LUR BILDUMA: 17. zk
PRONTUARIO INFORMÁTICO DE LA MADERA ESTRUCTURAL
PRONTUARIO INFORMÁTICO DE LA MADERA ESTRUCTURAL
Vitoria-Gasteiz, 2012
Un registro bibliográfico de esta obra puede consultarse en el catálogo de la Biblioteca General del Gobierno Vasco: http://www.bibliotekak.euskadi.net/WebOpac http://www.bibliotekak.euskadi.net/WebOpac
1ª, agosto 2012 1.000 ejemplares Administrac ión de la Comunidad Autónoma del País Vasco Departamento de Medio Ambiente, Planificaci ón Territori al, Agricultur a y Pesca www.euskadi.net Eusko Jaurlaritzare Jaurlaritzaren n Argitalpen Zerbitzu Nagusia Servicio Central de Publicaciones del Gobierno Vasco Donostia-San Sebastián, 1– 01010 Vitoria-Gasteiz Jesús Cuadrado Rojo, Aimar Orbe Mateo, Eduardo Rojí Chandro, Yokasta García Frómeta, Ramón Losada Rodriguez (UPV/EHU) Jesús Cuadrado Rojo EkipoPO Gráficas Díaz Tuduri, S.L. 978-84-457-3253-3 VI 499-2012
Nota: Se ha tenido especial cuidado en asegurar la objetividad de la información y los datos que se presentan en este documento. Los autores no asumen responsabilidad alguna por los errores o incorrectas interpretaciones que se puedan hacer de la información contenida en este documento y en el programa informático que le acompaña.
Con el fin de d e potenciar el uso de d e la madera, como material estructural competente frente al resto de materiales, además de altamente competitivo dentro de los parámetros de sos tenibi tenibilidad lidad que se buscan hoy en día en los diseños arquitectónicos, el Área de Conocim Conocimiento iento de Ingenier Ingeniería ía de la Construcción de la Universidad Universidad del País Vasco, en estrecha colaboración con los miembros del Comité Organizador del 4º Simposium Internacional de Arquitectura y Construcción en Madera Mad era (EGURTEK) (EGURTEK) ha desarrollado esta nueva herramienta herramienta informática que presentamos. El prontuario informático informático sirve de ayuda en el proceso de cálculo y comprobación de elementos estructurales de madera de forma sencilla y de esta manera, favorecer su uso entre los prescriptores. Se ha tratado de incorporar, una herramienta que está en su primera versión, con una serie de módulos que faciliten facil iten el desarrollo d esarrollo del proyecto, relaci relacionados onados con el cálculo según las características de los diferentes tipos de madera, la elaboración de un pliego de condiciones, una colección de detalles constructivos en formato CAD, o la posibilidad de realizar una aproximación al presupuesto, entre otros. Como novedad significativa, significa tiva, la herramienta incorpora una un a aplicación que permite medir el índice de contribu ción de la estructura es tructura a la sostenibil sostenibilidad idad (ICES), a través de la medida de una serie de indicadores, lo que coloca a la madera en una situación equivalente a la medida de es te índice en otros materiales estructurales habituales como el acero y el hormigón, que ya cuentan con él, en sus respectivas instrucciones normativas. Esperamos que el trabajo y esfuerzo realizado en la elaborac elaboración ión de este prontuario informático informático dé sus frutos y sirva de elemento de continuidad a la pu blicac blicación ión de la «Guía de elementos estructurales adaptada al CTE» que tanto éxito cosechó en el anterior Simposium de EGURTEK, potenciando el uso de la madera en la arquitectura de nuestros días. Los autores
Requisitos recomendados SO Explorador Procesador RAM Espacio en disco
Windows 7 o Windows XP de 32 bits Microsoft Internet Explorer 6.0 o posterior Intel o AMD Dual Core de 2,4 GHz o superi superior or 2GB 512 MB o superior
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El Prontuario Informático de la Madera Estructural (PIME) se plantea como una herramienta de ayuda al Proyectista para poder realizar el diseño y cálculo de estructuras de madera, contemplando en el mismo los diferentes elementos elementos lineales que lo componen (pilares, vigas…) vigas…) Se trata de una herramienta de libre distribución (disponible en su versión 1.0) para la realizac realización ión del predimensi predimensionamiento onamiento de estructuras, o la verific verificación ación de proyectos y diseños existentes y resueltos en estruc turas de madera. El programa ha sido desarrollado en el Departamento de Ingeniería Mecánica, de la Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Bilbao. El programa no quiere competir con otros programas comerciales comerciales destinados a la realización realizac ión de cálculo de d e estructuras, se trata de un complemento a los mismos. El programa se ha dividido en una serie de módulos, que se van a abordar con mayor detalle en los siguientes capítulos del presente documento y que se presentan a continuación:
Se trata de un módulo informativo, en el que se presentan las diferentes especies atendiendo a la normativ normativa, a, y se presentan el conjunto de propiedades asociadas a cada clase resistente, tanto en madera aserrada como en laminada encolada.
