Forjados de madera

Entramado ligero

La función de los forjados de madera, dentro del sistema estructural de entramado ligero, es recibir cargas superficiales (su peso propio, el de los tabiques y la sobrecarga de uso), para transmitirlas a los extremos, en forma de cargas lineales sobre los muros.

Los forjados de madera también colaboran en la estabilidad de la estructura, rigidizando el conjunto en planos horizontales.

Los elementos principales son las viguetas que discurren en el sentido de la luz, pero requieren de elementos secundarios, dispuestos transversalmente, que son las viguetas de cabeza y los zoquetes.

Además de las líneas continuas de zoquetes, necesarias para evitar el vuelco de las viguetas, se colocan también zoquetes uniendo las dos viguetas extremas (zoquetes de borde), cuando la última apoya directamente sobre un entramado vertical, para evitar la diferencia de deformación entre ellas.

Los tableros estructurales aumentan la rigidez en el eje de las viguetas y evitan su pandeo, ya que arriostran la parte superior, que es la que está comprimida. La medida del tablero es muy importante porque su longitud va a ser la que determine la separación entre las viguetas, que será siempre divisible entre dicha longitud, para no desperdiciar material ni tiempo en cortes.

Deben contrapearse, de tal forma que no coincidan las juntas, para que los tramos exteriores, que son los más desfavorables, no tengan continuidad en sentido transversal y su efecto quede atenuado.
Los tableros permiten la transferencia de cargas de una vigueta a las contiguas, aumentando su resistencia un 10%, con respecto a la misma pieza considerada de forma aislada. Es lo que el CTE denomina Factor de carga compartida “ksys”.

La mayoría de tableros utilizados en forjados de madera son anisótropos, siendo su resistencia mayor en dirección longitudinal, por lo que siempre hay que disponerlos en dirección perpendicular a las viguetas. De esta manera, se consigue mayor resistencia y un mayor número de tramos del tablero interiores.

Tomemos como ejemplo un tablero de 120x240cm, apoyado sobre viguetas que equidistan 40cm: Si lo disponemos en la dirección de las viguetas, resultan 3 tramos, siendo 1 de ellos interior y 2 exteriores (33% de continuidad). Mientras que, en sentido transversal a las viguetas, resultan 6 tramos, siendo 4 de ellos interiores y 2 exteriores (67% de continuidad).

A ésto hay que añadir que la resistencia a flexión es aproximadamente el doble en dirección paralela a las fibras y la rigidez 2 veces y media superior.

Así pues, en sentido paralelo a las viguetas necesitaríamos un tablero de un 50% más de espesor (aproximadamente).
Se trata de una decisión de diseño, previa a ningún cálculo que permite ahorrar mucho material.

Es muy útil la elaboración de las tablas de cálculo que contemplen toda la casuística que pude presentarse en forjados de madera en viviendas. Para ello, hay que establecer unas bases de cálculo:

Se considera un comportamiento solidario de los tableros, para lo cual es necesario que estén conectados en sentido transversal, mediante machiembrado o grapas de conexión.
Los tableros se colocan siempre en dirección perpendicular a las viguetas, ya que se consigue un número mayor de tramos interiores. Además, los tableros OSB y los contrachapados son anisótropos, siendo su resistencia y su rigidez muy superiores colocándolos perpendiculares a las viguetas.
Los tableros se colocan siempre contrapeados, de tal forma que no hay continuidad entre las juntas en sentido transversal, atenuando el efecto negativo de los tramos exteriores.
En el extremo del forjado, que es el único tramo que no puede tener continuidad, se disminuye la distancia entre viguetas, para compensar (o se enzoquetan las dos primeras viguetas como hemos visto).

El cálculo se hace así de forma global, sin que domine la situación más desfavorable y beneficiando la continuidad sobre los apoyos, que indiscutiblemente favorece el comportamiento del forjado.
La tabla adjunta es para tableros OSB-2 de 2500mm de longitud y espesores de 6 a 25mm. Contempla el índice de agotamiento para cada espesor de tablero, para diferentes pesos propios de forjado (de 0,5 a 2,5kN/m2) y para cada intereje de viguetas sobre las que se apoya, que es siempre divisor de la longitud del tablero. De esta forma es sencillo elegir soluciones estructurales con suficiente seguridad, siendo siempre más rentables cuanto más se apuren las condiciones del tablero (color rojo). No obstante, la rentabilidad hay que analizarla en conjunto con el dimensionamiento de las viguetas.

El cálculo contempla tanto Estado Límite Último (ELU) como Estado Límite de Servicio (ELS), siendo este último el que manda en casi todos los casos.

La tabla puede abordarse a partir de un espesor de tablero fijo, devolviéndote el intereje máximo que soporta, o al revés, desde un intereje fijo puedes buscar el espesor de tablero idóneo.

En cuanto a las viguetas, lo más habitual, dado que sus dimensiones no suelen ir más allá de 4,88m (192 pulgadas), es que apoyen sólo en los extremos. Por tanto, casi todos los tramos son aislados, aunque es posible encontrar tramos interiores, exteriores o en voladizo en forjados de madera.

En su cálculo manda también la deformación, por lo que suelen ser piezas con bastante canto. Las viguetas tienen tendencia al vuelco, así que hay que prever la colocación de zoquetes, tanto más necesarios cuanto mayor es su esbeltez y la luz salvada por el forjado.

Para el cálculo de viguetas también es recomendable la elaboración de tablas. La que vemos más abajo es para forjados biapoyados, construidos con viguetas de madera aserrada, de Clase Resistente C-14.

La serie de perfiles analizados tienen un ancho fijo, variando el canto. En este caso, van desde 38x89mm hasta 38x286mm, que son las medidas típicas americanas. Vemos como la longitud del tablero sigue mandando para determinar el intereje de las viguetas, que resulta de dividir el tablero en partes iguales.

Esta tabla devuelve la luz máxima soportada, según el perfil de las viguetas, el intereje y el peso propio del forjado (de 0,5 a 2,5kN/m2).

En este caso el código de colores va desde las menores luces soportadas (verde) hasta las mayores (rojo).

Para facilitar la valoración económica de los forjados de madera, en la parte sin colorear se recoge el volumen de madera (en m3) necesario para la ejecución de 100m2 de forjado, para cada una de las soluciones. De esta manera, y en combinación con las tablas de los tableros, se puede buscar la solución más económica.

Puede partirse de unos perfiles fijos, buscando el intereje máximo que soportan para la luz del forjado correspondiente, o buscar el perfil necesario para una determinada luz y un intereje fijos.

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

Forjados de madera
Forjado de entramado ligero de madera enzoquetado
Atado de cabezas y terminación de forjado de entramado ligero de madera
Forjado de madera
Componentes de un forjado de entramado ligero de madera
Forjado de entramado ligero de madera con tablero OSB
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Optimización de los tableros de forjados de madera
Forjados de madera
Disposición constructiva de los tableros de forjados de madera
Forjados de madera
Tabla para dimensionado de tableros de forjados de madera
Forjados de madera
Tabla para dimensionado de viguetas de forjados de madera