Datos técnicos · Ensayos y cálculo
Resistencia de las uniones StarModul: datos para el cálculo estructural
En esta página reunimos los datos que enviamos con los presupuestos para el cálculo estructural de una estructura metálica abulonada con el sistema StarModul: materiales, cargas de referencia, la resistencia de las uniones abulonadas de la serie 1010 (tracción, compresión, corte y momentos), la tornillería de refuerzo, las luces orientativas, los arriostramientos y los ensayos de rotura.
1 · Aspectos generales y materiales
Cálculo estructural de una estructura metálica StarModul
La estructura se calcula como un único modelo tridimensional. Las estructuras secundarias de premarcos de puertas y ventanas no se incluyen en el modelo general (del lado de la seguridad), salvo que hagan falta para ubicar arriostramientos como las cruces de San Andrés. En España el edificio se diseña según el Código Técnico de la Edificación y la normativa estructural vigente; en otros países, según su reglamento.
Materiales considerados en el cálculo
| Elemento | Material | fy (N/mm²) | fu (N/mm²) | Norma |
|---|---|---|---|---|
| Perfiles tubulares (caño) 100×2 y 100×3 | S250GD+Z | 250 | 330 | UNE-EN 10346 |
| Perfiles omega conformados en frío | S350GD+Z | 350 | 420 | UNE-EN 10346 |
| Laminados, arriostramientos y placas | S275JR | 275 | 430 | UNE-EN 10025-2 |
| Bulones comunes | Clase 8.8 | 640 | 800 | UNE-EN ISO 898-1 |
Coeficientes de minoración: 1,00; 1,00; 1,25. Datos del documento «Datos básicos para el cálculo estructural con sistema StarModul». En los proyectos recientes el caño se modela además como S280 o S355 según el certificado del lote.
Certificados del caño estructural 100×100 mm
| Caño | Acero y recubrimiento | Norma | Certificado | Re (MPa) | Rm (MPa) |
|---|---|---|---|---|---|
| 100×100×2 mm, 12 m | S350GD + ZM310 (zinc-magnesio) | EN 10219-1/-2 | 3.1 EN 10204 (2026) | 487–549 | 511–615 |
| 100×100×3 mm, 12 m | S350GD + ZM310 (zinc-magnesio) | EN 10219-1/-2 | 3.1 EN 10204 (2026) | 467–549 | 516–615 |
| 100×100×4 mm, 12 m | Galvanizado Z275 | EN 10305-5 | 2.2 EN 10204 (2026) | 279–318 | 371–399 |
Valores mínimos y máximos de las coladas certificadas. Según el certificado, el S350GD+ZM310 cumple la calidad S355JR de la UNE-EN 10219.
Uniones
Chapa de acero de 3 mm (DD11, EN 10111; certificado 3.1: Re 246 MPa, Rm 356 MPa) con cincado electrolítico y pasivado trivalente, sin cromo VI. Marcado CE según la norma armonizada EN 1090-1 (sistema 2+, EXC2), certificado de control de producción en fábrica 0370-CPR-2637. Reacción al fuego A1.
2 · Cargas de referencia
Cargas permanentes consideradas
Pesos propios: hormigón armado 25,00 kN/m³; acero 78,50 kN/m³. Las cargas permanentes de referencia del sistema son:
| Carga | Valor | Desglose (kN/m²) |
|---|---|---|
| G1 · Entrepiso | 2,50 kN/m² | panel 100 mm 0,125 · placa cementicia 10 mm 0,120 · solado 0,305 · carpeta con losa radiante 0,950 · tabiques 1,000 · omegas (en el programa) |
| G2 · Terraza | 2,50 kN/m² | panel 100 mm 0,125 · placa cementicia 0,120 · solado 0,305 · hormigón de pendiente 1,950 |
| G3 · Cubierta liviana | 0,40 kN/m² | panel 100 mm 0,125 · panel 35 mm 0,100 · estructura secundaria de pendiente 0,125 · cielorraso 0,050 |
| G4 · Fachada | 0,35 kN/m² | panel 100 mm 0,125 · terminación exterior 0,225 |
Las sobrecargas de uso, nieve, viento y sismo dependen de la ubicación y las fija el ingeniero en cada proyecto.
