Análisis estructural Módulos Fachada EcoPaja 24 cm.
1 OBJETO
2 DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA
- BASTIDOR DE MADERA
- PANELES
- OSB 3
- SUPERPAN TECH P5
- FERMACELL
- PESO PROPIO DEL SISTEMA
3 MÉTODO DE CÁLCULO
- CONDICIONES GEOMÉTRICAS
- VALIDACIÓN DEL MÉTODO SIMPLIFICADO
4 BASES DE CÁLCULO
- NORMATIVA DE REFERENCIA
- PROPIEDADES MECÁNICAS DE LOS MATERIALES
- MADERA MACIZA
- TABLERO OSB 3
- TABLERO SUPERPAN TECH P5
- TABLERO FERMACELL
- HIPÓTESIS DE CÁLCULO
- CLASES DE SERVICIO
- DURACIÓN DE LA CARGA
- COEFICIENTES DE LOS MATERIALES Y LAS ACCIONES
- SITUACIÓN DE EXPOSICIÓN AL FUEGO
- FERMACELL 12,5 + OSB
- OSB
- FERMACELL
5 RESISTENCIA AL DESCUADRE
- TABLAS DE RESISTENCIA SEGÚN CTE
- RIGIDEZ DEL ENTRAMADO
6 RESISTENCIA AL VUELCO Y AL DESLIZAMIENTO
- RESISTENCIA AL VUELCO Y AL DESLIZAMIENTO
- RESISTENCIA AL VUELCO
- MONTANTE DE TRACCIÓN
- MONTANTE DE COMPRESIÓN
- RESISTENCIA AL DESLIZAMIENTO
7 CAPACIDAD DE CARGA VERTICAL
- CARGA UNIFORME MÁXIMA SOBRE LOS TESTEROS
- CARGA CONCENTRADA MÁXIMA SOBRE LOS TESTEROS
- CARGA CONCENTRADA MÁXIMA SOBRE LOS MONTANTES
1. Objeto
El objeto del presente informe es la justificación del análisis estructural de los diafragmas de muro de fachada de entramado EcoPaja de 24 cm.
Se recoge una descripción del sistema, las características de los materiales empleados y los condicionantes de cálculo considerados según la normativa vigente.
2. Descripción del sistema
Dadas las posibles modulaciones del fabricante, con interejes de 410, 760 y 1110 mm, se han definido cinco módulos básicos mediante la combinación de dichos interejes que cumplen los siguientes requisitos:
- Ancho mínimo > h/4 à Ancho mínimo > 2450/4 = 612,5 mm, según la condición “b” del apartado 2 del punto 10.4.2.2 del Documento Básico de Seguridad Estructural en Madera del Código Técnico de laEdificación.
- Ancho máximo <1250 mm, de forma que cada módulo pueda ser cerrado por un único tablero de dimensiones estándar
De esta forma se establecen los siguientes módulos básicos con la distribución de montantes que se detalla a continuación:
Módulo básico b_01
Modulación: 1x 760 mm Rendimiento material: 0,049 m³/m²
Módulo básico b_02
Modulación: 1x 760 mm Rendimiento material: 0,049 m³/m²
Módulo básico b_03
Modulación: 1x 760 mm Rendimiento material: 0,049 m³/m²
Módulo básico b_04
Modulación: 1x 760 mm Rendimiento material: 0,049 m³/m²
Módulo básico b_05
Modulación: 1x 760 mm Rendimiento material: 0,049 m³/m²
2.2 PANELES
2.2.1 OSB 3
Según se establece en el apartado 8 del punto 10.4.2.2 del Documento Básico de Seguridad Estructural en Madera del Código Técnico de la Edificación, para poder despreciar el pandeo del tablero se debe cumplir la siguiente condición:
Siendo:
𝑏𝑛𝑒𝑡 / 𝑡 ≤ 65
- bnet = espacio libre entre montantes
- t = espesor del tablero
De esta forma, considerando un espacio libre entre montantes máximo de 1110-60=1050 mm, el espesor mínimo de tablero OSB que se puede emplear es de 16,15 mm.
Dadas las medidas comerciales del material, se empleará tablero OSB 3 de 18 mm de espesor.
Las propiedades mecánicas del material se recogen en el punto 4.2 del presente documento.
2.2.2 SUPERPAN TECH P5
De forma análoga, se empleará tablero superPan Tech P5 de 18 mm de espesor.
Las propiedades mecánicas del material se recogen en el punto 4.2 del presente documento.
2.2.3 FERMACELL
De forma análoga a los casos anteriores, se emplearán paneles Fermacell de 18 mm de espesor.
Las propiedades mecánicas del material se recogen en el punto 4.2 del presente documento.
2.3 CONECTORES TABLERO-BASTIDOR
La conexión entre los tableros estructurales y el bastidor de madera se realizará mediante tirafondos de rosca parcial con las siguientes características:
| Diámetro núcleo (interior zona roscada) | d2 (mm) | ≥ 3,95 |
| Resistencia característica a tracción del alambre | fu (N/mm²) | ≥ 600 |
| Momento plástico característico | My,k (N·mm) | ≥ 8204,38 * |
Los cálculos se han realizado considerando una separación entre conectores de 150 mm. Para garantizar una correcta conexión entre los elementos no se recomienda aumentar dicha separación.