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Permite introducir los esfuerzos que tienen que soportar las diferentes secciones y el programa comprueba si la sección es adecuada o no. Permite realizar una serie de comprobaciones como son el posible vuelco lateral en vigas, el pandeo en el caso de pilares, así como el cálculo de la sección con relación a su resistencia al fuego.
Atendiendo a las diferentes tipologías cons tructivas y en base a las acciones existentes, este módulo permite obtener los esfuerzos que han de resistir las secciones.
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Plantea la solución requerida por la normativ normativaa frente a la durabilidad natural, atendiendo a la especie utilizada, y teniendo en cuenta las clases de uso y de servici servicioo correspondientes. Define una “propuesta” de índice contribución a la sostenibilidad sostenibil idad de la solución estructural planteada en madera, de una forma similar, y utilizando la misma metodología, a las que se contemplan en sus correspondientes normativas para el caso del hormigón armado (anejo 13 de la EHE-08) o el caso de las estructuras de acero (anejo 11 de la EAE-11).
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Aporta al proyectista un pliego de prescripciones técnicas estándar, que se encuentra asociado a la especie utilizada, la clase de uso y de servicio, así como al tipo de material utilizado, madera maciza aserrada o madera laminada. En este módulo, se aportan una serie de detalles constructivos, en formato dxf, que permiten al proyectista añadirlos en sus planos de proyecto como detalles de uniones entre elementos constructivos.
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Permite realizar una valoración aproximada de los diferentes elementos constructivos planteados, obteniendo el precio descompuesto de los mismos. Para Para ello se ha tomado como base bas e de referencia, la base de precios de Gobierno Vasco.
En esta prime primera ra versión del programa, el módulo correspondiente al cálculo de las diferentes tipologías de uniones, que aparece como no activo en el menú, se espera implementar en la próxima edición del Prontuario. Con este programa, se quiere promover promover el uso de la madera en construcción como material estructural, teniendo en cuenta, que es uno de los materiales tradicionalmente más utilizado en construcción, y cuyo mal uso en algunas expe experiencias riencias y la ausencia de regulación normativa normativa que ha ha habido durante mucho tiempo, ha provocado provocado su desplazamiento por parte de otros materiales como el hormigón y el acero.
Desde el punto de d e vista de la sostenibilidad sostenibilidad en el sector s ector de la construcción, se puede apostar aposta r por la madera mad era para su uso como material estructural, ya que aporta resistencias elevadas, es aislante, se adapta a geometrías complejas, permite salvar grandes luces con pesos propios bajos y disponer de piezas con radios de curvatura. Hoy en día, gracias a las técnicas de protección existentes existentes y a las soluciones constructivas que se plantean, la madera se puede introducir con gran fuerza en el campo estructural, aportando un gran valor estético y soluciones muy variadas. El Código Técnico de la Edificación por otro lado, permite que la madera pueda competir en el ámbito estructural de la edificación, en las mismas condiciones condiciones que el resto de d e materiales utilizados habitualmente.
