Cálculo de Estructuras_ Vigas y Pilares de Madera Maciza y Laminada _ Arquitectura y...
-
Upload
fernando-vazquez -
Category
Documents
-
view
67 -
download
4
description
Transcript of Cálculo de Estructuras_ Vigas y Pilares de Madera Maciza y Laminada _ Arquitectura y...
5/4/2015 Cálculo de Estructuras: Vigas y Pilares de Madera Maciza y Laminada | Arquitectura y rehabilitación sostenible en Euskadi
https://maabarquitecturasostenible.wordpress.com/2014/04/08/calculodeestructurasvigasypilaresdemaderamacizaylaminada/ 1/13
Arquitectura y rehabilitación sostenible en Euskadi
MaaB arquitectura
8 ABRIL, 2014 DE MAAB ARQUITECTURA
Cálculo de Estructuras: Vigas y Pilares de Madera Macizay Laminada
Frecuentemente nos encontramos con la necesidad de dimensionar elementos estructurales de madera, sobre todo enrehabilitaciones de caseríos y otras estructuras existentes.
En el mercado hay muy buenos programas de cálculo que permiten una evaluación global de la estructura; sin embargo,aparte de su precio y su elevada curva de aprendizaje; en ocasiones tenemos que actuar sobre elementos singulares,pequeñas cubiertas, sustitución de pilares, etc, en los que viene muy bien tener un sistema de cálculo más sencillo y sobretodo trasparente, es decir que nos permita ensayar diferentes soluciones y ver, casi en tiempo real, su influencia en laestructura.
(https://maabarquitecturasostenible.files.wordpress.com/2014/04/estructura‑caserc3ado.jpg)
Estructura de caserío
En esta entrada presentamos una tabla de excel para dimensionamiento y cálculo (en situación normal o de incendio) devigas y pilares, tanto de madera maciza como de laminada homogénea.
Podéis descargarla aquí:(https://maabarquitecturasostenible.files.wordpress.com/2014/05/calculo_vigas_pilares_madera_maciza_laminada_v03.xls)
5/4/2015 Cálculo de Estructuras: Vigas y Pilares de Madera Maciza y Laminada | Arquitectura y rehabilitación sostenible en Euskadi
https://maabarquitecturasostenible.wordpress.com/2014/04/08/calculodeestructurasvigasypilaresdemaderamacizaylaminada/ 2/13
(https://maabarquitecturasostenible.files.wordpress.com/2014/05/calculo_vigas_pilares_madera_maciza_laminada_v03.xls)
A continuación pasamos a explicar paso a paso la forma de uso:
En general, en toda la aplicación, las casillas en las que el usuario debe introducir datos o elegir entre una lista desplegable tienen fondoblanco con recuadrado grueso. El resto de la tabla se encuentra protegida. Las fórmulas o variables calculadas por el programa sepresentan con fondo naranja.
Pestaña Prontuario de Elementos estructurales:Se muestran un total de 6 tipos diferentes de vigas, de uno o varios vanos, apoyadas, empotradas, vuelos… el usuario solodebe 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, tabiquería…) y sobrecarga de uso (según lo indicado en elCTE DB SE‑A)
(http://arkyotras.files.wordpress.com/2010/07/a01‑vigas.jpg)
Para cada uno de los tipos de viga, existe un gráfico con el diagrama de momentos flectores (magenta), cortante (azul) yflecha (rojo), así como sus valores máximos (se indica en el esquema de la viga las secciones críticas para cada solicitación)
5/4/2015 Cálculo de Estructuras: Vigas y Pilares de Madera Maciza y Laminada | Arquitectura y rehabilitación sostenible en Euskadi
https://maabarquitecturasostenible.wordpress.com/2014/04/08/calculodeestructurasvigasypilaresdemaderamacizaylaminada/ 3/13
(http://arkyotras.files.wordpress.com/2010/07/a02‑vigas.jpg)
Para los pilares, igualmente, debemos introducir la altura, las cargas axiles y el momento (si existiera), en la sección acomprobar (recordemos que para encontrar la más desfavorable puede ser necesario comprobar diferentes secciones,según las combinaciones de carga)
(http://arkyotras.files.wordpress.com/2010/07/a03‑pilares.jpg)Existen 4 tipos de pilares según sus tipos de apoyos, que debemos seleccionar en la lista desplegable.