2.4 PESO PROPIO DEL SISTEMA
El peso propio del sistema considerando los elementos del bastidor de madera, los tableros estructurales y el aislamiento a base de paja compactada es de 65,9 kg/m² de fachada.
|
PESO PROPIO DE LOS MUROS EN kg/m² (BASTIDOR MADERA + AISLAMIENTO + TABLEROS ESTRUCTURALES) |
|||||||
|
Tab. interior |
OSB 18 |
Fermacell 18 |
OSB 18 |
Fermacell 18 |
OSB 15 |
OSB 15 |
|
|
Tab. exterior |
SuperPan 15 |
SuperPan 15 |
(sin tablero) |
(sin tablero) |
SuperPan 15 |
(sin tablero) |
|
|
MÓDULO |
B_01 |
73.56 |
84.36 |
62.88 |
73.68 |
71.91 |
61.23 |
|
B_02 |
77.34 |
88.14 |
66.66 |
77.46 |
75.69 |
65.01 |
|
|
B_03 |
67.68 |
78.48 |
57.00 |
67.80 |
66.03 |
55.35 |
|
|
B_04 |
71.88 |
82.68 |
61.20 |
72.00 |
70.23 |
59.55 |
|
|
B_05 |
75.66 |
86.46 |
64.98 |
75.78 |
74.01 |
63.33 |
|
A modo de simplificación, se podrán tomar valores uniformes para cada muro, siendo recomendable el uso de losvalores de menor magnitud para el cálculo de los esfuerzos de tracción (donde el peso del panel tiene un efecto favorable que evita el intento de vuelco de los mismos) y los valores de mayor magnitud para el cálculo de lacompresión en los montantes del extremo opuesto a la dirección del viento y para el cálculo de la cimentación.
3. Método de cálculo
En la comprobación de la capacidad de los muros para actuar como diafragmas verticales se ha seguido el análisis simplificado recogido en el apartado 10.4.2.2 del Documento Básico de Seguridad Estructural en Madera del Código Técnico de la Edificación, cuyas comprobaciones se recogen también en el Análisis Simplificado de diafragmas de muros – Método A del apartado 9.2.4.2 del Eurocódigo 5 Proyecto de estructuras de Madera Parte 1-1: Reglas generales y reglas para edificación.
El método se basa en la determinación de la capacidad de carga lateral de los elementos de fijación de lostableros estructurales según las expresiones recogidas en el apartado 8.3.1.1 del Documento Básico de SeguridadEstructural en Madera del Código Técnico de la Edificación. Una vez calculada dicha capacidad de carga delconector, se puede obtener la resistencia al descuadre del módulo básico en función de la longitud de su base, sualtura y la separación entre conectores. De esta forma se puede generar la tabla de resistencias para los módulos básicos con las distintas combinaciones de tableros estructurales y separaciones entre conectores que se recoge en el apartado 5 del presente documento.
El valor de resistencia al descuadre (Fv,Rd) de un muro compuesto por varios paneles (módulos básicos) se calcula como la suma de las resistencias de cada uno de los paneles (Fi,v,Rd):
𝐹𝑣,𝑅𝑑 = ∑ 𝐹𝑖,𝑣,𝑅𝑑
3.1 condiciones geométricas
Para que el método simplificado sea de aplicación se deben cumplir las siguientes disposiciones constructivas:
- Los tableros se deben unir en todo su perímetro al bastidor de madera. La resistencia a descuadre del murodepende directamente de la separación entre conectores, por lo que se deberá respetar la distancia establecida en la tabla del apartado 5 del presente documento en función de los requerimientos estructurales. En ningún caso esta distancia podrá ser superior a 150
- Los tableros también se deben fijar a las piezas del bastidor que quedan dentro del perímetro del tablero (montantes centrales). La distancia entre los conectores centrales podrá ser el doble de la distancia entre los conectores perimetrales, en ningún caso superior a 300 mm.
- No se considerará la aportación a la resistencia al descuadre de los paneles con un ancho <h/4. Por estemotivo no se ha tenido en cuenta que un único módulo de 410 mm pueda constituir un módulo básico.
- No se considerará la aportación a la resistencia al descuadre de los paneles con huecos de carpintería (puertas y ventanas).
3.2 VALIDACIÓN DEL MÉTODO SIMPLIFICADO
Los resultados del método simplificado se han validado mediante la generación de modelos de elementos finitos donde se contemplan las propiedades de rigidez de los materiales y los módulos de deslizamiento teóricos de las uniones.
Los valores obtenidos de los modelos de elementos finitos muestran coherencia con los del método simplificado, obteniéndose valores de carga lateral sobre los conectores ligeramente inferiores en el caso de los modelos de elementos finitos. Con un criterio conservador y tratando de generar unos valores de cálculo de aplicación general, se han tomado los valores del método simplificado para la elaboración de las tablas de dimensionado.
4. Bases de cálculo
4.1 Normativa de referencia
En la elaboración de la presente memoria se ha tenido en cuenta la siguiente normativa:
- Código Técnico de la Edificación (CTE):
- CTE-DB-SE: Seguridad
- CTE-DB-SE AE: Acciones en la edificación.
- CTE-DB-SE M:
- CTE-DB-SI: Seguridad en caso de
- Norma UNE-EN 1995-1-1 Eurocódigo 5: Proyecto de estructuras de
- Parte 1-1: Reglas generales y reglas para la edificación.
- Norma UNE-EN 338: 2016 Madera estructural. Clases
- Norma UNE 56544: 2011 Clasificación visual de la madera aserrada para uso estructural. Madera deconíferas.
