Dades tècniques · Assajos i càlcul
Resistència de les unions StarModul: dades per al càlcul estructural
Aquesta pàgina recull les dades que lliurem amb els pressupostos per al càlcul estructural d’una estructura metàl·lica cargolada amb el sistema StarModul: materials, càrregues de referència, la resistència de les unions cargolades de la sèrie 1010 (tracció, compressió, tallant i moments), la cargoleria de reforç, les llums orientatives, els arriostraments i els assajos de trencament.
1 · Aspectes generals i materials
Càlcul estructural d’una estructura metàl·lica StarModul
L’estructura es calcula com un únic model tridimensional. Les estructures secundàries de premarcs de portes i finestres no s’inclouen al model general (del costat de la seguretat), llevat que calguin per situar arriostraments com les creus de Sant Andreu. L’edifici es dissenya per complir el CTE i la normativa estructural i de formigó vigent.
Materials considerats en el càlcul
| Element | Material | fy (N/mm²) | fu (N/mm²) | Norma |
|---|---|---|---|---|
| Perfils tubulars 100×2 i 100×3 | S250GD+Z | 250 | 330 | UNE-EN 10346 |
| Perfils omega conformats en fred | S350GD+Z | 350 | 420 | UNE-EN 10346 |
| Laminats, arriostraments i plaques | S275JR | 275 | 430 | UNE-EN 10025-2 |
| Cargols ordinaris | Classe 8.8 | 640 | 800 | UNE-EN ISO 898-1 |
Coeficients de minoració: 1,00; 1,00; 1,25. Dades del document «Dades bàsiques per al càlcul estructural amb sistema StarModul». En els projectes recents el tub també es modelitza com a S280 o S355 segons el certificat del lot.
Certificats del tub estructural 100×100 mm
| Tub | Acer i recobriment | Norma | Certificat | Re (MPa) | Rm (MPa) |
|---|---|---|---|---|---|
| 100×100×2 mm, 12 m | S350GD + ZM310 (zinc-magnesi) | EN 10219-1/-2 | 3.1 EN 10204 (2026) | 487–549 | 511–615 |
| 100×100×3 mm, 12 m | S350GD + ZM310 (zinc-magnesi) | EN 10219-1/-2 | 3.1 EN 10204 (2026) | 467–549 | 516–615 |
| 100×100×4 mm, 12 m | Galvanitzat Z275 | EN 10305-5 | 2.2 EN 10204 (2026) | 279–318 | 371–399 |
Valors mínims i màxims de les colades certificades. Segons el certificat, l’S350GD+ZM310 compleix la qualitat S355JR de la UNE-EN 10219.
Unions
Xapa d’acer de 3 mm (DD11, EN 10111; certificat 3.1: Re 246 MPa, Rm 356 MPa) amb zincat electrolític i passivat trivalent, sense crom VI. Marcatge CE segons la norma harmonitzada EN 1090-1 (sistema 2+, EXC2), certificat de control de producció en fàbrica 0370-CPR-2637. Reacció al foc A1.
2 · Càrregues de referència
Càrregues permanents considerades
Pesos propis: formigó armat 25,00 kN/m³; acer 78,50 kN/m³. Les càrregues permanents de referència del sistema són:
| Càrrega | Valor | Desglossament (kN/m²) |
|---|---|---|
| G1 · Forjat de planta pis | 2,50 kN/m² | panell 100 mm 0,125 · panell de ciment 10 mm 0,120 · paviment 0,305 · morter de terra radiant 0,950 · envans 1,000 · omegues (al programa) |
| G2 · Terrassa | 2,50 kN/m² | panell 100 mm 0,125 · panell de ciment 0,120 · paviment 0,305 · formigó de pendents 1,950 |
| G3 · Coberta lleugera | 0,40 kN/m² | panell 100 mm 0,125 · panell 35 mm 0,100 · estructura secundària de pendent 0,125 · fals sostre 0,050 |
| G4 · Façana | 0,35 kN/m² | panell 100 mm 0,125 · acabat exterior 0,225 |
Les sobrecàrregues d’ús, neu, vent i sisme depenen de l’emplaçament i les fixa l’enginyer a cada projecte.
