Código Técnico de la Edificación

Transcripción

1 Código Técnico de la Edificación Documento Básico Seguridad Estructural- MADERA

2 1 Generalidades 2 Bases de cálculo 3 Durabilidad 4 Materiales 4.1 Madera maciza 4.2 Madera laminada encolada 4.3 Madera microlaminada 4.4 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 derivados 11 Ejecución 12 Tolerancias 13 Control

3 Anejo A. Terminología Anejo B. Notación y unidades Anejo C. Asignación de clase resistente. Madera aserrada. Anejo D: Asignación de clase resistente. Madera laminada 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 equilibrio de la madera, con uso en exterior protegido de la lluvia Anejo G. Longitudes de pandeo. Anejo H (Informativo). Fallo de uniones por cortante en el perímetro o en bloque

4 PRODUCTOS ESTRUCTURALES EN EL DB SE-M MADERA MACIZA: rollizos, madera escuadrada o madera aserrada MADERA LAMINADA ENCOLADA MADERA MICROLAMINADA TABLEROS CONTRACHAPADOS DE VIRUTA ( OSB ) AGLOMERADOS ( de partícula ) D.M. y DE FIBRA OTROS: PIEZAS COMPUESTAS

5 CARACTERISTICAS MECANICAS DE LA MADERA -INFLUENCIA DE LA ANISOTROPIA EN CARACTERITICAS MECANICAS. -CLASES RESISTENTES DE MADERA

6 CARACTERÍSTICAS MECÁNICAS DE LA MADERA INFLUENCIA DE LA ANISOTROPIA EN CARACTERITICAS MECANICAS Diferentes valores de resistencia característica en función de aplicación de la carga. Hay que saber diferenciar: - flexión: fm - Tracción paralela fto - Tracción perpendicular. ft90 - Compresión paralela fco -Compresión perpendicular fc90 - Cortante fv

7 DEFINICIÓN DE RESISTENCIAS DE LA MADERA. -Criterio similar a otros materiales: Valores característicos. -Clasificación en CLASES RESISTENTES: -En cada clase resistente se indican valores de resistencias según dirección, módulo de elasticidad y densidad. -Establecida una clase resistente se pueden utilizar los valores asociados de resistencias y rigidez. -Se establecen clases resistentes para Coníferas, Frondosas y madera laminada: Coníferas y chopo: C14, C16, C18, C20, C22, C24, C27, C30, C40, C45, C50. Frondosas: D30, D35, D40, D50, D60, D70. Madera laminada homogénea: GL24h, GL28h, GL32h, GL36h. Madera laminada combinada: GL24h, GL28h, GL32h, GL36h

8 Tabla E.1 (DB SE-M) Madera aserrada. Especies de coníferas y chopo. Valores de las propiedades asociadas a cada Clase Resistente Propiedades Resistencia (característica) en N/mm 2 - Flexión - Tracción paralela - Tracción perpendicular. - Compresión paralela -Compresión perpendicular - Cortante Rigidez, en kn/mm² -Módulo de elasticidad paralelo medio -Módulo de elasticidad paralelo 5 0 -percentíl -Módulo de elasticidad perpendicular medio - Densidad característica - Densidad media f m,k f t,0,k f t,90,k f c,0,k f c,90,k f v,k E 0,medi o E 0,k E 90,med io - Módulo transversal medio G medio 0,44 0,50 0,56 0,59 0,63 0,69 0,75 0,75 0,81 0,88 0,94 1,00 Densidad, en kg/m 3 ρ k ρ medio C ,4 16 2,0 1,7 7 4,7 0, C ,5 17 2,2 1,8 8 5,4 0, C ,5 18 2,2 2,0 9 6,0 0, C ,5 19 2,3 2,2 9,5 6,4 0, C ,5 20 2,4 2,4 10 6,7 0, Clase resistente C ,5 21 2,5 2,5 11 7,4 0, C ,6 22 2,6 2,8 12 8,0 0, C ,6 23 2,7 3,0 12 8,0 0, C ,6 25 2,8 3,4 13 8,7 0, C ,6 26 2,9 3,8 14 9,4 0, C ,6 27 3,1 3, ,0 0, C ,6 29 3,2 3, ,7 0,

9 Tabla E.3 (DB SE-M) Madera laminada encolada homogénea. Valores de las propiedades asociadas a cada Clase Resistente Propiedades Resistencia (característica), en N/mm² - Flexión - Tracción paralela - Tracción perpendicular - Compresión paralela - Compresión perpendicular - Cortante Rigidez, en kn/mm² - Módulo de elasticidad paralelo medio - Módulo de elasticidad paralelo 5 0 -percentíl - Módulo de elasticidad perpendicular medio - Módulo transversal medio G g,,medio 0,72 0,78 0,85 0,91 Densidad, en kg/m 3 Densidad característica f m,g,,k f t,0,g,k f t,90,g,k f c,0,g,k f c,90,g,k f v,g,k E 0,g,medio E 0,g,k E 90,g,medio ρ g,k GL24h 24 16,5 0,4 24 2,7 2,7 11,6 9,4 0, GL28h 28 19,5 0,45 26,5 3,0 3,2 12,6 10,2 0, Clase Resistente GL32h 32 22,5 0,5 29 3,3 3,8 13,7 11,1 0, GL36h ,6 31 3,6 4,3 14,7 11,9 0,49 450