Las solicitaciones de las vigas y pilares que hemos elegido se pasan automáticamente a las siguientes pestañas paracontinuar con el dimensionado de la sección:
Pestaña Comprobación Vigas:En la primera parte debemos elegir:
– La clase resistente de la madera: en el menu desplegable vemos que existen varias categorías, identificadas por una letray un número (que representa la resistencia característica a flexión), las que comienzan por “C” corresponden a coníferas(pino, abeto) que son las más comunmente empleadas en estructuras; las iniciadas por “D” son frondosas (roble) muyraramente utilizadas en la actualidad y que solo encontraremos en rehabilitación o reutilización; las precedidas por GL
5/4/2015 Cálculo de Estructuras: Vigas y Pilares de Madera Maciza y Laminada | Arquitectura y rehabilitación sostenible en Euskadi
https://maabarquitecturasostenible.wordpress.com/2014/04/08/calculodeestructurasvigasypilaresdemaderamacizaylaminada/ 4/13
indican secciones de madera laminada homogénea (la más utilizada)A no ser que tengamos una información muy clara de la madera que se va a utilizar se recomiendaemplear exclusivamente las clases C18, C24, D30 y GL24.
(http://arkyotras.files.wordpress.com/2010/07/a04‑comp‑vigas.jpg)
– La estabilidad estructural requerida ante el incendio: definida por los minutos que debe resistir la sección ante unasituación de fuego; en el caso más habitual, para viviendas, la normativa marca “R‑30″. En el caso de que la madera seencuentre protegida, por ejemplo con un techo falso, elegiremos la opción “Sin comprobación”
– Las caras expuestas a la acción del fuego: que pueden ser “Cara inferior”, si se prevé un cielo raso entre vigas, “Inferiory 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 suexposición a la humedad, se definen aquí tres tipos de ambiente; Cs1 para interior seco, Cs2 para interior húmedo oexterior cubierto (cuarto de baño, piscina cubierta, porche…) y Cs3 para exterior expuesto.
En las propiedades de la sección introduciremos el ancho (B) y canto (H) de la escuadría a comprobar. A partir de ahí elprograma devuelve los momentos de inercia y resistente de la sección eficaz.
En la siguiente sección Cargas y coeficientes se proporcionan las cargas mayoradas y los coeficientes que la norma utilizaen las fórmulas de comprobación de la sección (veréis que estos parámetros cambian según el tipo de sección, naturalezade la carga y si hay incendio o no)
5/4/2015 Cálculo de Estructuras: Vigas y Pilares de Madera Maciza y Laminada | Arquitectura y rehabilitación sostenible en Euskadi
https://maabarquitecturasostenible.wordpress.com/2014/04/08/calculodeestructurasvigasypilaresdemaderamacizaylaminada/ 5/13
(http://arkyotras.files.wordpress.com/2010/07/a05‑comp‑vigas.jpg)También en esta parte podemos introducir cargas axiles (Npp y Nsu) si estas existieran (por ejemplo en caso de cabios decubierta).Debemos señalar que este documento no sirve para calcular pilares o elementos cometidos a compresión compuesta (notiene en cuenta el fenómeno de pandeo), es decir, los esfuerzos axiles deben ser relativamente pequeños frente a la flexión.
Al final de la página se comprueban los estado límites de flexión y cortante y se comunica si la sección es correcta. Cuantomás se acerquen los porcentajes al 100%, mayor aprovechamiento estaremos haciendo de nuestra sección.Con valores de resistencia al fuego menores que R‑60, puede ocurrir que la situación más crítica corresponda a la carganormal y no a la situación extraordinaria de incendio; por tanto se recomienda plantear ambas hipótesis.