- Norma UNE-EN 1912:2012/AC Madera estructural. Clases resistentes. Asignación de calidades visuales y
- Norma UNE-EN 14081-1:2006+A1 Estructuras de madera. Madera estructural con sección transversal rectangular clasificada por su resistencia. Parte 1: Requisitos generales.
- Norma UNE-EN 12369-1:2001 Tableros derivados de la madera. Valores característicos para el cálculo estructural. Parte1: OSB, tableros de partículas y tableros de
- Borrador Anexo Nacional de la norma UNE-EN 1995-1-1. Ejemplos de asignación a las clases de
- Norma: EN 335: 2013 “Durabilidad de la madera y de los productos derivados de la madera. Definición de las clases de uso”.
- NCSE-02: Norma de Construcción Sismorresistente: Parte general y edificación.
4.2 PROPIEDADES MECÁNICAS DE LOS MATERIALES
MADERA MACIZA
En la fabricación de los bastidores del entramado se emplean secciones de madera aserrada de clase resistente C24 con la posibilidad de, eventualmente, emplear madera aserrada de clase resistente C18.
Según Norma “UNE-EN 338:2016 Madera estructural. Clases resistentes” la clase resistente C24 presenta los siguientes valores de resistencia característica:
|
Propiedades resistentes |
C24 |
||
|
Flexión |
fm,k |
24.00 |
N/mm2 |
|
Tracción paralela |
ft,0,k |
14.50 |
N/mm² |
|
Tracción perpendicular |
ft,90,k |
0.40 |
N/mm² |
|
Compresión paralela |
fc,0,k |
21.00 |
N/mm² |
|
Compresión perpendicular |
fc,90,k |
2.50 |
N/mm² |
|
Cortante (cortante y torsión) |
fv,k |
4.00 |
N/mm² |
|
Rigidez |
|
||
|
Modulo elasticidad paralela medio |
E0,mean |
11000 |
N/mm² |
|
Modulo elasticidad paralela 5% |
E0,05 |
7400 |
N/mm² |
|
Módulo elasticidad perpendicular medio |
E90,mean |
370 |
N/mm² |
|
Módulo cortante medio |
Gmean |
690 |
N/mm² |
|
Densidad |
|
||
|
Densidad característica |
ρk |
350 |
Kg/m³ |
|
Densidad media |
ρmean |
420 |
Kg/m³ |
Según Norma “UNE-EN 338:2016 Madera estructural. Clases resistentes” la clase resistente C24 presenta los siguientes valores de resistencia característica:
|
Propiedades resistentes |
C18 |
||
|
Flexión |
fm,k |
18.00 |
N/mm2 |
|
Tracción paralela |
ft,0,k |
10.00 |
N/mm² |
|
Tracción perpendicular |
ft,90,k |
0.40 |
N/mm² |
|
Compresión paralela |
fc,0,k |
18.00 |
N/mm² |
|
Compresión perpendicular |
fc,90,k |
2.20 |
N/mm² |
|
Cortante (cortante y torsión) |
fv,k |
3.40 |
N/mm² |
|
Rigidez |
|
||
|
Modulo elasticidad paralela medio |
E0,mean |
9000 |
N/mm² |
|
Modulo elasticidad paralela 5% |
E0,05 |
6000 |
N/mm² |
|
Módulo elasticidad perpendicular medio |
E90,mean |
300 |
N/mm² |
|
Módulo cortante medio |
Gmean |
560 |
N/mm² |
|
Densidad |
|
||
|
Densidad característica |
ρk |
320 |
Kg/m³ |
|
Densidad media |
ρmean |
380 |
Kg/m³ |
TABLERO OSB 3
Según norma “UNE-EN 12369-1, Tableros derivados de la madera. Valores característicos para el cálculo estructural.Parte 1: OSB, tableros de partículas y tableros de fibras”, tiene los siguientes valores característicos para tableros de espesor entre 10 y 18 mm:
| Valores característicos de los tableros | OSB/3 [e: >10 a 18 mm] | ||
| Densidad característica | ρk | 550 | Kg/m³ |
| Flexión paralela a la fibra | fm,0 | 16.40 | N/mm2 |
| Flexión perpendicular a la fibra | fm,90 | 8.20 | N/mm² |
| Tracción paralela a la fibra | ft,0 | 9.40 | N/mm² |
| Tracción perpendicular a la fibra | ft,90 | 7.00 | N/mm² |
| Compresión paralela a la fibra | fc,0 | 15.40 | N/mm² |
| Compresión perpendicular a la fibra | fc,90 | 12.70 | N/mm² |
| Cortante de cizalladura | fv | 6.80 | N/mm² |
| Cortante de rodadura | fr | 1.00 | N/mm2 |
| Módulo elasticidad flexión paralela | E0,m | 4930 | N/mm² |
| Módulo elasticidad flexión perpendicular | E90,m | 1980 | N/mm² |
| Módulo elasticidad tracción paralela | E0,t | 3800 | N/mm² |
| Módulo elasticidad tracción perpendicular | E90,t | 3000 | N/mm² |
| Módulo elasticidad compresión paralela | E0,c | 3800 | N/mm² |
| Módulo elasticidad compresión perpendicular | E90,c | 3000 | N/mm² |
| Cortante de cizalladura | Gv | 1080 | N/mm2 |
| Cortante de rodadura | Gr | 50 | N/mm² |