10 CALIDAD DE LA MADERA

11 CALIDAD DE LA MADERA. -Han existido numerosas clasificaciones para identificar la calidad de una madera. -Debe entenderse como calidad de una madera la mayor o menor presencia de singularidades que pueden afectar a sus cualidades estéticas o resistentes. -Actualmente aún se comercializan maderas clasificadas según criterios internos de cada aserradero. -El CTE obliga a utilizar para madera de uso estructural los criterios contenidos en la norma UNE :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.

12 LA CALIDAD DE LA MADERA UNE :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.

13 LA CALIDAD DE LA MADERA Ejemplos de singularidades: GEMA NUDO EN LA CARA

14 DETERMINACIÓN DE RESISTENCIAS DE LA MADERA.

15 DETERMINACIÓN DE RESISTENCIAS DE LA MADERA. 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 calidad de la especie arbórea. -( Asignación de clase resistente mediante clasificación automática ) En madera laminada (Anejo D del DB-SE-M): -Asignación de clase resistente mediante ensayos. -Asignación de clase resistente mediante fórmulas.

16 MADERA ASERRADA: ASIGNACIÓN DE CLASE RESISTENTE A PARTIR DE LA CALIDAD DE LA ESPECIE ARBÓREA CLASIFICACION Y ASIGNACIÓN DE CLASE RESISTENTE. Según las singularidades existentes, con la referencia 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 como de otros países. Se asigna una clase resistente a combinación de especie y calidad. En españa se asigna clase resistentes a las siguientes especies: PS: Pino silvestre PP: pino laricio y pinaster PI: pino insignis

17 MADERA ASERRADA: ASIGNACIÓN DE CLASE RESISTENTE A PARTIR DE LA CALIDAD DE LA ESPECIE ARBÓREA

18 MADERA LAMINADA: ASIGNACIÓN DE CLASE RESISTENTE MEDIANTE 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 Se parte de los valores de resistencias característica de la madera aserrada de las láminas según el anejo E (Valores asociados a clases resistentes)

19 MADERA LAMINADA: ASIGNACIÓN DE CLASE RESISTENTE MEDIANTE FORMULAS

20 CARACTERÍSTICAS FÍSICAS Y MECÁNICAS DE LA MADERA FACTORES QUE AFECTAN AL VALOR CARACTERISTICO FACTOR DE ALTURA ( Kh) (Art DB SE-M) Se aplica a los valores de flexión (fmk) y tracción paralela (ftok) Se aplica en madera maciza, laminada y microlaminada. FACTOR DE VOLUMEN ( Kvol) (Art DB SE-M) Se aplica al valor de tracción perpendicular en madera laminada Se aplica cuando el volumen de la zona considerada sea mayor que 0,01 m3. El DB SE-M incluye fórmulas para determinar los factores y una tabla de fácil utilización:

21 CARACTERÍSTICAS FÍSICAS Y MECÁNICAS DE LA MADERA 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 (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.

22 CARACTERÍSTICAS FÍSICAS Y MECÁNICAS DE LA MADERA 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: Clase duración Permanente Larga Media Corta Instantánea de Tabla 2.2 Clases de duración de las acciones Duración aproximada acumulada de la acción en valor característico más de 10 años de 6 meses a 10 años de una semana a 6 meses menos de una semana algunos segundos Acción Permanente, peso propio Apeos o estructuras provisionales no itinerantes sobrecarga de uso ;y nieve en localidades de >1000 m viento; nieve en localidades de < 1000 m sismo El efecto de la duración de la carga no debe confundirse con la edad de la estructura.

23 CARACTERÍSTICAS FÍSICAS Y MECÁNICAS DE LA MADERA DEDUCCION DE TENSION ADMISIBLE. k X = X K d γm mod

24 CARACTERÍSTICAS FÍSICAS Y MECÁNICAS DE LA MADERA DEDUCCION DE TENSION ADMISIBLE.

25 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.

26 MADERA LAMINADA ENCOLADA (M.L.E.) 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 almacenamiento. -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.

