FORJADOS COLABORANTES MADERA-HORMIGÓN

Cada vez se utilizan más los forjados colaborantes madera-hormigón. Se han convertido en un recurso cada vez más habitual en obras de rehabilitación, sobre todo desde la ya lejana entrada en vigor del DB-HR. Sus prestaciones superan con mucho las de los forjados de madera, tanto en resistencia como en rigidez, y permiten alcanzar mayores estándares de calidad.

El secreto de su éxito radica en que permiten solventar un problema latente en gran parte del parque de vivienda histórica, que es la insuficiente rigidez y capacidad de carga de sus forjados. Y además este sistema permite solucionarlo de manera sencilla. Su sencillez constructiva radica en que el propio forjado existente puede servir como soporte para el vertido del hormigón.

Conceptos generales

Su lógica es aplastante. En una vigueta biapoyada, haremos que la madera trabaje a tracción, y el hormigón a compresión. Para ello tan solo necesitaremos unos conectores capaces de vincular esas dos capas y soportar las fuerzas de rasante que se producen entre ellas.

Las explicaciones teóricas o más iniciales de su uso se las escuchamos en persona a Ignacio Paricio (Granada, 2006) o a Robert Brufau (Bilbao, 2010). Luego, en las sucesivas ediciones de Egurtek, hemos ido viendo como los stands de fabricantes y suministradores se iban multiplicando feria tras feria.

En cuanto al tipo de conectores, se vienen imponiendo los de tirafondo cruzado, pero son más exigentes en cuanto a su puesta en obra. Muchas veces se opta por un doble tirafondo, y también los hay de anclaje vertical, que en el fondo, pese al desperdicio de material, terminan siendo los más seguros. En ISOSTATIKA solemos optar por este tipo cuando no tenemos claro cuál va a ser el grado de influencia que va a tener el factor humano en obra (si no conocemos al instalador, o no tenemos seguridad de que se vayan a utilizar los conectores adecuados, optamos habitualmente por conectores verticales).

En cualquier caso, cuanto más unidos estén los dos materiales, mayor será la capacidad resistente y rigidez del conjunto, y los conectores inclinados garantizan mejores conexiones:

Normativa

La normativa de aplicación en estos forjados parte del CTE-SE-M y Eurocódigo 5: Anexo B : Vigas con uniones mecánicas

Las posibilidades de cálculo que permite la normativa actual son las siguientes:

  • Calcular forjados con conexión total (conectores a tracción)
  • Calcular forjados con conexión semirrígida (conectores a cortante): una opción es calcular el coeficiente de desplazamiento (Kser) a cortante sin necesidad de realizar ensayos u obtenerlo mediante ensayo y optimizar el número de conectores

Para poder simplificar el cálculo, el artículo 10.1.2.  del CTE SE M establece que con clavijas inclinadas se puede prescindir del coeficiente Kser, siempre que:

  • El sistema permita la formación de un mecanismo de biela tirante con la biela inclinada formando ángulos entre 40 y 60 grados con el plano de contacto
  • Para piezas cuya luz sea menor de 12m

En estas circunstancias se podrá prescindir del deslizamiento de la unión y realizar el análisis con la sección total a través de la teoría clásica de resistencia de materiales. Es decir, los conectores inclinados permiten conexión rígida.

En el artículo 10.1.2. del CTE SE M también se exige cubrir cortantes, y en el caso de disponer medios de fijación a distancias variables (cumpliendo Smax < 4 x Smin), la fuerza rasante puede obtenerse considerando una separación eficaz Sef definida por la siguiente expresión:

Sef = 0,75xSmin + 0,25xSmax

La misión de los conectores es cubrir la rasante (que en cada punto es de idéntica magnitud a lo que expresa la gráfica de cortante en la zona de unión). Así donde mayor sea el cortante mayor será el número de conectores.

Programa de cálculo de casas comerciales:

Hay muchas casas comerciales que disponen de programas sencillos de usar para realizar este cálculo. Casi todas pecan de ser excesivamente simples (solo calculan elementos biapoyados, no suelen considerar cargas de fuego, etc.). Aún así, son bastante prácticas para los casos más sencillos. Entre otras, podemos señalar dos ejemplos (una para conectores verticales y otra para conectores cruzados):

  • Programa de cálculo de conectores verticales madera-hormigón (TECNARIA)
  • Programa de cálculo de conectores cruzados madera-hormigón (ROTHOBLAAS)

Consideraciones constructivas

Existen aspectos constructivos que hay que tener en cuenta al usar estos sistemas:

  • Es importante destacar que la capa compresora forma parte de la estructura, no es un recrecido de mortero (es decir, será un hormigón y con una resistencia determinada)
  • La capa compresora ha de tener un espesor mínimo de 5 cm para garantizar un recubrimiento adecuado
  • Hay que colocar el mallazo por debajo de las cabezas de los conectores
  • Utilizar un separador entre el tablero y hormigón para evitar que el fraguado dañe la madera, sobre todo si va a quedar vista
  • Controlar que el suelo sobre el que se vierte esté bien apeado durante el vertido

Tan solo dos apuntes finales, de cara al próximo post. No todo es de color de rosa en este campo. En el siguiente post hablaremos sobre la compresión perpendicular en la madera, auténtico cuello de botella de esta solución constructiva, y de cómo solucionarla.

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