Software de diseño de estructuras mixtas de madera y hormigón (TCC) para el Eurocódigo 5 | Plataforma de ingeniería

¡Prueba la calculadora gratuita de compuestos de madera y hormigón (TCC) que aparece a continuación y comprueba tu diseño en cuestión de segundos!

La nueva norma para la ingeniería de la madera maciza en Europa

Los sistemas de suelo compuestos de madera y hormigón (TCC) están suscitando un interés cada vez mayor, ya que los ingenieros buscan soluciones que combinen la sostenibilidad de la madera con la rigidez y la masa del hormigón. Al integrar una losa de hormigón con paneles de madera mediante conectores mecánicos, los sistemas TCC pueden mejorar significativamente la rigidez estructural, el comportamiento frente a las vibraciones y la capacidad de carga en comparación con los suelos construidos únicamente con madera.

A pesar de estas ventajas, el diseño de forjados compuestos de madera y hormigón sigue siendo complejo. El comportamiento estructural depende de la interacción entre la madera, el hormigón y los conectores de corte que transfieren las fuerzas entre ambos materiales. Esta interacción compuesta debe evaluarse cuidadosamente para predecir con precisión la rigidez a la flexión, la distribución de las fuerzas internas y el comportamiento a largo plazo.

En el marco de los Eurocódigos, los sistemas TCC se diseñan habitualmente utilizando la norma EN 1992-1-1 —Eurocódigo 2 (Estructuras de hormigón)— junto con la norma EN 1995-1-1 —Eurocódigo 5 (Estructuras de madera). Dado que los forjados compuestos de madera y hormigón no están cubiertos por las disposiciones simplificadas de «presunción de conformidad», los ingenieros suelen recurrir a métodos analíticos como el método Gamma o el método Gamma ampliado para modelar la acción compuesta parcial y verificar la capacidad estructural, la aptitud para el servicio y el comportamiento de las uniones.

La Plataforma Europea de Ingeniería para el Diseño de Compuestos de Madera y Hormigón (TCC)

Nuestra plataforma realiza una verificación del diseño de estructuras compuestas de madera y hormigón (TCC) según el Eurocódigo 5. El módulo de cálculo incluye:

Comprobación de la capacidad del hormigón, la madera y las uniones: verificación del límite último de resistencia (ULS) en t = 0 y t = ∞
Comprobación de vibraciones: se incluyen varios métodos de análisis de vibraciones (Hamm et al., 2010; FP Innovations; prEN 1995:2023)
Comprobación de la deflexión:se dispone de diagramas de deflexiónpara cada caso de carga.
Comprobación de la geometría de los tornillos: comprobación de la distancia entre tornillos.
Comprobación de la capacidad de diseño de la conexión: Retirada, rotura por tracción y capacidad axial de los tornillos.

Principales capacidades de diseño de estructuras compuestas de madera y hormigón (TCC)

Resumen de los sistemas compuestos de madera y hormigón

Los sistemas compuestos de madera y hormigón (TCC) combinan elementos estructurales de madera con una losa de hormigón unidas mediante fijaciones mecánicas. La interacción entre ambos materiales aumenta la rigidez, la capacidad de carga y el comportamiento frente a las vibraciones en comparación con los sistemas de forjados exclusivamente de madera.

La calculadora de sistemas compuestos de madera y hormigón de SPEC Toolbox permite a los ingenieros analizar sistemas de forjados compuestos formados por:

  • Paneles de madera CLT

  • losa de hormigón armado

  • conectores de tornillo inclinado

La calculadora calcula:

  • capacidad efectiva

  • capacidad de madera

  • capacidad de conexión

  • comportamiento a la flexión de los compuestos

  • comportamiento ante la flexión

  • respuesta a las vibraciones

La interacción estructural entre las capas de madera y hormigón se modela mediante conectores mecánicos y la teoría de vigas compuestas, lo que permite predecir de forma realista el comportamiento del sistema.