3 · Uniones serie 1010 (caño 100×100)
Resistencia de las uniones abulonadas: tabla de cargas
Valores resistentes resumidos de cada tipología de unión, obtenidos en los ensayos de rotura del laboratorio LERMA (UPC) con caño de 2 mm. Fuerzas en kN; momentos flectores en kN·m.
| Unión | Tipo de nudo | Tracción (kN) | Compresión (kN) | Corte (kN) | My (kN·m) | Mz (kN·m) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1010-01 | Nudo de esquina, 3 brazos a 90° | 17,90 | 34,63 | 24,75 | 2,30 | 2,15 |
| 1010-02 | Nudo en L, 2 brazos a 90° | 25,00 | – | – | 3,00 | 1,70 |
| 1010-03 | 2 brazos a 90° + 1 articulado | 19,46 | – | – | – | – |
| 1010-05 | Nudo en T | 20,26 | – | 28,97 | 1,45 | 4,20 |
| 1010-06 | Nudo de 4 brazos a 90° | 21,10 | – | 23,11 | 1,07 | 2,98 |
| 1010-07 | 3 brazos a 90° + 1 articulado | 21,99 | – | – | – | – |
| 1010-11 | Nudo en cruz, 4 brazos | – | – | 22,18 | 2,88 | 3,73 |
| 1010-13 | Anclaje de columna a superficie (base de columna) | 20,00 | – | – | 4,00 | 1,20 |
| 1010-14 | Anclaje articulado a superficie | 25,00 | – | – | – | – |
| 1010-15 | Fijación de caño a superficie paralela | – | – | – | 2,00 | 2,80 |
| 1010-16 | Cruce articulado de dos caños | 30,00 | – | – | – | – |
| 1010-17 | Unión articulada en T (arriostramientos) | 35,00 | – | – | – | – |
| 1010-19 | Nudo a 120° (cumbrera) | 45,00 | – | – | 2,50 | 4,40 |
| 1010-21 | Empalme de 2 caños a 180° | 65,00 | – | – | 3,20 | – |
«–»: no ensayado. Valores orientativos de laboratorio; no son cargas admisibles. En muchos ensayos la rotura se dio en el caño (abolladura o desgarro), no en la unión. Con caño de 3 o 4 mm la capacidad del conjunto aumenta, pero cada caso se verifica en el cálculo.
Carga de rotura de cada probeta (ensayos 2017–2018)
| Unión | Ensayo | Probeta 1 | Probeta 2 | Modo de falla |
|---|---|---|---|---|
| 1010-01 | Tracción | 19,42 kN | 17,90 kN | deformación de la unión |
| 1010-01 | Compresión | 34,63 kN | 35,30 kN | abolladura del caño |
| 1010-01 | Flexión My | 2,43 kN·m | 2,29 kN·m | deformación de la unión |
| 1010-01 | Flexión Mz | 2,60 kN·m | 2,14 kN·m | deformación de la unión |
| 1010-01 | Corte Ty / Tz | 32,29 / 24,75 kN | 27,14 / 26,56 kN | abolladura del caño |
| 1010-02 | Tracción | 28,61 kN | 30,98 kN | deformación del caño |
| 1010-02 | Flexión My | 2,03 kN·m | 2,27 kN·m | bulón y deformación |
| 1010-02 | Flexión Mz+ / Mz− | 3,95 / 3,42 kN·m | 3,95 / 3,77 kN·m | deformación del nudo |
| 1010-03 | Tracción (brazo articulado) | 19,46 kN | 20,73 kN | deformación de la unión |
| 1010-05 | Tracción | 20,26 kN | 22,81 kN | deformación de la unión |
| 1010-05 | Flexión My (2017 / 2018) | 1,45 / 3,06 kN·m | 1,61 / 2,89 kN·m | deformación de la unión |
| 1010-05 | Flexión Mz | 4,24 kN·m | 4,20 kN·m | deformación de la unión |
| 1010-05 | Corte Ty / Tz | 30,31 / 34,10 kN | 28,97 / 34,06 kN | abolladura del caño |
| 1010-06 | Tracción | 23,55 kN | 21,10 kN | deformación de la unión |
| 1010-06 | Flexión My (2017 / 2018) | 1,19 / 0,86 kN·m | 1,07 / 1,13 kN·m | deformación |
| 1010-06 | Flexión Mz | 2,99 kN·m | 3,59 kN·m | deformación |
| 1010-06 | Corte Ty / Tz | 23,11 / 25,55 kN | 24,35 / 34,04 kN | abolladura del caño |
| 1010-07 | Tracción (brazo articulado) | 24,22 kN | 21,99 kN | deformación de la unión |
