Guía Técnica X-RAD - es

GUÍA

TÉCN

ICA

2

X-RAD es un sistema de conexión completo para edificios multiplanta de CLT. Se compone de 3 partes: X-ONE conector universal para paneles de CLT;

X-PLATE gama completa de placas de conexión; X-SEAL sistema complementario para la estanqueidad al aire y el confort térmico-acústico.

Simplifica las operaciones en obra, asegurando un montaje rápido y preciso. Comportamiento mecánico, térmico y acústico optimizado para asegurar las máximas prestaciones.

X-ONE

X-PLATE

X-SEAL

X-RAD

RÁPIDO Y PRECISO Levantamiento, desplazamiento y emplazamiento rápidos y seguros.

Montaje en el suelo y entre las paredes superrápido gracias a las uniones empernadas.

COMPLETO Los 3 componentes colaboran entre sí para asegurar en la obra las máximas

prestaciones mecánicas, térmicas y acústicas.

SENCILLOEl panel de CLT con X-RAD se puede aprovechar al máximo utilizando uniones

empernadas sumamente prácticas y rápidas de realizar. Para todo tipo de aplicación.

3

1. Levantamiento y desplazamiento de los paneles

3. Conexión entre las paredes

2. Unión de la pared al suelo

4. Sellado de la conexión

1 2

3 4

4

4. INGENIERÍA ESTRUCTURALEstudios experimentales Modelo de elementos finitos Modelos analíticos Resistencias de proyecto

1. INSTALACIÓN: X-ONEDescripción Emplazamiento Fijación manual Fijación con prensa neumática

2. OBRA: X-PLATEDescripción Unión al suelo Montaje de las paredes

3. REVESTIMIENTO: X-SEALDescripción Comportamiento termohigrométrico Comportamiento acústico

ÍNDICE

5

4. INGENIERÍA ESTRUCTURALEstudios experimentales Modelo de elementos finitos Modelos analíticos Resistencias de proyecto

PRODUCCIÓNY CORTE DE CLT

CONSTRUCCIÓN

TERMOTECNIA

6

INSTALACIÓN

1. X-ONE

SOLUCIÓN ÚNICA Un solo elemento para la transferencia de los esfuerzos de corte y de tracción.

Un solo elemento para levantar, desplazar, emplazar y fijar. Un solo elemento para paneles de CLT de 100mm, 120mm, 140mm, 160mm de espesor.

FUERTE La introducción de 6 tornillos todo rosca de diámetro y longitud elevados, con distribución radial e inclinación simétrica, permite la transferencia de esfuerzos

extremadamente elevados en cualquier dirección.

X-ONE es el componente principal del sistema X-RAD. Objeto de numerosas publicaciones y ganador de prestigiosos premios internacionales, es la primera conexión del mundo

pensada y optimizada para aprovechar al máximo los recursos mecánicos del CLT. Puede utilizarse dentro del sistema completo X-RAD para edificios multiplanta y en todas las aplicaciones que requieren la

transferencia de esfuerzos elevados.

SEGURIDAD ESTRUCTURAL Sistema de conexión ideal para la proyección sísmica con valores de ducti-

lidad probados y certificados (ETA 15/0632)

7

2. X-ONE dentro del sistema X-RAD1. Levantamiento, emplazamiento y conexión de módulos prefabricados

3. Transferencia de esfuerzos horizontales (sismo o viento) al núcleo resistente de CLS 4. Conexión del panel de CLT a estructuras de acero

1

2

3

4

8

X-ONE es un elemento de conexión liviano y com-pacto, apto para asegurar prestaciones mecáni-cas excelentes. Su geometría permite el uso en el sistema X-RAD y como elemento de conexión individual para aplicaciones particularmente complejas.

X-ONE se fija al panel de CLT con 6 conectores XVGS11350 introducidos en preorificios orien-tados. La introducción de los tornillos en el CLT en la dirección dictada por los orificios guía de X-ONE asegura una fijación sumamente resistente a los esfuerzos en cualquier dirección.

1.1 DESCRIPCIÓN

6 conectores todo rosca diámetro 11 mm cód. XVGS11350

2 tornillos autorroscantes HBS5120

conector X-ONE

superficie plana sobre la cual fijar X-ONE

panel de CLT

273

90

90102

273

36

89 113

113

Ø6

Ø6

Ø18

45°

9

Independientemente del espesor del panel y de su colocación en obra, el corte para la fijación de X-ONE se realiza en los vértices de las paredes, a 45°, y tiene una longitud de 360,6mm.