TABLERO SUPERPAN TECH P5
Según los ensayos realizados conforme a la norma UNE-EN 789:2006 por el laboratorio acreditado ENAC dePEMADE, el tablero superPan Tech P5 fabricado por FINSA tiene los siguientes valores característicos:
| Propiedades resistentes | SuperPan Tech P5 [e: >13 a 20 mm] | ||
| Flexión | fm,k | 22.12 | N/mm2 |
| Tracción paralela | ft,0,k | 10.23 | N/mm² |
| Compresión perpendicular | fc,90,k | 3.81 | N/mm² |
| Cortante de cizalladura, en el grueso | fv,k | 7.77 | N/mm² |
| Cortante de rodadura, en el plano | fr,k | 1.73 | N/mm² |
| Rigidez | |||
| Modulo elasticidad en flexión paralela medio | Em,0,mean | 4025 | N/mm² |
| Modulo elasticidad en tracción paralela medio | Et,0,mean | 2411 | N/mm² |
| Modulo elasticidad en compresión perpendicular medio | Ec,90,mean | 174 | N/mm² |
| Módulo cortante por cizalladura medio | Gv,mean | 1010 | N/mm² |
| Módulo cortante por rodadura medio | Gr,mean | 286 | N/mm² |
| Densidad | |||
| Densidad característica | ρk | 633 | Kg/m³ |
| Densidad media | ρmean | 712 | Kg/m³ |
TABLERO FERMACELL
Según el Anexo 1 del documento de Autorización Técnica Europea ETA-03/0050 para los paneles de fibra y yeso delfabricante Fermacell, dichos tableros presentan los siguientes valores de resistencia y rigidez característicos:
| Propiedades resistentes | Fermacell [e: 18 mm] | ||
| Perpendicular al plano del panel | |||
| Flexión | fm,k | 3.60 | N/mm2 |
| Cizalladura | fv,k | 1.60 | N/mm2 |
| En el plano del panel | |||
| Flexión | fm,k | 4.00 | N/mm2 |
| Tracción | ft,k | 2.30 | N/mm² |
| Compresión paralela | fc,0,k | 8.50 | N/mm² |
| Compresión perpendicular | fc,90,k | 7.30 | N/mm² |
| Cizalladura | fv,k | 3.40 | N/mm² |
| Rigidez | |||
| Perpendicular al plano del panel | |||
| Modulo elasticidad en flexión paralela medio | Em,0,mean | 3800 | N/mm² |
| Módulo cortante por cizalladura medio | Gv,mean | 1600 | N/mm² |
| Modulo elasticidad en compresión perpendicular | Ec,90,mean | 800 | N/mm² |
| En el plano del panel | |||
| Modulo elasticidad | Em,t,c,0,mean | 3800 | N/mm² |
| Módulo cortante por cizalladura medio | Gv,mean | 1600 | N/mm² |
| Densidad | |||
| Densidad característica | ρk | 1150 | Kg/m³ |
4.3 HIPÓTESIS DE CÁLCULO
CLASES DE SERVICIO
Las piezas de madera de la estructura se clasifican atendiendo a las condiciones ambientales a las que esténexpuestas según borrador del Anexo Nacional de la norma UNE-EN 1995-1-1.
| Componente estructural | Exposición | Clase de servicio |
| Muros de entramado de fachada e interiores | Interior, bajo cubierta | 1 |
DURACIÓN DE LA CARGA
La duración de las cargas influye de manera significativa en la resistencia de la madera y se define por cada acción de carga según el Código Técnico de la Edificación:
| Acción | Duración de la carga |
| Peso propio de los materiales estructurales | Permanente |
| Peso de los materiales de cubierta y revestimiento | Permanente |
| Sobrecarga de uso Tipo A: Residencial | Media |
| Sobrecarga de uso
Tipo G: Cubiertas accesibles únicamente para mantenimiento |
Corta |
| Nieve
Localidades con altitud ≤ 1000 msnm |
Corta |
| Nieve
Localidades con altitud > 1000 msnm |
Media |
| Viento | Corta |
COEFICIENTES DE LOS MATERIALES Y LAS ACCIONES
Coeficientes parciales de seguridad del material:
| Situación ordinaria | Situación extraordinaria | |
| Madera maciza | 1,30 | 1,00 |
| Tablero de virutas orientadas (OSB) | 1,20 | 1,00 |
| Tablero de partículas y de fibras | 1,30 | 1,00 |
| Tablero Fermacell (ETA-03/0050) | 1,30 | 1,00 |
Valores de kmod para los materiales, clase de servicio y duración de las cargas:
|
Material |
Norma |
Clase de servicio | Clase de duración de la carga | ||||
| Permanente | Larga | Media | Corta | Instantánea | |||
| Madera maciza | EN 14081-1 | 1 | 0,60 | 0,70 | 0,8 | 0,9 | 1,10 |
| OSB/3 | EN 300 | 1 | 0,40 | 0,50 | 0,70 | 0,90 | 1,10 |
| Tablero de partículas |
EN 312 |
1 |
0,30 |
0,45 |
0,65 |
0,85 |
1,10 |
| Tablero Fermacell | ETA-03/0050 | 1 | 0,20 | 0,40 | 0,60 | 0,80 | 1,10 |