| 1010-11 | Flexión My / Mz | 2,89 / 3,73 kN·m | 2,98 / 4,29 kN·m | deformación |
| 1010-11 | Corte Ty | 23,12 kN | 22,18 kN | abolladura del caño |
| 1010-13 | Tracción | 57,12 kN | 52,32 kN | deformación de la placa |
| 1010-13 | Flexión My / Mz | 4,92 / 1,41 kN·m | 4,67 / 2,36 kN·m | deformación de la placa |
| 1010-14 | Tracción | 31,36 kN | 29,78 kN | desgarro del caño |
| 1010-15 | Flexión My / Mz | 2,14 / 3,30 kN·m | 2,56 / 3,24 kN·m | deformación |
| 1010-16 | Tracción | 30,49 kN | 34,41 kN | desgarro del caño |
| 1010-17 | Tracción | 49,33 kN | 40,42 kN | desgarro del caño |
| 1010-19 | Tracción | 49,99 kN | 53,14 kN | deformación del caño |
| 1010-19 | Flexión My / Mz | 4,07 / 4,89 kN·m | 2,93 / 4,68 kN·m | deformación |
| 1010-21 | Tracción | 72,75 kN | 71,88 kN | corte de la tornillería |
| 1010-21 | Flexión My | 3,59 kN·m | 3,65 kN·m | deformación del caño |
4 · Tornillería y arriostramientos
Autoperforantes, planchuelas y tensores
Tornillo autoperforante de refuerzo 6,3×25
Como refuerzo de las uniones se usa el autoperforante 6,3×25, que evita que los elementos se separen con esfuerzos de tracción. Cada autoperforante aporta 3,40 kN al corte con un coeficiente de seguridad adicional de 3. Cada unión lleva como mínimo 2 fijaciones en dos de sus caras, y la mayoría lleva 6 o más.
| Diámetro (mm) | Tracción (kN) | Corte (kN) |
|---|---|---|
| 4,8 | 9,34 | 6,58 |
| 5,5 | 12,50 | 8,95 |
| 6,3 | 14,45 | 9,40 |
Resistencia mecánica del tornillo (dureza del núcleo 390 HV; superficial 560 HV).
| Autoperforante 6,3: espesor de chapa (mm) | Resistencia a la extracción (kN) | Tiempo de perforado (s) |
|---|---|---|
| 4 | 9,85 | 2,8 |
| 5 | 12,30 | 3,4 |
| 6 | 14,50 | 3,7 |
Arriostramientos con planchuela
Los arriostramientos se consideran tensores que solo trabajan a tracción: cruces de San Andrés de planchuela 40×4 o elementos rígidos de caño, ubicados en fachada donde lo permiten las aberturas.
- Planchuela 40×4 de acero S275JR: NRd = 30,0 kN a tracción.
- Doble planchuela 2 × 40×4: NRd = 62,0 kN.
- La pieza que une los tensores es la 1010-17, con 35,00 kN a tracción según los ensayos, por encima de lo que soporta la planchuela.
- Fijación de la pieza de arriostramiento a la estructura con bulones M12 clase 8.8.
Tensores de los arriostramientos
| Tensor | M6 | M8 | M10 | M12 | M16 | M20 | M24 | M30 | M36 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Resistencia a tracción garantizada (kN) | 2,35 | 3,20 | 5,35 | 6,65 | 16,65 | 25,35 | 36,65 | 53,35 | 71,65 |
5 · Luces orientativas
Luces máximas orientativas con caño y omega
Luces de referencia del sistema StarModul con caño de 100×100 y perfil omega de 200 mm. Son orientativas: cada proyecto se calcula.
| Elemento | Luz máxima (m) | Separación entre ejes (m) |
|---|---|---|
| Cubierta, caño al mismo nivel | 4,50 | 1,90 |
| Cubierta, caño al mismo nivel | 5,27 | 1,39 |
| Cubierta, caño a 2 niveles | 3,00 | 3,00 |
| Cubierta, caño a 2 niveles | 3,70 | 2,15 |
| Cubierta, caño a 2 niveles | 5,30 | 1,50 |
| Cubierta, omega 200 | 5,36 | 1,65 |
| Entrepiso interior, doble caño | 5,27 | 1,00 |
| Entrepiso, omega 200 | 6,50 | 0,50 |
Para galpones, el sistema de caño y uniones llega a unos 12 m de luz; para luces mayores, hasta unos 20 m, trabajamos con galpones de perfiles IPE abulonados.
