Rehabilitar amb fusta

ESTER MARTÍNEZ NAVARRO i XAVIER BOTET CAMPDERRÓS

INTRODUCCIÓ

L’aparició en els darrers anys de nous productes basats en la fusta industrialitzada, conviden a realitzar una reflexió sobre la seva aplicació en rehabilitació. Un dels camps en què pot resultar interessant la seva aplicació és en la rehabilitació de forjats de fusta, considerant especialment la seva similitud al material existent.

Fins a l’actualitat, la utilització del formigó en la realització de capes de compressió per a la rehabilitació de forjats de biguetes de fusta ha estat un fenomen àmpliament estès. En aquests moments, l’efecte de la utilització del formigó de manera indiscriminada en les rehabilitacions és objecte de debat en els congressos i seminaris sobre rehabilitació. Entre els temes més rellevants es destaca:

• La diferència entre els mòduls d’elasticitat del formigó i la fusta genera moviments que amb el temps debiliten les connexions entre els materials.
• L’aportació d’aigua en el procés constructiu afavoreix l’increment de la humitat en les estructures de fusta amb el conseqüent perill per l’afavoriment de la proliferació de fongs i insectes. Per aquest motiu és necessari disposar una barrera impermeable entre els materials. Aquesta barrera i la poca permeabilitat del formigó redueixen la transpiració necessària dels materials existents.
• La dificultat en la reversibilitat i reparació dels sistemes.

Quant a la fusta com a material, des d’un punt de vista de sostenibilitat no exigeix un procés industrial complex: requereix nivells molt baixos de consum energètic en la seva fabricació en comparació amb el metall o el formigó i, per tant, emet menors emissions de CO₂. En aquest àmbit és molt important garantir l’obtenció de la fusta de boscos gestionats de forma sostenible mitjançant certificats PEFC.

Alhora la utilització de panells de fusta prefabricats, permet introduir el concepte de construcció seca en el món de la rehabilitació, alineant-se així amb la tendència general de la construcció.

L’objectiu del present article és la comparació analítica del reforç de forjats existents de biguetes de fusta mitjançant capa de compressió superior de formigó o mitjançant capa de compressió de fusta contralaminada (CLT). El càlcul s’ha realitzat d’acord a les fórmules de càlcul establertes a l’Annex B de l’Eurocodi-5 i als criteris de resistència, estabilitat i aptitud al servei que preveu el Codi Tècnic de l’Edificació.

Per causa que en el procés de càlcul s’ha recorregut a la utilització de diverses normatives i referències bibliogràfiques, s’ha indicat clarament la normativa o la publicació d’origen de cadascuna de les fórmules o dades utilitzades.

DEFINICIÓ DEL FORJAT EXISTENT

S’ha pres com a referència la rehabilitació d’un forjat de fusta tipus d’un bloc d’habitatges de Barcelona.

Es parteix de l’anàlisi d’una tramada de 5,5 m de llum on les bigues existents mantenen unes dimensions aproximades de 12 x 18 cm amb intereixos de 60 cm salvats per voltes ceràmiques dobles, reblert de morter pobre i acabats amb paviments hidràulics.

Per tal d’ampliar l’estudi, s’ha realitzat també la mateixa comparativa de càlcul, el reforç de biguetes de dimensions superiors: 12 x 24 cm (fig. 1).

Figura 1. Esquema forjat existent. | Esquema forjado existente.

S’ha comprovat l’estat actual de la bigueta existent mitjançant les fórmules clàssiques de resistència de materials i s’ha determinat la seva inviabilitat per a acomplir amb els Estats Límits Últims i Estats Límits de Servei, verificant la necessitat de reforçar.

Per a les biguetes existents es considera la classe resistent de la fusta existent C18.

DEFINICIÓ DEL PROCÉS DE CÀLCUL UTILITZAT EN EL REFORÇ

Per al càlcul de la secció mixta de la bigueta i la capa de compressió, s’assimila a una biga mixta unida amb mitjans de fixació mecànics. L’Eurocodi-5, a l’apartat 9.1.3. Mechanically jointed beams, obliga a la consideració de la influencia del desplaçament de la unió, considerant una relació lineal entre l’esforç i el desplaçament. A l’Annex B del mateix Eurocodi-5 es proposa un mètode de càlcul per a aquesta situació.

