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El proyecto de una casa de madera: la metodología del cálculo. [ PLANTILLA DOC]

Cuando vamos abordar un proyecto de una casa de madera, te puede asaltar la siguiente duda :

¿Cómo realizo el cálculo de una estructura de madera?

La madera, es un material «vivo» por lo que los factores a tener en cuenta en el cálculo son más variados que en otro tipo  de materiales.

Como siempre empezamos hablando de las normativa para las casas de madera que se utilizan para el cálculo.

Tanto si es un proyecto de rehabilitación de una casa de madera o de obra nueva las normativas son similares, solo que en el de rehabilitación tenemos una estructura de madera existente que que tendremos que evaluar previamente si la mantenemos.

Si ya nos conoces, sabes que en Ficherotecnia contamos con una gran cantidad de plantillas y modelos editables en .DOC, .XLS y detalles constructivos en .DWG de proyecto de una casa de madera de obra nueva o proyecto para rehabilitación de una casa de madera para ayudarte en el caso que estés inmerso en uno de estos proyectos.

La normativa donde se enmarca un proyecto de casa de madera es el CTE (Código técnico de la edificación) donde se le dedica un documento básico DB-SE-M que fue modificado en el 2019 y es de obligado cumplimiento desde el 28 de Junio del 2020 tanto como para obra nueva como rehabilitación.

Entonces…

¿Qué documentos son los que influyen directamente en el cálculo de una estructura de madera?

  • CTE-DB-SE-M. Estructuras de Madera.
  • CTE-DB-SE. Seguridad Estructural.
  • CTE-DB-SE-AE. Acciones en la edificación.
  • CTE-DB-SI. Seguridad frente a incendio.
  • UNE EN 1995-1-1/AN:2016-04. Parte 1-1:
    • Eurocódigo 5. Proyecto de estructuras de madera. Parte 1-1: Reglas generales y reglas para edificación.
  • UNE EN 1995-1-2. Parte 1-2.
    • Eurocódigo 5: Proyecto de estructuras de madera. Parte 1-2: Reglas generales. Proyecto de estructuras sometidas al fuego.
  • UNE EN 338:2010. Madera estructural. Clases resistentes.

En el DB-SE-M, que es el documento básico específico para las estructuras de madera se tratan los aspectos relativos a la fabricación, montaje, control de calidad, conservación y mantenimiento se tratan en la medida necesaria para indicar las exigencias que se deben cumplir en concordancia con las bases de cálculo. 

La satisfacción de otros requisitos aislamiento térmico, acústico están dentro de los DB concretos.

¿Cómo realizar entonces la metodología de cálculo de una estructura de madera?

Antes de empezar cabe citar que el proceso es siempre el mismo, ya sea el calculo de unas vigas de madera, entramados o pilares.

En Ficherotecnia contamos también con plantilla en .DOC de memorias realizadas por técnicos profesionales como la memoria de calculo para rehabilitar la estructura de un edificio de madera  con abundante documentación gráfica en .DWG o la memoria para realizar una estructura de una casa de madera contralaminada.

De acuerdo con lo establecido en el Documento Básico DB SE, el proceso general de cálculo que emplea es el de los «estados límite», que trata de reducir a un valor suficientemente bajo la probabilidad de que se alcancen aquellas situaciones desfavorables para el edificio.

En la comprobación de cada uno de los elementos estructurales se analizan los “estados límite últimos” que son aquellos que constituyen riesgo para las personas y los “estados límite de servicio”, aquellos que afectan al confort y bienestar de las personas, al correcto funcionamiento del edificio.

Las exigencias relativas a la capacidad portante (resistencia y estabilidad) y a la aptitud al servicio (rigidez), son las establecidas en el DB SE.

La verificación de los distintos “estados límite” se realiza comparando los efectos de las acciones con la capacidad de respuesta de cada elemento estructural, de acuerdo con el formato basado en los “coeficientes parciales”. 

El proceso comprende las siguientes etapas:

1. Recabar la información de la viga o pilar.

Primero tenemos que tener los datos geométricos del elemento a comprobar, la clase resistente de la madera, la clase de servicio a que el elemento estará sometido (ambiente), el uso de la zona del edificio donde se sitúa el elemento, el requisito de resistencia al fuego que le exige la norma (DB SI), el número de caras expuestas a la acción del fuego, y los valores característicos de las acciones estimados de acuerdo al DB SE-AE. 

El peso propio se extrae a partir de la densidad que corresponde a clase resistente seleccionada.

2. El cálculo aplicando los coeficientes de seguridad y simultaneidad.

Las aplicaciones calculan las solicitaciones que las acciones producen en el elemento estructural, siguiendo los principios de la mecánica racional, la teoría del cálculo elástico y los criterios establecidos en el DB SE. 

En esta fase de cálculo, se multiplica el valor de las acciones características por los coeficientes parciales de seguridad que corresponden a cada una de las situaciones de cálculo, y a su vez por los coeficientes de simultaneidad correspondientes a cada combinación de acciones considerada.

3. Obtenemos las solicitaciones y desviaciones.

Los efectos de las solicitaciones se traducen en tensiones (normales y tangenciales) y deformaciones (flechas en vigas), teniendo en cuenta las características físicas y geométricas de cada elemento y sus condiciones de contorno. En el caso de los pilares, la aplicación  tiene en cuenta los efectos de la inestabilidad por pandeo en las dos direcciones ortogonales a la directriz de la pieza.

4. Comparación con la clase resistente elegida.

Los valores de cálculo de las propiedades del material con los que las tensiones se comparan, se obtienen dividiendo los valores característicos de la “clase resistente” elegida, por los coeficientes parciales de seguridad y los coeficientes de simultaneidad que el DB SE-M les asigna para cada situación, teniendo en cuenta además los “factores de corrección” correspondientes a cada situación de diseño.

5. Comprobación deformación – flecha en vigas.

En la comprobación de la deformación vertical de vigas (flechas), se analizan los tres casos contemplados en el DB SE: integridad constructiva, confort de los usuarios y apariencia de la obra. Al realizar estas comprobaciones, tiene en cuenta la combinación de cargas y el límite de flecha relativa que establece el documento básico para cada caso.

6. Comprobación de la seguridad frente al incendio.

La comprobación de la seguridad estructural frente al fuego se realiza de acuerdo al método simplificado establecido en el Anejo SI-E del Documento Básico DB SI, que evalúa el comportamiento mecánico de una “sección reducida” cuyas dimensiones dependen del tiempo de duración del incendio y de las características del material, aplicando los coeficientes parciales que corresponden a una situación extraordinaria.

Como resultado de la comprobación de cada elemento estructural, se genera los resultados de la verificación de resistencia y estabilidad, tanto para situaciones permanentes y transitorias como accidentales (fuego), expresa la comprobación de la deformación vertical en situación de servicio (vigas) y muestra los índices de aprovechamiento del material que resultan del dimensionamiento elegido, de las acciones exteriores introducidas y del resto de las variables.

Como hemos comentado al principio del post, la madera es un material vivo y un gran peso de los factores que influyen lo contemplan las solicitaciones a las que va a estar sometido y el entorno donde el control de la humedad es un factor determinante para mantener su buen estado a lo largo de los años. En otro post veremos un caso práctico donde veamos concretamente las variables concretas y los coeficientes que le afectan.

Y como siempre te deseamos un feliz proyecto y construcción 😉

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