Coeficientes parciales de seguridad de las acciones:
Para la evaluación de los Estados Límite Últimos (ELU) y los Estados Límite de Servicio (ELS) se consideran los siguientes coeficientes parciales de seguridad de las acciones según las recomendaciones expuestas en CTE-DB-SE Tabla 4.1.:
| Tipo de carga | Situación ordinaria | Situación extraordinaria |
| Cargas permanentes | 1,35 | 1,00 |
| Sobrecarga de uso | 1,50 | 1,00 |
| Nieve | 1,50 | 1,00 |
| Viento | 1,50 | 1,00 |
Coeficientes de simultaneidad:
Los valores numéricos de los coeficientes de simultaneidad para estructuras de edificación utilizados en los cálculos se recogen en la siguiente tabla:
| Tipo de carga | Ψ0 | Ψ1 | Ψ2 |
| Sobrecarga de uso (A, residenciales) | 0,7 | 0,5 | 0,3 |
| Sobrecarga de uso (G, cubiertas accesiblesúnicamente para mantenimiento) | 0 | 0 | 0 |
| Nieve (h ≤ 1000 msnm) | 0,5 | 0,2 | 0 |
| Nieve (H > 1000 msnm) | 0,7 | 0,5 | 0,2 |
| Viento | 0,6 | 0,5 | 0 |
Factor de fluencia:
El factor de fluencia se aplica a las cargas permanentes o a la parte permanente de las cargas variables. Los valores de kdef que se han utilizado para el cálculo se recogen en la siguiente tabla:
| Material | Norma | Clase de servicio | ||
| 1 | 2 | 3 | ||
| Madera maciza | UNE-EN 14081-1 | 0,60 | 0,80 | 2,00 |
| OSB/3 | UNE EN 300 | 1,50 | 2,25 | – |
| Tablero partículas | UNE EN 312 | 2,25 | 3,00 | – |
| Tablero Fermacell | ETA-03/0050 | 3,00 | 4,00 | – |
SITUACIÓN DE EXPOSICIÓN AL FUEGO
A continuación se analiza el efecto protector de los paneles que permiten que el incendio no afecte a la estructura interior de los entramados hasta transcurridos tf minutos desde su inicio según el apartado E.2.3.2 del CTE DB-SI.
En cada caso y según la naturaleza del proyecto se deberá comprobar que la estructura de madera mantiene su capacidad portante durante el tiempo restante hasta alcanzar la duración de incendio exigible según la tabla 3.1. Resistencia al fuego suficiente de los elementos estructurales recogida en CTE-DB-SI.
FERMACELL 12,5 + OSB 18
OSB 18
FERMACELL 18
5. RESISTENCIA AL DESCUADRE
5.1 TABLAS DE RESISTENCIA SEGÚN CTE
A continuación se recogen los valores de resistencia al descuadre en kN de los módulos básicos en función de los paneles de revestimiento y separaciones entre conectores perimetrales en mm.
Dichos valores han sido calculados según el análisis simplificado del Documento Básico de Seguridad Estructural enMadera del Código Técnico de la Edificación, considerando las propiedades de los materiales y disposiciones geométricas recogidas en los apartados anteriores del presente documento. Cualquier modificación en las condiciones de contorno anulará la validez de los valores calculados.
| ELEMENTOS DEL BASTIDOR DE MADERA CLASE RESISTENTE C18 | |||||||||||||
| Tab. interior | OSB 18 | Fermacell 18 | OSB 18 | Fermacell 18 | OSB 15 | OSB 15 | |||||||
| Tab. exterior | SuperPan 15 | SuperPan 15 | (sin tablero) | (sin tablero) | SuperPan 15 | (sin tablero) | |||||||
| MÓDULO |
B_01 |
150 | 5.10 | 150 | 5.21 | 150 | 2.99 | 150 | 3.10 | 150 | 4.89 | 150 | 2.79 |
| 100 | 7.65 | 100 | 7.82 | 100 | 4.49 | 100 | 4.66 | 100 | 7.33 | 100 | 4.19 | ||
| 50 | 15.31 | 50 | 15.64 | 50 | 8.98 | 50 | 9.31 | 50 | 14.67 | 50 | 8.38 | ||
|
B_02 |
150 | 5.94 | 150 | 6.07 | 150 | 3.48 | 150 | 3.61 | 150 | 5.69 | 150 | 3.25 | |
| 100 | 8.91 | 100 | 9.10 | 100 | 5.23 | 100 | 5.42 | 100 | 8.54 | 100 | 4.88 | ||
| 50 | 17.82 | 50 | 18.21 | 50 | 10.45 | 50 | 10.84 | 50 | 17.08 | 50 | 9.76 | ||
|
B_03 |
150 | 10.88 | 150 | 11.12 | 150 | 6.38 | 150 | 6.62 | 150 | 10.43 | 150 | 5.96 | |
| 100 | 16.33 | 100 | 16.68 | 100 | 9.58 | 100 | 9.93 | 100 | 15.65 | 100 | 8.94 | ||
| 50 | 32.65 | 50 | 33.37 | 50 | 19.15 | 50 | 19.87 | 50 | 31.29 | 50 | 17.88 | ||
|
B_04 |
150 | 12.09 | 150 | 12.36 | 150 | 7.09 | 150 | 7.36 | 150 | 11.59 | 150 | 6.62 | |
| 100 | 18.14 | 100 | 18.54 | 100 | 10.64 | 100 | 11.04 | 100 | 17.38 | 100 | 9.93 | ||
| 50 | 36.28 | 50 | 37.07 | 50 | 21.28 | 50 | 22.07 | 50 | 34.76 | 50 | 19.87 | ||
