Cómo calcular con e-struc una cercha de madera

Ayuda al cálculo de cerchas de madera con e-struc

Hoy vamos a explicar paso a paso como se utiliza la herramienta e-Struc para diseñar y dimensionar una cercha de madera.  ¡¡Regístrate en e-struc y hazlo tú mismo!!

Ayudados de los esquemas en 2D y 3D que podemos ver siempre a la derecha de la pantalla, introduciremos los datos y repasaremos los conceptos principales de geometría y construcción que definen una cercha de madera. Los datos marcados con asterisco son obligatorios. Los demás son opcionales, podemos cumplimentarlos o dejar que el sistema decida por nosotros. También lo podéis ver explicado en nuestro enlace de Youtube Cerchas de madera.

En cada una de las pestañas que abriremos a continuación, al colocar el cursor sobre un dato, aparecerá una explicación algo más detallada sobre el mismo.

Pestaña Geometría

Como vemos en el esquema 2D a continuación, debemos introducir los datos que definen la geometría de la cercha. Las cerchas pueden ser simétricas, es decir, con ambos tirantes iguales, o asimétricas, como la que vamos a calcular. Todas las medidas se dan en proyección horizontal

Ayuda al cálculo de cerchas de madera con e-struc

Los datos son:

*L_vol_izq (m)- longitud del voladizo izquierdo. En este caso 1,0 m.

*L_vol_izq (m)- longitud del voladizo derecho. En este caso 1,0 m.

*L_tir_izq(m)– Longitud del tirante izquierdo, que son 3,55 m en proyección horizontal.

*L_tir_der(m)– Longitud del tirante derecho, que son 5,0 m en proyección horizontal, pues deseamos que la cercha no sea simétrica.

*S(m)– Distancia entre dos cerchas consecutivas, en este caso 2,5 m hay entre ellas.

Todos los demás valores son optativos, y podemos darlos, si tenemos un diseño de cercha concreto, o dejarlos en blanco, como en nuestro ejemplo, para que la altura de la cercha sea la óptima en el diseño. Especialmente relevante es H (m), que es la altura del pendolón, o distancia desde el tirante a la cumbrera.

En el texto se dan proporciones recomendables entre luces, alturas y distancias, pero hemos de tener en cuenta la cubrición y si existe un forjado apoyado en el tirante para que las dimensiones no sean muy grandes ni muy escasas.

La medida (m), se refiere a las unidades en que debemos dar los datos. En este caso todos en metros.

Ya está cumplimentada la primera pestaña, es sencillo, ¿verdad?. Comprobamos los datos y seguimos.

Pestaña secciones de las barras

En esta pestaña vamos a elegir, si lo deseamos, la sección o escuadría de cada una de las barras que forman la cercha.

Verás que no es obligatorio introducir los datos de ancho ni canto, puesto que no hay asteriscos.

Unas medidas están relacionadas con otras, para asegurar la compatibilidad geométrica para las uniones, por eso hay casillas que no pueden cumplimentarse, pues se derivan de las demás.

b_vol_izq/b_fal_izq(mm) – Ancho, tanto del voladizo como del faldón izquierdo, pues la pieza está en continuidad y por eso son la misma medida, dada en milímetros.

h_vol_izq/h_fal_izq(mm)– Canto o altura de la barra, tanto del voladizo como del faldón izquierdo, pues la pieza está en continuidad y por eso son la misma medida, dada en milímetros.

b_vol_der/b_fal_der(mm) – Ancho, tanto del voladizo como del faldón del lado derecho de la cercha, pues la pieza está en continuidad y por eso son la misma medida, dada en milímetros.

h_vol_der/h_fal_der(mm)– Canto o altura de la barra, tanto del voladizo como del faldón derecho, pues la pieza está en continuidad y por eso son la misma medida, dada en milímetros.

b_tir_izq/b_tir_der(mm) – Ancho del tirante de ambos lados, izquierdo y derecho de la cercha, pues la pieza está en continuidad y por eso son la misma medida, dada en milímetros.

h_tir_izq/h_tir_der(mm)– Canto o altura de la barra que forma el tirante, tanto del lado izquierdo como del derecho, pues la pieza está en continuidad y por eso son la misma medida, dada en milímetros.

b_pen(mm)– Es el ancho del pendolón, la barra que une la cumbrera con el tirante de la cercha, en milímetros.

h_pen(mm)– es el canto del pendolón, en milímetros.

b_cod_izq(mm)– Es el ancho del codal izquierdo en milímetros.

h_cod_izq(mm)– Es el canto del codal izquierdo en milímetros.

b_cod_der(mm)– Es el ancho del codal derecho en milímetros.

h_cod_der(mm)– es el canto del codal derecho en milímetros.

