CálculoConstrucciónFormación

APLICACIÓN DE CÁLCULO DE ESTRUCTURAS

Esta mañana FINSA,S.A., en colaboración con PEMADE – USC, ha presentado una nueva herramienta online para el cálculo de estructuras de madera. Esta nueva aplicación es una mejora, más completa, de la que tenían hasta el momento. A partir de ahora con este servicio se podrán calcular tanto forjados como cubiertas, formadas por viguetas y tableros.
Sois muchos los que nos escribís con preguntas sobre el cálculo estructural de madera. A todos vosotros os hemos contestado que poco a poco vamos a ir desarrollando estos temas. TOCA MADERA lo forman muchas personas con perfiles y conocimientos profesionales diferentes, por lo que nos parece importante establecer un cimiento básico de conocimientos sobre este material, para que paulatinamente vayamos introduciéndonos en el cálculo de madera.
En esta publicación vamos a comentar, con ayuda de artículos anteriores, como funciona esta herramienta de cálculo, para que os sirva de consulta para vuestros proyectos.
Esta aplicación es meramente orientativa, cada proyecto estructural es una caso particular, con unas características y condiciones específicas, que quizás no se tengan en cuenta en esta herramienta. Por ello, podemos usar esta aplicación como guía de cálculo, para hacernos a la idea de las magnitudes de nuestra estructuras. En caso de querer tener un cálculo fiable con nuestra realidad debemos recurrir a la supervisión de un profesional competente en este campo.
Para acceder a este servicio debéis iniciar sesión, o registraros en caso de ser nuevos usuarios, en el “Área privada” de FINSA, que se encuentra en “Herramientas- Cálculo de Estructuras”.

Empezamos a ver cómo funciona.
Una vez hemos accedido al área privada de FINSA, aparece la siguiente ventana.

  1. Posibles proyectos de cálculo: forjado, cubierta pares y cubierta correas.
  2. Parámetros del proyecto estructural: normativa y clase de servicio, tablero, vigueta, acciones, límites de deformación y situación de incendio.
  3. Resumen de los resultados del cálculo: ELU, ELS y fuego, tanto del tablero y como de la vigueta.
De acuerdo al proyecto que queramos calcular, seleccionaremos una de las tres opciones posibles, y a continuación rellenaremos los parámetros de nuestro caso.

Normativa y Clase de Servicio

Esta aplicación permite realizar el cálculo de las estructuras de madera de acuerdo a dos combinaciones de normativas, la primera de estas opciones es entre el CTE-DB-SE-M (2009)y la UNE EN 1995/NA (2016), y la segunda entre la UNE-EN 1990:2019 y la UNE-EN 1995-1-1:2016.
En cuanto a las clases de servicio, se puede elegir tanto la CS 1 como la CS 2, porque la herramienta está pensada para proyectos interiores, no expuestos a la intemperie; o interiores y exteriores bajo cubierta, ocasionalmente húmedos. Si quieres saber más sobre este tema, recomendamos leeros este artículo que publicamos sobre la vida de servicio.

