650 600 550 550 500 500

Bases de cálculo


Principios

Bases de cálculo

• Método de los estados límite (últimos y de servicio)• Coeficientes parciales (material y acciones)

Valores característicos de las propiedades del material:- normativa de ensayo (duración 5 min)- sistema de clases resistentes


Factores que afectan a las propiedades:- duración de la carga (clases de duración de la carga)- contenido de humedad (clases de servicio)

Valor de cálculo :

M

kd

XkX

γ⋅= mod

X k Valor característico

k mod Duración de la cargaClase de servicio

γM Coeficiente parcial del material

Permanente > 10 años

Larga6 meses

Clases de duración de la carga


Larga10 años

Media1 semana

6 meses

Corta < 1 semana

Instantánea segundos

Clases de servicio


1 Interior2 Semiexterior3 Exterior

Coeficiente parcial del material

γM

Combinaciones fundamentales:

madera maciza 1,30

M

kd

XkX

γ⋅= mod


madera maciza

madera laminada encolada

madera microlaminada

tablero contrachapado

otros tableros

uniones

1,30

1,25

1,20

1,20

1,30

1,30

Combinaciones accidentales 1,00

Consideraciones para el desarrollo de una norma

Coordinación con:• Otros materiales estructurales (notación, enseñanza)

• Normativa de acciones y bases de cálculo• Normativa de ensayo y de clasificación

Normativa de incendio


Normativa de incendio (gran influencia en el diseño)

Normativa internacional

Documentos Nacionales de Aplicación• Documentos de apoyo al proyectista• Simplificaciones• Desarrollos específicos

ETSI Montes, UPM - 2014Gracias por su atención


Facultad de Arquitectura

Universidad ORT Uruguay

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