Documento Básico Seguridad Estructural- MADERA · 7 Estados límite de servicio 8 Uniones 9 Fatiga...

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Código Técnico de la Edificación

•Documento Básico•Seguridad Estructural- MADERA

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1 Generalidades 2 Bases de cálculo 3 Durabilidad 4 Materiales

4.1 Madera maciza 4.2 Madera laminada encolada 4.3 Madera microlaminada4.4 Tablero estructural 4.5 Adhesivos 4.6 Uniones

5 Análisis estructural 6 Estados límite últimos 7 Estados límite de servicio 8 Uniones 9 Fatiga 10 Sistemas estructurales de madera y productos der ivados 11 Ejecución 12 Tolerancias 13 Control

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Anejo A. Terminología

Anejo B. Notación y unidades

Anejo C. Asignación de clase resistente. Madera ase rrada.

Anejo D: Asignación de clase resistente. Madera lam inada encolada

Anejo E. Valores de las propiedades de resistencia, rigidez y densidad. Madera aserrada, madera laminada encolada y tableros

Anejo F. Valores orientativos de humedad de equilibr io de la madera, con uso en exterior protegido de la lluvia

Anejo G. Longitudes de pandeo.

Anejo H (Informativo). Fallo de uniones por cortant e en el perímetro o en bloque

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• PRODUCTOS ESTRUCTURALES EN EL DB SE-M

MADERA MACIZA: rollizos, madera escuadrada o madera aserrada

MADERA LAMINADA ENCOLADA

MADERA MICROLAMINADA

TABLEROSCONTRACHAPADOS

DE VIRUTA ( OSB )

AGLOMERADOS ( de partícula )

D.M. y DE FIBRA

OTROS: PIEZAS COMPUESTAS

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CARACTERISTICAS MECANICAS DE LA MADERA

-INFLUENCIA DE LA ANISOTROPIA EN CARACTERITICAS MECA NICAS.

-CLASES RESISTENTES DE MADERA

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CARACTERÍSTICAS MECÁNICAS DE LA MADERA

INFLUENCIA DE LA ANISOTROPIA EN CARACTERITICAS MECA NICAS

Diferentes valores de resistencia característica en función de aplicación de la carga.

Hay que saber diferenciar:

- flexión: f m

- Tracción paralela f to

- Tracción perpendicular. f t90

- Compresión paralela f co

-Compresión perpendicular f c90

- Cortante f v

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DEFINICIÓN DE RESISTENCIAS DE LA MADERA.

-Criterio similar a otros materiales: Valores carac terísticos.

-Clasificación en CLASES RESISTENTES:

-En cada clase resistente se indican valores de res istencias según dirección, módulo de elasticidad y densidad.

-Establecida una clase resistente se pueden utiliza r los valores asociados de resistencias y rigidez.

-Se establecen clases resistentes para Coníferas, F rondosas y madera laminada:

Coníferas y chopo: C14, C16, C18, C20, C22, C24, C2 7, C30, C40, C45, C50.

Frondosas: D30, D35, D40, D50, D60, D70.

Madera laminada homogénea: GL24h, GL28h, GL32h, GL3 6h.

Madera laminada combinada: GL24h, GL28h, GL32h, GL3 6h

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550520500480460450420410390380370350ρmedio- Densidad media

460440420400380370350340330320310290ρk- Densidad característica

Densidad, en kg/m 3

1,000,940,880,810,750,750,690,630,590,560,500,44Gmedio- Módulo transversal medio

0,530,500,470,430,400,400,370,330,320,300,270,23E90,med

io

-Módulo de elasticidad perpendicular medio

10,710,09,48,78,08,07,46,76,46,05,44,7E0,k-Módulo de elasticidad paralelo 50-percentíl

16151413121211109,5987E0,medi

o

-Módulo de elasticidad paralelo medio

Rigidez, en kN/mm²

3,83,83,83,43,02,82,52,42,22,01,81,7fv,k- Cortante

3,23,12,92,82,72,62,52,42,32,22,22,0fc,90,k-Compresión perpendicular

292726252322212019181716fc,0,k- Compresión paralela

0,60,60,60,60,60,60,50,50,50,50,50,4ft,90,k- Tracción perpendicular.

