Conferencias sobre normativa de estructuras de madera

Conferencias sobre normativa
de 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.
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.
Montevideo, 1 de setiembre de 2014
La normalización de estructuras de madera
Normativa de cálculo de estructuras de madera en
España (Eurocódigo 5 – CTE)
Unidad docente: Cálculo de estructuras
ETS Ingenieros de Montes
Departamento de Ingeniería y Gestión Forestal y del Medio Natural
Universidad Politécnica de Madrid
Francisco Arriaga Martitegui
ETSI Montes, UPM - 2014
Índice
1. Orígenes: normativa de cálculo de estruct. madera en España
2. Eurocódigo 5 y Código Técnico de la Edificación
3. Conclusiones
ETSI Montes, UPM - 2014
Situación de la normativa hasta 1995
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
Hormigón: EHE
¿Madera?
Normas de uso opcional:
Eurocódigos opcionales y de carácter experimental
Organismos de Normalización (CEN: AENOR, AFNOR, DIN,…)
ETSI Montes, UPM - 2014
Entrada de la normativa de madera
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
CTE: Código Técnico de la Edificación (2001-02) y se publica en 2006
1993 a 2006 = 13 años
ETSI Montes, UPM - 2014
Situación actual (2014)
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
Eurocódigos: opcional
•Bases de cálculo, Acciones
•Acero, madera, hormigón, fábrica, aluminio, cimentaciones
ETSI Montes, UPM - 2014
Eurocódigos
0.- Bases de proyecto
1.- Acciones en estructuras
2.- Proyecto de estructuras de hormigón
3.- Proyecto de estructuras de acero
4.- Proyecto de estructuras mixtas de acero y hormigón
5.- Proyecto de estructuras de madera
6.- Proyecto de estructuras de fábrica
7.- Proyecto geotécnico
8.- Proyecto de estructuras resistentes al sismo
9.- Proyecto de estructuras de aluminio
Implantación:
ETSI Montes, UPM - 2014
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 esenciales
Parte II Métodos para cumplir los requisitos
Documentos Básicos (DB):
DB SE
DB SE-AE
DB SE-A
DB SE-M
DB SE-F
DB SE-C
DB SE-I
DB SE-SU
DB SE-HS
DB SE-HR
DB SE-HE
ETSI Montes, UPM - 2014
Seguridad Estructural
Acciones
Acero
Madera
Fábrica
Cimientos
Seguridad contra Incendio
Seguridad de Utilización
Salubridad
Protección contra el Ruido
Ahorro de Energía
Fechas:
- 2006
- 2007
- 2008
- 2009
- Futuro
Diferencias entre CTE DB SE-M y EC5
CTE DB SE-M
EC 5
Generalidades
Bases de cálculo
Durabilidad
Materiales
Análisis estructural
Estados límite últimos
Estados límite de servicio
Uniones
Fatiga
Sistemas estructurales
Ejecución
Tolerancias
Control
Anejos
Generalidades
Bases de proyecto
Propiedades del material
Durabilidad
Análisis estructural
Estados límite últimos
Estados límite de servicio
Uniones
Componentes y sistemas
Det. constructivos y control
Anexos
ETSI Montes, UPM - 2014
Durabilidad
CTE DB SE-M
EC 5
Introducción
Protección de la madera
•
Agentes bióticos
•
Clases de uso
•
Tipos de protección
•
Elección tratamiento
•
Agentes meteorológicos
•
Durabilidad natural e
impregnación.
Protección corrosión
Uniones
Resistencia organismos biológicos
Durabilidad natural EN 350-2
Clases de uso EN 335-1, 2 y 3
Protección EN 351-1 y EN 460
Corrosión
Desarrolla contenidos
Referencia a otras normas
ETSI Montes, UPM - 2014
Estados límite de servicio
CTE DB SE-M
EC 5
Deslizamiento uniones
Vibraciones
Deslizamiento uniones
Limitación deformaciones vigas
Vibraciones
CTE DB SE-1 y 2
Combinación de acciones
Limitación de flechas
Limitación desplaz. horizontales
Unifica las limitaciones
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Incluye limitaciones en cada material
Limitación de flechas (CTE-Edificación)
Tipo de
flecha
Criterio
Forjados y cubiertas con
tabiques o pavimentos
frágiles
Forjados y cubiertas con
tabiques o pavimentos
ordinarios
Integridad
Exigencias (1)
Combinación (2)
l/500
wint
l/400
Resto de los casos
Característica
(activa)
l/300
Confort
wcon
l/350
Característica
(activa)
Apariencia
wapa
l/300
casi permanente
(total)
(1)
(2)
En los voladizos la luz l se sustituye por dos veces la luz del voladizo
Véanse ecuaciones anteriores
ETSI Montes, UPM - 2014
Limitación de flechas (EC 5)
wCF = contraflecha de fabricación
winst = deformación instantánea (sin fluencia)
wdif = deformación diferida
wfin = deformación final = winst + wdif
Wnet,fin = deformación neta final = winst + wdif - wCF
Limitaciones
winst
l/300 a l/500
wnet,fin
wfin
l/250 a l/350
l/150 a l/300
Nota: en voladizos la flecha admisible es el doble de los valores anteriores
ETSI Montes, UPM - 2014
Uniones
CTE SE-M
EC 5
1.
2.
3.
1.
2.
3.
4.
5.
Introducción
Principios generales
Clavijas
Clavos
Grapas
Pernos
Pasadores
Tirafondos
Conectores
Carpinteras
ETSI Montes, UPM - 2014
4.
5.
Generalidades
Capacidad carga
Clavijas
Clavos
Grapas
Pernos
Pasadores
Tirafondos
Placas clavo
Conectores
Uniones: capacidad de carga lateral
t1 t 2
a
Ecuaciones de Johansen
Efecto soga
ETSI Montes, UPM - 2014
b
c
d
e
f
fh,1,k ⋅t1 ⋅ d
fh,2,k ⋅t2 ⋅ d
2


