Conexiones de madera : principios y recomendaciones

Resistencia de Diseño

  • formulerd

Tras seleccionar un producto, a menudo resulta necesario verificar que su resistencia es mayor que las cargas a las que se verá sometido.

La resistencia de diseño de un producto se obtiene multiplicando el valor característico Rk (especificado en las tablas del catálogo y del sitio web) por el factor kmod y dividiéndolo por el factor γM.

Los valores característicos se expresan en kilonewtons (kN) y las dimensiones en milímetros (mm), salvo que se indique lo contrario (1 kN = 100 daN ~ 100 kg).

El coeficiente kmod, cuyos valores se indican en la tabla siguiente (extraída del apartado 3.1.4 del Eurocódigo 5), depende
de la clase de duración de la carga, de la clase de servicio y del tipo de material utilizado.

Clase de duración de la carga

Existen cinco clases de duración de la carga, en función de la duración de la acción característica predominante. En las tablas siguientes se definen dichas clases y se aportan algunos ejemplos de acciones.

Clase Orden de magnitud de la duración Ejemplos
Permanente Más de 10 años Peso propio
A largo plazo Entre 6 meses y 10 años Materiales almacenados
A medio plazo Entre 1 semana y 6 meses Carga de ocupación; nieve a una altura > 1.000 m
A corto plazo Menos de una semana Carga de ocupación; nieve a una altura < 1.000 m
Instantánea Algunos minutos Acción accidental; nevada excepcional; viento

Valores Kmod según la norma EN 1995-1-1
Material Clase de servicio Tipos de acciones
Permanente A largo plazo A medio plazo A corto plazo Instantánea
Madera maciza 1 0.6 0.7 0.8 0.9 1.1
2 0.6 0.7 0.8 0.9 1.1
3 0.6 0.55 0.65 0.7 0.9

Coeficiente parcial para el material considerado (γM):

  • En Francia, 1,3 para las estructuras.
  • En España, 1,35 para las estructuras.
  • En Bélgica, 1,3 para las estructuras.
  • En Portugal, 1,3 para las estructuras.

Para obtener información más precisa, consulte los anexos nacionales correspondientes del Eurocódigo.

Clases de resistencia de la madera

  • formulekd

Las resistencias Rk indicadas en las tablas corresponden al uso de madera de clase C24, exigida para las aplicaciones estructurales.

  • Para maderas de clase superior, los valores especificados en las tablas no varían.
  • Para maderas de clase inferior, los valores de las tablas deben multiplicarse por el coeficiente Kdens, que se calcula de la siguiente manera

Donde:

  • 350 kg/m3 es la densidad característica de la madera de clase C24, conforme a la norma NF EN 338.
  • ρK es la densidad característica de la madera utilizada, conforme a la norma NF EN 338.

Cargas combinadas

Si existe combinación de cargas, las fórmulas indicadas para las distintas familias de productos deberán verificarse.

  • formule carga esp

Resistencia al fuego de los estribos según los Eurocódigos

  • feu 1

A partir del 1º de abril de 2014, la regla Madera Fuego 88 (extracto: NF P 92-703 - § 5.33 – febrero de 1988) ya no es aplicable. Ahora, únicamente los Eurocódigos y sus anexos nacionales son aplicables para el dimensionamiento de uniones en situación de incendio.

Simpson Strong-Tie realizó pruebas de resistencia al fuego y se compromete en comunicar los valores característicos en situación de incendio para una duración de una media hora. Éstas fueron integradas a las fichas técnicas de los productos GLE y GSE con un espesor de 4mm y se dan para una fijación con las puntas CNA Ø4,0 x 75. Las pruebas fueron realizadas en colaboración con el laboratorio Building Test Center (Reino Unido) según la norma EN 13501-2 y el Guía de DITE 015.

Los coeficientes de cálculo al Eurocódigo (kmod, γM, γG, γQ, ...) son diferentes en este caso en comparación con un cálculo estándar.

