Cada vez que abordamos un nuevo trabajo de cálculo de estructuras de madera comenzamos siguiendo una serie de pasos que suelen ser comunes en la mayor parte de los proyectos:
- Plantear el diseño general de la estructura
- Acotar las luces libres
- Definir los materiales de las estratigrafías de los elementos constructivos para analizar las cargas permanentes
- Examinar la ubicación del proyecto para obtener las cargas variables de nieve y viento
- Especificar la sobrecarga de uso a aplicar en función del tipo de construcción
Este último paso, la obtención de la sobrecarga de uso, suele ser la más fácil de obtener pues se encuentra tabulada en las normativas y depende del uso de la estructura portante en cuestión. Por ejemplo, en la tabla 3.1 del Documento Básico de Seguridad Estructural. Acciones en la Edificación del CTE vemos cómo el forjado de una vivienda debe estar diseñado para soportar 2 kN/m² mientras que el de un supermercado debe soportar 5 kN/m² y una cubierta accesible únicamente para su mantenimiento entre 0 y 1 kN/m² en función de su pendiente.
Pues bien, estas sobrecargas de uso en combinación con el resto de acciones superficiales (peso propio de los materiales, nieve, viento...) suelen ser las que tienen mayor incidencia en el cálculo global de la estructura. En general, de ellas dependerá la escuadría de las vigas de un forjado o de los pares de una cercha de cubierta.
Sin embargo, tanto el Código Técnico de la Edificación como el Eurocódigo 1 nos indican que para la determinación de los efectos locales debemos considerar también una segunda carga de uso concentrada cuyo valor en kN lo encontramos en la misma tabla que el de la carga de uso superficial. Para que tengas un orden de magnitud, puedes ver más arriba que en un forjado residencial la carga puntual toma un valor de 2 kN.
Cálculo de tableros de madera
Como vamos a ver a continuación, estas cargas puntuales son determinantes en la comprobación de los tableros derivados de la madera que solemos colocar sobre las vigas de los forjados. Además de la importancia de tenerlas en cuenta vas a ver que también es crucial saber dónde aplicarlas, de forma que en el cálculo consideres la situación más desfavorable que se te pueda presentar en la realidad. Como hacemos siempre en estos casos, vamos a analizar este comportamiento con un ejemplo para que veas gráficamente de qué estamos hablando.
Vamos a considerar un tablero con las siguientes características:
- Material: superPan Tech P5 de FINSA
- Espesor: 25 mm
- Dimensiones: 1 metro de ancho y 2,5 metros de largo
- Apoyos: 4 vigas de forjado que vamos a considerar fijas para el cálculo (no pueden desplazarse en dirección vertical)
Como veíamos en esta entrada, el hecho de contar con un elemento continuo sobre varios apoyos resulta muy interesante porque los momentos flectores positivos y negativos se compensan parcialmente y las deformaciones son mucho más reducidas que en elementos biapoyados. En la siguiente imagen puedes ver cómo se deforma nuestro tablero cuando aplicamos la carga de uso superficial uniforme .
Sin embargo, el modo de deformación del tablero cambia completamente cuando pasamos de considerar cargas uniformes a cargas puntuales. Y no solo eso, las flechas son también muy diferentes si la carga concentrada se aplica en el vano central o en uno de los laterales. Como ves en las siguientes imágenes, para un tablero sobre cuatro apoyos la máxima deformación se produce con la carga puntual en el vano lateral.
Como ves, es fundamental que comprendas que en el cálculo de estructuras de madera debemos dimensionar los tableros para cumplir con los límites de deformación en la situación más desfavorable, que suele producirse al considerar las cargas puntuales concentradas. De lo contrario, aunque la estructura principal del forjado estuviese correctamente dimensionada, el tablero flectaría más de lo deseado al caminar sobre él y la sensación del usuario sería de falta de rigidez general.