5/4/2015 Cálculo de Estructuras: Vigas y Pilares de Madera Maciza y Laminada | Arquitectura y rehabilitación sostenible en Euskadi
https://maabarquitecturasostenible.wordpress.com/2014/04/08/calculodeestructurasvigasypilaresdemaderamacizaylaminada/ 6/13
(http://arkyotras.files.wordpress.com/2010/07/a06‑comp‑vigas.jpg)
Más abajo vamos a encontrar la comprobación de deformaciones, con la formulación de la flecha instantánea y la diferida.Hay que indicar que esta verificación es totalmente independiente de la situación de incendio, y puede suceder que unasección que cumple ante la situación de fuego no apruebe los criterios de deformación o al revés.En esta parte el único parámetro que debemos introducir es el límite de flecha en el primer criterio de cumplimiento,según el tipo de elemento y construcción empleados.
5/4/2015 Cálculo de Estructuras: Vigas y Pilares de Madera Maciza y Laminada | Arquitectura y rehabilitación sostenible en Euskadi
https://maabarquitecturasostenible.wordpress.com/2014/04/08/calculodeestructurasvigasypilaresdemaderamacizaylaminada/ 7/13
(http://arkyotras.files.wordpress.com/2010/07/a07‑comp‑vigas‑flecha.jpg)
El programa comprueba la triple condición de cumplimiento que exige el código técnico y comunica si la sección escorrecta. A la izquierda, en rojo se presentan las fechas calculadas y a la derecha, en azul, los valores máximos que permitela normativa.
Pestaña Comprobación Pilares:El formato es muy similar al anterior; solo cambia el modo de designar las caras expuestas y más abajo con lacomprobación de pandeo.
5/4/2015 Cálculo de Estructuras: Vigas y Pilares de Madera Maciza y Laminada | Arquitectura y rehabilitación sostenible en Euskadi
https://maabarquitecturasostenible.wordpress.com/2014/04/08/calculodeestructurasvigasypilaresdemaderamacizaylaminada/ 8/13
(http://arkyotras.files.wordpress.com/2010/07/a08‑pilares.jpg)
Solo se comprueba el estado último de compresión. Se entiende que los esfuerzos de cortante serán relativamentepequeños; si no fuera así, se puede hacer una pequeña trampa y evaluar el esfuerzo de corte en la pestaña de vigas(aunque no es totalmente exacto, la teoría permite considerar independientemente los esfuerzos normales y tangenciales)
5/4/2015 Cálculo de Estructuras: Vigas y Pilares de Madera Maciza y Laminada | Arquitectura y rehabilitación sostenible en Euskadi
https://maabarquitecturasostenible.wordpress.com/2014/04/08/calculodeestructurasvigasypilaresdemaderamacizaylaminada/ 9/13
(http://arkyotras.files.wordpress.com/2010/07/a09‑pilares.jpg)
El documento está formateado para que se imprima en varias páginas, y se puede identificar la obra y la pieza que secomprueba, así como los autores del proyecto; de este modo se puede utilizar como documento justificativo de undeterminado elemento estructural.No obstante se advierte que la aplicación no es profesional y no se ha comprobado que esté libre 100% de errores; serecomienda que su uso para cálculo de elementos estructurales reales se complemente con una comprobación manual,para lo cual se pueden utilizar las ecuaciones que la propia tabla de cálculo proporciona. En cualquier caso laresponsabilidad sobre el comportamiento real de las estructuras será exclusiva de los usuarios.
Pestaña Parámetros de cálculo:Aquí se aportan una serie de valores y coeficientes empleados en el cálculo y que provienen del Código Técnico, DB SE‑My DB SI
Pestaña Licencia de Uso:Se informa que este trabajo se distribuye mediante una licencia Creative Commons que permite copiar, distribuir ycomunicar públicamente la obra, previo reconocimiento del autor; sin hacer eso sí, un uso comercial del mismo.
(http://creativecommons.org/licenses/by‑nc/3.0/)Cálculo de estructuras: Vigas y Pilares de Madera Maciza y Laminada by Ángel M. Cea Suberviola – MaaB arquitectura(http://arkyotras.wordpress.com) is licensed under a Creative Commons Attribution‑NonCommercial 3.0 Unported
License (http://creativecommons.org/licenses/by‑nc/3.0/).Based on a work at arkyotras.wordpress.com (http://arkyotras.wordpress.com).