X-ONE se fija sobre la superficie inclinada en po-sición central, tanto respecto de la longitud del corte como en la dirección del espesor del panel (s). Esta regla vale independientemente del espe-sor del panel.

(1) Se recomienda no realizar cortes y mecanizados en el panel de CLT en un radio de 300mm alrededor de X-ONE, para evitar dañar los tornillos de fijación y las herramientas de corte.

(1)

1.2 EMPLAZAMIENTO

255,0 mm

255,0 mm

180,3 mm

360,6 mm

S

s/2

255,0 mm

mín. 300 mm

45°

10

1

El sistema neumático permite emplazar X-ONE de manera rápida y precisa. Los pasos son los siguientes: 1. Acercar las guías laterales a los lados ortogonales del panel para adherir el cuerpo de la pinza al lado oblicuo. Apretar la pinza sobre el panel. 2. Poner X-ONE en el alojamiento sobre la pinza neumática y bloquearlo en posición. 3. Fijar X-ONE al panel con 6 conectores XVGS11350.

1.4 FIJACIÓN CON PRENSA NEUMÁTICA

1.3 INSTALACIÓN MANUALPara el uso no en serie de X-ONE y para las aplicaciones que no prevén el uso de la prensa neumática, es posible instalar X-ONE manualmente. 1. Poner X-ONE sobre la superficie de fijación. 2. Fijar momentáneamente X-ONE al panel de CLT con 2 tornillos HBS5120 para prevenir desplazamientos del elemento durante las operaciones de fijación definitiva. 3. Proceder a la fijación definitiva de X-ONE con 6 conectores XVGS11350. Una vez concluida la fijación definitiva, es posible quitar los tornillos de premontaje.

1

321

2 3

11

código B [mm] L [mm] H [mm] un./paq.

X-ONE XONE 90 273 113 1

código d1[mm] L [mm] b[mm] TX un./paq.

TORNILLO X-VGS XVGS11350 11 350 340 50 25

código d1 [mm] L [mm] b[mm] TX un./paq.

TORNILLO HBS HBS5120 5 120 60 25 100

código descripción un./paq.

SOPORTE DE MONTAJE JIG-ONE JIG-ONE prensa neumática para el montaje de X-ONE 1

12

OBRA

2. X-PLATE

SENCILLO El montaje de los paneles en obra se realiza simplemente mediante la

fijación de pernos de acero.

COMPLETO La gama responde a cualquier exigencia de obra, desde la unión al suelo hasta la

conexión entre las paredes en diferentes niveles y con diferentes espesores y hasta el cierre de las paredes en el encuentro con el techo.

CERTIFICADOAlta calidad garantizada por la proyección de los componentes X-PLATE bajo la

dirección de Rothoblaas y por la marca CE según EN1090

X-PLATE es la gama de placas de acero certificadas compuesta por: X-BASE, placas soldadas para la conexión de las paredes al suelo

X-MID, placas plegadas para la conexión en altura entre las paredes X-TOP, placas plegadas para la conexión entre las paredes a nivel del techo

X-PLATE permite montar en obra los paneles de CLT. Los espesores de panel conectables varían entre 100mm y 160mm.

Las placas X-BASE introducen un nuevo concepto de trazo y realización de la unión al suelo, con el cual el montaje de las paredes resulta sumamente rápido y preciso, con un ahorro de tiempo de instalación del edificio comprendido entre el 40% y el 60%.

13

1. Las placas de base se emplazan según el trazado de los orificios de referencia

2. Los paneles se conectan entre sí rápidamente a través de X-PLATE

3. Posibilidad de instalar una barra pasante para esfuerzos de tracción elevados

1 3

2

14

X-ONE convierte el panel de CLT en un módulo dotado de orificios para la fijación. X-PLATE permite a los módulos convertirse en edificios. Se pueden conectar paneles de 100mm, 120mm, 140mm y 160mm de espesor. Los paneles pueden estar alineados, formar un ángulo recto, estar dispuestos en T o en X. X-PLATE es la solución para cualquier situación de obra. Las placas X-PLATE se identifican según su nivel de colocación en el edificio (X-BASE, X-MID, X-TOP), según la posición relativa entre los paneles conectados dentro del piso (O, I, T, X, G, J) y según el espesor de los paneles conectados en elevación (100mm – 100mm, 120mm – 100mm, 120mm – 120mm, etc.)

