Elemento constructivo de madera.

Podrá trabajar con este tipo de elemento cuando tenga licenciado el módulo EMwin - Estructuras de madera. Sólo podrá modificar elementos constructivos de madera cuando se encuentre en el modelo de elementos constructivos.

Este cuadro de diálogo es accesible de tres formas (siempre dentro del modelo de elementos constructivos):

• Seleccionando uno o varios elementos constructivos y entrando en la opción Datos->Entidades seleccionadas ().
• Seleccionando uno o varios elementos constructivos y pulsando ALT+ENTER.
• Haciendo doble clic sobre un elemento constructivo.

Recuerde que los elementos constructivos se generan de forma automática a partir del modelo de barras al acceder a la opción Ver / Modo barras - elementos constructivos ().

Cuando está activa la solapa "Modelo de EC", determinados grupos de barras pasan a formar un elemento constructivo. Si se hace doble clic sobre cualquier elemento constructivo de madera de la estructura, se accede al cuadro de Propiedades, que tiene ciertos apartados en común con el mencionado en el apartado anterior. Se distinguen los siguientes apartados dentro de esta ventana:

• Una parte común.
• Una serie de solapas:
  • Sección.
  • Material.
  • Comprobación. 
  • Deformación.

Parte común.

Cuando está activo el "Modelo de EC", además de las opciones indicadas en la ventana Propiedades de la Barra de Madera, se añade la opción Función, que determina el papel que desempeña la barra dentro de la estructura. Según sea la función elegida, variarán las opciones de la solapas "Comprobación" y "Deformación" (aunque esas opciones pueden ser modificadas a voluntad por el usuario). 

Las funciones disponibles para barras de madera (son las mismas que para barras de acero) son las siguientes:

Pilar.

Son barras verticales (o sensiblemente verticales), calculadas como piezas sometidas a cualquier solicitación del cálculo, fundamentalmente compresión en la dirección de la fibra. De cara a su comprobación a compresión, habrá que definir la existencia o no de arriostramiento en los dos planos principales del pilar, para aplicar el coeficiente de pandeo adecuado a cada caso. Así, se definen las siguientes posibilidades:

• Pilar sin arriostramiento: es el caso general, de un pilar que no presenta coacción alguna al movimiento relativo de los nudos que lo definen.
• Pilar arriostramiento x': existe coacción al movimiento relativo de los nudos, pero únicamente en el plano formado por el eje x' local de la sección, y el eje que define el pilar. (plano x'z')
• Pilar arriostramiento y': existe coacción al movimiento relativo de los nudos, pero únicamente en el plano formado por el eje y' local de la sección, y el eje que define el pilar (plano y'z').
• Pilar doble arriostramiento: no existe posibilidad de movimiento relativo entre los nudos.

Cuando se asigna un arriostramiento, lo que se hace es omitir la comprobación a pandeo en esa dirección, lo cual puede no ser recomendable en determinados casos (en la pestaña comprobación el usuario puede ajustar estos parámetros). 

En caso de que la estructura se haya definido como Intraslacional  (ver  Datos Generales), los pilares se tendrán en cuenta en el cálculo como arriostrados (y se comprobarán a pandeo), lo que se traducirá en unos coeficientes de pandeo menores.

Viga.

Las vigas son barras horizontales o inclinadas cuya función principal es la de recibir directamente o indirectamente las acciones sobre la estructura y transmitirlas a los pilares. EMwin comprueba en este tipo de barras el agotamiento de las secciones, considerando pandeo según el eje x', y las deformaciones verticales. Los tipos de barra disponibles son, por cuestiones de homogeneidad, los mismos que para barras de acero (que son los tipos que definía la antigua norma EA-95); entre un tipo y otro de viga, la diferencia está en la flecha máxima admisible, que de acuerdo con el EC-5 Apdo 4.3.1 será:

Función	Flecha instantánea máxima	Flecha total máxima
Viga de cubierta	L/300	L/200
Viga de forjado sin muro <5m	L/360	L/200
Viga de forjado con muro >5m	L/360	L/200
Viga de forjado con muro	L/360	L/200
Viga en ménsula	L/150	L/100
Viga de entramado	L/300	L/200

 

Correa de cubierta.