Bibliografía y Enlaces relacionados:
5/4/2015 Cálculo de Estructuras: Vigas y Pilares de Madera Maciza y Laminada | Arquitectura y rehabilitación sostenible en Euskadi
https://maabarquitecturasostenible.wordpress.com/2014/04/08/calculodeestructurasvigasypilaresdemaderamacizaylaminada/ 10/13
Bibliografía y Enlaces relacionados:
Arquitectura y Madera (http://arkyotras.files.wordpress.com/2010/07/arquitectura_madera.pdf): es una guía completísimade diseño de elementos estructurales, adaptada al CTE; ha sido editada por el Gobierno Vasco y la mayoría de fórmulas yprocedimientos presentes en este documento proceden de ella.
Guía de Construir con Madera, Comportamiento frente al fuego (http://arkyotras.files.wordpress.com/2010/07/guia‑de‑construir‑con‑madera‑cap‑3‑comportamiento‑frente‑al‑fuego.pdf): editada por iniciativa de www.confemadera.es(www.confemadera.es); es un manual muy útil en todo lo referido al comportamiento de la madera en una situación deincendio; no solo como estructura sino como revestimiento, compartimentación, etc.
CTE DB SECTE DB SE‑AECTE DB SE‑M(http://www.codigotecnico.org/fileadmin/Ficheros_CTE/Documentos/CTEFeb08/CTE%20Parte%202%20DB%20SE‑AE.pdf)CTE DB SI(http://www.codigotecnico.org/fileadmin/Ficheros_CTE/Documentos/CTEFeb08/CTE%20Parte%202%20DB%20SI.pdf)
Se agradeceran todos los comentarios, dudas, cuestiones o sugerencias que permitan mejorar este documento.
ACTUALIZACIÓN 1:Como acertádamente ha indicado Habiel en los comentarios, existía un problema en el programa con la aplicación delfactor Kh en madera laminada.Lo que el código técnico CTE DB SE‑M comenta sobre ese coeficiente es lo siguiente:
(http://arkyotras.files.wordpress.com/2010/08/factor‑kh.jpg)
Ya está disponible para descarga la versión V02, con este problema solucionado. Para los que hayáis usado la anteriorversión no os preocupéis ya que es error se producía del lado de la seguridad.
Esta entrada fue publicada en Estructuras y etiquetada Cálculo de Estructuras, CTE, Estructuras de madera, maderaaserrada, madera laminada, pilares de madera, vigas de madera. Guarda el enlace permanente.
21 pensamientos en “Cálculo de Estructuras: Vigas y Pilares deMadera Maciza y Laminada”
Pingback: Cálculo de Estructuras: Vigas y Pilares de Madera Maciza y Laminada | arquitectura y otros asuntos
Pingback: Cálculo de Estructuras: Vigas de madera | arquitectura y otros asuntos
Nerea Etxarri | 15 abril, 2014 en 3:53 pm
About these ads(http://wordpress.com/about-these-ads/)
5/4/2015 Cálculo de Estructuras: Vigas y Pilares de Madera Maciza y Laminada | Arquitectura y rehabilitación sostenible en Euskadi
https://maabarquitecturasostenible.wordpress.com/2014/04/08/calculodeestructurasvigasypilaresdemaderamacizaylaminada/ 11/13
Buen trabajo Ángel, gracias por compartirlo. Nerea Etxarri
ResponderPingback: Cálculo de estructuras: Forjados mixtos madera – hormigón | Arquitectura y rehabilitación sostenible enEuskadi
David | 11 mayo, 2014 en 2:51 pmbuenas tardes. He detectado un error en el excel. En la comprobación de vigas, no se modifica el área de la sección,permaneciendo siempre en el valor de 8,0 cm2.Un saludo
Responder
arkyotras | 12 mayo, 2014 en 8:12 amEfectivamente, hay un error en esa casilla, no obstante no afecta al cálculo, ya que el valor que se utiliza es el de Aefque se encuentra más abajo y que sí cambia como podéis ver.Pasamos a arreglarlo de todos modos. Un saludo y gracias.