Ensamblaje de X-PLATE MID

MMT140120 T 120140

COMPOSICIÓN DEL CÓDIGO X-PLATE

CÓDIGOS

2.1 CÓDIGOS X-PLATE

nivel forma espesor panel 1 espesor panel 2

15

G

Q

J I

T

OX

t2

piso superior

piso inferiorentramado

t1

BASE

MID

MID

TOP

nivel

espesor

formamismo nivelmismo espesor

t1

100mm

120mm

140mm

160mm

t2

100mm

120mm

140mm

160mm

16

MX100100MT100100MJ100100MG100100MI100100

MO100100

MX120120MT120120MJ120120MG120120MI120120

MO120120

MX140140MT140140MJ140140MG140140MI140140

MO140140

MX160160MT160160MJ160160MG160160MI160160

MO160160

MX120100MT120100MJ120100MG120100MI120100

MO120100

MX140120MT140120MJ140120MG140120MI140120

MO140120

MX160140MT160140MJ160140MG160140MI160140

MO160140

TX100TT100TJ100TG100TI100TO100

TX120TT120TJ120TG120TI120

TO120

TX140TT140TJ140TG140TI140TO140

TX160TT160TJ160TG160TI160

TO160

Código Código Código Código

Código Código Código Código Código Código Código

Código Código Código Código

100 mm

100 mm

120 mm

120 mm

140 mm

140 mm

160 mm

160 mm

Top

Mid

Base

SUELO

TECHO

BX100BT100 / BT100CBJ100 / BJ100C

BG100 / BG100CBI100 / BI100C

BO100BQ100

BX120BT120 / BT120CBJ120 / BJ120C

BG120 / BG120CBI120 / BI120C

BO120BQ120

BX140BT140 / BT140CBJ140 / BJ140C

BG140 / BG140CBI140 / BI140C

BO140BQ140

BX160BT160 / BT160CBJ160 / BJ160C

BG160 / BG160CBI160 / BI160C

BO160BQ160

X-PLATE BASE código esemplo

BI100

X-PLATE BASE C código esemplo

BI100C

17

4 XONE24 XVGS11350

8 XONE48 XVGS11350

4 XONE24 XVGS11350

3 XONE18 XVGS11350

6 XONE36 XVGS11350

3 XONE18 XVGS11350

2 XONE12 XVGS11350

4 XONE24 XVGS11350

2 XONE12 XVGS11350

2 XONE12 XVGS11350

4 XONE24 XVGS11350

2 XONE12 XVGS11350

2 XONE12 XVGS11350

4 XONE24 XVGS11350

2 XONE12 XVGS11350

1 XONE6 XVGS11350

2 XONE12 XVGS11350

1 XONE6 XVGS11350

TX

MX

BX

TT

MT

BT

TJ

MJ

BJ

TG

MG

BG

TI

MI

BI

TO

MO

BO

forma X forma T forma J forma G forma I forma O / Q

X-BOLT código d [mm] L [mm] un./paq.

Perno de cabeza hexagonal galvanizado con Tuerca Clase de acero 8.8

XBOLT1260 12 60 50

XBOLT1660 16 60 25

XBOLT1665 16 65 25

X-ULS código bar dINT [mm] dEXT [mm] s [mm] un./paq.

Arandela UNI15714 8.8XULS13243 M12 13 24 3 500

XULS17304 M16 17 30 4 500

O

Q

18

X-RAD aumenta a los máximos niveles las ventajas de la construcción en madera. El emplazamiento de las placas X-BASE sobre la cimentación, efectuado según el procedimiento previsto, asegura la máxima precisión y permite una gran rapidez en el montaje de las paredes.

Adquisición de los dibujos de las placas X-BASE de www.rothoblaas.com.

forma = G

BG100

Los puntos de referencia para el trazado y los orificios a rea-lizar para la fijación en el suelo se encuentran en la posición correcta en la planta del piso 0.

2.2 UNIÓN AL SUELO

espesor = 100

19

Las X-BASE emplazadas se nivelan entre sí a la altura prevista mediante los espesores. La fijación al suelo de X-PLATE se realiza mediante la introducción de la barra de tracción, que permite en lo sucesivo la regulación del emplazamiento y la co-locación de los tacos de corte.

Los orificios de referencia de cada X-BASE se super-ponen a los puntos trazados. Los orificios de referencia permiten identificar X-BASE de manera unívoca, previniendo los errores de em-plazamiento.

El panel de CLT correctamente emplazado sobre X-BASE resultará alineado al canto inferior de la placa. Para tener espacio entre la cimentación y el canto in-ferior del panel se pueden insertar espesores durante la nivelación de X-BASE.

20

Las paredes de CLT se montan en obra utilizando uniones empernadas y placas específicas, desarrolladas expresamente para permitir cualquier configuración geométrica y combinación de espesores de panel.La gama X-PLATE lleva la marca CE EN1090, dado que permite el montaje rápido de las paredes y garantiza la seguridad estructural.