  • Picto feu R30

Ejemplo de cálculo de un estribo después de una media hora en condición de fuego

El principio consiste en la verificación siguiente: Solicitación Calculada Ed,fi < Capacidad Resistente Rd,fi

Hipótesis:

  1. Viga con dos apoyos para soportar un suelo habitable
  2. Clase de madera C24
  3. Acciones permanentes: G = 75 kg/m² (cargas permanentes)
  4. Acciones variables: Q = 160kg/m² (cargas de explotación)
  5. Sección: 100 x 300 mm (cuidado: la sección debe ser dimensionada bajo la condición de fuego)
  6. Longitud del elemento secundario: 4,00 m
  7. Distancia entre-ejes vigas: 0,60 m

Cálculo de las solicitaciones:

  • Solicitación en situación de fuego después de una media hora: Ed,fi = ηfi Ed ≈ 0,6 Ed
  • Combinación de cargas: Ed = 1,35·G + 1,5·Q
  • Acciones permanentes: coeficiente parcial de seguridad γG = 1,35. O sea 75 x 1,35 = 101,25 kg/m²
  • Acciones variables: coeficiente parcial de seguridad γQ = 1,50. O sea 160 x 1,5 = 240,00 kg/m²
  • Carga total ponderada: 101,25 + 240 = 341,25 kg/m²
  • Carga por metro lineal: 341,25 x 0,60 (distancia entre-ejes vigas) = 204,75 kg/ml
  • Carga total sobre la viga: 204,75 x 4,00 (elemento secundario) = 820 kg
  • Carga aplicada sobre un estribo: 820 / 2 = 410 kg = 4,1 kN (aprox.)
  • Bajo la condición de un incendio: Ed,fi = 0,6 Ed (aprox.)

de lo que bajo la situación de fuego, la carga aplicada sobre un estribo es de 0,6 x 4,1 = 2,5 kN (aprox.)

Cálculo de la capacidad resistente de un estribo:

  1. Determinación del coeficiente γM,fi
  2. Bajo la condición de fuego, ningún kmod puede ser utilizado en el caso de uniones.
  3. El γM,fi para las uniones es igual a 1.
  4. Pues Rd,fi = Rk,fi / γM,fi
  5. Capacidad resistente del estribo: el valor característico después de una media hora de incendio Rk,fi en cizalladura de un estribo GSE500/100/4 que se fija sobre un soporte en madera maciza C24 mediante un clavado total (CNA4.0x75) es igual a 30,5 kN: ver la ficha técnica de esta referencia.

La capacidad resistente del estribo es: = 30,5 x 0,8 / 1,3 = 18,8 kN

Verificación

  • Solicitación Calculada Ed,fi = 2,5 kN < Capacidad Resistente Rd,fi= 3,55 kN
  • Pues el GSE500/100/4 resulta ADECUADO para una resistencia al fuego de media hora.

Se recuerde que los estribos deben ser instalados con puntas CNA4.0x75 para garantizar las cargas en el marco de una seguridad contra incendios durante una media hora.

NOTA : Nuestras gamas GSE / GSI y GLE/ GLI ofrecen una resistencia al fuego de ½ hora de acuerdo con las normas "Madera Fuego 88’".

¿Cómo elegir un estribo ?

  • Schéma règle 2/3 sabot

Caso general: Regla de los 2/3

Sección de madera: madero de 75 x 220 mm

Los diferentes tipos de Estribo :

  • SAE : Estribo con alas exteriores / SAI : Estribo con alas interiores
  • GLE :  Estribos grandes con alas exteriores / GLI : Estribos grandes con alas interiores
  • GSE : Estribo grande con alas exteriores / GSI : Estribo grande con alas interiores

Desarrollo :

El flanco del estribo debe cubrir como mínimo 2/3 de la altura del elemento secundario.