9.1.3. Mechanically jointed beams
(1) P If the cross-section of a structural member is composed of several parts connected by mechanical fasteners, consideration shall be given to the influence of the slip occurring in the joints.
(2) Calculations should be carried out assuming a linear relationship between force and slip.
(3) If the spacing of the fasteners varies in the longitudinal direction according to the shear force between s_min and s_max (U < U 4 s_min), an effective spacing s_ef may be used as follows: s_ef = 0,75 s_min + 0,25 s_max
NOTE: A method for the calculation of the load-carrying capacity of mechanically jointed beams is given in Annex B (Informative).

El Codi Tècnic de l’Edificació, a l’apartat 10.1.2. Vigas mixtas unidas con medios de fijación mecánicos obliga també a la consideració del lliscament de la unió excepte en el cas d’unions mitjançant elements inclinats que permetin la formació d’un mecanisme de bieles i tirants i llums inferiors a 12 m. No s’adjunta en aquesta normativa un sistema de càlcul que permeti la consideració del lliscament de la unió.

10.1.2. Vigas mixtas unidas con medios de fijación mecánicos
1. Si la sección transversal de una pieza está formada de varias partes conectadas con medios mecánicos de fijación debe considerarse el deslizamiento de las uniones.
2. Los cálculos pueden considerar que entre fuerza y deslizamiento existe una relación lineal, que en algunos casos se incluye en este DB a través del coeficiente K_ser (tabla 7.1).
3. Hay que resaltar que la tabla 7.1 no incluye clavijas inclinadas (con distintas técnicas de unión), de mucha mayor rigidez que las colocadas ortogonalmente a las piezas que unen. En ese caso, y siempre que el sistema permita la formación de un mecanismo de biela tirante con la biela inclinada formando ángulos entre 40° y 60° con el plano de contacto, y para piezas cuya luz sea menor de 12 m, 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.
4. En el caso de disponer los medios de fijación a distancias variables entre s_mín y s_máx ≤ 4 · s_min, en la dirección longitudinal, la fuerza rasante puede obtenerse considerando una separación eficaz s_ef, definida por la expresión: s_ef = 0,75 · s_mín + 0,25 s_máx

Per al càlcul del present article s’ha considerat el desplaçament de la unió considerant connectors ortogonals al pla de contacte entre els dos materials i basant-se en l’Annex B de l’Eurocodi-5. En alguns punts s’ha fet referència puntual a la proposta de càlcul de capes de compressió de formigó exposada al llibre Intervención en Estructuras de Madera mencionat a la bibliografia.

REFORÇ ESTRUCTURAL MITJANÇANT CAPA DE COMPRESSIÓ DE FORMIGÓ

Definició geomètrica del model

Es pretén reforçar el forjat de fusta existent amb una capa de formigó HA25 de 14,5 cm de gruix (fig. 2).

Es pren aquest cantell de reforç donat que es el cantell mínim que compleix amb totes les comprovacions dels ELU i ELS. Cal tenir en compte que es pretén descriure una metodologia de càlcul sense valorar de moment altres apreciacions tècnic-constructives.

El mètode de càlcul proposat consisteix en la definició d’una rigidesa eficaç de la secció (EI_eff) penalitzada per la tipologia de la unió entre els dos materials i considerant la fluència de la fusta i el formigó. Per causa que aquesta fluència influeix significativament en la rigidesa de cada material i, per tant, en el repartiment de tensions, es realitza la comprovació de tensions considerant dues situacions: Estat Límit Últim en situació de càrregues de curta durada (sense considerar fluència) i considerant l’Estat Límit Últim en situació de càrregues de llarga durada (considerant fluència).

Definició de l’estat de càrregues

Pes propi i càrregues permanents: 5,93 kN/m² (75% de la càrrega total).

• Elements existents a mantenir: 0,58 kN/m²
  Volta de doble rajola: 0,4 kN/m²
  Bigues de fusta: 3,8 kN/m³ · 0,18 cm · 0,12/0,6 = 0,14 kN/m²
• Paviment: 1 kN/m²
• Capa de formigó HA de 14 cm = 25 kN/m³ = 0,145 m 5 3,65 kN/m² · 1,2 (increment de pes del formigó addicional que quedarà entre les voltes existents) = 4,35 kN/m².

(No es considera el pes dels envans)

Sobrecàrrega d’ús: 2 kN/m² (25 % de la càrrega total) (segons CTE DB SE-AE Taula 3.1).