αT T

2.3 MONTAJE DE LAS PAREDES

αpeso del panel de CLT

Rk X-ONE600 Kg 800 Kg 1000 Kg 1200 Kg 1400 Kg 1600 Kg 1800 Kg 2000 Kg

50° T = 3,31 kN T = 4,41 kN T = 5,51 kN T = 6,62 kN T = 7,72 kN T = 8,82 kN T = 9,93 kN T = 11,03 kN 103,48 kN








En función del peso del panel de CLT y del ángulo comprendido entre los dos cables de elevación (α), es posible confrontar la fuerza que se ejerce sobre cada punto de enganche (T) con el valor de resistencia global ca-racterística (Rk) de cada X-ONE (aplicando los coeficientes de seguridad pertinentes).

21

Proceso de certificación en curso del sistema de conexión X-RAD según la Directiva Máquinas 2006/42/CE para el uso adicional tanto como punto de levantamiento para el transporte de los paneles de CLT en las plantas de pro-ducción como para el montaje de los paneles en obra.

PRODUCTOS DE MONTAJE RELACIONADOS

TUERCA M16 8.8

CLT

placa MI100100

X-ONE CONNECTOR ETA 15/0632

ARANDELA M16 8.8

PERNO M16 x 50 8.8

ARANDELA M16 8.8

código descripción un./paq.

GEKO colocador de placas 1

GIR4000 soporte de montaje 4000mm 1

ANT palanca de desplazamiento 1

CRICKET llave de trinquete 1

22

X-RAD es un sistema innovador que requiere soluciones inteligentes, rápidas y prácticas para optimizar los comportamientos termohigrométrico y acústico.

Por eso se ha desarrollado X-SEAL, un cierre pre-perfilado que se adapta a la morfologíade los componentes X-ONE y X-PLATE. X-SEAL garantiza la estanqueidad al aire y al viento, reduce la transmisión

de las vibraciones acústicas por vía aérea y atenúa el puente térmico puntual.

HERMÉTICOGracias a la estructura de polietileno de celdas cerradas, asegura buenas

prestaciones acústicas, estanqueidad al aire y al viento e impermeabilidad al agua, protegiendo el corazón del sistema X-RAD.

PRE-PERFILADOGracias a la forma perfectamente adherente a X-ONE y X-PLATE, el cierre rápido del

nudo constructivo es óptimo y no necesita materiales de relleno adicionales.

PRÁCTICOEl uso de X-SEAL en combinación con la gama de cintas acrílicas Rothoblaas permite

una rápida ejecución y asegura a los estratosuna perfecta estanqueidad al aire y al viento a lo largo del tiempo.

REVESTIMIENTO

3. X-SEAL

23

X-SEAL código P [mm] L [mm] B [mm] H [mm] un./paq.

XSEAL100 50 361 511 511 10XSEAL120 60 361 511 511 10XSEAL140 70 361 511 511 10XSEAL160 80 361 511 511 10

SEAL STAR código P [mm] L [mm] B [mm] H [mm] un./paq.

SEALSTAR 45 361 511 511 10

SEAL PLATE código s [mm] B [mm] H [mm] un./paq.

SEALPLATE05 5 511 511 10SEALPLATE10 10 511 511 10

FLEXI-BAND código ancho [mm] longitud [m] un./paq.

D52114 60 25 10D52116 100 25 6

B

B

H

H

L

L

P

S

Líneasde corte

Líneasde corte

24

La estratigrafía de referencia considerada representa una posible situación estándar observable en la práctica edilicia actual. La simulación 3D del puente térmico se efectúa con X-RAD en configuración sin X-SEAL y con X-SEAL. En la imagen (fig. C) se puede observar el paquete constructivo y los materiales considerados. La selección de materiales específicos permite contextualizar las verificaciones sin excluir el uso de productos diferentes. Se puede tomar como referencia el informe de prueba completo para evaluar las distintas elecciones ejecutivas.

Las simulaciones térmicas se conducen variando los espesores de aislante (12cm, 16cm y 24cm), tratando de identificar a grandes rasgos las clases energéticas posibles y sus respectivas prestaciones. Las simulaciones se realizan en 3 contextos climáticos que reflejan las condiciones climáticas más frecuentes en la zona templada boreal y austral, tomando como referencia la temperatura media mínima del mes más frío (Te).

Para conseguir el informe del estudio completo y para más información, contactar con el departamento técnico de Rothoblaas.