Las correas de cubierta son barras destinadas a recibir directamente las cargas de una cubierta, y transmitirlas a una serie de dinteles o vigas de cubierta. En general se podrían considerar vigas, pero en este caso no se comprueban a pandeo, dado que en estas vigas no se prevén esfuerzos de compresión, y normalmente las cubiertas ejercerán algún tipo de arriostramiento. La limitación de la flecha es, como en las vigas de cubierta, L/300.

Si se dispone del módulo CMwin, no es necesario introducir las correas en el modelo de cálculo, ya que están incluidas en las cubiertas / forjados de madera (ver ayuda: cubiertas de madera). En caso de querer incluir las correas como barras en el modelo de la estructura, habrá que prestar atención a los apoyos en el resto de la estructura (ver ayuda en correas metálicas).

Barras de cerchas.

Para las barras de elementos en celosía, existe una serie de funciones específicas:

• Cordón superior / Cordón inferior: son las barras principales de la cercha, y se comprueban como vigas, con una limitación de L/300 y L/200 para las flechas instantánea y total.
• Montante: son los elementos verticales que enlazan los cordones, y sólo se comprueba su seguridad frente al agotamiento de la sección.
• Diagonal: son elementos secundarios que triangulan la celosía, y según su disposición pueden trabajar a tracción o compresión. Se comprueban, además del agotamiento de la sección, las deformaciones relativas en las barras.

Elementos destinados a trabajar a tracción:

• Tirante: son barras que se comprobarán únicamente a tracción (en caso de resultar compresiones en la barra no se comprobará).
• Arriostramiento: son barras que se introducen en la estructura para limitar o imposibilitar el movimiento relativo de los nudos de los pilares. Se comprueban, como en el caso de los tirantes) únicamente a tracción, y deben definirse en la estructura con rótulas en ambos extremos (ver solapa "Crecimiento"). Su presencia en la estructura no evita tener que definir manualmente el arriostramiento de los pilares.

Sección.

Ver solapa "Sección" en Modelo de Barras.

Material.

Ver solapa "Material" en Modelo de Barras.

Comprobación.

Estado Límite Último.

• Agotamiento de las secciones por tensiones normales: esta opción activa la comprobación de esfuerzos combinados de flexión con tracción o compresión, de acuerdo con las ecuaciones 6.21, 6.22, 6.23 y 6.24 del CTE-SE-M (que a su vez son las ecuaciones 5.1.9a, 5.1.9b, 5.1.10a y 5.1.10b del EC-5):

Hipótesis	Ecuación 1	Ecuación 2
Tracción y flexión
Compresión y flexión

Donde:

• σ_t,0, σ_c,0, σ_m,x, σ_m,y,  son las tensiones de tracción (t,0),  de compresión (c,0), de flexión según eje x' (m,x) y de flexión según eje y' (m,y).
• f_t,0, f_c,0, f_m,x, f_m,y son las resistencias a tracción en el sentido de la fibra (t,0),  a compresión en el sentido de la fibra (c,0), a flexión según eje x' (m,x) y a flexión según eje y' (m,y).
• k_m es un factor que toma el valor 0,7 para secciones rectangulares y 1 para el resto de secciones (ver CTE-SE-M Apdo 6.1.7 o bien EC5 5.1.6).