30272421181614131211108ft,0,k- Tracción paralela

504540353027242220181614fm,k- Flexión

Resistencia (característica) en N/mm2

C50C45C40C35C30C27C24C22C20C18C16C14

Clase resistentePropiedades

Tabla E.1 (DB SE-M) Madera aserrada. Especies de co níferas y chopo. Valores de las propiedades asociad as a cada ClaseResistente

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450430410380ρg,kDensidad característica

Densidad, en kg/m 3

0,910,850,780,72Gg,,medio- Módulo transversal medio

0,490,460,420,39E90,g,medio- Módulo de elasticidad

perpendicular medio

11,911,110,29,4E0,g,k- Módulo de elasticidad

paralelo 50-percentíl

14,713,712,611,6E0,g,medio- Módulo de elasticidad paralelo medio

Rigidez, en kN/mm ²

4,33,83,22,7fv,g,k- Cortante

3,63,33,02,7fc,90,g,k- Compresión perpendicular

312926,524fc,0,g,k- Compresión paralela

0,60,50,450,4ft,90,g,k- Tracción perpendicular

2622,519,516,5ft,0,g,k- Tracción paralela

36322824fm,g,,k- Flexión

Resistencia (característica), en N/mm²

GL36hGL32hGL28hGL24h

Clase ResistentePropiedades

Tabla E.3 (DB SE-M) Madera laminada encolada homogé nea. Valores de las propiedades asociadas a cada Cl ase Resistente

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CALIDAD DE LA MADERA

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CALIDAD DE LA MADERA.

-Han existido numerosas clasificaciones para identi ficar la calidad de una madera.

-Debe entenderse como calidad de una madera la mayo r o menor presencia de singularidades que pueden afectar a sus cualidades estéticas o resistentes.

-Actualmente aún se comercializan maderas clasifica das según criterios internos de cada aserradero.

-El CTE obliga a utilizar para madera de uso estruc tural los criterios contenidos en la norma UNE 56.544:1997: “Clasificación visual de la madera aserrada para uso estructural”

-Para usos no estructurales existe la norma: UNE EN 942:1996: “Madera en elementos de carpintería. Clasificación general de calidad de la madera.“

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LA CALIDAD DE LA MADERA

UNE 56.544:1997: “Clasificación visual de la madera aserrada para uso estructural”

Se clasifica la madera en dos categorías:

ME-1

ME-2

La adscripción a una u otra clase depende de las singularidades de la madera.

Una madera no clasificable al menos como ME-2 no podría utilizarse como elemento estructural.

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LA CALIDAD DE LA MADERA

Ejemplos de singularidades:

GEMA NUDO EN LA CARA

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DETERMINACIÓN DE RESISTENCIAS DE LA MADERA.

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El CTE establece los siguientes procedimientos para asignar una clase resistente

En madera aserrada (Anejo C del DB-SE-M):

-Asignación de clase resistente a partir de la cali dad de la especie arbórea.

-(“Asignación de clase resistente mediante clasific ación automática”)

En madera laminada (Anejo D del DB-SE-M):

-Asignación de clase resistente mediante ensayos.

-Asignación de clase resistente mediante fórmulas.

DETERMINACIÓN DE RESISTENCIAS DE LA MADERA.

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CLASIFICACION Y ASIGNACIÓN DE CLASE RESISTENTE.

• Según las singularidades existentes, con la referen cia de la norma UNE 56544: 1997, la madera para uso estructural de puede clasificar en:

• ME-1• ME-2• No clasificable

• La investigación y experimentación ha dado lugar a una potente herramienta contenida en la norma UNE EN 1912: Madera aserrada. Clases resistentes, Asignación de calidades visuales y especies .

– En esta norma se recogen tanto especies españolas c omo de otros países.– Se asigna una clase resistente a combinación de esp ecie y calidad.– En españa se asigna clase resistentes a las siguient es especies:

• PS: Pino silvestre• PP: pino laricio y pinaster• PI: pino insignis

MADERA ASERRADA: ASIGNACIÓN DE CLASE RESISTENTE A P ARTIR DE LA CALIDAD DE LA ESPECIE ARBÓREA

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MADERA ASERRADA: ASIGNACIÓN DE CLASE RESISTENTE A P ARTIR DE LA CALIDAD DE LA ESPECIE ARBÓREA

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MADERA LAMINADA: ASIGNACIÓN DE CLASE RESISTENTE MED IANTE FORMULAS

Anejo D.3 del CTE DB-SE-M

-La asignación de clase resistente se obtiene mediante expresiones matemáticas incluidas en la norma UNE EN 1194.