Pes propi i càrregues permanents per bigueta:

G_k = 5,93 · 0,60 = 3,56 kN/m

Sobrecàrregues d’ús per bigueta:

Q_k = 2,00 · 0,60 = 1,20 kN/m

Estat de càrregues més desfavorable majorat per bigueta:

γG · G_k + γ_Q · Q_k = 1,35 · 3,56 + 1,5 · 1,2 = 6,60 kN/m

Sol·licitacions

Moment de càlcul:

Tallant de càlcul:

Connexió fusta formigó. Predimensionat

Per fer una aproximació al dimensionat i separacions necessàries dels connectors prenem com a referència el manual «Los conectores entre vigas de madera y losas de hormigón» (Rafael Bellmunt i Ribas. Itec).

Prenem la següent disposició amb connectors de Ø 16 (fig. 3):

• S_mín = 150 mm (laterals de la biga)
• S_máx = 300 mm (meitat central de la biga)
• S_eficaç = 0,75 Smín 1 0,25 Smáx 5 187,50 mm

Mòdul de lliscament de les unions (segons CTE DB SE-M Taula 7.1)

La connexió entre els dos materials no és perfectament rígida sinó que existeix un lliscament que és funció del mòdul de lliscament dels elements de fixació utilitzats. El Codi Tècnic determina uns valors per a aquest mòdul en funció de la tipologia de la unió (taula 1):

• K_ser → N/mm → per pla de tall i per element de fixació
• ρ_m → kg/m³ → densitat mitjana de la fusta
• d₀,d_c → mm → diàmetre de l’element de fixació o connector

Pels càlculs dels estats límits últims s’utilitzarà el factor de lliscament K_u = 2 K_ser/3

K_ser = (r_m^1,5 · d/23) · 2 = (380^1,5 · 16/23) · 2 = 10.306 N/mm → K_u = 2/3 K_ser = 6.871 N/mm

Per fusta C18:

ρ_m = 380 kg/m³

Comprovació E.L.U. de la secció mixta sota càrregues de breu durada (segons Eurocodi-5 Annex B)

Dades de les seccions (fig. 4)

• Dades de la secció de formigó:

• Dades de la secció de fusta:

Factor de penalització de la rigidesa de la secció

Es penalitza la rigidesa de la part de formigó amb aquest coeficient:

Distància entre centres de gravetat

La distància entre el centre de gravetat de la peça de fusta i el centre de gravetat de la secció complerta, a₂, s’obté de l’equilibri de moments estàtics ponderats per les seves rigideses:

Rigidesa eficaç a flexió

Tensions normals (fig. 5)

Comprovació a flexo-tracció a la secció de fusta existent

La tensió màxima de la fusta es la suma de una tensió de tracció i una altra de flexió. L’índex d’esgotament, considerant les resistències de càlcul de la fusta a tracció i a flexió per una durada curta de les càrregues, es la següent:

Resistència de càlcul de la fusta:

Comprovacions al formigó

La tensió màxima de compressió en el formigó, a la cara superior:

0,50 + 7,58 = 8,08 N/mm² < 16,67 N/mm²

Resistència de càlcul del formigó:

La tensió mínima de compressió del formigó, a la cara inferior:

-7,58 + 0,5 = -7,08 N/mm²

Hi han traccions a la cara inferior del formigó que s’hauran d’absorbir amb l’armadura de la llosa.

Tensions tangencials

Resistència de càlcul:

Comprovacions a les connexions

Força rasant del connector (segons Eurocodi-5 Annex B)

Resistència de la fusta a l’aixafament (segons CTE DB SE-M Ap. 8.3.4.1.1)

Resistència a flexió del passador (segons CTE DB SE-M Ap. 8.3.4.1.1)

Moment plàstic de càlcul de l’element metàl·lic:

Comprovacions de la capacitat resistent (segons CTE DB SE M Ap. 8.3.1.2)

La capacitat de càrrega lateral de la barra d’acer amb d = 16 mm es pot determinar com si estigués treballant a tall simple, prenent l’efecte de la capa de formigó com si es tractés d’una placa d’acer gruixuda.

La menor de les tres opcions es superior a la força rasant del connector calculada anteriorment:

Comprovació ELU de la secció mixta sota càrregues de llarga durada. Efecte de la fluència (segons Eurocodi-5 Annex B)

Dades de les seccions.