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Para minimizar el impacto ambiental, un principio que se debe de utilizar en la construcción de edificios, es la utilización de los recursos naturales presentes en nuestro entorno, reduciendo de esta forma el impacto asociado al transporte de los materiales. Hay que reseñar que en el País Vasco, existe una gran superficie forestal maderable, donde predomina la especie conocida como Pino Radiata (Pinus Radiata D. Don), junto a otras especies que reducen el impacto generado por las emisiones asociadas al transporte y por otro lado, se plantea como un foco generador de empleo en el entorno. Los autores y promotores de esta herramienta agradecerán a los usuarios que avisen de posibles errores mediante correo electrónico a como aparece en el programa dentro de:
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Una vez realizado el proceso de instalación del programa, se genera un icono en el escritorio que da acceso al inicio del programa. Este permite comenzar a operar en el mismo en euskera, castellano o ingles. Seleccionado el idioma, el programa presenta una portada en la que aparecen los patrocinadores y empresas colaboradoras en el desarrollo del programa. Para comenzar hay que abrir el icono correspondiente a nuevo proyecto que aparece en el menú. En el mismo se solicita al usuario que identifique el proyecto, también se puede añadir más información adicional, como es la descripción, o el nombre del proyectista. El programa guardará todos los datos que se generen en dicho proyecto en una carpeta que creará con dicho nombre en la ruta que aparece en la pantalla, y que se puede modificar por el usuario. Una vez creado el nuevo nuevo proyecto en el menú módulos, se pueden ir activando ac tivando cada uno de los diferentes módulos existentes.
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Este módulo está dedicado a aportar al usuario información información relativa al conjunto de propiedades asociadas a cada clase resistente, tanto en madera aserrada, como en laminada encolada. En el caso de la madera aserrada, se ha dividido en 2 grupos, madera de coníferas y madera de frondosas. Para las maderas laminadas también se ha realizado la división división en otros dos grupos, madera laminada encolada homogénea y madera laminada encolada combinada.
Igualmente, el usuario puede disponer del nombre científico y común del conjunto de especies que se encuentran recogido en la norma UNE-EN UNE-EN 3502: 1995 Para las especies predominantes en el País Vasco se ha recogido en una pequeña tabla, las características de la misma incluyendo una imagen de la textura que presenta dicha especie. [Soler [Soler 2001]
En este mismo módulo, se recoge la normativa que permite establecer la clase resistente de las diferentes especies.
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Mediante este módulo, se pretende ayudar al usua rio en la definición de los esfuerzos que tienen que soportar las diferentes secciones. Para ello, se introducen en el mismo las características dimensionales del elemento (longitud e inclinación del mismo con relación a la vertical), hay que establecer el tipo de uniones que presenta el elemento con los apoyos, y se van añadiendo las diferentes acciones ligadas al peso propio (PP), sobrecarga de uso (SU), viento viento (V) o nieve (N), estas se pueden dividir en 2 grupos, puntuales y continuas.
Es importante tomar la notación de “,” para los decimales y tener cuidado con las las unidades en las que se deben deben de introducir los datos y que aparecen siempre sobre la ca silla a rellenar rellenar..
También hay que definir si los valores que se están introduciendo son valores mayorados o sin mayorar, para que lo tenga en cuenta el programa.
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Introducidos los datos en el programa, hay que pulsar el icono correspondiente a “calcular”. Se inician las comprobaciones necesarias y se generan dos modelos de d e informe, informe, que se pueden exportar en formato pdf, para poder guardarlos. Uno de ellos, se corresponde con el listado de los datos de partida introducidos, y el segundo muestra gráficamente los resultados de las envolventes de los esfuerz esfuerzos os axiales, cortantes y momentos flectores. En la carpeta de resultados, se encuentran representados gráficamente estos resultados. En esta pantalla se pueden ir obteniendo numéricamente los resultados con la barra de scroll que aparece en su par te inferior o introduciendo directamente la posición donde se quiere evaluar la acción solicitada, que aparece en la ventana desplegable.
Los resultados aparecerán al pulsar el botón d e “evaluar”. “evaluar”. Estos mismos datos se pueden exportar al modulo que permite realizar la comprobación de la sección (módulo estructu ras). Para Para realizar esta acción basta con pulsar el botón de “exportar”.
Nota: La representación de los Momentos se realiza con el siguiente convenio de signos: “+” hacia arriba, “-“ hacia abajo.
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En este módulo se lleva a cabo el cálculo de las secciones y permite introducir los esfuerzos que tienen que soportar las diferentes secciones de forma manual, ya ya que se puede haber obtenido por algún otro programa de cálculo de estructuras. estruct uras. También se pueden importar del modulo de análisis que se ha descrito en el capitulo precedente.