 

• Agotamiento de las secciones por tensiones tangenciales: esta opción activa la comprobación frente a tensiones tangenciales originadas por esfuerzos cortantes y de torsión. Las ecuaciones aplicadas son la comprobación básica a esfuerzo cortante indicada en CTE SE-M 6.1.8, y la combinación de cortante y torsión de acuerdo con el EC-5:

Hipótesis	Comprobación
Cortante
Cortante y torsión

Donde:

• τ_v, τ_tor, son las tensiones tangenciales por esfuerzo cortante (v) y momento torsor (tor) en la barra.
• f_v es la resistencia de la sección a tensiones tangenciales.
• k_forma es un coeficiente que depende de la forma de la sección (ver CTE-SE-M 6.1.9).

Pandeo lateral.

El pandeo lateral (o vuelco lateral) es un fenómeno que ocurre en vigas con fuertes luces, sometidas a flexión, por el que se produce un alabeo de la parte comprimida de la sección. Este fenómeno puede estar impedido si la viga está unida a una cubierta o un forjado suficientemente rígido, que arriostre la parte superior de la barra, no siendo necesaria entonces esta comprobación.

Cuando sea necesario comprobar la viga a pandeo lateral, habrá que especificar en la casilla Nº de puntos arriostrados el número de puntos intermedios de la viga en los que se impide el alabeo de la sección (por ejemplo, por la presencia de viguetas transversales). Además, será necesario indicar la posición de las cargas respecto al eje de la viga:

La comprobación a pandeo lateral que realiza EMwin es la desarrollada en el CTE-SE-M 6.3.3 (desarrollada también en EC-5 5.2.2), según la cual, se realiza la comprobación a flexión básica, disminuyendo la resistencia de la madera con un coeficiente k_crit que depende de la esbeltez relativa λ_L:

En el cálculo del momento crítico, la comprobación realizada por ESwin varía ligeramente con respecto a la del Código Técnico, ya que ésta es una simplificación que supone las cargas en el baricentro de la sección. El momento crítico se calcula a partir de la ecuación 6.41 del CTE-SE-M:

En EMwin se utiliza la misma ecuación, pero sin eliminar una simplificación aplicada en el CTE, por la cual se divide la expresión anterior por un coeficiente igual a .

Además, la longitud eficaz L_ef en el CTE se calcula teniendo en cuenta la distribución de la carga y las condiciones de apoyo, mediante un coeficiente β_V:

Sin embargo, EMwin tiene en cuenta el coeficiente anterior (al que llama K₁) y un segundo coeficiente K₂ que depende del punto de aplicación de la carga:

Esta variación está del lado de la seguridad, ya que aumenta la longitud eficaz de la barra. Si no se desea aplicar, bastará con seleccionar "Baricentro", lo que hace K₂=0.

Pandeo Compresión / Flexión.

La comprobación de pandeo por compresión y flexión guarda ciertas analogías con la de pandeo lateral, y se desarrolla en el Apdo. 6.3.2 del CTE-SE-M.

La esbeltez mecánica relativa de la pieza viene dada por la siguiente ecuación:

;

A partir de la esbeltez relativa (que depende a su vez de la esbeltez mecánica λ), se calcula directamente un coeficiente reductor χ_c (nomenclatura según CTE, en el listado de comprobaciones de EMwin aparece como k_c), que viene dado por las ecuaciones 6.36 y 6.37 del CTE-SE-M, además de estar tabulado en el Apdo.6.3.2.2).

La comprobación a pandeo se puede realizar en los dos planos principales de la barra: x'z' (según eje y') e y'z' (según eje x'). Cuando se desactiva una de las casillas Perp. eje x' / Perp. eje y', se está omitiendo la comprobación en según el eje x' (plano y'z') o el eje y' (plano x'z'), respectivamente.

Por último, el usuario puede forzar el valor de los coeficientes β que determinan la esbeltez mecánica de las piezas, activando las casillas Coef. esbeltez β_x'/ β_y'. Esta opción puede ser útil, por ejemplo, cuando se quiera calcular un pilar arriostrado en una sola dirección, entonces habrá que calcular la estructura como Traslacional, e insertar manualmente un coeficiente β  mayor que 0,5 y menor que 1 (en la dirección arriostrada).