3 · Unions sèrie 1010 (tub 100×100)
Resistència de les unions cargolades: taula de càrregues
Valors resistents resumits de cada tipologia d’unió, obtinguts en els assajos de trencament del laboratori LERMA (UPC) amb tub de 2 mm. Forces en kN; moments flectors en kN·m.
| Unió | Tipus de nus | Tracció (kN) | Compressió (kN) | Tallant (kN) | My (kN·m) | Mz (kN·m) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1010-01 | Nus de cantonada, 3 braços a 90° | 17,90 | 34,63 | 24,75 | 2,30 | 2,15 |
| 1010-02 | Nus en L, 2 braços a 90° | 25,00 | – | – | 3,00 | 1,70 |
| 1010-03 | 2 braços a 90° + 1 articulat | 19,46 | – | – | – | – |
| 1010-05 | Nus en T | 20,26 | – | 28,97 | 1,45 | 4,20 |
| 1010-06 | Nus de 4 braços a 90° | 21,10 | – | 23,11 | 1,07 | 2,98 |
| 1010-07 | 3 braços a 90° + 1 articulat | 21,99 | – | – | – | – |
| 1010-11 | Nus en creu, 4 braços | – | – | 22,18 | 2,88 | 3,73 |
| 1010-13 | Ancoratge de pilar a superfície (peu de pilar) | 20,00 | – | – | 4,00 | 1,20 |
| 1010-14 | Ancoratge articulat a superfície | 25,00 | – | – | – | – |
| 1010-15 | Fixació de tub a superfície paral·lela | – | – | – | 2,00 | 2,80 |
| 1010-16 | Encreuament articulat de dos tubs | 30,00 | – | – | – | – |
| 1010-17 | Unió articulada en T (arriostraments) | 35,00 | – | – | – | – |
| 1010-19 | Nus a 120° (carener) | 45,00 | – | – | 2,50 | 4,40 |
| 1010-21 | Empalmament de 2 tubs a 180° | 65,00 | – | – | 3,20 | – |
«–»: no assajat. Valors orientatius de laboratori; no són càrregues admissibles. En molts assajos el trencament es va produir al tub (abonyegament o esquinçament), no a la unió. Amb tub de 3 o 4 mm la capacitat del conjunt augmenta, però cada cas es comprova al càlcul.
Càrrega de trencament de cada proveta (assajos 2017–2018)
| Unió | Assaig | Proveta 1 | Proveta 2 | Mode de fallada |
|---|---|---|---|---|
| 1010-01 | Tracció | 19,42 kN | 17,90 kN | deformació de la unió |
| 1010-01 | Compressió | 34,63 kN | 35,30 kN | abonyegament del tub |
| 1010-01 | Flexió My | 2,43 kN·m | 2,29 kN·m | deformació de la unió |
| 1010-01 | Flexió Mz | 2,60 kN·m | 2,14 kN·m | deformació de la unió |
| 1010-01 | Tallant Ty / Tz | 32,29 / 24,75 kN | 27,14 / 26,56 kN | abonyegament del tub |
| 1010-02 | Tracció | 28,61 kN | 30,98 kN | deformació del tub |
| 1010-02 | Flexió My | 2,03 kN·m | 2,27 kN·m | cargol i deformació |
| 1010-02 | Flexió Mz+ / Mz− | 3,95 / 3,42 kN·m | 3,95 / 3,77 kN·m | deformació del nus |
| 1010-03 | Tracció (braç articulat) | 19,46 kN | 20,73 kN | deformació de la unió |
| 1010-05 | Tracció | 20,26 kN | 22,81 kN | deformació de la unió |
| 1010-05 | Flexió My (2017 / 2018) | 1,45 / 3,06 kN·m | 1,61 / 2,89 kN·m | deformació de la unió |
| 1010-05 | Flexió Mz | 4,24 kN·m | 4,20 kN·m | deformació de la unió |
| 1010-05 | Tallant Ty / Tz | 30,31 / 34,10 kN | 28,97 / 34,06 kN | abonyegament del tub |
| 1010-06 | Tracció | 23,55 kN | 21,10 kN | deformació de la unió |
| 1010-06 | Flexió My (2017 / 2018) | 1,19 / 0,86 kN·m | 1,07 / 1,13 kN·m | deformació |
| 1010-06 | Flexió Mz | 2,99 kN·m | 3,59 kN·m | deformació |
| 1010-06 | Tallant Ty / Tz | 23,11 / 25,55 kN | 24,35 / 34,04 kN | abonyegament del tub |
| 1010-07 | Tracció (braç articulat) | 24,22 kN | 21,99 kN | deformació de la unió |
