Mendigorritxu, 138. Pabellón 3 · 01015 Vitoria-Gasteiz
24

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

2.1 BASTIDOR DE MADERA

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.