Conferencias sobre normativa de estructuras de madera

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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

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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,…)

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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

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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

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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.

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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.

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Eurocódigo 5 UNE-EN 1995-2 (2010). Eurocódigo 5. Proyecto de estructuras de madera. Parte 2: Puentes.

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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

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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

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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 ETSI Montes, UPM - 2014

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

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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

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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

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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

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Uniones: placas clavo

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Anejos CTE

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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

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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

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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

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Bases de cálculo Principios

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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:

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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

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Permanente

> 10 años

Larga

6 meses 10 años

Media

1 semana 6 meses

Corta

< 1 semana

Instantánea

segundos

Clases de servicio

1 2 3

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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

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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

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Gracias por su atención

Facultad de Arquitectura Universidad ORT Uruguay

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