Tablero

En este apartado podemos definir el tablero que vamos a usar en nuestro proyecto, de acuerdo a los productos que FINSA nos ofrece, entre los que podemos elegir el SuperPan Tech P4, el SuperPan Tech P4 Ignífugo, el SuperPan Tech P5 y el SuperPan Tech P6, con una horquilla de valores entre los 8 y 44 mm de espesor.
También podemos decidir cómo va a ser el tipo de montaje, y la separación que existe entre viguetas.
En el cálculo de madera estructural, como de otros materiales, existen coeficientes de cálculo que modifican los valores de cálculo dependiendo de unas condiciones.
La aplicación recoge la posibilidad de admitir estos coeficientes en el apartado de “parámetros avanzados”. En este caso permite considerar la aplicación del Ksys, que es un factor de modificación que tiene en cuenta el efecto de la carga repartida. Si la separación entre viguetas es menor o igual a 600 mm este factor toma el valor de 1,1; sin embargo, si las viguetas están separadas más de 600 mm el valor es 1. Por lo tanto, cuando las viguetas están separadas más de esta distancia, la carga no se comparte entre las viguetas.
Desde FINSA informan de la exclusión de responsabilidad respecto al SuperPan Tech, ya que las situaciones de puesta en obra del mismo varían significativamente. Por lo que es necesaria la supervisión de un profesional a la hora de garantizar los datos técnicos, de cálculo o de ejecución del proyecto total.
Vigueta Al igual que en el caso anterior, la vigueta también se puede definir en cuanto a su geometría y propiedades materiales. En el caso de las cubiertas, además de indicar la distancia entre apoyos, debemos indicar la inclinación y el giro de la sección de la pieza.
Nos permite elegir entre madera aserrada de conífera Cxx, madera aserrada de frondosa Dxx, madera laminada encolada homogénea GLxxh y madera laminada encolada combinada GLxxc. Además, en la siguiente pestaña podemos seleccionar la clase resistente (xx) de cada tipo de madera. Las clases resistentes las podemos encontrar en el CTE-DB-SE-M, en las páginas 115 y 116 del PDF.
En esta sección los parámetros avanzados son más amplios, pudiendo decidir sobre la continuidad de la vigueta continua, la carga compartida entre los distintos elementos, la existencia de madera verde en el proyecto, según la UNE-EN 1995-1-1:2016 , el pandeo, el aumento de las cargas por continuidad del tablero y el vuelco lateral de la pieza. En este factor se tiene en cuenta la inestabilidad por vuelvo lateral de las piezas, para ello necesitamos saber la longitud de la misma y el tipo de carga y viga que estamos calculando. Para vigas biapoyadas afectadas por un momento este valor es 1 y para vigas biapoyadas con carga uniformemente repartida es 0,95 .
Como ayuda complementaria sobre la construcción, podéis acceder a la guía de soluciones constructivas de FINSA.

Acciones

Para conocer los esfuerzos que va a resistir la estructura, necesitamos definir las acciones a las que va a estar sometida.
A1: Carga permanente (Sin incluir el peso propio de la madera). En las que podemos añadir el peso de la tabiquería y de los acabados en cubierta y forjado.
Los que quieran calcular la estructura con el peso propio de la misma, podrán seleccionar esta condición en parámetros avanzados.
A2 : Sobrecarga de uso uniforme, en proyección horizontal. En la cual debemos indicar en qué tipo de categoría nos encontramos.
A. Zonas Residenciales
B. Zonas Administrativas.
C. Zonas destinadas al Público
D. Zonas Comerciales
E. Zonas de tráfico y aparcamiento de vehículos < 30 kN
G. Cubiertas de mantenimiento.
También debemos indicar la duración de estas cargas, porque los ensayos normalizados se realizan con una duración de carga determinada, siendo preciso corregir sus propiedades para duraciones diferentes.
Cuando una combinación de acciones contiene acciones pertenecientes a diferentes clases de duración, se debe elegir un coeficiente de modificación kmod, correspondiente a la acción de más corta duración. Cada clase de servicio tiene relacionado unos kmod determinados en función de la duración de la carga. En esta herramienta este coeficiente está relacionado directamente con la duración de la carga que seleccionéis.
Para los proyectos de cubiertas aparecen acciones externas a la edificación, como son la nieve y el viento.
A3: Nieve, en proyección horizontal.
En el cálculo de la carga de nieve debemos tener en cuenta la altitud a la que se encuentra la construcción, la zona climática a la que pertenece y el coeficiente de forma de la cubierta. CTE-DB-SE-AE
En cubiertas planas de edificios en altitudes < 1000 m, se puede considerar 1kN/m2 de carga de nieve.
A4: Viento de presión
A5: Viento de succión
Las cargas de viento (presión y succión) se calcula teniendo en cuenta la altitud, la geometría de la cubierta y la zona de velocidad básica del viento. Con estos parámetros se obtiene la presión dinámica del viento, el coeficiente de exposición en función del entorno y el coeficiente eólico dependiente de la forma y orientación.
A6: Sobrecarga puntual.