Los datos correspondientes a los esfuerzos se rellenan en las casillas que aparecen en la pestaña correspondiente a “Datos ELU”. En esta carpeta también se pueden importar los datos obtenidos del modulo análisis. Para Para ello hay que proceder de la forma siguiente: siguiente:
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Si se ha realizado la exportación de datos en el modulo análisis, en el desplegable correspondiente a “todos los elementos” debe de aparecer el archivo en el que se han guardado los datos. Se selecciona dicho archivo. En el desplegable correspondiente a “datos de análisis” aparecerán las diferentes secciones y esfuerzos que se han exportado anteriormente, con las que se puede hacer el cálculo de las mismas. En este caso, se debe de introducir información adicional que no presenta el modulo de análisis, como son las dimensiones de la sección del elemento de estudio, el tipo de madera utilizada y las clase de uso y servicio. Dependiendo del tipo de elemento estructural planteado (pilar, viga), se pueden realizar diferentes diferentes comprobaciones como son:
Marcando en la casilla correspondiente realizarán realizarán las comprobaciones y se pueden realizar varias de forma simultánea. Para hacer la comprobación de vuelco lateral debe de estar activado el mismo y para ello hay que tener introducidos Para introducidos los datos de los esfuerzos a flexión flex ión y cortante correspondientes correspondientes.. Al activar la casilla solicita solicita especificar la situación predominante.
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Para hacer la comprobación correspondiente al pandeo de pilares hay que proceder de modo similar, activando el mismo por disponer de los datos de los esfuerzos a flexión y cortante correspondientes. Al activar la casilla solicita un valor de los coeficientes necesarios para definir la longitud de pandeo, que es función de las restricciones existentes en los extremos. Se aportan dos posibles valores, correspondientes al valor teórico y al valor recomendado, para que el usuario decida cuál es que el que va a utilizar.
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Por último y en combinación con los casos anteriores, el programa permite realizar una comprobación del comportamiento frente al fuego. Hay que establecer las caras expuestas al fuego, y el tiempo de exposición. Una vez selecci seleccionadas onadas las casillas correspondientes a las comprobaci comprobaciones ones que se desean realizar pulsando el botón “calcular”, aparece un informe correspondiente a los cálculos realizados que se puede imprimir y exportar en formato pdf. Estos resultados también se encuentran recogidos recogidos en la pestaña de resultados indicando si la sección cumple (señal de color verde) o no, (señal de color rojo) las comprobaci comprobaciones ones realizadas. En caso negativo, se indica cual es la combinación que produce el fallo.
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En este módulo, se define la solución requerida requerida frente a la durabilidad durabilidad en base a la especie utilizada, utilizada, asociada a la durabilidad durabilidad natural de la misma, así como a su impregnabilidad, y teniendo en cuenta por otro lado, la clases de uso y de servicio en las que se va a encontrar el elemento estructural de madera que se quiere proteger. proteger. El resultado que se obtiene es el tipo de protección a realizar en la madera utilizada utilizada y en los posibles elementos metálicos que se vayan a utilizar en sus uniones.
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Este módulo se plantea como una “propuesta”, de Índice Contribución de las Estructuras a la Sostenibilidad (ICES), en este caso, mediante el uso de la madera. La metodología utilizada “MIVES”, “MIVES”, es la misma que se ha utiliz u tilizado ado en el caso de las estructuras de hormigón, o acero en sus correspondientes normativas, para el caso del hormigón armado (anejo 13, de la EHE-08) o el caso de las estructuras estructu ras de acero (anejo 11, de la EAE-11). De hecho, el planteamiento que presentan una gran parte de los criterios e indicadores utilizados en la misma, son similares a los de ambas normativas, identificando para el caso de la madera los criterios relacionados tanto con el material, como como con las posibles medidas para reducir impactos. El módulo comienza con la contribución social de la sostenibilidad y el coeficiente ligado a la vida útil con la que se diseña el edificio. Seguidamente hay que ir abriendo las ventanas que sirven para realizar la valoración de los diferentes criterios medioambientales, con los cuales se van evaluando los mismos. Las valoraciones, entre 0 y 1, se van ponderando como aparece en el siguiente árbol, de modo que se obtiene el valor de ISMA-EM (Índice de Sensibilidad Medio Ambiental de las Estructuras de Madera).
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