6 · Cálculo por elementos finitos (2026)
Riostras y unión de empalme: verificación con IDEA StatiCa (Eurocódigo 3)
En 2026 se verificaron por cálculo, con IDEA StatiCa Connection (método de elementos finitos por componentes, EN 1993-1-8, 1-3, 1-1 y 1-5), dos uniones del sistema con caño SHS 100×100×3 mm.
Unión articulada de riostras
Dos perfiles SHS 100×100×3 (S250) a 45° o a 90°, con bulones clase 8.8. Capacidad resistente máxima frente a cada esfuerzo por separado (no combinados, sin momentos):
| Configuración | Bulones M10 8.8: axil (kN) | V horizontal (kN) | V vertical (kN) | Autoperforantes 5,5: axil (kN) | V horizontal (kN) | V vertical (kN) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 45°, 3 bulones por línea | 38,0 | 11,0 | 15,0 | 30,0 | 9,2 | 12,0 |
| 45°, 2 bulones | 33,0 | 10,5 | 12,5 | 20,0 | 8,5 | 9,2 |
| 45°, 1 bulón | 18,0 | 10,5 | 9,2 | 10,0 | 10,0 | 9,2 |
| 90°, 3 bulones | 77,0 | 9,2 | 11,7 | 52,0 | 8,5 | 11,4 |
| 90°, 2 bulones | 68,0 | 9,0 | 11,7 | 35,0 | 8,2 | 11,0 |
| 90°, 1 bulón | 33,0 | 8,5 | 10,0 | 11,0 | – | 7,9 |
Las memorias estudian 4, 8 y 12 bulones en total por unión (1, 2 o 3 por línea). Valores válidos solo para la geometría, los materiales y la disposición estudiados.
Unión de empalme de caños
Empalme de dos SHS 100×100×3 (S280) con un capuchón exterior de caño 110×110×4 (S235) y 12 bulones pasantes M12 clase 8.8 (6 por lado). Unión articulada (transmite axiles y cortes, no momentos).
- Verificación con las cargas de un proyecto real (galpón): carga de diseño de ±75 kN a tracción y compresión, con un aprovechamiento de los bulones del 21,6 %.
- Análisis de resistencia última: factor de carga del 300 %, es decir, unos 225 kN de axil a tracción o compresión.
7 · Ensayos de rotura
Carga de rotura de las uniones: ensayos en el laboratorio LERMA (UPC)
Las uniones de la serie 1010 se ensayaron a rotura en el Laboratori d’Elasticitat i Resistència de Materials (LERMA) de la Universitat Politècnica de Catalunya, en dos campañas: mayo de 2017 (informes 46009) y octubre de 2018 (informes 47008). Cada ensayo se hizo con dos probetas de caño 100×100×2 mm, cargadas hasta la rotura con celda de carga de 100 kN.
Cada ensayo tiene su gráfica carga-desplazamiento (tracción y compresión) o momento-giro (flexión en los ejes y y z). Estas son las gráficas de cada unión (tocá para ampliarlas).
8 · Ejemplos y documentación
Ejemplos de cálculo estructural y documentos
Con cada presupuesto te enviamos el documento «Datos básicos para el cálculo estructural con sistema StarModul». Para proyectos que necesitan cálculo (viviendas, galpones, edificios), nuestro ingeniero hace la memoria de cálculo y los planos estructurales, que se cotizan aparte. Fuera de España, el proyecto lo tiene que firmar un profesional matriculado en tu país.
Datos básicos para el cálculo estructural
El documento que entregamos con cada presupuesto: materiales, cargas de referencia y valores de ensayo de las uniones de la serie 1010.
- Descargá «Datos básicos para el cálculo estructural» (PDF · 9 págs. · 0,8 MB)
Vivienda unifamiliar en planta baja (Alicante, España, 2024)
Estructura StarModul de caño SHS 100×100×3 y 100×100×2 con uniones de la serie 1010, cubierta plana con perfiles omega y arriostramientos en fachada. Planta de unos 113 m² y 4,26 m de altura a la primera cubierta.
Contiene: memoria de cálculo (normativa, acciones, combinaciones, modelo 3D, verificación de barras, uniones y omegas, reacciones) y planos estructurales (planta, cubierta, cortes y vistas 3D).
- Descargá la memoria de cálculo (PDF · 118 págs. · 2,6 MB)
- Descargá los planos estructurales (PDF · 7 láminas · 0,6 MB)
Documentos reales: se suprimieron los datos del cliente, del emplazamiento y del calculista.
Galpones de perfiles IPE (Torre-serona y Gabón)
Planos de cálculo de dos galpones IPE abulonados: en la página de galpones IPE.