Si se deja al programa calcular automáticamente los coeficientes de esbeltez, aplicará el método definido en Datos Generales: Julian-Lawrence o el método de las asimetrías.

Situación de incendio.

Para comprobar la estabilidad en caso de incendio de la barra seleccionada, la casilla "Comprobación de resistencia al fuego" debe estar activada. La comprobación sólo se realizará cuando esté instalado y licenciado el módulo RFwin.

El método empleado por RFwin para calcular la resistencia a fuego de las barras de estructuras de madera es el de la reducción de sección, desarrollado en el CTE-DB-SI Anejo E (también en EC-5 Parte 1-2 Apdo.4). De acuerdo con este método:

• Las barras de las estructuras se someten a las mismas comprobaciones desarrolladas en el documento CTE-DB-SE-M y el EC-5, considerando una cierta reducción del espesor de las barras, igual a una magnitud llamada profundidad carbonizada.
• Las propiedades mecánicas del material se suponen constantes, conservando el valor inicial durante el incendio.
• Los valores de las distintas resistencias (f_c, f_t, f_m, f_v) no se verán afectados por el coeficiente K_mod definido en CTE-SE-M 2.2.3 (y EC-5 Parte 1-1 Apdo.2.2.3.2).

Para que RFwin realice la comprobación de estabilidad en caso de incendio, es necesario que la barra esté definida dentro de un sector de incendio.

Deformación.

Estado límite de servicio.

En este apartado, el usuario puede decidir qué tipo de deformaciones se comprobarán y cuáles no:

• Utilizar valores definidos en datos generales: Esta opción aplica los límites de las flechas definidos en el apartado Edificio del cuadro de Datos Generales.
• Deformaciones (+ desplazamiento nudos): Activando esta comprobación, el programa verifica que la flecha absoluta (es decir, diferencia entre la posición deformada e indeformada de cualquier punto de la viga) no sobrepase un cierto valor. En el valor de la flecha absoluta influye la rigidez de toda la estructura.
• Deformaciones (- desplazamiento nudos): Esta opción activa la comprobación de la flecha relativa de la barra. La flecha relativa es la diferencia máxima entre la posición deformada de cualquier punto de la barra y la línea que une los dos nudos (en la posición deformada) que definen la barra. El valor de la flecha relativa depende de la rigidez de la barra y las condiciones de contorno en los nudos.
• Deformaciones horizontales < Altura planta: Esta opción activa la comprobación del desplome (es una comprobación propia de pilares) en cada planta. Es el desplazamiento del nudo superior del pilar respecto al nudo inferior.
• Deformaciones horizontales < Altura total: Con esta opción activada, se activa la comprobación del desplome total del pilar seleccionado (desplazamiento máximo absoluto horizontal de los nudos del pilar).

Comprobar ELS de Fisuración / Deformación para la hipótesis de carácter...

Esta opción permite fijar la hipótesis de carga para las comprobaciones relativas a los Estados Límite de Servicio de Fisuración y Deformación, pudiendo elegir entre combinaciones de carga de carácter Poco probable (si se desea un análisis muy riguroso), Cuasipermanente (caso normalmente recomendado para la mayoría de las construcciones) y Frecuente (para análisis poco rigurosos). El elegir una combinación y otra al final se traduce en una mayor o menor seguridad frente a los ELS.

Deformaciones límite.

En este apartado se especifican los límites máximos admisibles de las deformaciones verticales instantánea y total. La deformación instantánea es el resultado del cálculo de la estructura, siendo el resultado directo de la aplicación del método de la rigidez. La deformación total es la suma de la instantánea y una deformación diferida producida por la fluencia de la estructura al aplicar las cargas a lo largo del tiempo. De acuerdo con CTE-SE-M 5.1, la flecha total es el resultado de multiplicar la instantánea por un coeficiente (1+k_def), que depende del material, el tipo de producto, y la clase de servicio (condiciones de humedad).