Responder
LORENZO | 6 septiembre, 2014 en 7:33 pmGracias por la tabla, me va a ser muy útil para verificar mis número gordos.Un saludo
ResponderPingback: En madera | Rubén llerA
Borja | 10 octubre, 2014 en 6:18 pmBuenas tardes: acabo descargar el Excel de vigas y pilares de madera, y comparándolo con el antiguo Excel de vigas demadera, veo que las características de la madera no son los mismos en uno y otro, al menos para una clase D30. Porotra parte, para una viga biapoyada de 3,40 m, con una qsu de 1,4 kn/ml y una qpp de 1,93 ml, y R‑60, sale que la vigacumple a resistencia con una anchura de un cm. y un canto de 15. Pruebo con anchura 0 y sigue cumpliendo. Pareceque algo no va bien. De todas formas, te felicito por tus “aplicaciones”, que me parecen estupendas. La de vigas me ha sido de granutilidad.
Responder
arkyotras | 15 octubre, 2014 en 8:32 amPoniendo los mismos datos que indicas en tu comentario, a mí, la tabla me dice que la viga, obviamente, no cumple.De hecho al poner anchura 0, sale el error de división por cero. Así que no tengo ni idea porque te funciona así a ti.Comprueba desde el principio los datos que has introducido. De cualquier modo, como tienes las ecuacionespuedes comprobar a mano los valores.
Responder
Borja | 12 diciembre, 2014 en 10:50 amLo he comprobado de nuevo y ahora no me encuentro con los problemas anteriores. Todo parece ir bien ahora.Gracias.
jonathan garcia vasquez | 30 octubre, 2014 en 4:11 pmme podrían facilitar el significado de todos los símbolos o signos que se esncuemtran en las formulas y los casilleros delexelgracias……………
Responder
5/4/2015 Cálculo de Estructuras: Vigas y Pilares de Madera Maciza y Laminada | Arquitectura y rehabilitación sostenible en Euskadi
https://maabarquitecturasostenible.wordpress.com/2014/04/08/calculodeestructurasvigasypilaresdemaderamacizaylaminada/ 12/13
arkyotras | 31 octubre, 2014 en 9:12 amPues yo diría que el la tabla vienen definidos todos u cada uno de los parámetros que se utilizan…Fíjate un poco!!
Responder
korrikolariak | 13 noviembre, 2014 en 11:04 amBuenos días. Muchas gracias por la tabla que nos facilitas. ¿Me podías decir como so contemplan los coeficientes deseguridad γm de la tabla 23 del CTE‑SE‑M. No veo claro si su introducción es automática o tiene que introducirla cadauno. Parece que cuando se comprueba RF su valor es siempre 1
Responder
arkyotras | 11 diciembre, 2014 en 4:39 pmEs que la norma dice que en situación de incendio los coeficientes se hacen 1
Responder
Xabier | 22 diciembre, 2014 en 7:36 pmGracias por la tabla, magnífico trabajo. Entiendo que el peso propio de la viga ya está definido por la densidad media,y no hay que sumarlo al peso propio (pp) del forjado?
Responder
arkyotras | 23 diciembre, 2014 en 1:02 pmEso es, el programa añade automáticamente el peso propio de la viga (que por otra parte, en una mayoría de casosresulta despreciable en comparación con el resto de cargas que soporta)
Responder
Leñador | 5 febrero, 2015 en 5:23 pmHola, mil gracias por la tabla!!! llevo 3 años usándola y fenomenal!!!. Se agradece que alguién ponga en común este tipode trabajos, que para nosotros los técnicos, nos facilitan un montón el diseño y nos hacen depender menos de serviciosexternos para el cálculo.Una pregunta: cuando se introducen cargas en la tabla, el programa las mayora, o no?En las sobrecargas de uso, nieve y mantenimiento (Qsu) siempre le aplico un factor de mayoración de 1,5 paracubiertas, y no se si lo estoy haciendo bien, o sobrevalorando…
En cuanto a cabios de cubierta, los axiles por defecto pongo 1, y como no soportan gran carga, dejo dicho valor. Miduda es cuando la viga inclinada es una jácena principal y puede transmitir valores superiores a 1. Se debe calcular ladescomposición de las fuerzas, o no? de ser afirmativa la respuesta, el axil, lo descompongo de la fuerza principal quehe introducido en la página inicial, o de las resultantes de los cuadros de momentos y cortantes?
