Cálculo de estructuras en CLT: La importancia de conocer el material

Cálculo de estructuras en CLT: La importancia de conocer el material

En el cálculo de estructuras en madera, el comportamiento mecánico depende de la dirección del esfuerzo con respecto a la dirección de la fibra. En el caso de los paneles de CLT, a la ortotropía intrínseca de la madera, se suma el hecho de que se fabrica mediante el encolado de capas de maderas cruzadas en 90°. De esta forma, el comportamiento del panel varía en función de la dirección de dichas capas y del espesor de las mismas.

Cálculo de estructuras en CLT
Composición panel CLT

Este aspecto condiciona en gran medida el proceso de cálculo de las estructuras de CLT, puesto que obliga a interpretar las propiedades de rigidez correspondientes a dicha composición. Por otro lado, se hace necesario un análisis cuidadoso para garantizar que el comportamiento del modelo se ajuste a la realidad estructural.

Ejemplo de cálculo

Para evidenciar la importancia de conocer el material para el cálculo de estructuras en CLT, se platea un caso sencillo sobre el cual se realiza un análisis bajo tres criterios distintos.

La estructura a estudiar es un forjado de CLT de 200 mm de espesor con 5 capas de 40 mm, de 2.2 m de ancho y 6 m de luz libre, apoyado en sus extremos sobre muros de CLT y, en uno de sus lados largos, sobre un pórtico de madera de 4 m.

Cálculo de estructuras en CLT
Forjado de CLT de estudio

En la siguiente imagen se presentan algunos de los resultados del cálculo. Se observa que existen grandes diferencias entre los distintos casos.

Cálculo de estructuras en CLT
Resultados obtenidos a partir de los tres criterios de estudio

Si se compara el primer criterio con el segundo, se evidencia que en el primer caso hay errores graves que van en contra de la seguridad y pueden comprometer el funcionamiento de la estructura. En primer lugar, se observa que el panel de madera maciza subestima los desplazamientos en un 31%. Esto puede llevar a un análisis incorrecto de los estados límite de servicio y generar un problema de deformaciones y vibraciones en la estructura. Por otro lado, el momento flector de la viga de madera en el primer modelo es un 19% menor que el real.
Evidentemente esto conduciría a un error de cálculo de los elementos portantes que podría derivar en el colapso de la estructura.

En el caso del panel de CLT orientado erróneamente, se observa una deformación y un momento flector de la viga de apoyo muy superiores a los reales. Esto llevaría a sobredimensionar los elementos constructivos, lo cual implicaría un importante sobrecoste del proyecto.

En la siguiente tabla se presenta un resumen numérico de los resultados obtenidos:

 

Resultado1.Panel macizo2.CLT correcto3.CLT mal orientado
Deformaciones (mm)6.40 (-31%)9.3021.6 (+132%)
Momento flector viga (kN-m)1.25 (-19%)1.553.85 (+148%)

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