Mòduls d’elasticitat modificats

L’efecte de la fluència és més marcat en el formigó que en la fusta, per la qual cosa les tensions amb el pas del temps augmenten a la fusta i disminueixen al formigó. Per determinar l’estat de tensions al final de procés es poden utilitzar els mòduls d’elasticitat penalitzats per l’efecte de la fluència (a través dels factors de fluència ponderats per la proporció de les càrregues de diferent durada, 75 % de càrrega permanent i 25 % de càrrega de mitja durada).

D’aquesta manera s’obtenen els següents valors dels mòduls d’elasticitat:

A la primera equació s’han pres com a factors de fluència del formigó com a càrrega permanent 2,4 i per a càrrega de durada mitjana 1,4. Aquest valor de fluència s’obté del llibre Intervención en Estructuras de Madera, tot i que podria determinar-se exactament segons la normativa EHE article 39.7.

A la segona equació es prenen els valors corresponents a la fusta, com a càrrega permanent 0,6 (Kdef ) i per a càrrega de durada mitjana 0,18 (K_def ψ c₂), segons CTE DB SE-M.

Amb aquest mòduls d’elasticitat s’obtenen els següents resultats:

Factor de penalització de la rigidesa de la secció

Distància entre centres de gravetat

Rigidesa eficaç a flexió

Tensions normals

Comprovació a flexo-tracció a la secció de fusta existent

Resistència de càlcul de la fusta:

Comprovacions al formigó

La tensió màxima de compressió en el formigó a la ara superior:

Resistència de càlcul del formigó:

La tensió mínima de compressió del formigó a la cara inferior:

-5,02 + 0,82 = -4,20 N/mm²

Hi han traccions a la cara inferior del formigó que s’hauran d’absorbir amb l’armadura de la llosa.

Tensions tangencials

Resistència de càlcul:

Comprovacions a les connexions

Força rasant del connector

Comprovació estats límits de servei

Deformacions instantànies

Dades modificades necessàries en el càlcul (segons Eurocodi-5 annex B)

Es modifiquen els valors de referència per al càlcul considerant el factor K_ser en lloc del factor K_u. No es considera l’efecte de la fluència (taula 2).

Fletxa instantània produïda per les càrregues permanents

Fletxa instantània produïda per les càrregues variables

Deformació final produïda per les càrregues permanents

Dades modificades necessàries en el càlcul

Es modifiquen els valors de referència per al càlcul considerant l’efecte de la fluència per causa de les càrregues permanents (taula 3).

Fletxa final produïda per les càrregues permanents

Deformació final produïda per les càrregues variables

Dades modificades necessàries en el càlcul

Es modifiquen els valors de referència per al càlcul considerant l’efecte de la fluència per causa de les càrregues variables (taula 4).

Fletxa final produïda per les càrregues variables

Comprovacions (segons CTE DB SE)

Integritat

Integritat dels elements constructius (deformacions després de la posada en obra davant qualsevol combinació d’accions característiques).

Considerem les deformacions diferides de les càrregues permanents i les deformacions instantànies produïdes per les càrregues variables.

El límit de deformació admès en aquestes combinacions d’hipòtesis és:

Comfort

Comfort de l’estructura (deformacions produïda per les accions de curta durada davant qualsevol combinació d’accions característiques).

Considerem deformacions instantànies produïdes per les càrregues variables.

El límit de deformació admès en aquesta combinació d’hipòtesis és:

Aparença

Aparença de l’estructura (deformacions davant qualsevol combinació d’accions quasi permanents):

Considerem les deformacions instantànies i diferides de les càrregues permanents i les deformacions instantànies i diferides produïdes per les càrregues variables.

El límit de deformació admès en aquestes combinacions d’hipòtesis és:

REFORÇ ESTRUCTURAL MITJANÇANT PANELLS DE FUSTA CONTRALAMINADA (CLT)

Definició geomètrica del model

Es planteja com a alternativa reforçar el forjat existent mitjançant panells de fusta contralaminada connectats a les biguetes existents mitjançant tirafons metàl·lics. Estudiem el comportament d’una secció composta per la bigueta de fusta asserrada C18 i la part corresponent a l’intereix d’un panell de fusta contralaminada de 120 mm d’espessor totals (fig. 6).

