Unión de acero a madera, Estados Unidos
Una nueva residencia ubicada en Martha's Vineyard, MA, EE. UU. El emplazamiento se encuentra en una zona de vientos fuertes y el edificio se asienta sobre un escarpado acantilado con vistas al océano, lo que plantea importantes desafíos en el diseño del sistema resistente a cargas laterales. Estos criterios, combinados con un diseño arquitectónico abierto y el requisito de un balcón sin apuntalamiento con rotura térmica, llevaron a proponer el entramado de la fachada orientada al océano como un sistema combinado de pórtico resistente a momentos y en voladizo. Aunque originalmente concebido en acero, la aspiración del cliente y del arquitecto era una solución predominantemente en madera.
El pórtico resistente a momentos de dos plantas consta de dos vanos de 21 ft y 14 ft, con una altura de planta media de 10 ft. Vigas de madera LVL múltiple de gran canto se cruzan con vigas flitch ortogonales que forman los voladizos y los vanos traseros del balcón. La junta de nodo de acero resultante está diseñada para resistir fuerzas y momentos en los dos ejes ortogonales. Se propuso un núcleo de sección hueca central, pero se comprobó que era incapaz de resistir los elevados momentos de la viga del pórtico resistente a momentos debido a la insuficiente rigidez fuera del plano en las paredes de la sección en cajón, además de ser propenso al fallo a flexión. La unión de acero fue rediseñada con una sección de ala ancha para mantener la continuidad en ambos ejes, garantizando al mismo tiempo una transmisión directa de fuerzas y momentos al centro del núcleo. Dado que los elementos del balcón requieren que el acero discurra de forma continua a través de la línea térmica del edificio, se incluye una junta de rotura térmica para reducir la pérdida de calor y el riesgo de condensación. Pudimos crear un material personalizado para la junta de rotura térmica e incluirlo en el análisis dentro de IDEA StatiCa.
Los elementos del entramado fueron analizados y diseñados con Dlubal RFEM. Para el diseño de las intrincadas uniones en múltiples materiales, IDEA StatiCa fue una herramienta complementaria ideal. El software tiene la flexibilidad de crear materiales y elementos personalizados con geometrías complejas y plantillas para uniones de madera a acero que redujeron considerablemente el tiempo necesario para configurar el modelo. Aunque IDEA StatiCa no admite la verificación normativa de elementos de madera, los resultados de fuerzas en los pernos se pudieron transferir fácilmente a hojas de cálculo internas para su verificación.
Gracias al uso de IDEA StatiCa y a la estrecha colaboración con el arquitecto, el consultor térmico y el fabricante, pudimos transformar una estructura completamente de acero en una solución híbrida de madera, reduciendo así la cantidad de acero necesaria y manteniendo la estructura del edificio más en consonancia con la construcción tradicional de la zona.
