Software de diseño de estructuras mixtas de madera y hormigón (TCC) para el Eurocódigo 5 | Plataforma de ingeniería
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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:
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:
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Paneles de madera CLT
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losa de hormigón armado
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conectores de tornillo inclinado
La calculadora calcula:
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capacidad efectiva
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capacidad de madera
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capacidad de conexión
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comportamiento a la flexión de los compuestos
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comportamiento ante la flexión
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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
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EN 1992-1-1:2004 – Eurocódigo 2: Diseño de estructuras de hormigón
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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:
-
Método gamma ampliado
-
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:
-
Hamm et al., 2010
-
FPInnovations
-
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.
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.


CLT
Tacos
Tornillos
GLT
Corchetes
Estructura ligera
Cubierta acanalada
TCC