Para la región del Eurocódigo, la calculadora utiliza las siguientes normas:

Códigos de diseño

  • EN 1992-1-1:2004 – Eurocódigo 2: Diseño de estructuras de hormigón

  • EN 1995-1-1:2004 – Eurocódigo 5: Diseño de estructuras de madera

Cargando código

  • EN 1991:2002 – Eurocódigo 1: Acciones sobre estructuras

Estas normas definen los modelos de materiales, los coeficientes de seguridad y los procedimientos de verificación utilizados en el análisis.

Geometría y componentes

Un forjado mixto de madera y hormigón consta de dos componentes estructurales principales:

  • Panel de madera CLT

  • losa de hormigón

La losa de hormigón resiste las fuerzas de compresión y aumenta la rigidez a la flexión, mientras que el panel de madera soporta principalmente las tensiones de tracción.

La geometría del sistema viene definida por:

  • Estructura de los paneles CLT

  • espesor de la losa de hormigón

  • parámetros de refuerzo

  • distancia entre conectores

  • longitud del tramo

Estos parámetros determinan la rigidez del conjunto y el comportamiento estructural del sistema de forjado.

El panel CLT se define mediante la introducción manual de capas, en la que el usuario especifica:

  • espesor de la capa

  • orientación de las fibras

  • calidad de la madera

  • configuración en pila

Esto permite modelar configuraciones personalizadas de CLT.

La capa de hormigón se define mediante:

  • calidad del hormigón

  • espesor del hormigón

  • tipo de cemento

  • humedad relativa

Estos parámetros influyen en la rigidez y el comportamiento a largo plazo del sistema compuesto.

Los parámetros de refuerzo incluyen:

  • resistencia del refuerzo

  • diámetro de la barra

  • distancia entre armaduras

Estos valores se utilizan para el control de fisuras y la verificación del refuerzo.

Métodos de diseño

El comportamiento compuesto entre las capas de madera y hormigón se evalúa mediante métodos analíticos que tienen en cuenta la flexibilidad de los conectores.

La calculadora admite los siguientes métodos analíticos:

  1. Método gamma ampliado

  2. Método de la gamma equivalente

Estos métodos determinan la rigidez a flexión efectiva de la sección compuesta, teniendo en cuenta el deslizamiento entre las capas de madera y hormigón.

Otros parámetros de diseño son:

  • factor de rigidez compuesto

  • condición de verificación (t = 0 y t = ∞)

  • factores de diseño de Material Design

Estos parámetros influyen en la verificación estructural de los materiales compuestos.

Cargas

El forjado compuesto se analiza como un sistema de vigas sometido a cargas distribuidas.

Los usuarios definen:

  • longitud del tramo

  • condiciones de asistencia

  • distribución de la carga

El análisis determina:

  • tensiones de flexión

  • fuerzas de cizallamiento

  • tensiones en secciones compuestas

  • fuerzas de cizallamiento en los conectores

Estos valores se utilizan para la verificación de la resistencia máxima y de la aptitud para el servicio.

Métodos de vibración

El comportamiento vibratorio del suelo se evalúa mediante los métodos de evaluación de vibraciones disponibles.

Métodos de vibración disponibles:

  1. Hamm et al., 2010

  2. FPInnovations

  3. prEN 1995:2023

Otros parámetros de vibración son:

  • nivel de rendimiento en pista

  • ancho secundario

  • coeficiente de amortiguación

  • frecuencia de los paseos

  • rigidez del solado flotante

  • condición de apoyo

Estos parámetros influyen en la respuesta dinámica del sistema de suelo.

Datos sobre tornillos

La interacción compuesta entre las capas de madera y hormigón se consigue mediante conectores de tornillo inclinados.

Los usuarios definen:

  • tipo de cierre

  • orientación del tornillo (inclinada)

  • parámetros de rigidez del conector

Las propiedades de los tornillos se definen mediante la introducción manual de datos, incluyendo:

  • tipo de tornillo

  • resistencia a la tracción

  • densidad asociada

  • diámetro nominal

  • longitud del tornillo

  • longitud roscada

  • diámetro interior de la rosca

  • longitud de la punta

La geometría de la conexión se define mediante:

  • distancia a lo largo de la viga (a₁)

  • distancia a lo largo de la viga (a₂)

  • distancia entre bordes (a₃)

  • longitud de empotramiento

  • posición del conector

Estos parámetros determinan la capacidad de transferencia de esfuerzo cortante entre las capas de madera y hormigón.

