Cálculo estructural

Cálculo de estructuras de CLT: Modelización del material

Cálculo de estructuras de CLT

Como ocurre con cualquier elemento de madera, en el cálculo de estructuras de CLT el comportamiento mecánico depende enormemente de la dirección del esfuerzo con respecto a la dirección de las fibras de madera. En el caso de los paneles de madera contralaminada a esta ortotropía intrínseca al material se suma el hecho de que se fabrica mediante el encolado de capas de madera cruzadas 90º. De esta forma el comportamiento del panel varía en función de la dirección de dichas capas y del espesor de las mismas.

Fabricación de panel de madera contralaminada

Este aspecto condiciona en gran medida el proceso de cálculo de las estructuras de CLT puesto que obliga al uso de programas que permitan modelizar correctamente la estructura interna del panel e interpretar las propiedades de rigidez correspondientes a dicha composición. Por otro lado se hace necesario un cuidadoso análisis por parte de un técnico especializado para garantizar que el comportamiento del modelo se ajusta a la realidad estructural.

Cálculo de estructuras de CLT: Modelizando un forjado

Para que veas la importancia de este proceso en el cálculo de estructuras de CLT vamos a plantear un caso sencillo sobre el cual haremos un análisis bajo tres criterios distintos:

  • Criterio 1 - Consideramos el panel de madera contralaminada como si fuese un panel de madera maciza. Te adelantamos que no es una opción válida aunque, por desgracia, de vez en cuando nos encontramos con proyectos calculados de esta forma.
  • Criterio 2 - Modelizamos el panel de CLT de forma correcta, considerando su composición de capas y la orientación real de las mismas.
  • Criterio 3 - Consideramos la composición correcta del panel pero lo orientamos con una rotación de 90º, de forma que no trabaja en su forma óptima.

Vamos a trabajar con un panel de forjado de CLT 200 mm en 5 capas de 40 mm, de 2,2 metros de ancho y 6 metros de luz libre, apoyado en sus extremos sobre muros de CLT y, en uno de sus lados largos, sobre un pórtico de madera de 4 metros.

Cálculo de forjado de CLT

En la siguiente imagen tienes un resumen de algunos de los resultados del cálculo. Como ves, existen grandes diferencias entre los distintos casos. Por eso te adelantábamos antes la importancia de modelizar los paneles de madera contralaminada considerando las propiedades reales del material y la orientación correcta de sus ejes principales.

Resultados de cálculo de estructuras de CLT

Si comparamos el primer modelo (panel de madera maciza) con el segundo (modelización correcta del CLT) encontramos en el primer caso errores graves que van en contra de la seguridad y pueden comprometer el funcionamiento de la estructura. En primer lugar vemos que el panel de madera maciza subestima los desplazamientos en un 31%. Esto nos puede llevar a un análisis incorrecto de los estados límite de servicio y generar un problema de deformaciones y vibraciones en la estructura. Por otro lado, vemos que el momento flector de la viga de madera en el primer modelo es un 19% menor que el real. Evidentemente esto nos conduciría a un error de cálculo de los elementos portantes que podría derivar en el colapso de la estructura.

En el caso del panel de CLT orientado erróneamente se observa una deformación y un momento flector de la viga de apoyo muy superiores a los reales. Esto nos llevaría a sobredimensionar los elementos constructivos, lo cual implicaría un importante sobrecoste del proyecto.

En la siguiente tabla tienes un resumen numérico de los resultados obtenidos:

Resultado 1. Panel macizo 2. CLT correcto 3. CLT mal orientado
Deformaciones (mm) 6,40 (-31 %) 9,30 21,6 (+132 %)
Flector viga (kN·m) 1,25 (-19 %) 1,55 3,85 (+148 %)
Reacción apoyos (kN/m) 5,35 5,53 3,44

 

Como ves, a la hora de elaborar los modelos para el cálculo de estructuras de CLT es muy importante que el programa empleado permita la correcta definición de un panel compuesto por varias capas con distintas propiedades mecánicas. Y lo más importante: es necesario que un técnico especializado valide los resultados obtenidos para detectar posibles errores como la orientación errónea de un panel, la definición incorrecta de los encuentros articulados entre distintos elementos o un planteamiento inadecuado de los apoyos sobre la cimentación.


El contenido de esta publicación está basado en este artículo de la ingeniería italiana Ergodomus.

Deja una respuesta

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos obligatorios están marcados con *