3.1 COMPORTAMIENTO TERMOHIGROMÉTRICO

1. CLT 10 cm 2. Aislante fibra de madera 5 cm 3. Cartón yeso 4. Pavimento de madera 5. Losa de hormigón 6. Poliestireno XPS extrudido 12 cm 7. Aislante fibra de madera 12 cm 8. Hormigón 9. Terreno

A

B

fig. C 1

2

4 5 6 8

7

669

U1

U2

3

El análisis térmico del sistema X-RAD se realiza con el fin de cuantificar y verificar el puente térmico asociable al elemento puntual para poder aprovecharlo en el cálculo térmico prestacional del edificio.Las condiciones más desfavorables en las cuales concentrar el estudio y la verificación son la unión al suelo del elemento X-PLATE BASE en proximidad del ángulo (A) y el nudo de la unión de la pared y el entramado de la cobertura, X-PLATE TOP (B).El estudio se realizó mediante un modelo FEM – 3D utilizando el software de cálculo Psi-Therm 3D. A continuación se ofrece un resumen del estudio con algunos de los resultados obtenidos.Para conseguir el informe del estudio completo o para más información, contactar con el departamento técnico de Rothoblaas.

25

Nodo 1 peligro de moho: Tsi

temperatura (Te) Tsi aislante 12 cm Tsi aislante 16 cm Tsi aislante 24 cmfRsi-average 0,801 0,811 0,824

-5,0°C 15,2°C 15,5°C 15,8°C0,0°C 16,0°C 16,2°C 16,5°C5,0°C 16,8°C 16,9°C 17,1°C

El análisis ha dado distintos datos e información, como las isotermas, el valor Χ (Chi) y el valor fRsi.

Χ (Chi) representa el flujo térmico adicional del puente térmico tridimensional respecto de la transmitancia de los elementos constructivos y los puentes térmicos bidimensionales de las uniones entre ellos. El valor es universal e independiente de los datos climáticos, pero se ve influido por el aislamiento de los elementos constructivos (consultar el informe final en el departamento técnico de Rothoblaas). Norma de referencia: EN 10211 fRsi es el instrumento universal para el cálculo de la temperatura superficial interior Tsi en cualquier lugar. Mientras que el fRsi es universal, la temperatura superficial interior depende del clima exterior. Mediante la Tsimin se evalúa el peligro de moho y de condensado. Norma de referencia: EN 13788

coeficiente descripción valorX Chi (16 cm) Flujo térmico -0,330 W/nodo

fRsi(Te=-5°C) Factor de temperatura 0,801

Nodo 1 flujo térmico: valor Chi

aislante transmitancia pared valor12+5 cm 0,190 W/m2K -0,380 W/nodo16+5 cm 0,160 W/m2K -0,330 W/nodo24+5 cm 0,121 W/m2K -0,260 W/nodo

NODO 1: UNIÓN AL SUELO

NODO 1: UNIÓN ENTRAMADO-TECHO

Nodo 1 peligro de moho: Tsi

temperatura (Te) Tsi aislante 12 cm Tsi aislante 16 cm Tsi aislante 24 cmfRsi-average 0,744 0,766 0,800

-5,0°C 13,6°C 14,1°C 15,0°C0,0°C 14,9°C 15,3°C 16,0°C5,0°C 16,2°C 16,5°C 17,0°C

coeficiente descripción valorX Chi (16 cm) Flujo térmico -0,142 W/nodo

fRsi(Te=-5°C) Factor de temperatura 0,744

Nodo 1 flujo térmico: valor Chi

aislante transmitancia pared valor12+5 cm 0,190 W/m2K -0,380 W/nodo16+5 cm 0,160 W/m2K -0,330 W/nodo24+5 cm 0,121 W/m2K -0,260 W/nodo

26

Con X-RAD los nudos estructurales se concentran en puntos individuales y diferenciados. Por lo que concierne a la acústica, se ha realizado un estudio específico calibrado sobre el nuevo concepto de construir en vistas de lograr la caracterización acústica de los nudos estructurales realizados con X-RAD. X-SEAL impide la transmisión acústica directa por vía aérea causada por el “vaciado” de la masa del nudo debido al corte a 45° sobre el panel de CLT. En cuanto a la transmisión lateral estructural a través de los elementos pesados X-ONE y X-PLATE, la cuantificación de la energía que se transmite por la vibración de los elementos estructurales que constituyen la conexión se realiza según la normativa EN 12354 y se articula en varios pasos:

• Medición del índice de reducción de las vibraciones (Kij y Dnvij) según la norma ISO 10848: requerido por la norma EN 12354-1

para el cálculo previsional de las prestaciones acústicas componentes del edificio en obra. En particular, el índice de reducción de las vibraciones expresa la potencia sonora transmitida por vibración estructural entre dos elementos, paredes o entramados, conectados entre sí.

