Velocidad de carbonización, factor CL y módulos de elasticidad en madera estructural

Q: ¿Para qué sirve el módulo Emin?

Emin es el módulo de elasticidad para el cálculo de la estabilidad de vigas y columnas, se utiliza en estructuras con problemas de pandeo y su valor ajustado sirve para calcular la tensión crítica de pandeo.

Resumen

El documento explica la velocidad de carbonización de la madera, que permite calcular la sección residual de una pieza, y la velocidad efectiva de carbonización usada para simplificar el cálculo. También define el factor CL de estabilidad lateral de vigas sometidas a flexión, indicando cuándo vale 1 y cómo se calcula, y describe los módulos de elasticidad de referencia (E, Emin y E0,05) para madera aserrada y laminada encolada.

Puntos clave

La velocidad de carbonización β se calcula como profundidad de carbonización dividida entre el tiempo, y se expresa en mm/min.
La velocidad de carbonización depende de la especie (conífera o frondosa), del tipo de madera (aserrada o laminada) y de la densidad.
La velocidad efectiva de carbonización β0 considera las aristas vivas y simplifica el cálculo resistente de la sección residual.
El factor CL vale 1 si d ≤ b, si hay arriostramiento continuo del borde comprimido o si 1 < d/b ≤ 2.
CL debe calcularse para relaciones d/b mayores que 2 y depende de la relación FbE / Fb*.
Los módulos de elasticidad de referencia incluyen la deformación por esfuerzo cortante: E es el valor medio, Emin se usa en el cálculo de pandeo y E0,05 corresponde al percentil 5 %.

Ponte a prueba

10) Velocidad de carbonización y velocidad efectiva de carbonización

Velocidad de carbonización: Existe una relación lineal entre la profundidad de carbonización y el tiempo, por lo que se puede calcular la sección residual de la pieza luego de un tiempo determinado. Es la velocidad con la cual una cierta profundidad de la sección (mm) se carboniza en un minuto. β, expresada en mm/min: β = profundidad de carbonización / tiempo. Depende de:

Especie: conífera o frondosa.
Tipo: aserrada o laminada.
Densidad.

Las aristas al carbonizarse se redondean, adoptando un radio cuyo valor depende del tiempo, tal como puede observarse en la figura.

Esta consideración hace más complejo el cálculo resistente de la sección residual. Es por ello que se define una velocidad de carbonización eficaz, β0, que permite considerar sus aristas vivas, simplificando el cálculo.

11) CL: Factor de estabilidad lateral de la viga

Considera el riesgo de pandeo lateral de una viga cuando es sometida a flexión. CL será igual a 1 cuando se cumpla alguna de las siguientes condiciones:

La altura de una viga sea menor que su ancho (d ≤ b).
Cuando se disponga un arriostramiento continuo del borde comprimido de una viga.
La altura no supera el doble del ancho de la viga (1 < d/b ≤ 2).

CL deberá calcularse para relaciones d/b > 2. Su cálculo no depende solo de la relación d/b, sino también de la relación FbE / Fb*, siendo:

FbE: la tensión crítica de pandeo en miembros flexionados.
Fb*: la tensión de diseño en flexión de referencia multiplicada por todos los factores de ajuste aplicables, excepto CL.

El factor CL se aplica en el cálculo de F'b, tensión de diseño de flexión ajustada.

12) Módulos de elasticidad de referencia

Los valores del módulo de elasticidad de referencia especificados para madera aserrada y madera laminada encolada estructural incluyen el componente de deformación debida al esfuerzo de corte.

Módulo E: son valores medios. La experiencia indica que el valor medio ajustado, E', es adecuado para calcular las deformaciones instantáneas en estructuras usuales.
Módulo Emin: módulo de elasticidad para el cálculo de la estabilidad de vigas y columnas de referencia. Se utiliza en estructuras con problemas de pandeo. Su valor ajustado sirve para calcular la tensión crítica de pandeo.
Módulo E0,05: módulo de elasticidad para el cálculo de deformaciones en situaciones de diseño críticas de referencia. Corresponde al percentil 5% del módulo de

Preguntas frecuentes

¿Qué es la velocidad de carbonización de la madera?

Es la velocidad con la que una cierta profundidad de la sección se carboniza en un minuto, calculada como β = profundidad de carbonización / tiempo, expresada en mm/min. Existe una relación lineal entre profundidad y tiempo, lo que permite calcular la sección residual.

¿Cuándo el factor CL vale 1?

CL vale 1 si la altura de la viga es menor o igual que su ancho (d ≤ b), si se dispone un arriostramiento continuo del borde comprimido, o si la altura no supera el doble del ancho (1 < d/b ≤ 2).

¿Para qué sirve el módulo Emin?