| 1010-11 | Flexió My / Mz | 2,89 / 3,73 kN·m | 2,98 / 4,29 kN·m | deformació |
| 1010-11 | Tallant Ty | 23,12 kN | 22,18 kN | abonyegament del tub |
| 1010-13 | Tracció | 57,12 kN | 52,32 kN | deformació de la placa |
| 1010-13 | Flexió My / Mz | 4,92 / 1,41 kN·m | 4,67 / 2,36 kN·m | deformació de la placa |
| 1010-14 | Tracció | 31,36 kN | 29,78 kN | esquinçament del tub |
| 1010-15 | Flexió My / Mz | 2,14 / 3,30 kN·m | 2,56 / 3,24 kN·m | deformació |
| 1010-16 | Tracció | 30,49 kN | 34,41 kN | esquinçament del tub |
| 1010-17 | Tracció | 49,33 kN | 40,42 kN | esquinçament del tub |
| 1010-19 | Tracció | 49,99 kN | 53,14 kN | deformació del tub |
| 1010-19 | Flexió My / Mz | 4,07 / 4,89 kN·m | 2,93 / 4,68 kN·m | deformació |
| 1010-21 | Tracció | 72,75 kN | 71,88 kN | cisallament de la cargoleria |
| 1010-21 | Flexió My | 3,59 kN·m | 3,65 kN·m | deformació del tub |
4 · Cargoleria i arriostraments
Autoperforants, platines i tensors
Cargol autoperforant de reforç 6,3×25
Com a reforç de les unions s’utilitza l’autoperforant 6,3×25, que evita que els elements se separin amb esforços de tracció. Cada autoperforant aporta 3,40 kN a tallant amb un coeficient de seguretat addicional de 3. Cada unió porta com a mínim 2 fixacions en dues de les cares, i la majoria en porta 6 o més.
| Diàmetre (mm) | Tracció (kN) | Tallant (kN) |
|---|---|---|
| 4,8 | 9,34 | 6,58 |
| 5,5 | 12,50 | 8,95 |
| 6,3 | 14,45 | 9,40 |
Resistència mecànica del cargol (duresa del nucli 390 HV; superficial 560 HV).
| Autoperforant 6,3: gruix de xapa (mm) | Resistència a l’extracció (kN) | Temps de perforació (s) |
|---|---|---|
| 4 | 9,85 | 2,8 |
| 5 | 12,30 | 3,4 |
| 6 | 14,50 | 3,7 |
Arriostraments amb platina
Els arriostraments es consideren tirants que només treballen a tracció: creus de Sant Andreu de platina 40×4 o elements rígids de tub, situats a la façana on ho permeten les obertures.
- Platina 40×4 d’acer S275JR: NRd = 30,0 kN a tracció.
- Doble platina 2 × 40×4: NRd = 62,0 kN.
- La peça que uneix els tensors és la 1010-17, amb 35,00 kN a tracció segons els assajos, per sobre del que suporta la platina.
- Fixació de la peça d’arriostrament a l’estructura amb cargols M12 de classe 8.8.
Tensors dels arriostraments
| Tensor | M6 | M8 | M10 | M12 | M16 | M20 | M24 | M30 | M36 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Resistència a tracció garantida (kN) | 2,35 | 3,20 | 5,35 | 6,65 | 16,65 | 25,35 | 36,65 | 53,35 | 71,65 |
5 · Llums orientatives
Llums màximes orientatives amb tub i omega
Llums de referència del sistema StarModul amb tub de 100×100 i perfil omega de 200 mm. Són orientatives: cada projecte es calcula.
| Element | Llum màxima (m) | Interseparació (m) |
|---|---|---|
| Coberta, tub al mateix nivell | 4,50 | 1,90 |
| Coberta, tub al mateix nivell | 5,27 | 1,39 |
| Coberta, tub a 2 nivells | 3,00 | 3,00 |
| Coberta, tub a 2 nivells | 3,70 | 2,15 |
| Coberta, tub a 2 nivells | 5,30 | 1,50 |
| Coberta, omega 200 | 5,36 | 1,65 |
| Forjat interior, doble tub | 5,27 | 1,00 |
| Forjat, omega 200 | 6,50 | 0,50 |
Per a naus, el sistema de tub i unions arriba a uns 12 m de llum; per a llums més grans, fins a uns 20 m, treballem amb naus de perfils IPE cargolades.
