Actualización de la norma NDS de 2018 para el cálculo con madera contralaminada

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El consejo de madera americano "American Wood Council" (AWC) ha hecho pública la edición de 2018 de la norma "National Design Specification" (NDS) para construcciones de madera. Esta es la segunda edición de la norma NDS que contiene un capítulo dedicado al cálculo de madera contralaminada (CLT). Por lo tanto, se han incluído un par de revisiones en la norma NDS de 2018 en comparación con la edición anterior de 2015.

Revisión 1: Factor de conversión de formato, KF (solo LRFD) - Sección 10.3.10

El factor de conversión de formato de KF se explica con más detalle en la Tabla 10.3.1 [1] . Este valor se tiene en cuenta si la resistencia a cortante por laminación Fs se calcula sólo con LRFD. El factor simplemente ajusta la referencia del valor de diseño por tensiones admisibles (ASD) a la resistencia de referencia de LRFD. Previamente, se estableció este factor en 2,88 en la norma NDS de 2015. En la norma de 2018, se actualizó este valor a 2,00.

El módulo adicional RF-LAMINATE se adaptó cuando se midió con ANSI/NDS AWC 2018 y LRFD al nuevo factor KF para considerar con 2,00.

Imagen 01 - Factor de conversión de formato, KF, cuando se calcula según la norma NDS de 2018 y LRFD en RF-LAMINATE

Revisión 2: rigidez a flexión aparente para los cálculos de deformación - Sección 10.4.1

NDS 2018 estipula en la Sección 10.4.1 [1] que la deformación de una placa de madera contralaminada debe incluir tanto los efectos de la flexión como la deformación por cortante. La norma también recomienda reducir la rigidez a flexión eficaz EIeff para considerar la deformación por cortante en función de la carga de la placa, así como de las condiciones del soporte, la geometría, el vano y la rigidez a cortante eficaz. La rigidez ajustada para la deformación por cortante se llamaaplicación de rigidez a flexión (EI) y se puede calcular con la ecuación 10.4-1 [1] . Se ha modificado ligeramente esta ecuación respecto a la norma de 2015.

En RFEM y RF-LAMINATE, no es posible considerar laaplicación (EI) porque el factor de ajuste de la deformación por cortante Ks para cada placa se debe determinar con la tabla 10.4.1.1 [1] . Ks depende de las condiciones de carga (es decir, carga distribuida uniformemente, carga lineal en el centro del vano, carga lineal en cuartos de punto, etc.) así como de la coacción (fija, articulada, autoportante, etc.). Estas variables no entran necesariamente en las categorías definidas en la tabla 10.4.1.1, sino que pueden incluir varias condiciones de carga diferentes o del empotramiento final. Por lo tanto, RF-LAMINATE adopta un enfoque diferente y más exacto para tener en cuenta los efectos de la deformación a cortante.

RF-LAMINATE aplica la teoría del laminado para calcular la rigidez a cortante eficaz para un panel CLT. La matriz de rigidez completa para cada placa consta de varias entradas de rigidez, incluyendo flexión y torsión, cortante, membrana y excentricidad, junto con las entradas D44 y D55 , que se relacionan específicamente con la rigidez a cortante.

Las entradas D44 y D55 de la rigidez a cortante en la matriz de rigidez global del panel CLT:

Fórmula 1

D = D11D12D1300D16D17D18D22D2300sym.D27D28D3300sym.sym.D38D44D45000D55000sym.D66D67D68D77D78D88Biegung und Torsion: D11 D12 D13 D22 D23 D33Schub: D44 D45 D55Membran: D66 D67 D68 D77 D78 D88Exzentrizität: D16 D17 D18 D27 D28 D38

Las especificaciones técnicas generales [2] , para calcular la rigidez a cortante eficaz, sugieren reducir la rigidez a cortante aplicando un factor de corrección a cortante κ en las direcciones x e y de la placa. Rigidez a cortante eficaz = κGA
Donde,
κ = coeficiente de corrección del esfuerzo cortante
G = módulo de cortante
A = área de la sección

Para un material homogéneo típico, la distribución de la tensión tangencial o cortante tiene forma parabólica cuando se ve la sección del elemento. Para este material homogéneo, se usa típicamente un valor κ de 5/6 o 0.8. Sin embargo, cuando se observa la distribución de la tensión tangencial de un panel CLT, la forma ya no es parabólica y el material no se considera homogéneo, sino isotrópico. Por lo tanto, no se puede usar el factor de 0,8. Hay varias aproximaciones para el coeficiente de corrección del esfuerzo cortante para los paneles CLT que dependen del número de las capas cruzadas.

Imagen 02 - Distribución de la tensión tangencial y las aproximaciones del coeficiente de corrección tangencial

En RF-LAMINATE, el factor de corrección a cortante se considera indirectamente cuando se calculan las entradas de la matriz de rigidez D44 y D55 según la fórmula integral de Grashof [3] .

Fórmula 2

D44,calc'' = 1-t/2t/21Gxz'' (z)zt/2Ex'' (z¯) (z¯ - z0,x)dz¯-t/2t/2Ex'' (z¯) (z¯ - z0,x)2dz¯dz, z0,x = -t/2t/2Ex'' (z¯) z¯dz¯-t/2t/2Ex'' (z¯) dz¯

Fórmula 3

D55,calc'' = 1-t/2t/21Gyz'' (z)zt/2Ey'' (z¯) (z¯ - z0,y)dz¯-t/2t/2Ey'' (z¯) (z¯ - z0,y)2dz¯dz, z0,y = -t/2t/2Ey'' (z¯) z¯dz¯-t/2t/2Ey'' (z¯) dz¯

Los valores de las rigideces D44 , D55 están dados por las siguientes ecuaciones, donde l es la longitud media de las líneas que rodean la superficie como una "caja".

Fórmula 4

D44'' = max D44,calc'', 485 l2 11i = 1n Ex,i''ti312 - 1i = 1n Ex,i''zmax,i3 - zmin,i33

Fórmula 5

D55'' = max D55,calc'', 485 l2 11i = 1n Ey,i''ti312 - 1i = 1n Ey,i''zmax,i3 - zmin,i33

Las entradas D44 y D55 , que se calcularon automáticamente en RF-LAMINATE, ahora considerarán las reducciones de rigidez a cortante requeridas. Además, se usará la misma matriz de rigidez en RFEM para calcular las deformaciones o flechas del panel. Por lo tanto, al reducir la rigidez a flexión eficaz con la teoría del laminado opuesta a la aproximación de los efectos de la deformación a cortante, se cumplen los requisitos para la sección 10.4.1 de la norma NDS de 2018 sobre la consideración de las deformaciones debidas a la flexión así como debidas al esfuerzo cortante para los cálculos por deflexión mediante un enfoque más exacto.

Palabras clave

2018 NDS Madera contralaminada Aglomerante de madera contralaminada Madera Análisis estructural

Referencia

[1]   National Design Specification (NDS) for Wood Construction 2018 Edition
[2]   Schickhofer, G.; Bogensperger, T.; Moosbrugger, T.: BSPhandbuch - Holz-Massivbauweise in Brettsperrholz - Nachweise auf Basis des neuen europäischen Normenkonzepts, 2. Auflage. Graz: Verlag der Technischen Universität Graz, 2010
[3]   Manual RF-LAMINATE. (2016). Tiefenbach: Dlubal Software.

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  • Actualizado 28. diciembre 2020

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