Cal tenir en compte que algunes de les làmines dels panells de fusta contralaminada es disposen en sentit perpendicular. Només considerarem en els càlculs l’efecte de les làmines disposades en el sentit longitudinal del panell. En el cas del panell escollit, la composició és de 40 + 40 + 40 mm. Les fibres de la capa central estan disposades perpendicularment. Les característiques mecàniques i dimensionals dels panells es prenen del document d’idoneïtat tècnica del producte i del catàleg del fabricant, en aquest cas KLH.

En el cas de la biga mixta fusta-fusta, per causa que el factor de fluència és igual en els dos materials, el repartiment de tensions no varia en el temps. Per això, és suficient realitzar la comprovació de tensions sense penalitzar els mòduls d’elasticitats amb la fluència.

Definició de l’estat de càrregues

Estats de càrregues considerats en els càlculs:

– Pes propi: 2,18 kN/m² (52,1 % de la càrrega total).

• Elements existents a mantenir: 0,58 kN/m².
  Volta de doble rajola: 0,4 kN/m².
  Bigues de fusta: 5 kN/m3 · 0,18 cm · 0,12/0,6 = 0,18 kN/m².
• Paviment: 1 kN/m².
• Panell de fusta contralaminada: 120 mm = 5 kN/m³ · 0,12 m = 0,6 kN/m².

– Sobrecàrrega d’ús: 2 kN/m² (47,88 % de la càrrega total).

Pes propi i càrregues permanents per bigueta: G_k = 2,18 · 0,60 = 1,31 kN/m

Sobrecàrregues d’ús per bigueta: Q_k = 2,00 · 0,60 = 1,20 kN/m

Estat de càrregues més desfavorable majorat per bigueta:

Sol·licitacions

Moment de càlcul:

Tallant de càlcul:

Connexió fusta-fusta

Considerem a priori que necessitarem connectors de diàmetre 10 amb les següents separacions:

S_mín = 150 mm (laterals de la biga)

S_màx = 300 mm (meitat central de la biga)

S_eficaç = 0,75 S_mín + 0,25 S_màx = 187,50 mm (CTE DB SE M Ap.10.1.2)

Mòdul de lliscament de les unions (segons CTE DB SE M Taula 7.1)

Veure la taula 1.

• K_ser → N/mm → per pla de tall i per element de fixació
• ρ_m → kg/m³ → densitat mitjana de la fusta
• d₀, d_c → mm → diàmetre de l’element de fixació o connector

Pels càlculs dels estats límits últims s’utilitzarà el factor de lliscament K_u = 2 K_ser/³.

Comprovació dels estats límits últims (segons Eurocodi-5 Annex B)

Dades de les seccions (fig. 7)

E₁ = 12.000 N/mm² (segons DITE-06/138)

A₁ = (600 · 40) · 2 = 48.000 mm²

I₁ = I_a + I_b + A · (d_a)² + A · (d_b)² = 2 · 3.200.000 + 2 · (24.000 · 40²) = 83.200.000 mm⁴

Dades de la secció de fusta existent:

Factor de penalització de la rigidesa de la secció

Distància entre centres de gravetat

Rigidesa eficaç a flexió

Tensions normals

Veure la figura 5.

Comprovació a flexo-tracció a la secció de fusta existent

La tensió màxima de la fusta és la suma de una tensió de tracció i una altra de flexió. L’índex d’esgotament, considerant les resistències de càlcul de la fusta a tracció i a flexió per una durada curta de les càrregues, és la següent:

Resistències de càlcul de la fusta serrada C18:

Comprovació a flexo-compressió a la secció de fusta contralaminada (CLT)

La tensió màxima de la fusta és la suma de una tensió de compressió i una altra de flexió. L’índex d’esgotament, considerant les resistències de càlcul de la fusta a compressió i a flexió per una durada curta de les càrregues, és la següent:

El límit de deformació admès en aquestes combinacions d’hipòtesis és:

l/300 = 5.500/300 = 18 mm f_fin,p + ffin,v = 9,84 + 6,67 = 16,51 mm > 18 mm → compleix

ANÀLISI COMPARATIVA DELS DOS SISTEMES ESTUDIATS

Havent definit els dos sistemes de càlcul, s’ha realitzat una comparativa amb diferents materials de reforç: formigó armat HA-25, formigó alleugerit HL-20, panells de fusta contralaminada CLT i panells de fusta microlaminada.