• Confrontación entre la conexión X-RAD y las soluciones tradicionales (Titan, WHT y afines).

• Redacción del ábaco de las conexiones para la proyección acústica según EN 12354: valores Kij y Dnvij ya caracterizados, calculados y verificados a introducir en la fórmula prevista por la normativa europea.

Acelerómetros

Condicionador de carga

Elemento 1

Elemento 2

Analizador

Cámara B

Cámara A

3.2 COMPORTAMIENTO ACÚSTICO

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Gracias a la colocación puntual de los nudos estructurales en los vértices de las paredes de CLT, X-RAD permite la no-interposición de los entramados entre las paredes. Esto implica importantes beneficios desde el punto de vista acústico, que aumentan con la adopción de perfiles específicos.

CUIDADO DEL DETALLE

• Perfiles acústicos resilentes de PURCierre hermético de la unión entre los elementos estructurales y amortiguación de las vibraciones sonoras independientemente de la carga estática o dinámica aplicada, manteniendo un alto grado de elasticidad y prestaciones a lo largo del tiempo.

Todos estos materiales se deben prever durante la fase de diseño y corte de los paneles.

• Perfiles selladores de EPDM y butílicosEstanqueidad al aire, protección del estrato aislante y eliminación de puentes acústicos aéreos.

• Perfiles acústicos resilentes de EPDMCierre hermético de la unión entre los elementos estructurales y amortiguación de las vibraciones acústicas entre el entramado y la pared. El estrato resilente que se crea amortigua la onda sonora, que de lo contrario sería transmitida por la estructura en sentido vertical y horizontal.

Espesor entre 1 y 3 mm

Espesor entre 3 y 5 mm

Espesor > 5 mm

28

El objetivo de esta sección es proporcionar al proyectista un dominio de resistencia (característico y de proyecto) que describa la resistencia del elemento X-ONE sujeto a esfuerzos en diferentes direcciones. El objeto de estudio es el componente preensamblado X-ONE, fijado en el panel de CLT mediante conectores y compuesto por: 1. caja externa de chapa plegada de 2,5 mm de espesor 2. placa interna de rigidez de 6 mm de espesor con orificios de conexión para pernos M16 3. aplicación de Laminated Veneer Lumber (LVL) 4. placas-arandelas de 2,5 mm de espesor 5. pernos internos M12 con tuerca 6. conectores todo rosca VGS Ø11 mm (cód. XVGS11350)

X-ONE y conectores

Para determinar el dominio de rotura de X-ONE en un campo de esfuerzos variables entre 0° y 360° (en el plano del panel de CLT) se estudia el componente según 3 enfoques:• Estudios experimentales: pruebas de carga en la conexión con esfuerzos en distintas direcciones • Análisis de los elementos finitos (FEM): extensión de los resultados experimentales a diferentes direcciones de esfuerzo • Modelos analíticos: confirmación de los resultados experimentales y del análisis FEM y simplificación del enfoque proyectual

Los resultados obtenidos constituyen la base de la European Technical Assessment ETA 15/0632 expedida por OIB (Österreichisches Institut für Bautechnik - AT).

4. INGENIERÍA ESTRUCTURAL

Disposición de los conectores con inclinación variable

3

2

4

1

6

5

29

Las pruebas de laboratorio se realizaron en tres centros de investigación: • TU-GRAZ (Lignum Test Center de la Universidad de Graz - AT): pruebas monótonas para identificar los parámetros de resistencia y rigidez contenidos en ETA 15/0632 • CNR-IVALSA (Instituto para la Valorización de la Madera y de las Especies Arbóreas de San Michele A.A - IT): pruebas monótonas y cíclicas para la definición de ductilidad y comportamiento en campo sísmico • DICAM (Departamento de Ingeniería Civil Ambiental y Mecánica de la Universidad de Trento - IT): pruebas del sistema complejo pared-conexión

4.1 ESTUDIOS EXPERIMENTALES

Ejemplo de output de prueba monótona: curvas fuerza-desplazamiento para esfuerzo α = 45°

Ejemplo de output de prueba cíclica: diagrama fuerza-desplazamiento para esfuerzo α = 135° - 325°

F

α

F

F

α

Displacement [mm]

Displacement [mm]

Forc

e [k

N]

Forc

e [k

N]

00

20

40

60

80

100

120

140141

15

160

180

200

2 4 6 8 10 12 14 16 18

1st envelope curve

2nd envelope curve

0 10

50

100

-50

-100

-150

150

-10-20-30-40 20 30 40

3rd envelope curve

Hysteresis

20 22 24

30

El estudio experimental de X-ONE permitió proyectar y ejecutar en la Universidad de Trento pruebas cíclicas a rotura en sistemas de pared completos con panel de CLT conectado al suelo mediante X-RAD. La campaña experimental se concluyó con la prueba de un sistema complejo con conexión X-RAD múltiple entre 4 paneles CLT que permitió analizar la interacción entre los distintos componentes (X-ONE, X-Plate, paneles de CLT).

