Combinación de cargas en estructuras de madera para las normas de madera de Europa y América

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Además de determinar las cargas, se deben considerar algunas particularidades relacionadas con las combinaciones de carga en el cálculo de madera. Al contrario que en las estructuras de acero, donde la carga más grande resulta de todas las acciones desfavorables, en una estructura de madera los valores de resistencia son dependientes de la duración de carga y de la humedad de la madera. También se deben considerar las características especiales para el estado límite de servicio. En el siguiente artículo se habla de los efectos del cálculo de elementos de madera y cómo esto es posible con RSTAB y RFEM.

Cálculo del estado límite último para estructuras de madera

Como se ha mencionado anteriormente, la mayor razón de los componentes resulta generalmente de la mayor carga. En la mayoría de normas europeas y americanas, la resistencia de la madera depende, sin embargo, de la duración de carga y de la humedad de la madera. Por lo tanto, puede suceder que una combinación de carga gobierne incluso si no tiene la carga más grande en relación con la cantidad. Por esta razón, es importante prestar atención para encontrar las combinaciones de carga de gobierno. Esto se muestra gráficamente en la Figura 01.

Imagen 01 - Influencia de la duración de la acción en el valor de cálculo de la resistencia

Ed = valor de cálculo de la carga
Rd = valor de cálculo de la resistencia
t = duración de la carga
g = carga permanente
s = carga de nieve
w = carga de viento

Caso 1:
Combinación de carga de gobierno = g + s + w
Razón: La carga desde g + s + w es la más cercana a la curva Rd .

Caso 2:
Combinación de cargas determinante = g
Razón: La carga desde g es la más cercana a la curva Rd .

Caso 3:
Combinación de carga determinante = g + s
Razón: La carga desde g + s es la más cercana a la curva Rd .

Caso 4:
Combinación de carga determinante = g + s
Razón: La carga desde g + s excede la curva Rd → Ed > Rd .

La influencia de la duración de la carga se considera en [1] con el coeficiente de modificación kmod . En [2] , esta situación se gestiona con el factor CD (ASD) y el factor λ (LRFD). La norma suiza [3] simplemente define la influencia de la duración de carga en la resistencia con el coeficiente ηM y, de este modo, es idéntica para todas las acciones; por lo tanto la figura 01 no es válida en este caso.

Cálculo del estado límite de servicio para estructuras de madera

Cuando se realiza el cálculo del estado límite de servicio, las mayores deformaciones ocurren si se consideran todos los coeficientes de deformación de las acciones desfavorables. Según [1], se deben analizar las siguientes deformaciones, por ejemplo para el anexo de Alemania y Austria:

  • deformación elástica inicial winst
    que consiste en la combinación característica
  • deformación final conaleta
    que consiste en la deformación inicial característica y los coeficientes de fluencia de la combinación cuasipermanente
  • deformación final conaleta, neta
    que consiste en la deformación cuasipermanente inicial y los coeficientes de fluencia de la combinación cuasipermanente. También se calcula con la deformación inicial característica para otros países, pero esto se considera demasiado "estricto" según el Anejo alemán y austriaco.

En [2] , no se explica explícitamente qué casos de carga se deben utilizar para determinar las combinaciones de carga para la capacidad de servicio. Se refiere a las normas de ingeniería de construcción generalmente aceptadas. En este caso, se puede usar el IBC (Código Internacional de Construcción) [4] para determinar la combinación de cargas determinante (ver Capítulo 1604.3). Solo se considera la consideración de la fluencia en [2] . En contraste con otras normas europeas, el IBC considera las acciones con respecto a las deformaciones por separado. Los valores límite sólo resultan de las cargas impuestas, nieve o viento para la deformación y, en el caso de fluencia, desde el peso propio + la carga impuesta.

Según [3] , se deben analizar los siguientes estados límite, entre otras cosas:

  • Situación de proyecto poco frecuente
    que consiste en la deformación inicial característica y los coeficientes de fluencia de la combinación cuasipermanente
  • Situación de proyecto frecuente
    que consiste en la deformación inicial frecuente y los coeficientes de fluencia de la combinación cuasipermanente
  • Situación de proyecto cuasipermanente
    que consiste en la deformación cuasipermanente inicial y los coeficientes de fluencia de la combinación cuasipermanente

Consideración de la duración de carga, humedad y fluencia de la madera en RFEM y RSTAB

Para tener en cuenta la duración de carga, la humedad y la fluencia de la madera, RFEM y RSTAB contienen normas separadas para clasificar los casos de carga y sus combinaciones. Se añade "Madera" como una normativa relevante.

Imagen 02 - Configuración especial para la construcción de madera en los datos generales

En las propiedades de la normas relevante, es posible establecer configuraciones específicas de la norma, como la definición del coeficiente de fluencia. De este modo se realizan las configuraciones necesarias para crear la combinación de carga.

Imagen 03 - Selección del coeficiente de fluencia

Para considerar la influencia de la duración de carga durante el cálculo, se define la duración de carga relevante cuando se crea el caso de carga.

Imagen 04 - Asignación de la duración de la acción para los casos de carga

Se asume automáticamente en los módulos de cálculo (RF-/TIMBER Pro, RF-/TIMBER AWC, RF-LAMINATE y demás) y se asigna a las combinaciones de carga individuales.

Imagen 05 - Asignación de la duración de carga para las combinaciones de carga individuales

Entonces se asegura que siempre se lleve a cabo el cálculo del estado límite último para cada combinación de carga con la menor duración de carga de los casos de carga contenidos.

Para el estado límite de servicio, los valores límites para la situación de cálculo relevante se asignan en los datos generales del módulo adicional correspondiente. Si las combinaciones de carga se han generado manualmente, sin usar la combinación de carga automática, también se deben asignar manualmente.

Imagen 06 - Asignación de la situación de cálculo para el estado límite de servicio

Los valores límite se pueden ajustar en la configuración de la norma o en la configuración del Anejo Nacional para la situación de cálculo relevante.

Imagen 07 - Valores límite para el cálculo de la deformación

Autor

Dipl.-Ing. (FH) Gerhard Rehm

Dipl.-Ing. (FH) Gerhard Rehm

Product Engineering & Customer Support

El Sr. Rehm es responsable del desarrollo de productos para estructuras de madera y proporciona asistencia técnica a los clientes.

Palabras clave

fluencia duración de la carga factor de modificación (kmod)

Referencia

[1]   Eurocódigo 5: Proyecto de estructuras de madera. Parte 1-1: Reglas generales y reglas para edificación; versión alemana EN 1995-1-1:2004 + AC:2006 + A1:2008. Beuth Verlag GmbH, Berlin, 2008.
[2]   National Design Specification (NDS) for Wood Construction 2018 Edition
[3]   SIA 265:2012: Holzbau. Schweizerischer Ingenieur- und Architektenverein, Zürich, 2012.
[4]   2018 International Building Code (IBC)

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  • Actualizado 25. junio 2021

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