Como en el grupo de barras anterior, las medidas del pendolón y de los codales están vinculadas para que la cercha tenga dimensiones compatibles.

En resumen:

Como vemos a la izquierda de la imagen, si cumplimentamos el ancho de un faldón, será el mismo ancho que el otro faldón y que el tirante, la barra horizontal que ata la cercha en su parte inferior. Esto es para que la unión sea homogénea y no haya resaltes entre las diferentes piezas.

En el centro de la imagen, al fijar en 150 mm el ancho del pendolón, los anchos de los codales serán iguales.

Para el canto, igualará los de los dos codales, como puedes ver a la derecha de la imagen.

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Ojo, si introducimos valores, ¡¡estos serán en milímetros!! Pero no es necesario que cumplimentes NINGUNO

Pasamos a la siguiente pestaña, aceptando los datos introducidos.

Pestaña Materiales

Aquí seleccionamos los materiales, tanto la viga como de las chapas y pasadores que garantizarán su continuidad. Fácil, ¡¡solo tres datos y pueden ser desconocidos!!

*Tipo de madera– Es el tipo de madera según el Código Técnico CTE-SE-M. Podemos dejarlo Desconocido, y el sistema elegirá el más frecuente para la zona geográfica en la que se encuentra la cercha. Si se conoce es mejor dar este dato, ya que el cálculo será más ajustado. En nuestra cercha, seleccionamos una madera C20, que es una madera que tenemos accesible. Podemos ver en el CTE a qué tipo de árbol pertenecen los diferentes tipos de madera, incluso las laminadas y microlaminadas. Si no elegimos ninguna, el sistema nos dará la más apropiada, cuyas características técnicas, necesarias para la prescripción y la definición presupuestaria, estarán en la Memoria de Cálculo que se descarga.

*Tipo Acero chapas/perfiles– Es la caracterización técnica de las chapas y perfiles que unirán las barras de la cercha de madera, según la norma EAE española (extraída del Eurocódigo 3 europeo). Podemos dejarlo Desconocido, y el sistema elegirá el más frecuente y apropiado.

*Tipo Acero pasadores– Es la caracterización técnica de los tornillos o pasadores que garantizarán la buena unión de los nudos de la cercha, junto con las chapas, según la norma EAE española (extraída del Eurocódigo 3 europeo). Podemos dejarlo Desconocido, y el sistema elegirá el más frecuente y apropiado.

Estos dos valores de acero los dejaremos “Desconocidos”, y así el sistema nos dirá cuál es más conveniente.

Ayuda al cálculo de cerchas de madera con e-strucYa hemos cumplimentado la pestaña Materiales, eligiendo una madera C20 y casi tenemos definida la cercha.

Pestaña Uso y definición constructiva

Estos datos se refieren a las características constructivas de la cubierta y de los forjados que apoyan sobre la cercha. Son las que definirán las cargas que ha de resistir la estructura. Los datos son muy sencillos porque son características básicas de la cubierta y el forjado, en su caso, que apoyan en la cercha y su uso.

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Datos de la cubierta:

*Soporte– El tipo de forjado por las características constructivas, que escogemos en el listado que se despliega. Puede que no exista soporte, porque el acabado sea directamente el soporte. En este caso, elegiremos “Ninguno”. También podemos dar el valor del peso del soporte, si no es ninguno del listado, escogiendo “Ver valor” en el listado y marcando este valor en la casilla Peso sop. En KN/m2

*Espesor sop. (m)– Es el canto del forjado, medido en metros. Este dato es imprescindible para que el sistema calcule el peso del forjado.

Si marcamos “Ver valor” y damos el peso del soporte, el canto desaparece como opción, pues el sistema ya tiene el dato de peso.

*Acabado- Es el material que se apoya sobre el forjado de cubierta, sobre los faldobes de la cercha. En el listado de los acabados más frecuentes se puede escoger de la cubierta sobre el muro, o bien marcar “Ninguno” si no hay acabado, o bien marcar “Ver valor” y escribir su peso en la casilla Peso Acab. En KN/m2. Nosotros escogemos un doble tablero, con aislamiento y teja.

*Uso de cubierta– En cubiertas sólo puede ser F o G, según el CTE. Si la carga de uso es diferente a las establecidas en el CTE para estos usos, introduciremos la carga real del forjado de cubierta.