Ejemplo de output de prueba cíclica en sistema de pared: diagrama fuerza-desplazamiento y configuración de prueba para panel individual

Concluida la fase experimental, se definió el diagrama de resistencia de la conexión a través de la interpolación de los valores medidos.

En todas las pruebas realizadas, la conexión se llevó a rotura con el fin de observar el comportamiento del sistema al variar la dirección del esfuerzo aplicado.

Esquematización de las modalidades de rotura observadas al variar la dirección del esfuerzo (0° ≤ α < 360°)

• α = 0° - 90° - 135° - 315° tracción conectores VGS • α = 45° block tearing de las placas • α = 180° - 225° - 270° mecanismos de rotura lado madera

Dominio de resistencia experimental

α= 0°

α

10

30

50

70

90

110

130

-130

-110

-90

-70

-50

-30

-10

-150

-170

-190

-210

-230

-30-50-70-90-100-130-150-170-190210-230 13011090705030100

α=0°

α=45°

141kN

97kN

[kN]

[kN]

150

200

100

50

-50

0

-100

-150

-200

2010 30 40-30-40 -20 -10

Displacement [mm]

Forc

e [k

N]

31

Los resultados obtenidos en las pruebas experimentales y la observación de las modalidades de rotura condujeron a la realización y validación de un modelo de elementos finitos apto para describir el comportamiento global de la conexión X-ONE sujeta a desplazamientos en diferentes direcciones. Se simularon análisis de tipo push-over, linealizados a través de biláteras con el fin de proveer los valores de resistencia máxima al variar la dirección de desplazamiento.

FEM del elemento X-ONE y de los conectores

Ejemplo de curva de capacidad con linealización

4.2 ANÁLISIS DE LOS ELEMENTOS FINITOS

10

30

50

70

90

110

130

-130

-110

-90

-70

-50

-30

-10

-150

-170

-190

-210

-230

-30-50-70-90-100-130-150-170-190210-230 13011090705030100

Los puntos representativos de las resistencias mecánicas medidas por los análisis FEM permiten la definición de un ulterior dominio de resistencia de la conexión.

Dominio de resistencia según simulaciones FEM

α=0°

[kN]

[kN]

90

120

60

30

0

150

180

5 10 15 20 25 30

Pushover Bilátera

Displacement [mm]

Forc

e [k

N]

32

Configuración para α = 45°

Configuración para α = 135° - 315°

Dominio de resistencia según cálculo analítico

La campaña experimental y el modelo de elementos finitos evidencian que el sistema X-ONE+panel de CLT manifiesta modalidades de rotura diferentes al variar la dirección del esfuerzo. Para la definición de los modelos de cálculo se identificaron 8 direcciones principales de esfuerzo dentro de un sistema de referencia x-z, donde se evidencian las simetrías de comportamiento de la conexión.

Partiendo de la observación de las modalidades de colapso experimentales, se identificaron las configuraciones de equilibrio de la conexión para cada dirección de esfuerzo de conformidad con el teorema estático del análisis límite. A título de ejemplo, se indicaron los mecanismos resistentes para dos configuraciones:

Sobre la base del modelo analítico es posible generar un ulterior dominio de resistencia muy próximo a aquellos identificados experimentalmente y mediante modelo FEM. Esto confirma la estabilidad del comportamiento de la conexión y de la validez de los métodos de análisis adoptados.

4.3 MODELOS ANALÍTICOS

F

F

α

50°

2RVGS,t

2RVGS,t

2RVGS,t

2RVGS,c

2RVGS,t

50°

α

α= 0° x

z

α

10

30

50

70

90

110

130

-130

-110

-90

-70

-50

-30

-10

-150

-170

-190

-210

-230

-30-50-70-90-100-130-150-170-190210-230 13011090705030100

α=0°

[kN]

[kN]

33

Sobre la base de las consideraciones anteriores, para las verificaciones proyectuales se utilizaron las resistencias suministradas por ETA (experimentales), complementadas por las resistencias analíticas, y así se identificó el dominio de resistencia característico de X-ONE.