-Se parte de los valores de resistencias característica de la madera aserrada de las láminas según el anejo E (Valores asociados a clases resistentes)

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MADERA LAMINADA: ASIGNACIÓN DE CLASE RESISTENTE MED IANTE FORMULAS

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CARACTERÍSTICAS FÍSICAS Y MECÁNICAS DE LA MADERA

FACTORES QUE AFECTAN AL VALOR CARACTERISTICO

FACTOR DE ALTURA ( Kh) (Art. 2.2.1.2 DB SE-M)

Se aplica a los valores de flexión (fmk) y tracción paralela (ftok)Se aplica en madera maciza, laminada y microlaminad a.

FACTOR DE VOLUMEN ( Kvol) (Art. 2.2.1.2 DB SE-M)

Se aplica al valor de tracción perpendicular en mad era laminadaSe aplica cuando el volumen de la zona considerada sea mayor que 0,01 m3.

El DB SE-M incluye fórmulas para determinar los fac tores y una tabla de fácil utilización:

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FACTORES QUE AFECTAN AL VALOR DE CALCULO

1) EL CONTENIDO DE HUMEDAD ------------> CLASES DE SERVICIO

La resistencia y el módulo de elasticidad disminuyen cuando la humedad aumenta (con humedad por debajo del PSF); aunque varía con el tipo de esfuerzo, de forma general se puede decir que cuando aumenta un 1% el porcentaje de humedad de una madera, la resistencia disminuye entre el 1,5 y el 2%.

Para tener en cuenta esta circunstancia, las estructuras quedan asignadas a una de las clases de servicio siguientes, cuya principal aplicación está en la asignación de los valores resistentes y en el cálculo de las deformaciones bajo unas condiciones ambientales definidas.

Art. 2.2.2.2 (DB SE-M): Cada elemento estructural debe asignarse a una de las clases de servicio definidas a continuación:Clase de servicio 1: 20º y Hr>65% sólo pocas semanas al año.Clase de servicio 2: 20º y Hr>85% sólo pocas semanas al año.Clase de servicio 3: Condiciones ambientales superiores a Clase 2.

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FACTORES QUE AFECTAN AL VALOR DE CALCULO

2) LA DURACIÓN DE LA CARGA ------------> CLASES DE DURACIÓN DE LAS ACCIONES

Influye significativamente en la resistencia de la madera. Cuanto mayor es la duración menor es la resistencia. Ante cargas de duración permanente se obtienen resistencias que son del orden de un 60% de las deducidas en ensayo normalizado. (5 minutos).

Para los cálculos de resistencia y deformación las acciones deberán asignarse a una de las clases de duración de la carga definidas en la tabla 2.2 . de DB SE-M, distinguiendo:

El efecto de la duración de la carga no debe confundirse con la edad de la estructura.

•sismo•algunos segundos•Instantánea

•viento; nieve en localidades de < 1000 m•menos de una semana•Corta

•sobrecarga de uso ;y nieve en localidades de >1000 m•de una semana a 6 meses•Media

•Apeos o estructuras provisionales no itinerantes•de 6 meses a 10 años•Larga

•Permanente, peso propio•más de 10 años•Permanente

•Acción•Duración aproximada acumulada de la acción en valor característico

•Clase de duración

•Tabla 2.2 Clases de duración de las acciones


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DEDUCCION DE TENSION ADMISIBLE.X =

X • K

md

k mod

γ

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DEDUCCION DE TENSION ADMISIBLE.

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• MADERA LAMINADA ENCOLADA (M.L.E.)

•UNE EN 386: 1995:

“Madera laminada encolada: Especificaciones y requisitos de fabricación.

Nota: existe versión de 2002 pero el CTE refiere la versión de 1995)

Especies utilizables

Características de las láminas

Adhesivos

Uniones dentadas

Especificaciones de fabricación.

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•UNE EN 386: 1995: Requisitos de fabricación:

-Temperatura del local: > 15º

-Humedad relativa del aire: entre 40 y 75%.

-Se debe disponer de medios de secado y almacenamie nto.

-Equipos: Se deben disponer equipos para:

Supervisar continuamente temperatura y humedad.

Medir contenido de humedad

Efectuar clasificación mecánica o visual.

Medir espesor de laminas

Mecanizar superficies

Pesar y mezclar resinas

Proporcionar presión especificada

Evaluar resistencia de los empalmes dentados.

Evaluar integridad de las líneas de adhesivo.