 t  t 2 
fh,1,k ⋅t1 ⋅ d 




t
t
2 
3
⋅ β +2⋅ β ⋅ 1+ 2 + 2   + β ⋅ 2  −β ⋅1+ 2 
 t1  t1  
1+ β 
 t1 
 t1 






Fv,Rk = min 1,05⋅ fh,1,k ⋅t1 ⋅ d ⋅  2⋅ β ⋅(1+ β) + 4,5⋅ β ⋅(2+ β)⋅ My,Rk −β + Fax,Rk
2+ β 
fh,1,k ⋅ d ⋅t12
 4
4,5⋅ β ⋅(1+2⋅ β)⋅ My,Rk  Fax,Rk
fh,1,k ⋅t2 ⋅ d 
2
1,05⋅
⋅  2⋅ β ⋅(1+ β) +
−β +
1+2⋅ β 
fh,1,k ⋅ d ⋅t22
 4
F
2⋅ β
1,15⋅
⋅ 2⋅ My,Rk ⋅ fh,1,k ⋅ d + ax,Rk
1+ β
4
Uniones: tradicionales o carpinteras
Embarbillado
simple y doble
ETSI Montes, UPM - 2014
Uniones: placas clavo
ETSI Montes, UPM - 2014
Anejos
CTE
ETSI Montes, UPM - 2014
Anejos
Clases resistentes madera aserrada, UNE-EN 338
Especies co níferas 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
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
7
8
9
9,5
10
11
11,5
12
13
14
15
16
10
10
11
14
17
20
Propiedades de rigidez en kN/mm²
Módulo de elasticidad
paralelo medio
E0,medio
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
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 característica
ρk
290
310
320
330
340
350
370
380
400
420
440
460
530
560
590
650
700
900
Densidad media
ρm edia
350
370
380
390
410
420
450
460
480
500
520
550
640
670
700
780
840
1080
Módulo de cortante medio
Densidad en Kg/m 3
ETSI Montes, UPM - 2014
Anejos
Clases resistentes madera laminada, UNE-EN 1194
Combinada
Homogénea
Clases Resistentes
Propiedades
Clases Resistentes
GL24h
GL28h
GL32h
GL36h
GL24c
Propiedades
GL28c
GL32c
GL36c
Resistencia (característica), en N/mm²
Resistencia (característica), en N/mm²
- Flexión
fm,g,,k
24
28
32
36
- Flexión
fm,g,,k
24
28
32
36
- Tracción paralela
ft,0,g,k
16,5
19,5
22,5
26
- Tracción paralela
ft,0,g,k
14
16,5
19,5
22,5
- Tracción perpendicular
ft,90,g,k
0,4
0,45
0,5
0,6
- Tracción perpendicular.
ft,90,g,k
0,35
0,4
0,45
0,5
- Compresión paralela
fc,0,g,k
24
26,5
29
31
- Compresión paralela
fc,0,g,k
21
24
26,5
29
- Compresión perpendicular
fc,90,g,k
2,7
3,0
3,3
3,6
- Compresión perpendicular
fc,90,g,k
2,4
2,7
3,0
3,3
- Cortante
fv,g,k
2,7
3,2
3,8
4,3
- Cortante
fv,g,k
2,2
2,7
3,2
3,8
14,7
Rigidez, en kN/mm²
- Módulo de elasticidad paralelo medio
- Módulo de elasticidad paralelo 50-percentíl
- Módulo de elasticidad perpendicular medio
- Módulo transversal medio
Densidad, en kg/m
Rigidez, en kN/mm²
E0,g,medio
E0,g,k
11,6
9,4
12,6
10,2
13,7
11,1
14,7
11,9
E90,g,medio
0,39
0,42
0,46
0,49
Gg,,medio
0,72
0,78
0,85
0,91
ETSI Montes, UPM - 2014
E0,g,medio
11,6
12,6
13,7
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
ρg,k
350
380
Densidad, en kg/m3
3
Densidad característica
- Módulo de elasticidad paralelo medio
- Módulo de elasticidad paralelo 5º-percentíl
ρg,k
380
410
430
450
- Densidad característica
410
430
Anejos
Propiedades 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
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
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
rp,k
650
600
550
550
500
500
Rigidez media en N/mm2
Densidad en kg/m3
Característica
ETSI Montes, UPM - 2014
Bases de cálculo
Principios
ETSI Montes, UPM - 2014
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
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:
ETSI Montes, UPM - 2014
X d = k mod ⋅
Xk
γM
Xk
Valor característico
k mod
Duración de la carga
Clase de servicio
γM
Coeficiente parcial del material
Clases de duración de la carga
ETSI Montes, UPM - 2014
Permanente
> 10 años
Larga
6 meses
10 años
Media
1 semana
6 meses
Corta
< 1 semana
Instantánea
segundos
Clases de servicio
1
2
3
ETSI Montes, UPM - 2014
Interior
Semiexterior
Exterior
Coeficiente parcial del material
X d = k mod ⋅
Xk
γM
γM
Combinaciones fundamentales:
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
ETSI Montes, UPM - 2014
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
(gran influencia en el diseño)
Normativa internacional
Documentos Nacionales de Aplicación
•
•
•
Documentos de apoyo al proyectista
Simplificaciones
Desarrollos específicos
ETSI Montes, UPM - 2014
ETSI Montes, UPM - 2014
Gracias por su atención
Facultad de Arquitectura
Universidad ORT Uruguay
ETSI Montes, UPM - 2014