|
B_05 |
150 | 13.31 | 150 | 13.60 | 150 | 7.81 | 150 | 8.10 | 150 | 12.76 | 150 | 7.29 | |
| 100 | 19.97 | 100 | 20.40 | 100 | 11.71 | 100 | 12.15 | 100 | 19.13 | 100 | 10.93 | ||
| 50 | 39.93 | 50 | 40.80 | 50 | 23.42 | 50 | 24.29 | 50 | 38.27 | 50 | 21.87 | ||
| ELEMENTOS DEL BASTIDOR DE MADERA CLASE RESISTENTE C24 | |||||||||||||
| Tab. interior | OSB 18 | Fermacell 18 | OSB 18 | Fermacell 18 | OSB 15 | OSB 15 | |||||||
| Tab. exterior | SuperPan 15 | SuperPan 15 | (sin tablero) | (sin tablero) | SuperPan 15 | (sin tablero) | |||||||
| MÓDULO |
B_01 |
150 | 5.23 | 150 | 5.34 | 150 | 3.06 | 150 | 3.18 | 150 | 5.01 | 150 | 2.86 |
| 100 | 7.84 | 100 | 8.01 | 100 | 4.60 | 100 | 4.77 | 100 | 7.51 | 100 | 4.29 | ||
| 50 | 15.68 | 50 | 16.02 | 50 | 9.19 | 50 | 9.54 | 50 | 15.03 | 50 | 8.59 | ||
|
B_02 |
150 | 6.08 | 150 | 6.22 | 150 | 3.57 | 150 | 3.70 | 150 | 5.83 | 150 | 3.33 | |
| 100 | 9.13 | 100 | 9.33 | 100 | 5.35 | 100 | 5.55 | 100 | 8.75 | 100 | 5.00 | ||
| 50 | 18.25 | 50 | 18.65 | 50 | 10.70 | 50 | 11.10 | 50 | 17.50 | 50 | 10.00 | ||
|
B_03 |
150 | 11.15 | 150 | 11.39 | 150 | 6.54 | 150 | 6.78 | 150 | 10.69 | 150 | 6.11 | |
| 100 | 16.72 | 100 | 17.09 | 100 | 9.80 | 100 | 10.17 | 100 | 16.03 | 100 | 9.16 | ||
| 50 | 33.44 | 50 | 34.18 | 50 | 19.61 | 50 | 20.35 | 50 | 32.06 | 50 | 18.32 | ||
|
B_04 |
150 | 12.38 | 150 | 12.66 | 150 | 7.26 | 150 | 7.54 | 150 | 11.87 | 150 | 6.78 | |
| 100 | 18.58 | 100 | 18.99 | 100 | 10.89 | 100 | 11.30 | 100 | 17.81 | 100 | 10.18 | ||
| 50 | 37.15 | 50 | 37.98 | 50 | 21.79 | 50 | 22.61 | 50 | 35.62 | 50 | 20.35 | ||
|
B_05 |
150 | 13.63 | 150 | 13.93 | 150 | 7.99 | 150 | 8.29 | 150 | 13.07 | 150 | 7.47 | |
| 100 | 20.45 | 100 | 20.90 | 100 | 11.99 | 100 | 12.44 | 100 | 19.60 | 100 | 11.20 | ||
| 50 | 40.90 | 50 | 41.80 | 50 | 23.98 | 50 | 24.88 | 50 | 39.20 | 50 | 22.40 | ||
Valores de resistencia al descuadre en kN y separaciones entre conectores en el perímetro del tablero en mm
*En el caso de muros compuestos total o parcialmente por bastidores del tipo Módulo Básico B_03 no se debería emplear tablero OSB de 15 mm por no cumplirse la relación espacio entre montantes/espesor del tablero loestablecida en el apartado 8 del punto
10.4.2.2 del Documento Básico de Seguridad Estructural en Madera del Código Técnico de la Edificación.
5.2 RIGIDEZ DEL ENTRAMADO
Para evaluar el comportamiento de los diafragmas de muro con un único tablero arriostrante o con dos tableros se ha generado un modelo de cálculo donde se contemplan las propiedades de rigidez de los materiales y losmódulos de deslizamiento teóricos de las uniones.
Se han comparado las siguientes situaciones:
| Muro 1 | Altura 2,5 m
Modulación 4x 1110 + 1x 410 (ancho total 4,85 m) Tablero OSB 18 mm completo por una cara Sin tablero por la otra cara Tirafondos Ø6 c/150 mm en los montantes perimetrales Tirafondos Ø6 c/300 en los montantes centrales Fuerza de descuadre de 10 kN (repartida en 6 cargas puntuales) |
| Muro 2 | Altura 2,5 m
Modulación 4x 1110 (ancho total 4,44 m) Tablero OSB 18 mm completo por una cara Tableros superPan Tech P5 15 mm por la otra cara Tirafondos Ø6 c/150 mm en los montantes perimetrales de los tableros Tirafondos Ø6 c/300 en los montantes centrales Fuerza de descuadre de 10 kN (repartida en 5 cargas puntuales) |
Se ha analizado la deformación de los muros obteniéndose los siguientes resultados:
| Muro 1 |
Desplazamiento máximo 0,7 mm 10 𝑘𝑁 𝑅𝑖𝑔𝑖𝑑𝑒𝑧 𝑚𝑢𝑟𝑜 = 0,7 · 10−3 𝑚 = 2945,51 𝑘𝑁⁄ 4,85 𝑚 𝑚² |
| Muro 2 |
Desplazamiento máximo 0,5 mm 10 𝑘𝑁 𝑅𝑖𝑔𝑖𝑑𝑒𝑧 𝑚𝑢𝑟𝑜 = 0,5 · 10−3 𝑚 = 4504,50 𝑘𝑁⁄ 4,44 𝑚 𝑚² |
Del análisis de resultados se pueden obtener las siguientes conclusiones:
- A pesar del distinto comportamiento de ambos tableros (el OSB se ha considerado como un único tablero mientras que el superPan se ha colocado como tableros individuales) la rigidez del muro 2 es muy superior a la del muro 1. Por este motivo, se puede concluir que, siempre que sea posible, es adecuado considerar el efecto arriostrante del panel exterior.