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Contenido de humedad:

-Madera no tratada: 8% al 15%

-Madera tratada: 11% al 8% (variación entre laminas < 4%)

Espesores y área de la sección: (tabla 3)

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Adhesivos: (ver norma UNE EN 301)

Tipo I: Garantizan resistencia y durabilidad

Tipo II: En clases de servicio 1 y 2 con Temp del el emento <50º

Encolado:

T > 20º para temperatura de madera > 18º

T> 25º para temperatura de madera > 15º

Hr > 30%

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•UNE EN 301: Adhesivos:

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Art. 3 del DB-SE-M: DURABILIDAD

-CLASES DE RIESGO BIOLOGICO

-TIPOS DE PROTECCIÓN FRENTE A AGENTES BIOTICOS

-METODOS DE IMPREGNACIÓN.

-ELECCIÓN DEL TIPO DE PROTECCIÓN.

-PROTECCION PREVENTIVA FRENTE A AGENTES METEOROLOGICOS

-DURABILIDAD NATURAL E IMPREGNABILIDAD

-PROTECCION FRENTE A LA CORROSIÓN DE ELEMENTOS METÁLICOS

LA DURABILIDAD EN EL DB SE-M

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CLASES DE RIESGO BIOLOGICO (Art. 3.2.1.2 del DB SE- M)

-Probabilidad de que un elemento estructural sufra ataques biológicos.-Es función de grado de humedad que puede alcanzar el elemento.-Se utiliza para definir tipo de protección de la m adera.

SE DEFINEN 5 CLASES DE RIESGO

TRATAMIENTOS PROTECTORES DE LA MADERA

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Abióticos* Humedad > cambios dimensionales, disminución de resistencia, xilófagos* Sol > fotodegradación

» Rayos ultravioleta: destruyen ligninacoloración grisáceaataque superficial.Colores marrones y oscuros reflejan rad. Ultravioleta.

* Temperatura> cambios dimensionales (fendas), xilófagos* Fuego* Agentes físicos y mecánicos (herrajes)

Bióticos* Insectos xilófagos: madera de albura, blandas

* Isópteros (termitas)* Coleópteros

Líctidos (polilla o carcoma del parquet)Anóbidos (carcoma pequeña)Cerámbidos (carcoma grande)

* Hongos xilófagos: CH> 20%, madera de albura* Cromógenos: células de madera de albura, cambios de coloración, sólo afectan al aspecto* De Pudrición

Blanca: se alimentan de lignina, no tan graveParda: se alimentan de celulosa, grave

* Xilófagos marinos* Bacterias

AGENTES DESTRUCTORES DE LA MADERA (breve repaso)

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CLASE DE RIESGO 1:

-Bajo cubierta, protegido de intemperie no expuesto a humedad.-HEH <20%-Estructuras en interior de edificios.

CLASE DE RIESGO 2:

-Bajo cubierta, protegido de intemperie -H > 20% solo ocasionalmente en todo o en parte del elemento.-Estructura en piscina cubierta. Elemento próximo a conducto de agua.

CLASE DE RIESGO 3:

-Elemento al descubierto pero sin contacto con el s uelo. -H > 20% frecuentemente.-Pasarela peatonal. Cubierta de pérgola.


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CLASE DE RIESGO 4:

-En contacto con el suelo o con agua dulce-H > 20% permanentemente-Pilares anclados al suelo. Estructuras en agua dul ce.

CLASE DE RIESGO 5:

-En contacto permanente con agua salada-H > 20% permanentemente-Estructuras en agua salada.


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TIPOS DE PROTECCION FRENTE A AGENTES BIOTICOS: METO DOS DE IMPREGNACIÓN

-Art. 3.2.1.3 del DB SE-M

-UNE EN 351-1:1996: “Durabilidad de la madera y de los productos derivados de la madera. Madera maciza tratada con productos protect ores. Parte 1: Clasificación de penetraciones y retenciones de los productos protec tores.


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Art. 3.2.1.3: Tipos de protección y métodos de impr egnación

PROTECCIÓN SUPERFICIAL:

penetración media de 3 mm.Penetración mínima 1 mmClase P2 de UNE EN 351

PROTECCION MEDIA:

Penetración media mayor a 3 mm.No alcanza el 75% del volumen impregnableClases P6 y P9 de UNE EN 351

PROTECCION PROFUNDA:

Penetración media igual o superior al 75% del volum en impregnable.


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ELECCIÓN DEL TIPO DE PROTECCIÓN (DB SE-M)

Art. 3.2.1.4: Elección del tipos de protección.

Tipo de protección exigido según tabla 3.2.

Indica dificultad de impregnación de abetos, piceas y cedro rojo.