Comprobaciones de diseño

Una vez finalizado el análisis, la calculadora ofrece un resumen completo de la verificación.

Se evalúan las siguientes comprobaciones:

Estado límite último (en t = 0 y en t = ∞)

  • Capacidad de hormigón

  • Capacidad de madera

  • Diseño de conexiones

Estado límite de servicio

  • Desviación

  • Comportamiento frente a las vibraciones

Cada verificación incluye un índice de utilización y un indicador de aprobado/suspenso, lo que permite a los ingenieros evaluar rápidamente el comportamiento estructural del sistema compuesto de madera y hormigón.

Tutoriales

Diseño de la unión entre el suelo y la pared en estructuras de madera laminada cruzada (CLT)

Diseño de uniones entre losas y vigas

En este tutorial, nos adentramos en la calculadora «Slab-to-Beam» para optimizar esta interfaz habitual. Descubre cómo utilizamos el módulo «Screw» para modelar la interacción entre la losa del piso y la viga de soporte, garantizando una transferencia óptima del esfuerzo cortante y una acción compuesta.

Diseño de unión solapada

Acompáñanos en este análisis del diseño de la unión de media vuelta, centrándonos en cómo mantener la continuidad estructural sin necesidad de placas de acero externas. Mediante el módulo de tornillos, repasaremos la comprobación automática de las distancias entre bordes y los requisitos de espaciado, aspectos fundamentales para este tipo de uniones geométricas tan ajustadas.

Calculadora de paredes CLT

En este vídeo, aprenderás paso a paso a diseñar un elemento de pared típico de CLT. Abordaremos la selección de un proveedor de CLT, el uso de las funcionalidades adecuadas, imágenes dinámicas y contenido didáctico para determinar el espesor y el diseño óptimos del panel. También verás cómo cambiar entre los tipos de estructura de plataforma y de globo, aplicar diferentes métodos de excentricidad y añadir cargas en el plano y fuera del plano, lo que te proporcionará una sólida comprensión de los fundamentos del cálculo y el diseño de paredes de CLT.

La madera maciza está marcando el futuro de la construcción sostenible. Con la aparición de edificios de madera que baten récords en todo el mundo, dominar el diseño con CLT es más importante que nunca. ¡Echa un vistazo a nuestra aplicación CLT Toolbox para acceder a potentes herramientas de diseño, cálculos automatizados y consejos de expertos que te ayudarán a optimizar tus proyectos con CLT!

Calculadora de diseño de diafragmas CLT

Una guía completa para configurar y analizar el comportamiento de diafragmas en la dirección X utilizando CLT Toolbox. Definirás los tipos de tornillos para los cálculos de rigidez, establecerás la geometría de los paneles, los tipos de unión y las anchuras de los paneles. Explicamos cómo introducir las fuerzas ULS y SLS, así como los valores de cortante en el plano y los datos de laminación necesarios. El vídeo concluye con un desglose de los resultados de la deflexión, las acciones de fuerza y las comprobaciones de resistencia según el Eurocódigo 5.

Diseño de resistencia al fuego de los suelos de CLT

Nos complace presentar el tan esperado módulo Fire Design para suelos de CLT, que ya está disponible junto con la calculadora de diseño ambiental en CLT Toolbox.

Este tutorial explica cómo funciona el nuevo módulo, incluyendo qué estándares son compatibles y cómo se calcula la profundidad de los caracteres capa por capa.