  • Para una viga de madera de 75 x 220 mm, el estribo correspondiente deberá tener una anchura de 76 mm.
  • La altura mínima del estribo deberá ser: 2/3 de 220 mm = 146,66 mm.
  • Por tanto: 146,66 + 76 + 146,66 = 369,3 mm. Deberá elegirse un estribo de tipo 380 (aquel que tenga el desarrollo más próximo por arriba).

Anchura :

Anchura interior + juego (2 mm como máximo).

Espesor :

La gama de estribos de Simpson Strong-Tie incluye diversos espesores. Para este ejemplo, hemos elegido un estribo SAE380/76/2.

  • Règle des 3/4 sabot de fermette

Caso particular : Cerchas (DTU31-3)

Armaduras principales

Las cerchas principales deben someterse a estudios especiales, justificarse mediante cálculos y definirse en los planos. La colocación de las armaduras secundarias se realiza mediante estribos adaptados al efecto, cuya altura debe ser igual como mínimo a las 3/4 partes de la viga principal recubierta.
Las secciones de madera deben seleccionarse de forma que garanticen la instalación y el funcionamiento correctos de los estribos (o de cualquier otro tipo de elemento de unión utilizado).
En el caso de las armaduras principales compuestas a su vez por múltiples armaduras, estas deben solidarizarse por medio de clavos o pernos colocados en el conjunto de sus miembros.
Recomendamos realizar esta operación en taller.

Observaciones

Si existe solicitación lateral, el estribo deberá tener una altura tal que cubra como mínimo los 3/4 de la altura de la viga.

Ejemplo de cálculo de un estribo según los estados límites

  • Calcul d'un sabot aux états limites

El principio de cálculo se basa en la verificación de la expresión siguiente

Solicitación calculada < Capacidad resistente

Hipótesis

  • Viga con dos apoyos para soportar un suelo habitable.
  • Madera de clase C24.
  • Acciones permanentes : G=75 kg/m2 (cargas permanentes)
  • Acciones variables : Q=160 kg/m2 (cargas de explotación)
  • Sección : 75 x 225 mm
  • Longitud del elemento secundario : 4,00 m
  • Distancia entre-ejes vigas: 0,60 m

Cálculo de solicitaciones

  • Combinación de cargas : 1,35·G + 1,5·Q
  • Acciones permanentes : coeficiente parcial de seguridad γG = 1,35 75 x 1,35 = 101,25 kg/m2
  • Acciones variables: coeficiente parcial de seguridad γQ = 1,50 160 x 1,5 = 240,00 kg/m2
  • Carga total ponderada: 101,25 + 240 = 341,25 kg/m2
  • Carga por metro lineal : 341,25 x 0,60 (distancia entre-ejes vigas) = 204,75 kg/ml
  • Carga total sobre la viga : 204,75 x 4,00 (elemento secundario) = 820 kg
  • Carga aplicada sobre un estribo : 820 / 2 = 410 kg = 4,1 kN (aprox.)

Cálculo de la capacidad resistente del estribo

Determinación de los coeficientes kmod y γM

  1. En este caso, debe considerarse la clase de servicio 1.
  2. La solicitación ponderada más importante es la asociada a las cargas de explotación (240 kg/m²), lo que supone una clase de duración a medio plazo y un valor del coeficiente kmod igual a 0,8 .
  3. El coeficiente γM para las uniones es igual a 1,3.

Capacidad resistente del estribo

  1. El valor característico Rk a cizalladura de un estribo SAE 380/76/2 fijado a un elemento de soporte de madera maciza C24 mediante un clavado total (que se especifica de este catálogo o en el sitio web) es igual a 30,5 kN.
  2. La capacidad resistente del estribo es: = 30,5 x 0,8 / 1,3 = 18,8 kN

Comprobación

Solicitación calculada = 4,1 kN < Capacidad resistente = 18,8 kN
Por tanto, el estribo SAE 380/76/2 resulta ADECUADO.

Las verificaciones pueden realizarse con la ayuda del software Connector Selector