Si marcamos “Existe forjado sobre el tirante”, significa que vamos a utilizar los tirantes de las cerchas como vigas de apoyo. Los datos que tenemos que dar son sólo constructivos y de uso.

*Soporte– El tipo de forjado por las características constructivas, que escogemos en el listado que se despliega. Puede que no exista soporte, porque el acabado sea directamente el soporte. En este caso, elegiremos “Ninguno”. También podemos dar el valor del peso del soporte, si no es ninguno del listado, escogiendo “ver valor” en el listado y marcando este valor en la casilla Peso sop. En KN/m2. Nosotros vamos a colocar un tablero de madera entre cada dos tirantes, y así lo señalamos.

*Espesor sop. (m)– Es el canto del forjado, medido en metros. Este dato es imprescindible para que el sistema calcule el peso del forjado. Si marcamos Peso sop., el canto desaparece como opción, pues el sistema ya tiene el dato de peso.

*Acabado– Es el material que se apoya sobre cada uno de los forjados de planta. En el listado de los acabados más frecuentes se puede escoger, o bien marcar “Ninguno” si no hay acabado, o bien marcar “Ver valor” y escribir su peso en la casilla Peso Acab. En KN/m2

*Espesor Acab. (m)– es el espesor total del acabado del forjado, medido en metros, incluyendo plastón, capa de regularización, o cualquier recrecido, además del material de acabado propiamente dicho (madera, linóleo, cerámica, o cualquiera del listado)

En nuestro ejemplo no marcamos acabado ni espesor, pues el tablero hace de acabado.

*Uso forjado– Se puede elegir del listado, según el CTE. Si la carga de uso es diferente a las establecidas en el CTE para estos usos, introduciremos la carga real del forjado del tirante.

En el ejemplo que estamos realizando se trata de una cubierta y un forjado sobre el tirante con las características que se resumen en el cuadro de revisión de datos a continuación:

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Una vez revisados y aceptados los datos anteriores pasamos a la última pestaña.

Pestaña Entorno

Estos datos se refieren a las características ambientales.

*Tipo de construcción– En ella se mide la exposición al ambiente exterior de la madera de la cercha. En nuestro caso es una cercha que se encuentra en el interior de un edificio, pero puede estar al exterior completamente o en un cobertizo, tal como se recoge en el listado disponible.

*Entorno– Se trata del enclave de la construcción, si está más o menos expuesta, y debes elegir en el listado la que más se asemeja. En este caso se trata de una zona rural accidentada.

*Altura cumbrera (m)– Es la distancia en vertical desde la cumbrera de la construcción hasta el terreno firme. Hay que tener en cuanta terraplenes sobre los que el edificio pueda estar asentado, ya que le procuran una mayor exposición al viento. Nuestro edificio mide 12 metros hasta la cumbrera.

Ayuda al cálculo de cerchas de madera con e-strucYa podemos calcular, pulsando el recuadro “Calcular”, la cercha de madera

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Resultados

En la interfaz aparecen todas las secciones de las barras y podremos descargar la memoria constructiva, la memoria de cálculo y el dxf con los planos del mismo, incluso las uniones entra las diferentes barras, con las características de chapas y tornillos.

 

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En la imagen diagramas de cortantes y momentos flectores que se obtienen en la memoria de cálculo

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Si deseas modificar datos, o no estás satisfecho con los resultados y quieres cambiar dimensiones, puedes hacerlo presionando el botón “Modificar” abajo a la derecha, debajo de los resultados. Aparecerán en orden todas las pantallas para que puedas cambiar lo que desees y recalcular la cercha.

La imagen tiene un atributo ALT vacío; su nombre de archivo es llamada-Cerchas.jpg

En la imagen el plano general de la cercha generado en dxf:

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En este caso revisamos las dimensiones de codales y pendolón, pues nos parece poco proporcionada. Fijamos en 180 tan h_pen(mm) como h_cod_izq(mm). Automáticamente h_cod_der(mm), y la cercha se recalcula y queda como se ve a continuación:

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Y los detalles de las uniones entre barras, generado en dxf:

Ayuda al cálculo de cerchas de madera con e-strucNo te olvides de instalar en tu ordenador el programa abierto y gratuito Open Office antes de descargar los archivos. Open Office te permitirá abrir correctamente los archivos, editarlos o convertirlos a formato .doc o .xls. Así, se pueden modificar en otro programa. En nuestro canal Youtube tienes un tutorial para adaptar la Memoria de cálculo al xls.

¡Y ya está terminada de definir y lista para construir tu cercha de madera!

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