En este artículo vamos a ver cómo trabajan y las posibilidad de modificación de los tornillos en el refuerzo de un forjado de madera en número y diámetro de los mismos sin perder capacidad mecánica del refuerzo.
El refuerzo del forjado por la cara superior consiste en añadir, a las viguetas de madera del forjado existente, una losa de hormigón. Así se forma una estructura mixta hormigón-madera en la que el hormigón es la mitad superior de la sección del forjado y las viguetas de madera la mitad inferior.
Tenemos pues un forjado formado inicialmente por viguetas de madera, y vamos a calcular la losa que precisa. Ésta ha de ser tal que el forjado mixto sea válido para las cargas que debe soportar, tanto en lo que se refiere a resistencia como a la deformación máxima que se requiere.
Por lo tanto, al calcular un refuerzo de un forjado de madera por la cara superior, vamos a obtener los siguientes elementos:
Puedes ver todo el proceso en este vídeo:
Los tornillos o conectores tienen la misión de impedir el deslizamiento entra ambas capas, es decir, transmiten el esfuerzo rasante entre el hormigón y la madera. Puedes ver más en profundidad este esfuerzo en el artículo sobre el rasante.
La tensión rasante se calcula en función del cortante máximo, el momento estático respecto la fibra neutra, la inercia y ancho de la pieza.
Si calculamos con e-STRUC un refuerzo de forjado por la cara superior, la aplicación nos va a dar una propuesta de número, diámetro y distancia entre conectores, como en la imagen:
Como podemos ver, se trata de dos tornillos de diámetro 6 mm, separados 50 mm entre sí. En la sección transversal:
Y en la Memoria de cálculo descargada figura:
Como sugerencia de los usuarios de e-STRUC, se plantea la posible modificación de los tornillos en el refuerzo de un forjado de madera. Hay dos posibles cambios de la disposición de los conectores.
Se trata de modificar el diámetro de los conectores para conseguir colocar menos unidades en el refuerzo del forjado de madera, con dos fines:
1.- Si hay varios tornillos en paralelo, se puede reducir su número aumentando el diámetro: Con mayor diámetro puede colocarse un tornillo en lugar de dos, o dos tornillos en lugar de tres.
2.-Si los tornillos están muy próximos a lo largo de la vigueta, aumentar el diámetro nos permitirá colocar los tornillos más separados.
En el punto siguiente veremos un ejemplo práctico.
Los conectores que se utilizan son tornillos barraqueros (serie DIN 571) , especiales para madera, de acero tipo 4.6, 5.6, 6.8, 8.8, 10.9, que son las calidades resistentes habituales del acero de tuercas y tornillos . Lo más habitual en forjados es entre 4.6 y 6.8, lo más frecuente 5.6.
Lo primero es saber cuáles diámetros se manejan comercialmente.
Tornillos disponibles por diámetro:
4 mm
6 mm
8 mm
10 mm
12 mm
Como salvedad, para diámetro del 12 hay que hacer pretaladro para no desgarrar la madera, aunque hay que comprobar desde el diámetro 6 según el CTE. Hay también de 16 mm y 20 mm, pero no se suelen utilizar para refuerzo de forjados. Asimismo el diámetro del tornillo no debe superar el límite de diámetro el valor del ancho de la vigueta según el criterio indicado en 8.3.6 de CTE-SE-M , para no desgarrar la madera.
La equivalencia es por área de la sección del tornillo –o tornillos en paralelo- en proporción a la distancia entre tornillos. Por ejemplo, si se coloca un tornillo con el doble de área que el propuesto, se puede separar el doble de distancia.
En el ejemplo de la imagen del punto anterior hay dos tornillos Ø6, cuya área total de sección es de 28,27×2=56,54 mm2, separados 50 mm.
1.- Podemos sustituirlos por un solo tornillo Ø10, cuya área es de 78,50 mm2
2.- Podemos sustituirlos por un solo tornillo Ø10 y, como el área es mayor que la de los dos tornillos Ø10, se pueden separar, en vez de 50 mm la distancia proporcional que es (78,50/56,54)*50= 69,83 mm.
Siempre hay que remirar si el artículo 8.3.6 del CTE se cumple al cambiar de diámetro, que suele ser que sí.
La modificación de los tornillos en el refuerzo de un forjado de madera también podría ser al revés, bajar el diámetro aumentando el número. Y así, todas las variaciones que convenga.
Eso sí, no te recomendamos superar el diámetro de 10 mm, ya que la madera precisaría un pretaladro para no resultar dañada al colocar el tornillo.
Con estas consideraciones es posible modificar el tipo de tornillos y la separación en el refuerzo de un forjado de madera, de acuerdo a las necesidades o disponibilidades de la obra.
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4 comentarios en “Modificación de los tornillos en el refuerzo de un forjado de madera”
He aplicado esta solución con resultado satisfactorio en la rehabilitación de una antigua masía. La variante respecto de vuestras indicaciones consistió en que los tornillos de diámetro 10 mm se colocaron al tresbolillo a lo largo de las viguetas, es decir, no seguían una línea recta según el eje de las mismas sino en zigzag. Con ello se perseguía evitar el desgarro de la madera y repartir mejor los esfuerzos.
Por último, el hormigón que se utilizó en la chapa de compresión se confeccionó a base de perlita para disminuir la densidad y, por tanto, el peso propio del forjado. Eso supuso una enorme dificultad, tanto en cuanto al suministro como a su puesta en obra. Pero ese ya es otro tema
En el post https://e-struc.com/2020/10/20/modificaciones-tornillos-refuerzo-de-forjado/ explicamos la forma de cambiar la disposición de los tornillos, de forma que se pueda reducir el número y la separación. Muchas gracias por tu comentario y aportación, compartir nuestras experiencias nos anima a hacer el trabajo cada vez mejor.
Buenos días,
tal y como dice Gabriel yo también he visto una solución donde, para reducir el peso del forjado, se utiliza hormigón aligerado en la capa de compresión . En la solución que Vds. proponen ¿sería posible utilizar este tipo de hormigon en lugar del convencional?
Una segunda pregunta: ¿por qué no se tiene en cuenta cuáles son las características de los muros de carga (material empleado para su construcción, ancho ,etc.) ? Da la sensación de que los cálculos asumen que son capaces de soportar cualquier peso sea cual sea el material empleado y su ancho. En los casos que yo me he encontrado son casas antiguas (de finales del XIX) y en su mayoría ni tan siquiera disponen de cimentación aún teniendo alturas de 2 y 3 plantas. Un saludo.
Hola Víctor,
A tu primera pregunta, sí se puede utilizar, pero en el cálculo saldrían conectores más grandes para evitar así el aplastamiento del hormigón.
A la segunda, e-struc tiene en cuenta el material y el ancho, cuánto resiste, la densidad, resistencia al cálculo. En los apoyos de cargaderos en los muros, e-struc los dimensiona en función de la capacidad resistente del muro, por eso es necesario indicar, en la introducción de datos, el tipo de muro, su antigüedad y su estado de conservación.
Gracias por tu comentario. Un cordial saludo.