[Aplicacin] Clculo de Estructuras: Vigas y Pilares de Madera Maciza y Laminada

Frecuentemente nos encontramos con la necesidad de dimensionar elementos estructurales de madera, sobre todo en rehabilitaciones de caseros y otras estructuras existentes.En el mercado hay muy buenos programas de clculo que permiten una evaluacin global de la estructura; sin embargo, aparte de su precio y su elevada curva de aprendizaje; en ocasiones tenemos que actuar sobre elementos singulares, pequeas cubiertas, sustitucin de pilares, etc, en los que viene muy bien tener un sistema de clculo ms sencillo y sobre todo trasparente, es decir que nos permita ensayar diferentes soluciones y ver, casi en tiempo real, su influencia en la estructura.TUTORIALA continuacin pasamos a explicar paso a paso la forma de uso:

En general, en toda la aplicacin, las casillas en las que el usuario debe introducir datos o elegir entre una lista desplegable tienen fondo blanco con recuadrado grueso. El resto de la tabla se encuentra protegida. Las frmulas o variables calculadas por el programa se presentan con fondo naranja.

Pestaa Prontuario de Elementos estructurales:Se muestran un total de 6 tipos diferentes de vigas, de uno o varios vanos, apoyadas, empotradas, vuelos el usuario solo debe introducir las cargas, la luz de la viga y elegir en la casilla desplegable el tipo que corresponda.La carga se divide en peso propio, (viga, forjado, pavimento, tabiquera) y sobrecarga de uso (segn lo indicado en el CTE DB SE-A)

Para cada uno de los tipos de viga, existe un grfico con el diagrama de momentos flectores (magenta), cortante (azul) y flecha (rojo), as como sus valores mximos (se indica en el esquema de la viga las secciones crticas para cada solicitacin)

Para los pilares, igualmente, debemos introducir la altura, las cargas axiles y el momento (si existiera), en la seccin a comprobar (recordemos que para encontrar la ms desfavorable puede ser necesario comprobar diferentes secciones, segn las combinaciones de carga)

Existen 4 tipos de pilares segn sus tipos de apoyos, que debemos seleccionar en la lista desplegable.

Las solicitaciones de las vigas y pilares que hemos elegido se pasan automticamente a las siguientes pestaas para continuar con el dimensionado de la seccin:

Pestaa Comprobacin Vigas:En la primera parte debemos elegir:

- La clase resistente de la madera: en el menu desplegable vemos que existen varias categoras, identificadas por una letra y un nmero (que representa la resistencia caracterstica a flexin), las que comienzan por C corresponden a conferas (pino, abeto) que son las ms comunmente empleadas en estructuras; las iniciadas por D son frondosas (roble) muy raramente utilizadas en la actualidad y que solo encontraremos en rehabilitacin o reutilizacin; las precedidas por GL indican secciones de madera laminada homognea (la ms utilizada)A no ser que tengamos una informacin muy clara de la madera que se va a utilizar se recomienda emplear exclusivamente las clases C18, C24, D30 y GL24.

- La estabilidad estructural requerida ante el incendio: definida por los minutos que debe resistir la seccin ante una situacin de fuego; en el caso ms habitual, para viviendas, la normativa marca R-30. En el caso de que la madera se encuentre protegida, por ejemplo con un techo falso, elegiremos la opcin Sin comprobacin

- Las caras expuestas a la accin del fuego: que pueden ser Cara inferior, si se prev un cielo raso entre vigas, Inferior y laterales en caso de que las viguetas queden vistas, o Todas

- La clase de servicio: puesto que la durabilidad y deformabilidad de las estructuras dependen en gran parte de su exposicin a la humedad, se definen aqu tres tipos de ambiente; Cs1 para interior seco, Cs2 para interior hmedo o exterior cubierto (cuarto de bao, piscina cubierta, porche) y Cs3 para exterior expuesto.

En las propiedades de la seccin introduciremos el ancho (B) y canto (H) de la escuadra a comprobar. A partir de ah el programa devuelve los momentos de inercia y resistente de la seccin eficaz.

En la siguiente seccin Cargas y coeficientes se proporcionan las cargas mayoradas y los coeficientes que la norma utiliza en las frmulas de comprobacin de la seccin (veris que estos parmetros cambian segn el tipo de seccin, naturaleza de la carga y si hay incendio o no)

Tambin en esta parte podemos introducir cargas axiles (Npp y Nsu) si estas existieran (por ejemplo en caso de cabios de cubierta).Debemos sealar que este documento no sirve para calcular pilares o elementos cometidos a compresin compuesta (no tiene en cuenta el fenmeno de pandeo), es decir, los esfuerzos axiles deben ser relativamente pequeos frente a la flexin.

Al final de la pgina se comprueban los estado lmites de flexin y cortante y se comunica si la seccin es correcta. Cuanto ms se acerquen los porcentajes al 100%, mayor aprovechamiento estaremos haciendo de nuestra seccin.Con valores de resistencia al fuego menores que R-60, puede ocurrir que la situacin ms crtica corresponda a la carga normal y no a la situacin extraordinaria de incendio; por tanto se recomienda plantear ambas hiptesis.

Ms abajo vamos a encontrar la comprobacin de deformaciones, con la formulacin de la flecha instantnea y la diferida.Hay que indicar que esta verificacin es totalmente independiente de la situacin de incendio, y puede suceder que una seccin que cumple ante la situacin de fuego no apruebe los criterios de deformacin o al revs.En esta parte el nico parmetro que debemos introducir es el lmite de flecha en el primer criterio de cumplimiento, segn el tipo de elemento y construccin empleados.

El programa comprueba la triple condicin de cumplimiento que exige el cdigo tcnico y comunica si la seccin es correcta. A la izquierda, en rojo se presentan las fechas calculadas y a la derecha, en azul, los valores mximos que permite la normativa.

Pestaa Comprobacin Pilares:El formato es muy similar al anterior; solo cambia el modo de designar las caras expuestas y ms abajo con la comprobacin de pandeo.

Solo se comprueba el estado ltimo de compresin. Se entiende que los esfuerzos de cortante sern relativamente pequeos; si no fuera as, se puede hacer una pequea trampa y evaluar el esfuerzo de corte en la pestaa de vigas (aunque no es totalmente exacto, la teora permite considerar independientemente los esfuerzos normales y tangenciales)

El documento est formateado para que se imprima en varias pginas, y se puede identificar la obra y la pieza que se comprueba, as como los autores del proyecto; de este modo se puede utilizar como documento justificativo de un determinado elemento estructural.No obstante se advierte que la aplicacin no es profesional y no se ha comprobado que est libre 100% de errores; se recomienda que su uso para clculo de elementos estructurales reales se complemente con una comprobacin manual, para lo cual se pueden utilizar las ecuaciones que la propia tabla de clculo proporciona. En cualquier caso la responsabilidad sobre el comportamiento real de las estructuras ser exclusiva de los usuarios.

Pestaa Parmetros de clculo:Aqu se aportan una serie de valores y coeficientes empleados en el clculo y que provienen del Cdigo Tcnico, DB SE-M y DB SI

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