La fase de estudio de la conexión condujo, mediante un proyecto del sistema de acuerdo con los conceptos de jerarquía de las resistencias, al sobredimensionamiento de algunos elementos constituyentes de X-ONE, favoreciendo de esta manera determinadas modalidades de rotura: • rotura por tracción de los conectores VGS • rotura por block tearing en correspondencia con los orificios M16 en el sistema caja + placa interna • rotura lado madera (extracción de los conectores VGS o compresión de la madera)

Dominio de resistencia característico

4.4 RESISTENCIAS DE PROYECTO

A continuación se ofrece una tabla de recapitulación de las resistencias características en las distintas configuraciones de esfuerzo y una referencia al relativo coeficiente de seguridad en función de la modalidad de rotura (acero o madera).

(1) Los coeficientes parciales de seguridad deben considerarse en función de la normativa vigente utilizada para el cálculo. En la tabla se indican los valores lado acero según EN1993-1-8 y lado madera según EN1995-1-1

Para garantizar las prestaciones máximas de X-ONE y prevenir fenómenos de agrieta-miento de la madera se recomienda colocar 2 conectores todo rosca VGS ortogonalmente al panel de CLT (ver la imagen de la página 28).

α

resistencia global

componentes de resistencia modalidad de rotura

coeficientes parciales

de seguridad(1)

γM

Rk Vk Nk

[kN] [kN] [kN]

0° 111,6 111,6 0,0 tracción VGS acero γM2 = 1,2545° 141,0 99,7 99,7 block tearing sobre orificios M16 acero γM2 = 1,2590° 111,6 0,0 111,6 tracción VGS acero γM2 = 1,25

135° 97,0 -68,6 68,6 tracción VGS acero γM2 = 1,25180° 165,9 -165,9 0,0 extracción rosca VGS madera γM,madera = 1,3225° 279,6 -197,7 -197,7 compresión de la madera madera γM,madera = 1,3270° 165,9 0,0 -165,9 extracción rosca VGS madera γM,madera = 1,3315° 97,0 68,6 -68,6 tracción VGS acero γM2 = 1,25360° 111,6 111,6 0,0 tracción VGS acero γM2 = 1,25

10

30

50

70

90

110

130

-130

-110

-90

-70

-50

-30

-10

-150

-170

-190

-210

-230

-30-50-70-90-100-130-150-170-190210-230 13011090705030100

α=0°

[kN]

[kN]

Rk

34

Dominio de resistencia de proyecto según EN1995-1-1 y EN1993-1-8

(1) La conexión por medio de X-ONE sirve de conexión entre paredes de CLT para prevenir el vuelco y el desplazamiento en presencia de acciones sísmicas y del viento (clase de duración instantánea). Las fuerzas verticales estáticas se transmiten directamente por contacto pared-pared, sin solicitar la conexión. El uso de X-ONE en presencia de cargas con clases de duración breve, media o permanente (kmod < 1) requiere una reevaluación del dominio de proyecto, ya que la jerarquía de las resistencias podría modificarse. En estos casos, para favorecer la seguridad, se sugiere tratar todas las resistencias de proyecto como resistencias lado madera, con la aplicación de los correspondientes coeficientes kmod y γM.

Partiendo de los valores de resistencia característicos, se define el dominio de resistencia de proyecto de X-ONE, con el fin de realizar las verificaciones al Estado Límite Último. Los valores de resistencia de proyecto se obtienen de la siguiente manera:

rotura lado acero:

con los coeficientes kmod y γM, a considerar en función de las modalidades de rotura y la normativa utilizada para el cálculo.

El dominio de proyecto de X-ONE se refiere a los valores de resistencia y a los coeficientes γM indicados en la tabla y para cargas con clase de duración instantánea (sismo y viento) (1).

La verificación de la conexión X-ONE se considera cumplida cuando el punto representativo del esfuerzo Fd cae dentro del dominio de resistencia de proyecto:

Fd ≤ Rd

rotura lado madera:

30

50

70

90

110

130

-130

-110

-90

-70

-50

-30

-10

-150

-170

-190

-210

-230

-30-50-70-90-100-130-150-170-190210-230 13011090705030100

10

Rk Rd EN 1995-1-1

[kN]

[kN]

α=0°

Fd

N

V

Rd

35

e-mail: [email protected]

NOTAS

Rotho Blaas srl - I-39040 Cortaccia (BZ) - Via Dell‘Adige 2/1

Tel. +39 0471 81 84 00 - Fax +39 0471 81 84 84

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AD

TG1E

S

COD 1500

556_

04

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