27 MADERA LAMINADA ENCOLADA (M.L.E.) UNE EN 386: 1995: Requisitos de fabricación: 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)

28 MADERA LAMINADA ENCOLADA (M.L.E.) UNE EN 386: 1995: Requisitos de fabricación: Adhesivos: (ver norma UNE EN 301) Tipo I: Garantizan resistencia y durabilidad Tipo II: En clases de servicio 1 y 2 con Temp del elemento <50º Encolado: T > 20º para temperatura de madera > 18º T> 25º para temperatura de madera > 15º Hr > 30%

29 MADERA LAMINADA ENCOLADA (M.L.E.) UNE EN 301: Adhesivos:

30 MADERA LAMINADA ENCOLADA (M.L.E.) UNE EN 301: Adhesivos:

31 MADERA LAMINADA ENCOLADA (M.L.E.)

32 LA DURABILIDAD EN EL DB SE-M 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

33 TRATAMIENTOS PROTECTORES DE LA MADERA CLASES DE RIESGO BIOLOGICO (Art 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 madera. SE DEFINEN 5 CLASES DE RIESGO

34 AGENTES DESTRUCTORES DE LA MADERA (breve repaso) Abióticos Bióticos * Humedad > cambios dimensionales, disminución de resistencia, xilófagos * Sol > fotodegradación» Rayos ultravioleta: destruyen lignina coloración grisácea ataque superficial. Colores marrones y oscuros reflejan rad. Ultravioleta. * Temperatura> cambios dimensionales (fendas), xilófagos * Fuego * Agentes físicos y mecánicos (herrajes) * 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 grave Parda: se alimentan de celulosa, grave * Xilófagos marinos * Bacterias

35 TRATAMIENTOS PROTECTORES DE LA MADERA 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 suelo. -H > 20% frecuentemente. -Pasarela peatonal. Cubierta de pérgola.

36 TRATAMIENTOS PROTECTORES DE LA MADERA CLASE DE RIESGO 4: -En contacto con el suelo o con agua dulce -H > 20% permanentemente -Pilares anclados al suelo. Estructuras en agua dulce. CLASE DE RIESGO 5: -En contacto permanente con agua salada -H > 20% permanentemente -Estructuras en agua salada.

37 TRATAMIENTOS PROTECTORES DE LA MADERA TIPOS DE PROTECCION FRENTE A AGENTES BIOTICOS: METODOS DE IMPREGNACIÓN -Art 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 protectores. Parte 1: Clasificación de penetraciones y retenciones de los productos protectores.

38 TRATAMIENTOS PROTECTORES DE LA MADERA Art : Tipos de protección y métodos de impregnación PROTECCIÓN SUPERFICIAL: penetración media de 3 mm. Penetración mínima 1 mm Clase P2 de UNE EN 351 PROTECCION MEDIA: Penetración media mayor a 3 mm. No alcanza el 75% del volumen impregnable Clases P6 y P9 de UNE EN 351 PROTECCION PROFUNDA: Penetración media igual o superior al 75% del volumen impregnable.

39 TRATAMIENTOS PROTECTORES DE LA MADERA

40 ELECCIÓN DEL TIPO DE PROTECCIÓN (DB SE-M) Art : 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 superficial existentes: p media en CR 1 y 2; P profunda en CR 3 En madera laminada: Prot superficial: en pieza terminada tras cepillado Prot media o profunda: previamente en las laminas Compatibilidad de protector con adhesivo (fabricante)

41 PROTECCION DE ELEMENTOS METALICOS

42 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

43 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: F fin = F ini (1+ Kdef)

44 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 σ m,y,d σ m,y,d m,z,d m,z,d + k m 1 k + 1 m f f f f m,y,d m,z, d σ m,y,d σ m,z,d Pandeo: Cálculo de esbeltez Obtención de coeficiente de esbeltez Cálculo similar a elemento de acero. Otras comprobaciones: Vuelco lateral de vigas Particularidades en vigas de sección variable. Piezas rebajadas, con agujeros,

45 8. UNIONES.

46 8. UNIONES.

47 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

48 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.

49 13. CONTROL Control de Recepción en obra. El Director de Ejecución comprobará: -Aspecto y estado. Identificación. -Comprobaciones que se consideren (especie, CR,..)

50 Tabla F.1 (DB SE-M) Valores orientativos de la humedad de equilibrio higroscópico (máximas y mínimas anuales), de la madera con uso en lugares abiertos pero protegidos de la lluvia. Capitales de provincia Capital Alicante Almería Badajoz Barcelona Cáceres Cádiz Córdoba Granada Huelva Jaén Las Palmas Madrid Málaga Sevilla Mes más húmedo T (ºC) HR (%) Humedad de equilibrio (%) Máxima anual 12,7 15,0 16,2 14,1 15,3 17,2 15,6 15,0 15,0 16,7 16,0 15,9 13,8 16,2 Mes más seco T (ºC) HR (%) Humedad de equilibrio (%) Mínima anual 10,8 13,4 7,5 12,1 6,5 11,9 7,7 7,4 9,5 8,9 14,2 7,8 11,2 8,9

51 MARCADO DE LA MADERA ESTRUCTURAL: Madera clasificada mediante métodos mecánicos o visuales Norma UNE (aun no está en vigor) Referencia a esta norma Ambito de validez Especie de madera: (UNE EN ) 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

52 PLAN DE FORMACIÓN DEL CÓDIGO TÉCNICO DE LA EDIFICACIÓN Muchas gracias. GRUPO DE FORMADORES ADSCRITOS A LA FUNDACIÓN FIDAS: D. Ángel L. Candelas Gutiérrez D. Ramón Carrascosa Latorre D. Samuel Domínguez Amarillo D. Salvador Muñoz Muñoz D. Narciso Vázquez Carretero