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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
ETSI Montes, UPM - 2014
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?
ETSI Montes, UPM - 2014
• 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
ETSI Montes, UPM - 2014
• 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)
ETSI Montes, UPM - 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
ETSI Montes, UPM - 2014
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.
ETSI Montes, UPM - 2014
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.
ETSI Montes, UPM - 2014
Eurocódigo 5
UNE-EN 1995-2 (2010). Eurocódigo 5. Proyecto de estructuras de madera. Parte 2: Puentes.
ETSI Montes, UPM - 2014
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
ETSI Montes, UPM - 2014
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
ETSI Montes, UPM - 2014
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
ETSI Montes, UPM - 2014
• 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
ETSI Montes, UPM - 2014
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)
ETSI Montes, UPM - 2014
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)
ETSI Montes, UPM - 2014
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
ETSI Montes, UPM - 2014
GrapasPernosPasadoresTirafondos
4. Conectores5. Carpinteras
GrapasPernosPasadoresTirafondos
4. Placas clavo5. Conectores
Uniones: capacidad de carga lateral
a b c d e f
t1 2t
dtf ⋅⋅
ETSI Montes, UPM - 2014
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
ETSI Montes, UPM - 2014
Uniones: placas clavo
ETSI Montes, UPM - 2014
Anejos
ETSI Montes, UPM - 2014
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
ETSI Montes, UPM - 2014
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
ETSI Montes, UPM - 2014
- 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
ETSI Montes, UPM - 2014
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
ETSI Montes, UPM - 2014
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
ETSI Montes, UPM - 2014
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
ETSI Montes, UPM - 2014
Larga10 años
Media1 semana
6 meses
Corta < 1 semana
Instantánea segundos
Clases de servicio
ETSI Montes, UPM - 2014
1 Interior2 Semiexterior3 Exterior
Coeficiente parcial del material
γM
Combinaciones fundamentales:
madera maciza 1,30
M
kd
XkX
γ⋅= mod
ETSI Montes, UPM - 2014
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
ETSI Montes, UPM - 2014
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
ETSI Montes, UPM - 2014
Facultad de Arquitectura
Universidad ORT Uruguay
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