En obras de rehabilitación con ataques previos:

nuevos elementos: tratamiento superficialexistentes: p media en CR 1 y 2; P profunda en CR 3

En madera laminada:Prot superficial: en pieza terminada tras cepilladoProt media o profunda: previamente en las laminasCompatibilidad de protector con adhesivo (fabricant e)

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PROTECCION DE ELEMENTOS METALICOS

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5. ANALISIS ESTRUCTURAL

Principios generales.

Para determinar solicitaciones:

-En general análisis lineal con consideración de la madera como material homogéneo e isótropo

Para dimensionado /comprobación:

-Consideración de la anisotropía según dirección y tipo de esfuerzo.

Valores del módulo de elasticidad:

-E medio: Para estado límite último y de servicio.

-Ek: Para comprobaciones de estabilidad

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5. ANALISIS ESTRUCTURAL

Efecto de la fluencia:

Una vez calculada la flecha elástica (f ini ) se obtiene la flecha diferida (f fin ) mediante la expresión:

Ffin = Fini · (1+ Kdef)

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6. ESTADOS LIMITES ULTIMOS (Dimensionado)

Compresión Perpendicular a la fibra: σc,90,d ≤ kc,90·fc,90,d

Flexión simple: σm,d ≤ fm,d

Flexión esviada

Pandeo: Cálculo de esbeltezObtención de coeficiente de esbeltezCálculo similar a elemento de acero.

Otras comprobaciones: Vuelco lateral de vigasParticularidades en vigas de sección variable.Piezas rebajadas, con agujeros,…

1 f

k + f dz,m,

dz,m,m

dy,m,

dy,m, ≤σσ 1 f

+ f

kdz,m,

dz,m,

dy,m,

dy,m,m ≤σσ

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8. UNIONES.

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11. EJECUCIÓN

-Recomendaciones sobre detalles constructivos.-Valores de deformaciones por incremento de humedad .

13. CONTROL

-Identificación del suministro:-General: Empresa, fecha, certificado de origen,…

-En madera aserrada:-Especie y clase resistente-dimensiones nominales-Contenido de humedad.

-En madera laminada:-Tipo de elemento estructural.-Dimensiones nominales-Marcado según UNE EN 386

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13. CONTROL

-Identificación del suministro:

-Madera con tratamientos protectores:Certificado de tratamiento con:

-Identificación del aplicador.-Especie de madera tratada.-Protector empleado y nº de registro.-Método de aplicación-Categoría de riesgo.-fecha de tratamiento.

-Elementos de fijación:

-Resistencia característica.-Protección contra la corrosión.

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13. CONTROL

Control de Recepción en obra.

El Director de Ejecución comprobará:

-Aspecto y estado. Identificación.

-Comprobaciones que se consideren (especie, CR,..)

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8,9492816,28011Sevilla

11,2632613,87216Málaga

7,8422415,9796Madrid

14,2741916,08023Las Palmas

8,9492816,7819Jaén

9,5532515,07612Huelva

7,4392515,0767Granada

7,7412815,67810Córdoba

11,9662517,28213Cádiz

6,5332615,3778Cáceres

12,1672414,17422Barcelona

7,5402616,2809Badajoz

13,4722515,07616Almería

10,8612612,76919Alicante

Mínima anualHR (%)T (ºC)Máxima anualHR (%)T (ºC)

Humedad de equilibrio (%)

Mes más secoHumedad de equilibrio (%)

Mes más húmedoCapital

Tabla F.1 (DB SE-M) Valores orientativos de la hume dad de equilibrio higroscópico (máximas y mínimas anuales), de la madera con uso en lugares abiertos pero protegidos de la lluvia.

Capitales de provincia

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– Referencia a esta norma

– Ambito de validez

– Especie de madera: (UNE EN 1927-2)

• PINS: Pino Silvestre

• PINN: Pino laricio

• PINP: Pino pinaster

• PINR: Pino Insignis

– Clase de calidad: ME-1 o ME-2

– Clase resistente

– Identificación del productor/clasificador

– Organismo certificador

– Contenido de humedad

MARCADO DE LA MADERA ESTRUCTURAL:

Madera clasificada mediante métodos mecánicos o vis ualesNorma UNE 56.544 (aun no está en vigor)

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Muchas gracias.

PLAN DE FORMACIÓN DELCÓDIGO TÉCNICO DE LA EDIFICACIÓN

GRUPO DE FORMADORES ADSCRITOS A LA FUNDACIÓN FIDAS:D. Ángel L. Candelas GutiérrezD. Ramón Carrascosa LatorreD. Samuel Domínguez AmarilloD. Salvador Muñoz MuñozD. Narciso Vázquez Carretero

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