- Para poder justificar el Código Técnico de la Edificación sin valores de ensayo se debe seguir el métodosimplificado, que desprecia la aportación de los paneles de ancho bi<h/4. Aun así, resulta favorable considerar un muro de menor longitud a costa de contar con la aportación de los dos paneles estructurales.
- En la práctica el comportamiento del diafragma será mejor al estimado, de forma que la justificación estructural queda siempre del lado de la seguridad.
6. RESISTENCIA AL VUELCO Y AL DESLIZAMIENTO
La acción del viento sobre los muros diafragma producirá un triple efecto sobre los mismos.
- Intento de descuadre: el viento intentará deformar los paneles, de forma que aparecerán esfuerzoscortantes en los conectores entre los paneles estructurales y el bastidor de madera, tal como se ha descrito en los apartados
- Intento de vuelco: el viento intentará hacer rotar el panel, de forma que aparecerán reacciones de tracción en uno de los montantes extremos y de compresión en el montante
- Intento de deslizamiento: el viento intentará desplazar los paneles, de forma que aparecerán reacciones rasantes a lo largo de todo el apoyo del durmiente inferior del
 |
 |
| Acción del viento sobre el diafragma | Intento de descuadre |
 |
 |
| Intento de vuelco | Intento de deslizamiento |
Como se observa en los esquemas anteriores, las cargas verticales correspondientes a la cubierta o forjados que apoyan sobre el muro son favorables en cuanto a que compensan el intento de vuelco, pero aumentan el valor de la compresión en el montante del extremo opuesto.
6.1 RESISTENCIA AL VUELCO
MONTANTE DE TRACCIÓN
El valor del esfuerzo de tracción máximo en los montantes extremos se calcula según la fórmula:
𝐹𝑡,𝑑 =
𝐹𝑣,𝑑 · ℎ / 𝑏 − 𝐺𝑑 · 𝑏 / 2
Donde:
- Fv,d es la fuerza horizontal de descuadre que debe resistir el muro, en kN
- h es la altura del muro, en m
- b es la longitud de la base del muro, en m
- Gd es el valor de cálculo de la carga permanente sobre el muro, en kN/m
Puesto que las cargas permanentes tienen un efecto favorable en cuanto al levantamiento del muro, el valor decálculo de las mismas se debe obtener como 0,8·Gk (valor característico de las cargas permanentes).
Teniendo en cuenta que se trata de un esfuerzo de tracción paralela a la fibra, en general el montante de madera no tiene ningún problema para resistir el esfuerzo Ft,d. Simplemente habrá que elegir un angular de traccióntipo hold-down capaz de soportar dicha carga.
MONTANTE DE COMPRESIÓN
El valor del esfuerzo de compresión máximo en los montantes extremos se calcula según la fórmula:
𝐹𝑐,𝑑 = 𝐹𝑣,𝑑 · ℎ / 𝑏 + (𝐺𝑑 + 𝑄𝑑) · 𝑏 / 2
Donde:
- Fv,d es la fuerza horizontal de descuadre que debe resistir el muro, en kN
- h es la altura del muro, en m
- b es la longitud de la base del muro, en m
- Gd es el valor de cálculo de la carga permanente sobre el muro, en kN/m
- Qd es el valor de cálculo de la carga variable sobre el muro, en kN/m. En general,se tratará de la carga de nieve sobre la
Puesto que las cargas permanentes tienen un efecto desfavorable en cuanto a la compresión en los montantes, el valor de cálculo de las mismas se debe obtener como 1,35·Gk (valor característico de las cargas permanentes). Por otro lado, puesto que la acción variable principal en esta comprobación será el viento, el valor de cálculo de lasobrecarga de nieve (para ubicaciones <1000 msnm) se calcula como ɣQ·ψ0·Qk = 1,5·0,5·Qk
En este caso, el montante extremo se debe comprobar frente a un esfuerzo de compresión paralela a la fibra con posibilidad de pandeo respecto a ambos ejes.
Por último, se debe realizar la comprobación a compresión perpendicular a la fibra del durmiente inferior querecibe la compresión del montante. Ésta suele ser la situación más desfavorable y puede obligar a duplicar los montantes en los extremos de los entramados para evitar el aplastamiento de los durmientes.
6.2 RESISTENCIA AL DESLIZAMIENTO
Con un criterio conservador, se suele despreciar la posible fricción entre los entramados y los apoyos, por lo que la magnitud del esfuerzo de deslizamiento se toma igual a la fuerza horizontal de descuadre del muro.
Esta fuerza se debe transmitir a la cimentación mediante la fijación de los durmientes con angulares de cortante específicos o con conectores madera-hormigón. La separación entre estas uniones se calculará en función de la resistencia de cada conexión individual y la fuerza de descuadre considerada.