6 · Càlcul per elements finits (2026)
Riostres i unió d’empalmament: verificació amb IDEA StatiCa (Eurocodi 3)
El 2026 s’han verificat per càlcul, amb IDEA StatiCa Connection (mètode d’elements finits per components, UNE-EN 1993-1-8, 1-3, 1-1 i 1-5), dues unions del sistema amb tub SHS 100×100×3 mm.
Unió articulada de riostres
Dos perfils SHS 100×100×3 (S250) a 45° o a 90°, amb cargols de classe 8.8. Capacitat resistent màxima davant de cada esforç per separat (no combinats, sense moments):
| Configuració | Cargols M10 8.8: axial (kN) | V horitzontal (kN) | V vertical (kN) | Autoperforants 5,5: axial (kN) | V horitzontal (kN) | V vertical (kN) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 45°, 3 cargols per línia | 38,0 | 11,0 | 15,0 | 30,0 | 9,2 | 12,0 |
| 45°, 2 cargols | 33,0 | 10,5 | 12,5 | 20,0 | 8,5 | 9,2 |
| 45°, 1 cargol | 18,0 | 10,5 | 9,2 | 10,0 | 10,0 | 9,2 |
| 90°, 3 cargols | 77,0 | 9,2 | 11,7 | 52,0 | 8,5 | 11,4 |
| 90°, 2 cargols | 68,0 | 9,0 | 11,7 | 35,0 | 8,2 | 11,0 |
| 90°, 1 cargol | 33,0 | 8,5 | 10,0 | 11,0 | – | 7,9 |
Les memòries estudien 4, 8 i 12 cargols en total per unió (1, 2 o 3 per línia). Valors vàlids només per a la geometria, els materials i la disposició estudiats.
Unió d’empalmament de tubs
Empalmament de dos SHS 100×100×3 (S280) amb un caputxó exterior de tub 110×110×4 (S235) i 12 cargols passants M12 de classe 8.8 (6 per costat). Unió articulada (transmet axials i tallants, no moments).
- Verificació amb les càrregues d’un projecte real (nau): càrrega de disseny de ±75 kN a tracció i compressió, amb un aprofitament dels cargols del 21,6 %.
- Anàlisi de resistència última: factor de càrrega del 300 %, és a dir, uns 225 kN d’axial a tracció o compressió.
7 · Assajos de trencament
Càrrega de trencament de les unions: assajos al laboratori LERMA (UPC)
Les unions de la sèrie 1010 es van assajar a trencament al Laboratori d’Elasticitat i Resistència de Materials (LERMA) de la Universitat Politècnica de Catalunya, en dues campanyes: maig de 2017 (informes 46009) i octubre de 2018 (informes 47008). Cada assaig es va fer amb dues provetes de tub 100×100×2 mm, carregades fins al trencament amb cèl·lula de càrrega de 100 kN.
Cada assaig té la seva gràfica càrrega-desplaçament (tracció i compressió) o moment-gir (flexió en els eixos y i z). Aquestes són les gràfiques de cada unió (fes clic per ampliar-les).
8 · Exemples i documentació
Exemples de càlcul estructural i documents
Amb cada pressupost lliurem el document «Dades bàsiques per al càlcul estructural amb sistema StarModul». Per als projectes que necessiten càlcul (habitatges, naus, edificis), el nostre enginyer fa l’informe de càlcul i els plànols estructurals, que es pressuposten a part.
Dades bàsiques per al càlcul estructural
El document que lliurem amb cada pressupost: materials, càrregues de referència i valors d’assaig de les unions de la sèrie 1010.
- Descarrega «Dades bàsiques per al càlcul estructural» (en castellà) (PDF · 9 pàg. · 0,8 MB)
Habitatge unifamiliar en planta baixa (Alacant, 2024)
Estructura StarModul de tub SHS 100×100×3 i 100×100×2 amb unions de la sèrie 1010, coberta plana amb perfils omega i arriostraments a la façana. Planta d’uns 113 m² i 4,26 m d’alçada fins a la primera coberta.
Conté: informe de càlcul (normativa, accions, combinacions, model 3D, comprovació de barres, unions i omegues, reaccions) i plànols estructurals (planta, coberta, seccions i vistes 3D).
- Descarrega l’informe de càlcul (en castellà) (PDF · 118 pàg. · 2,6 MB)
- Descarrega els plànols estructurals (PDF · 7 làmines · 0,6 MB)
Documents reals: s’han suprimit les dades del client, de l’emplaçament i del calculista.
Naus de perfils IPE (Torre-serona i Gabon)
Plànols de càlcul de dues naus IPE cargolades: a la pàgina de naus IPE.