S’ha contemplat el reforç de la situació descrita inicialment i, posteriorment, s’han estudiat diverses situacions de reforç modificant la llum, la mida de la bigueta o els criteris d’acceptació dels Estats Límit de Servei, tal com es mostra a continuació.

Resultats obtinguts per al reforç de la situació inicial

A la taula 5 es mostren els resultats obtinguts per a reforçar biguetes de fusta de 12 x 18 cm amb 5,5 m de llum i sobrecàrrega d’habitatge segons descriu el CTE. La limitació de fletxa s’ha determinat segons estableix el CTE-DB-SE.

S’observa que les solucions mitjançant formigó requereixen augmentar el pes del forjat entre un 110,80 % i un 174,40 %. El reforç mitjançant fusta contralaminada CLT, en canvi, gairebé permet mantenir l’estat de càrregues inicial augmentant el pes inicial només un 2,35 %. També es constata que el reforç amb fusta microlaminada no és idoni per a aquesta situació, ja que el màxim espessor comercial no permet complir amb els requeriments de resistència i deformació requerits.

Els cantells del reforç no varien en més de 25 mm, sent la fusta contralaminada el reforç que necessita un cantell inferior i el formigó armat el que necessita un cantell superior.

Resultats obtinguts incrementant la llum inicial a 6,5 m

A la taula 6 es mostren els cantells necessaris per al reforç de biguetes de fusta de 12 x 18 cm amb 6,5 m de llum i sobrecàrrega d’habitatge segons descriu el CTE. La limitació de fletxa s’ha determinat segons estableix el CTE-DB-SE.

En aquesta situació, mentre el pes propi del forjat reforçat amb fusta contralaminada permet gairebé mantenir el pes inicial (s’incrementa en un 12,21 %) la solució amb formigó armat requereix augmentar el pes propi del forjat en un 262,91 %. Si, en canvi, utilitzem formigó alleugerit, l’increment de pes és del 166,67 %. Igual que en el cas anterior, els formats comercials de fusta microlaminada no són vàlids per al reforç del forjat en aquestes situacions.

La solució amb fusta contralaminada permet disminuir el cantell del reforç en 28 mm respecte al formigó alleugerit i 43 mm respecte al formigó HA-25.

Resultats obtinguts disminuïnt la llum inicial a 4,5 m

En aquesta situació s’ha disminuït la llum de càlcul a 4,5 m i s’han mantingut biguetes de fusta de 12 x 18 cm. S’ha mantingut l’estat de càrregues d’habitatge i la limitació de fletxa definida segons el CTE.

Tal com s’observa a la taula 7, les solucions amb fusta permeten disminuir el pes del forjat respecte a la situació inicial entre un 7 % i un 10 %. La solució amb formigó alleugerit augmenta el pes en un 34,74 %, mentre que la solució mitjançant formigó armat augmenta fins a un 79,81 %. Els cantells de reforç necessaris no varien en més de 18 mm.

Resultats obtinguts incrementant la mida de les biguetes a 12 x 24 cm

En aquesta situació s’ha considerat que les biguetes inicials s’incrementen a 12 x 24 cm, considerant també 5,5 m de llum i sobrecàrrega d’habitatge segons descriu el CTE. La limitació de fletxa s’ha determinat segons estableix el CTE-DB-SE.

Tal com s’observa a la taula 8, en augmentar la mida de les biguetes a 12 x 24 cm, els espessors de reforç necessaris disminueixen considerablement. En els casos dels reforços amb sistemes de fusta, tant els panells de fusta contralaminada com els de fusta microlaminada permeten reforçar la secció amb el mínim cantell comercial, 60 mm i 21 mm respectivament. Aquets reforços impliquen una disminució del pes propi del forjat d’un 12,33 % i d’un 21 % respecte a la situació inicial.

Resultats obtinguts sense considerar Estats Límits de Servei

En aquesta situació s’ha realitzat el càlcul del reforç sense considerar els Estats Límits de Servei i dimensionant tant sols per compliment de les tensions admissibles. Aquest cas s’ha realitzat ja que el Codi Tècnic no és sempre d’aplicació en casos de rehabilitació i, per tant, és suficient dimensionar els elements per resistència (taula 9).

En aquest càlcul els cantells necessaris disminueixen 30 mm en el cas de la fusta contralaminada i 25 mm en el cas del formigó HA25 respecte a la limitació de la fletxa màxima. La utilització de fusta contralaminada permet disminuir el pes del forjat respecte a la situació inicial, mentre que la utilització de formigó alleugerit suposa un increment del 85,45 % i la utilització de formigó armat un increment del 150,23 %.