Un saludo
Responder
arkyotras | 6 febrero, 2015 en 10:18 amLa tabla ya mayora las cargas; por lo que no debes hacerlo tú.
En cuanto a las cubiertas (inclinadas me refiero) se suele poner una sobrecarga de uso de unos 100kg/m2. Entiendoque es prácticamente imposible que tengas una carga de uso de ese tipo (por ejemplo que estén rehabilitando lacubierta y haya mucho material y operarios sobre ella) y a la vez suceda una gran nevada que añada una cargasignificativa.
Otra cosa es el viento; según la situación exposición y geometría de la cubierta las cargas de viento pueden ser muyimportante y hay que evaluarlas según indica el CTE DB SE‑AE. También es cierto que el viento suele provocardaños locales (arrancar tejas o chimeneas por ejemplo) antes que globales.
Finalmente decir que cuanto más inclinada es una cubierta mayor es su componente axil; como regla de andar por
5/4/2015 Cálculo de Estructuras: Vigas y Pilares de Madera Maciza y Laminada | Arquitectura y rehabilitación sostenible en Euskadi
https://maabarquitecturasostenible.wordpress.com/2014/04/08/calculodeestructurasvigasypilaresdemaderamacizaylaminada/ 13/13
Finalmente decir que cuanto más inclinada es una cubierta mayor es su componente axil; como regla de andar porcasa yo te diría que con cubierta convencionales con una pendiente alrededor del 30% no hay que preocuparsemucho con el axil.Si vas a una cubierta con pendientes superiores al 60% (por ejemplo en una buardilla) tendrías que utilizar latrigonometría para descomponer las cargas y añadir el axil correspondiente. Puede llegar a ocurrir que el axil seatan alto como para considerar que la viga está en compresión compuesta y no en flexión y que lo tengas quecalcular como pilar (por lo que le afecta el pandeo) y no como jácena (ya te digo que esto solo podría pasar concubiertas con gran inclinación; que en realidad son más bien fachadas inclinadas)
Responder
Leñador | 20 febrero, 2015 en 7:31 amnuevamente gracias por tu respuesta y por dedicar un poco de tiempo a los demásUn saludo
man | 16 febrero, 2015 en 11:25 pmhola a [email protected] un poco novatisimo en esto del calculo de estructuras, vimos algo de esto en el fp de carpinteria pero mis apuntesno estban muy claros y ya no recuerdo gran cosa despues de tres años.La cosa es que quiero hacer un forjado con tresvigas como si seria un “palco” en una caseta de huerta con planta rectangular de 4.5 x 5.5 m. La idea es hacer como undoble techo, hasta la mitad de planta. Digamos un “medio forjado”. Pa’ ver si me entendeis.Las tres vigas que tengo son de de abeto sin mucho nudo de 5 m de largo y con seccion 11 x 15 cm. La luz a salvar es de4.5 m. pensaba anclarlas mediante herrajes y tacos quimicos a los dos muros de carga que son de bloque termoarcilla.Esto que seria empotramiento? o se considera apoyo?Luego en la excel, los pesos a soportar no entiendo muy bien como meterlos si en kgs o en que.Yo meto valores pero nome fio de la solucion que me sale.En el forjado habra cargas puntualmente apoyadas como puede ser un arcón o sacos de pienso… el hortelano que subea por el pienso…etc.alguno me poria hechar una mano?decirme que pesos o cargas devo insertar o hacer el calculo con los datos que haganfalta? si no es mucha molestia.benga un saludo
Responder
Crea un blog o un sitio web gratuitos con WordPress.com. | El tema Misty Lake.
Seguir
Seguir “Arquitectura y rehabilitación sostenible en Euskadi”
Construye un sitio web con WordPress.com