7. CAPACIDAD DE CARGA VERTICAL
7.1 CARGA UNIFORME MÁXIMA SOBRE LOS TESTEROS
Se ha analizado el comportamiento de los testeros de los entramados bajo una carga lineal uniformemente repartida de duración permanente, como podría ser el apoyo de paneles de cubierta sobre los muros de fachada.
Se ha generado un modelo de cálculo con las distintas separaciones entre montantes existentes en los módulos básicos y bajo los supuestos de que los testeros se encuentren sobre dos montantes, sobre tres o sobre cuatro. El apoyo sobre cinco o más montantes resultaría favorable, por lo que se puede tomar el valor de carga máxima correspondiente al supuesto de cuatro apoyos.
Para cada caso de cálculo se ha aumentado la carga hasta alcanzar un índice de solicitación de la sección del 95 ± 2%.
Se han considerado los siguientes límites de deformación para la verificación de los estados límite de servicio:
- Criterio de integridad: l/400
- Criterio de apariencia: l/300
La siguiente tabla recoge la carga máxima en valor característico y el motivo de fallo para cada situación de cálculo.
| MODULACIÓN | ||||
| 410 | 760 | 1110 | ||
| APOYOS TESTERO |
2 apoyos |
41.00 kN/m | 15.00 kN/m | 5.00 kN/m |
| Cortante apoyos laterales | Flecha apariencia | Flecha apariencia | ||
|
3 apoyos |
33.50 kN/m | 18.00 kN/m | 9.00 kN/m | |
| Cortante apoyo central | Cortante apoyo central | Flexión simple apoyo central | ||
|
4 apoyos |
35.00 kN/m | 18.5 kN/m | 9.25 kN/m | |
| Cortante apoyos centrales | Cortante apoyos centrales | Flecha apariencia | ||
7.2 CARGA CONCENTRADA MÁXIMA SOBRE LOS TESTEROS
Se ha analizado el comportamiento de los testeros de los entramados bajo cargas puntuales en el centro de losvanos de duración permanente, como podría ser el apoyo de una cercha de cubierta sobre los muros de fachada.
Se ha generado un modelo de cálculo con las distintas separaciones entre montantes existentes en los módulos básicos y bajo los supuestos de que los testeros se encuentren sobre dos montantes, sobre tres o sobre cuatro. El apoyo sobre cinco o más montantes resultaría favorable, por lo que se puede tomar el valor de carga máxima correspondiente al supuesto de cuatro apoyos.
Para cada caso de cálculo se ha aumentado la carga hasta alcanzar un índice de solicitación de la sección del 95 ± 2%.
Se han considerado los siguientes límites de deformación para la verificación de los estados límite de servicio:
- Criterio de integridad: l/400
- Criterio de apariencia: l/300
La siguiente tabla recoge la carga máxima en valor característico y el motivo de fallo para cada situación de cálculo.
| MODULACIÓN | ||||
| 410 | 760 | 1110 | ||
| APOYOS TESTERO |
2 apoyos |
13.00 kN | 7.00 kN | 3.50 kN |
| Flexión simple | Flecha apariencia | Flecha apariencia | ||
|
3 apoyos |
14.00 kN | 8.50 kN | 4.75 kN | |
| Cortante bajo carga puntual | Flexión simple | Flecha apariencia | ||
| 4 apoyos (vano lateral) | 14.00 kN | 9.00 kN | 4.75 kN | |
| Cortante bajo carga puntual | Flexión simple | Flecha apariencia | ||
| 4 apoyos (vano central) | 16.00 kN | 10.25 kN | 6.00 kN | |
| Cortante bajo carga puntual | Flexión simple | Flecha apariencia | ||
7.3 CARGA CONCENTRADA MÁXIMA SOBRE LOS MONTANTES
Se ha analizado el comportamiento de los montantes de los entramados bajo cargas puntuales de duración permanente, como podría ser el apoyo de una cercha de cubierta sobre los muros de fachada. Para analizar elposible pandeo de las piezas, estas cargas permanentes se han combinado con la acción del viento sobre la fachada, considerando una fuerza superficial de 2,6 kN/m² (zona C, grado de aspereza del entorno I, período de retorno 50 años y altura de la construcción 5 metros, según Anejo D del Documento Básico de Seguridad EstructuralAcciones en la Edificación del Código Técnico de la Edificación).
Se ha generado un modelo de cálculo con las distintas separaciones entre montantes existentes en los módulosbásicos. Puesto que en el eje débil de la sección los montantes se encuentran fijados a los tableros dearriostramiento, no se ha considerado el pandeo en dicho eje.
Para cada caso de cálculo se ha aumentado la carga vertical hasta alcanzar un índice de solicitación de la sección del 95 ± 2%.
La siguiente tabla recoge la carga vertical máxima en valor característico y el motivo de fallo para cada situación de cálculo.
| MODULACIÓN | ||
| 410 | 760 | 1110 |
| 90.00 kN | 90.00 kN | 75.00 kN |
| Compresión simple
+ Pandeo eje Y |
Compresión simple
+ Pandeo eje Y |
Flexocompresión
+ Pandeo eje Y |
Dado que este axil se transmite al durmiente, se debe verificar la comprobación de la compresión perpendicular ala fibra en dicho apoyo. Esta situación resulta limitante, por lo que la carga concentrada vertical máxima sobre unúnico montante no debe superar los 40,75 kN en valor característico.