Cálculo de muros de paneles de madera | 1. Determinación del estado límite último y de la rigidez

Artículo técnico

La rigidización de las estructuras de madera se suele llevar a cabo por medio de paneles de madera. Para este propósito, los componentes estructurales que consisten en losas (madera aglomerada, OSB) se conectan con barras. Varios artículos describen los conceptos básicos de este método de construcción y el cálculo en el programa de RFEM. Este primer artículo describe la determinación básica de la rigidez así como el cálculo.

Figura 01 - Construcción de un panel de madera

Estructura del panel de madera

El estado límite último de un panel de madera se determina según las normas, como el Eurocódigo 5 o NDS 2018. En muchos países, la teoría del panel de cortante se usa generalmente para el cálculo.

Como se mencionó al principio, el cálculo de los paneles de madera no es el enfoque principal de este análisis. Por lo tanto, a continuación se describe sólo brevemente según el método regulado en el Eurocódigo 5. Además, estos artículos no van a proporcionar información exhaustiva sobre las reglas geométricas o las distancias mínimas de los medios de fijación.

Un muro de panel de madera se compone de los siguientes elementos:

  • Nervio de la cabeza
  • Nervio interno, si corresponde
  • Revestimiento
  • Medio de fijación
  • Borde de nervio
  • Nervio de pie
El revestimiento se puede realizar en ambos lados o sólo en un lado. Para los muros exteriores, los cálculos se suelen realizar con un revestimiento por un lado debido a razones físico-estructurales.

Figura 02 - Muro de panel de madera

Estado límite último

El revestimiento que consiste de OSB, se coloca generalmente con los nervios por medio de grapas. 

Último estado límite de un medio de fijación:

Ecuación 1:
Momento de fluencia My, Rk = 150 ⋅ d3

Ecuación 2:
Resistencia al aplastamiento del agujero fh, k = 65 ⋅ d -0,7 ⋅ t 0,1

Ecuación 3:
Estado límite último ${\mathrm F}_{\mathrm f,\mathrm{Rk}}\;=\;1,1\;\cdot\;\sqrt{2\;\cdot\;{\mathrm M}_{\mathrm y,\mathrm{Rk}}\;\cdot\;{\mathrm f}_{\mathrm h,1,\mathrm k}\;\cdot\;\mathrm d}$
donde
d = diámetro del medio de fijación
t = espesor del revestimiento

Estado límite último del muro:

Ecuación 4:
Anchura del muro de la relación ${\mathrm c}_{\mathrm i}\;=\;\left\{\begin{array}{l}1\;\mathrm{für}\;{\mathrm b}_{\mathrm i}\;\geq\;{\mathrm b}_0\\\frac{{\mathrm b}_{\mathrm i}}{{\mathrm b}_0}\;\mathrm{für}\;{\mathrm b}_{\mathrm i}\;\geq\;{\mathrm b}_0\end{array}\right.$

Ecuación 5:
Estado límite último ${\mathrm F}_{\mathrm v,\mathrm{Rk}}\;=\;\frac{{\mathrm F}_{\mathrm f,\mathrm{Rk}}\;\cdot\;{\mathrm b}_1\;\cdot\;{\mathrm c}_1}{{\mathrm a}_{\mathrm v}}$
donde
bi = ancho total del muro
h = altura del muro
b0 = $\frac{\mathrm h}2$
av = distancia del medio de fijación

Otros diseños importantes incluyen, por ejemplo, el análisis de pandeo de los nervios de canto, el cálculo del anclaje y el cálculo de pandeo del revestimiento.

Deformación

Equivalente al cálculo del estado límite último, al determinar la rigidez de los cuatro elementos de un panel de madera son importantes para calcular la deformación:

  • Flexibilidad del medio de fijación
  • Flexibilidad del revestimiento
  • Flexibilidad de los nervios
  • Flexibilidad del anclaje

Ecuación 6:
Flexibilidad del medio de fijación (grapa) ${\mathrm u}_{\mathrm k,\mathrm{inst}}\;=\;\left(2\;\cdot\;\mathrm l\;+\;2\;\cdot\;\mathrm h\right)\;\cdot\;\frac{{\mathrm a}_{\mathrm v}}{{\mathrm k}_{\mathrm{ser}}\;\cdot\;\mathrm l^2}\;\cdot\;\mathrm F$

Ecuación 7:
Flexibilidad del revestimiento ${\mathrm u}_{\mathrm G,\mathrm{inst}}\;=\;\frac{\mathrm F\;\cdot\;\mathrm h}{\displaystyle\frac56\;\cdot\;\mathrm G\;\cdot\;\mathrm A}$

Ecuación 8:
Flexibilidad de los nervios ${\mathrm u}_{\mathrm E,\mathrm{inst}}\;=\;\frac23\;\cdot\;\frac{\mathrm F\;\cdot\;\mathrm h^3}{\mathrm E\;\cdot\;\mathrm A\;\cdot\;\mathrm l^2}$

Resumen

Este artículo describe la determinación del estado límite último y la rigidez de un panel de madera. En los siguientes artículos sobre paneles de madera, se usan estos elementos básicos para describir la consideración de estas rigideces en un cálculo bidimensional o tridimensional.

Palabras clave

Placa de madera Muro de panel de madera Madera aglomerada OSB

Referencia

[1]   Colling, F.: Aussteifung von Gebäuden in Holztafelbauart - Grundlagen, Beanspruchungen, Nachweise nach EUROCODE 5, 2. Auflage. Karlsruhe: Ingenieurbüro Holzbau, 2018

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