Límites deformación

En este apartado se calculan los límites de flechas de la estructura de acuerdo a tres parámetros. Estos parámetros están sujetos a una relación entre la longitud de las viguetas y un número concreto, de acuerdo a estos mismos.
El límite de integridad es L/500 cuando tenemos forjados y cubiertas con tabiques o pavimentos frágiles; L/400 cuando son forjados y cubiertas con tabiques o pavimentos ordinarios, L/300 en el resto de casos con falso techo de yeso o escayola y L/200 en resto de casos sin falso techo de yeso o escayola.
El límite de confort siempre es L/350
El límite de apariencia siempre es L/300
En algunos casos, nos puede interesar tener en cuenta la contraflecha que puedan sufrir estos elementos, para el cálculo total de la deformación, por ello esta herramienta nos permite incluir esta situación en parámetros avanzados.

Situación de incendio

De acuerdo al CTE-DB-SI , en el apartado 6.3. Elementos estructurales principales, Tabla.3.1. Resistencia al fuego, se establece que el tiempo mínimo que deben aguantar los elementos estructurales de una construcción para que las personas puedan evacuarlo es de 30 min. Según nuestra realidad pondremos el tiempo en min que exija la normativa.
Como ya os contamos anteriormente en el articulo ¿La madera arde?, el problema que presenta este material ante el fuego es su capacidad portante tras el incendio. Esto se produce debido a su reducción de sección, más que a la pérdida de resistencia. Por ello, en esta aplicación debemos indicar en qué caras están expuestos al fuego estos elementos constructivos, para conocer por dónde se pierde sección del material.
Por último, la aplicación nos permite indicar en sección de parámetros avanzados los factores de combinación de incendio, pudiendo ser el y1 o y2.
El y1 es el valor frecuente de una acción variable. Es el valor representativo de la acción variable que sólo es sobrepasado durante periodos de corta duración en la vida útil de la estructura.
El y2 es el valor casi-permanente de una acción variable. Es el valor representativo de la acción variable que es sobrepasada durante una gran parte de la vida útil.
Resumen de resultadosUna vez hemos finalizado la introducción de los parámetros de cálculo de nuestra estructura, obtenemos un resumen de los resultados de nuestro proyecto. Estos resultados están diferenciados en dos: tablero y viguetas; que a su vez, están divididos en tres conceptos: ELU, ELS y fuego.
Los Estados límites son aquellas situaciones para las que, de ser superadas, puede considerarse que la estructura no cumple alguna de las funciones para las que ha sido proyectada.
Estado límite último(ELU). Engloba todas aquellas situaciones que producen el fallo de la estructura, por colapso o rotura de la misma o de una parte de ella.
Estado límite de servicio(ELS). Aquellas situaciones que no cumplen los requisitos de funcionalidad, de comodidad o de apariencia de las construcciones.
Los números que acompañan las acciones (A1-A6) son valores de la combinación de acciones. CTE-DB-SE-AE
Los valores que vamos a obtener son porcentajes del 0 al 100. Si alcanzamos un porcentaje del 100 o superior, significa que ese parámetro no cumple con normativa, y por lo tanto debemos modificarlo hasta que este valor sea inferior al 100%, y esté dentro del regalamento.
Para faclitaros el funcionamiento de la aplicación, FINSA a desarrollado un video tutorial explicativo, que os podrá ayudar a la hora de utilizar esta herramienta.
Como hemos empezado comentando en esta publicación, esta herramienta es una ayuda para los técnicos que se enfrentan a las estructuras de madera, para conocer aproximadamente el orden de magnitud de la misma. Sin embargo, no podemos hacer uso de ella únicamente para validar un proyecto, sino que debemos contar con los conocimientos y la experiencia de técnicos especializados en este material , que hagan un proyecto correspondiente con nuestra realidad.
Espero que os haya servido de ayuda.
Muchas gracias.

Toca Madera · Irene

Deja un comentario

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos obligatorios están marcados con *