Entre las características principales se incluyen:

  • Compatibilidad con múltiples modelos de incendio:
    – Borrador del Eurocódigo 5 (prEN 1995-1-2:2023)
    – Anexo nacional austriaco (ÖNORM B EN 1995-1-2:2011)
    – Ensayos estándar de resistencia al fuego (ISO 834 / EN 1363-1)
  • Flexibilidad para definir capas de protección y lados expuestos al fuego
  • Cálculos automáticos de la profundidad de carbonización capa por capa a lo largo del tiempo
  • Una explicación clara del fallo de la línea de unión y la degradación de la línea de encolado
  • Exportación completa en formato PDF con todos los pasos intermedios, los factores de seguridad y los datos de entrada

Diseñado para ofrecer a los ingenieros transparencia, precisión y rapidez en el cálculo de la resistencia al fuego del CLT.

Diseño de muros de corte de CLT

¡Nos complace anunciar que la segunda versión de nuestra calculadora de muros de corte CLT ya está disponible!

Tras 12 meses escuchando las opiniones de los usuarios, nos complace presentar una herramienta mejorada y más sólida para el diseño de muros de corte.

Los muros de corte de CLT presentan una excelente resistencia en el plano y pueden funcionar como un sistema fiable de resistencia a las cargas laterales.

La segunda versión de la calculadora incluye funciones como cinco métodos de vanguardia para el cálculo de la transferencia de cargas, basados en las investigaciones de Casagrande, Wallner-Novak, Tomasi, Pei y Reynolds. También hemos añadido comprobaciones de deformación lateral y cálculos de rigidez de los paneles siguiendo la guía ProHolz 2014. Por último, incluimos el diseño en el plano del CLT según las normas de ProHolz 2014 y FP Innovations 2019.

Durante el mes de octubre, la calculadora de muros de corte estará disponible en la versión gratuita. Así que entra en la app y échale un vistazo🙂

Calculadora de diseño de suelos de CLT

Acompáñanos mientras exploramos todos los aspectos, desde la elección del panel CLT ideal —tanto si optas por el producto de un proveedor como si introduces manualmente tus propios datos— hasta la selección del anexo nacional adecuado, la definición de cargas y el ajuste de los detalles más precisos. Este vídeo te guía a través de cada etapa, incluyendo el análisis estructural, los cálculos de rigidez e incluso la integración de láminas encoladas en los bordes en tu diseño.

También analizaremos cómo las distintas técnicas de vibración afectan a tu estructura y te mostraremos cómo puedes optimizar tu diseño teniendo en cuenta la rigidez en el plano de la solera de hormigón y la influencia de los apoyos flexibles. Además, podrás hacer un seguimiento de los resultados y las fórmulas a lo largo de todo el proceso, lo que te garantizará estar siempre al tanto de todo.

¡Empecemos!

Calculadora de diseño de diafragmas CLT

Empiece con un enfoque integral del diseño de diafragmas definiendo las fuerzas, las propiedades de los materiales y aplicando los parámetros del Eurocódigo 5. Comience definiendo las fuerzas de entrada que actúan sobre el diafragma en la dirección X y seleccionando los tipos de tornillos para los cálculos de rigidez. Configure la geometría y la orientación del diafragma en los datos introducidos por el usuario, el tipo de uniones de los paneles y la anchura de los paneles con la información técnica facilitada por los proveedores de CLT. Introduzca las fuerzas tanto para el ULS como para el SLS, teniendo en cuenta la dirección de la fuerza. Comprenda los valores de cortante en el plano, los datos de laminación necesarios y los parámetros de diseño clave para el Eurocódigo 5. Por último, analice los resultados de la deflexión, la teoría subyacente, las fuerzas de acción y las comprobaciones de resistencia para garantizar un diseño preciso y eficiente.

Preguntas frecuentes

¿Por qué utilizar suelos compuestos de madera y hormigón?

Los suelos compuestos de madera y hormigón combinan la sostenibilidad de la madera con la rigidez y la masa del hormigón. Esto mejora la rigidez estructural, el comportamiento frente a las vibraciones y la capacidad de carga en comparación con los suelos exclusivamente de madera.

¿Por qué son fundamentales los conectores mecánicos en el diseño de los TCC?

Los conectores mecánicos controlan la transferencia de esfuerzo cortante entre la losa de hormigón y el elemento de madera. Su rigidez y su separación determinan la eficacia con la que ambos materiales actúan conjuntamente como una sección compuesta.

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