Cálculo de entramado ligero de madera

Aplicado a vivienda

El primer paso en el cálculo de entramado ligero de madera, aplicado a viviendas, es hacer un análisis exhaustivo de las cargas que actúan sobre el edificio.

De la precisión en este paso dependerá en buena medida la optimización de la estructura.

EL CTE clasifica las acciones en permanentes, variables y accidentales.

Las acciones permanentes se refieren al peso propio de la construcción, que depende tanto de los acabados como de la solución estructural en sí. El proceso de cálculo de entramado ligero de madera debe, por tanto, ser iterativo, partiendo de un predimensionado y haciendo sucesivos ajustes, ya que la estructura tiene que soportar también su propio peso.

En cuanto a las acciones variables y accidentales, el CTE contempla para vivienda unifamiliar, las siguientes:

La sobrecarga de uso, que para interiores de viviendas es de 2kN/m2, mientras que para las cubiertas varía en función de su uso y su inclinación, entre 0kN/m2 y 1kN/m2.

El viento, que de forma simplificada se adopta un valor de 0,5kN/m2, aunque en ocasiones hay que tomar un valor superior.

La nieve, cuyo valor es el más variable (entre 0kN/m2 y más de 9kN/m2). Es además el más complejo de determinar, puesto que depende de la situación de la obra y de la geometría de la cubierta.

Y el sismo, que en España sólo se considera en contadas localidades de Granada y Murcia. El Entramado Ligero, no obstante, responde muy bien a los terremotos.

Una vez establecidas las Acciones, se inicia el análisis estructural:

A la hora de abordar el diseño y cálculo de entramado ligero de madera hay que tener presentes en todo momento los 3 niveles de aproximación:

Los elementos (lineales, superficiales y de unión), los subsistemas planos (verticales, horizontales e inclinados) y el sistema estructural en su conjunto. Cada subsistema plano se compone de elementos que hay que dimensionar. Al mismo tiempo, se combina con el resto de subsistemas planos, confiriéndose mutuamente estabilidad. Todo ello es necesario para que el sistema estructural cumpla con los requisitos de resistencia, estabilidad y servicio que marca la normativa.

De manera reduccionista, podría decirse que la decisión final en el cálculo de entramado ligero de madera es “qué perfiles poner y a qué distancia unos de otros”. Pero esta decisión, aparentemente trivial, presenta una cantidad de posibilidades casi infinitas.
En primer lugar hay que considerar los distintos tipos de elementos lineales que se pueden utilizar, teniendo en cuenta 3 variables: el material, la clase resistente y las medidas.

En cuanto a materiales, los más utilizados son la Madera Aserrada Estructural (MAE), la Madera Laminada Encolada (MLE), la Madera Reconstituida o Composite (SCL), la Madera Microlaminada (LVL) y las Vigas Compuestas.

Cada uno de estos materiales tiene diferentes clases resistentes (CR), teniendo asociada cada una, todos los valores característicos de Resistencia, Rigidez y Densidad. El CTE identifica las CR con una o dos letras (que indican el material) y un número de dos cifras, que es la resistencia a flexión medida en (N/mm2). C24, por ejemplo, quiere decir que es madera aserrada de conífera, con una resistencia a flexión de 24N/mm2.

En cuanto a las medidas, el catálogo es inmenso, con distintas secciones, según su procedencia.

En proyecto, deben quedar definidas todas estas variables, ya que las características mecánicas dependen de todas ellas y no se puede modificar una sin ajustar las otras.
Para los elementos superficiales, lo que se conoce como Tableros Estructurales, pasa exactamente lo mismo: Existen distintos materiales, para los que hay diferentes Clases Resistentes y distintas medidas y espesores.

Los materiales más utilizados son : Tableros Contrachapados, Tableros de Virutas Orientadas (OSB), Tableros de Partículas, Tableros de Fibras de Densidad Media (MDF) y Tableros de Fibras Duros (HB) y Semiduros (MB).

En cuanto a las clases resistentes, vienen generalmente determinadas por la clase de servicio para la que son aptos, presentando distintas propiedades mecánicas. La tabla de la izquierda corresponde a tableros OSB-2 y OSB-3.

Las medidas son muy variadas en espesores y en superficie. La medida del tablero es muy importante porque su longitud va a ser la que determine la separación entre elementos lineales, que será siempre divisible entre dicha longitud, para no desperdiciar material ni tiempo en cortes. La más frecuente es de 244x122cm, que procede de las medidas americanas (96×48”). Es el tablero estándar, ya que se trata de una cifra muy fácilmente divisible.

Las uniones se ejecutan principalmente con clavos y tirafondos. Existen infinidad de variedades, según la forma de la punta, el fuste y la cabeza, siendo cada tipo adecuado para la unión de diferentes materiales. Las medidas son importantes, tanto la longitud como el diámetro. Deben estar protegidos frente a la corrosión, según indica el CTE, siendo lo habitual galvanizarlos en caliente.

En el cálculo de entramado ligero de madera hay que tener en cuenta la capacidad de carga lateral en las uniones, ya sea trabajando a simple o a doble cortadura, así como la resistencia a aplastamiento de los perfiles o tableros de madera, que a menudo resultan ser el elemento más débil en la unión. Las uniones con clavos tienen bastante ductilidad, por lo que resisten bien las acciones laterales de viento y sismo.

Además de los elementos de unión tipo clavija, y en combinación con éstos, se utilizan en determinados puntos elementos auxiliares de unión, de los que los más habituales son los que vemos en la imagen: Placas Perforadas, Escuadras, Cartelas de Madera, Placas-Clavo y Estribos. Éstos son puntos singulares en el cálculo de entramado ligero de madera, que hay que abordar de manera específica.

[Extracto de la ponencia de Fernando San Hipólito en Egurtek 2014: “Análisis estructural y optimización del entramado ligero”]

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