CONCLUSIONS

L’estudi realitzat permet extreure diverses conclusions en relació al reforç de forjats de fusta.

En relació al pes del forjat resultant

Els resultats obtinguts mostren que en tots els casos la utilització de reforços de fusta contralaminada permeten increments de pes molt baixos respecte a la utilització de formigó. En alguns casos el pes del forjat resultant és inferior al pes respecte a l’estat inicial.

En canvi els reforços amb llosa de formigó incrementen de manera substancial el pes del forjat respecte el seu estat original. Es pot concloure que des d’aquest punt de vista el reforç d’un forjat de fusta existent amb lloses de formigó connectades es un sistema adient sempre i quant les dimensions de les biguetes existents tinguin la suficient entitat com per que el sistema mixt es pugui resoldre amb lloses de poc gruix, sent recomanable treballar amb formigons lleugers.

En qualsevol cas convindria analitzar la repercussió dels increments de càrregues sobre la resta d’elements estructurals de l’edifici (estructura vertical i fonaments).

En relació al cantell del reforç

Els resultats mostren que per a llums de 5,5 m i biguetes de 12 x 18 cm, els reforços de fusta permeten uns cantells inferiors respecte a la utilització de formigó. Aquesta diferència augmenta per a llums de 6,5 m. Per a llums de 4,5 m o bé biguetes superiors, de 12 x 24 cm, els cantells necessaris, en canvi, són bastant similars en tots els materials.

En relació a la consideració dels Estats Límits de Servei

En relació a l’afectació de la normativa sobre el reforç, els resultats mostren que en el cas estudiat la no consideració dels Estats Límits de Servei permet disminuir el cantell del reforç entre 25 mm i 30 mm.

Per últim, es pot concloure que des d’un punt de vista numèric la utilització de fusta contralaminada permet disminuir el pes propi del forjat i el cantell del reforç en relació a la utilització de formigó, alleugerit o no. L’increment de pes propi i cantell en els reforços de formigó augmenta especialment per a biguetes amb dimensions reduïdes o bé per a llums grans.

La utilització de formigó alleugerit permet disminuir l’increment de pes, però caldria tenir en compte les dificultats de la posada en obra d’aquest tipus de formigó, especialment pel què fa al procés de bombejat.

La utilització de fusta microlaminada pot ser una bona solució en els casos en què es disposa de biguetes de dimensions considerables o bé amb llums petites, però els formats comercials existents actualment no permeten abordar reforços amb sol·licitacions importants.

Per tant, si sumem a aquestes consideracions qualitatives la creixent inquietud per treballar amb materials de baix impacte ambiental i de respecte amb els materials històrics, es fa evident que reforçar amb elements de fusta proporciona una alternativa viable que aporta avantatges sobre els sistemes de reforç tradicionals amb capa de compressió de formigó.

BIBLIOGRAFIA

Publicacions. Llibres

• Arriaga F., Casanovas X., Ceccotti A., Giordano G., Graus R., Montón J., Navarrete A., Palaia L., Ragazzo F., Tampone G., Uzielli L. «Manual de diagnosi, patología i intervenció en estructures de fusta» (1995) Col·legi d’Aparelladors i Arquitectes tècnics de Barcelona.
• Arriaga F., Peraza F., Esteban M., Bobadilla I., García F. «Intervención en estructuras de madera» (2002) AITIM. Madrid. ISBN 84-87381-24-3.
• Arriaga F., Peraza F., Peraza J. E., «Tableros de madera de uso estructural» (2004) AITIM. Madrid. ISBN 84-87381-28-6.
• Bellmunt i Ribas, Rafael. «Los conectores entre vigas de madera y losas de hormigón» (2003) Área de mantenimiento y de la Rehabilitación. ITEC. ISBN 84-7853-442-3.

Normatives

• Código Técnico de la Edificación.
  — Documento Básico Seguridad Estructural.
  — Documento Básico Seguridad Estructural. Acciones en la Edificación.
  — Documento Básico Seguridad Estructural. Madera.
• EHE 08. Instrucción del Hormigón Estructural.
• Eurocódigo 4: proyecto de estructuras mixtas de acero y hormigón.
• Eurocódigo 5. Proyecto de estructuras de Madera.