Pablo Guindos - Conceptos avanzados del diseño estructural con madera

TABLA 1.3.12.2 Típicas verificaciones en cada lámina del CLT a partir de las tensiones laminares estimadas en modelos tipo placa.
Riesgo	Típica verificación
Tensión axial de flexión paralela a las fibras
Tensión axial de flexión perpendicular a las fibras
Tracción/compresión paralela
Tracción/compresión perpendicular
Flexo-tracción/compresión paralela a la fibra
Flexo-tracción/compresión perpendicular a la fibra
Corte interlaminar
Interacción corte interlaminar + corte longitudinal en sección transversal paralela a tablones
Interacción corte de rodadura + tracción/compresión perpendicular

1.4 VERIFICACIONES ANALÍTICAS DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES

Independientemente del modelo de cálculo empleado para determinar las tensiones, es necesario realizar las verificaciones correspondientes a cada solicitación. Es importante notar, que aún a día de hoy, las verificaciones se están consensuando en muchos países por lo que algunas de ellas no se encuentran normalizadas, mientras que en algunos casos no existe consenso o/y valores experimentales de referencia. Aún con todo, el cálculo detallado es en general factible. En la práctica profesional suceden principalmente dos situaciones:

Modelación con elementos bidimensionales

Cuando los paneles de CLT tienen geometrías o/y solicitaciones complejas, los modelos de cálculo casi siempre se basan en modelos bidimensionales (plate o shell según se requiera o no considerar las rigideces de membrana) implementados en programas computacionales, principalmente de elementos finitos. De este modo, las verificaciones se realizan de acuerdo a lo recién indicado en la sección 6.3.12, es decir, las verificaciones se basan más bien en criterios de fallo de combinación de tensiones internas en cada una de las láminas. Este tipo de cálculos es mucho más preciso, porque permiten capturar mucho mejor todas las rigideces de los paneles y sus uniones, consideran los efectos biaxiales, permiten incorporar fácilmente las aperturas, y capturan mejor las concentraciones y distribución de tensiones.

Modelación con elementos tipo viga

En el resto de situaciones, es decir para los casos más sencillos, se realizan verificaciones —que pueden ser analíticas, aunque también computacionales— basadas en modelos tipo viga tal como se resume en esta sección. La simplificación a elementos tipo viga resulta especialmente conveniente para analizar fácilmente el efecto de cargas fuera del plano (rigidez flexional), o cargas axiales y de corte que sean repetitivas, y en las que no se estime que pueda haber algún tipo de fenómeno de inestabilidad. Y aún en el caso de que pudiera haber problemas de estabilidad, pueden realizarse modificaciones para poder seguir abordando el cálculo analizando únicamente tiras de CLT. En efecto, habitualmente las vigas representan tiras de 1m de ancho, así es que no es extraño que los esfuerzos vengan dados como fuerzas y momentos por unidad de ancho. Por supuesto, el ancho estándar de 1 metro no es obligatorio, aunque sí conveniente para comparar resultados, ya que algunos fabricantes pueden facilitar directamente los esfuerzos máximos por unidad de ancho (dependientes de la geometría) que pueden resistir sus productos en lugar de las tensiones/resistencias (independientes de la geometría). En muchas ocasiones, los modelos empleados como base para la derivación de las verificaciones se basan en simplificaciones del modelo de analogía de corte, aunque también se emplean otros modelos como por ejemplo el modelo la extensión del método gamma, el modelo de corte de Schickhofer u otros de los modelos detallados como base teórica de este capítulo. El lector puede revisar los fundamentos de los diferentes modelos de cálculo en las secciones anteriores.

1.4.1 Tracción paralela a la placa

Como se ha introducido en secciones anteriores, se desprecia la rigidez de las capas perpendiculares, y las capas longitudinales se pueden asimilar a un sistema de resortes en paralelo en el cual la fuerza se reparte según rigidez axial, EA. De este modo, la verificación propuesta en la NDS para tracción simple, es análoga a la verificación para madera aserrada, con la excepción de que tan sólo se considera el área neta de las capas paralelas a la tracción, las cuales constituyen el área paralela neta (A0,net), y que tampoco se emplea el factor de minoración por altura (Khf). De este modo, la verificación natural en Chile según el criterio ASD resultaría

O en caso de esfuerzos por unidad de ancho, y tomando el área correspondiente a 1 metro de ancho

En ocasiones algunos productores pueden facilitar directamente el esfuerzo máximo admisible nx,adm para cada uno de sus productos; en tal caso bastaría con verificar

En caso de que la tracción sea en el eje y del panel lógicamente se aplicaría

Por supuesto, el paso de ASD a LRFD es también muy sencillo. En concreto la NDS 2015 propone el uso de los mismos factores de conversión (KF), resistencia (φ) y duración de la carga (λ) que se emplean en la MLE, ver detalles en el Anexo C3.

Recuérdese que lógicamente el área neta está ponderada por el módulo elástico, lo que permite contemplar la situación en la que no todas las láminas tienen la misma rigidez

Esto también es aplicable para el sumatorio de espesores efectivos

De forma análoga, para las tracciones perpendiculares al eje y, deberíamos considerar únicamente las láminas longitudinales respecto de y

En general, en Europa se emplea como referencia el tamaño de la sección que se muestra en la Figura 1.4.1.1 para efectos de ensayos mecánicos de flexión fuera del plano, y tracción y compresión axial. Esta sección resulta ser similar a las secciones que se emplean para caracterizar la MLE, lo que se emplea como argumento para poder aplicar coeficientes en el CLT que son similares a la MLE. En concreto, se tienden a empelar los mismos valores de kmod (humedad, temperatura y tiempo), γM (seguridad del material) y ksys (colaboración en grupo) que la MLE. En cuanto al factor de altura europeo (kh, similar a Khf), actualmente se recomienda no emplearlo, ya que es relativamente infrecuente que las laminaciones tengan una altura muy superior a la sección de referencia —recordar que en la MLE h puede llegar a ser más de 2 metros.