Datos técnicos · Ensayos y cálculo
Resistencia de las uniones StarModul: datos para el cálculo estructural
Esta página reúne los datos que entregamos con los presupuestos para el cálculo estructural de una estructura metálica atornillada con el sistema StarModul: materiales, cargas de referencia, la resistencia de las uniones atornilladas de la serie 1010 (tracción, compresión, cortante y momentos), la tornillería de refuerzo, las luces orientativas, los arriostramientos y las gráficas de 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 situar arriostramientos como las cruces de San Andrés. El edificio se diseña para cumplir el CTE y la normativa estructural y de hormigón vigente.
Materiales considerados en el cálculo
| Elemento | Material | fy (N/mm²) | fu (N/mm²) | Norma |
|---|---|---|---|---|
| Perfiles tubulares 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 |
| Tornillos ordinarios | 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 tubo se modela además como S280 o S355 según el certificado del lote.
Certificados del tubo estructural 100×100 mm
| Tubo | 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 · Forjado de planta piso | 2,50 kN/m² | panel 100 mm 0,125 · panel de cemento 10 mm 0,120 · pavimento 0,305 · mortero de suelo radiante 0,950 · tabiquería 1,000 · omegas (en el programa) |
| G2 · Terraza | 2,50 kN/m² | panel 100 mm 0,125 · panel de cemento 0,120 · pavimento 0,305 · hormigón de pendientes 1,950 |
| G3 · Cubierta ligera | 0,40 kN/m² | panel 100 mm 0,125 · panel 35 mm 0,100 · estructura secundaria de pendiente 0,125 · falso techo 0,050 |
| G4 · Fachada | 0,35 kN/m² | panel 100 mm 0,125 · acabado exterior 0,225 |
Las sobrecargas de uso, nieve, viento y sismo dependen del emplazamiento y las fija el ingeniero en cada proyecto.
3 · Uniones serie 1010 (tubo 100×100)
Resistencia de las uniones atornilladas: tabla de cargas
Valores resistentes resumidos de cada tipología de unión, obtenidos en los ensayos de rotura del laboratorio LERMA (UPC) con tubo de 2 mm. Fuerzas en kN; momentos flectores en kN·m.
| Unión | Tipo de nudo | Tracción (kN) | Compresión (kN) | Cortante (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 pilar a superficie (pie de pilar) | 20,00 | – | – | 4,00 | 1,20 |
| 1010-14 | Anclaje articulado a superficie | 25,00 | – | – | – | – |
| 1010-15 | Fijación de tubo a superficie paralela | – | – | – | 2,00 | 2,80 |
| 1010-16 | Cruce articulado de dos tubos | 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 tubos a 180° | 65,00 | – | – | 3,20 | – |
«–»: no ensayado. Valores orientativos de laboratorio; no son cargas admisibles. En muchos ensayos la rotura se produjo en el tubo (abolladura o desgarro), no en la unión. Con tubo de 3 o 4 mm la capacidad del conjunto aumenta, pero cada caso se comprueba en el cálculo.
Carga de rotura de cada probeta (ensayos 2017–2018)
| Unión | Ensayo | Probeta 1 | Probeta 2 | Modo de fallo |
|---|---|---|---|---|
| 1010-01 | Tracción | 19,42 kN | 17,90 kN | deformación de la unión y de la fijación |
| 1010-01 | Compresión | 34,63 kN | 35,30 kN | abolladura del tubo |
| 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 | Cortante Ty / Tz | 32,29 / 24,75 kN | 27,14 / 26,56 kN | abolladura del tubo |
| 1010-02 | Tracción | 28,61 kN | 30,98 kN | deformación del tubo |
| 1010-02 | Flexión My | 2,03 kN·m | 2,27 kN·m | tornillo 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 | Cortante Ty / Tz | 30,31 / 34,10 kN | 28,97 / 34,06 kN | abolladura del tubo |
| 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 | Cortante Ty / Tz | 23,11 / 25,55 kN | 24,35 / 34,04 kN | abolladura del tubo |
| 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 | Cortante Ty | 23,12 kN | 22,18 kN | abolladura del tubo |
| 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 tubo |
| 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 tubo |
| 1010-17 | Tracción | 49,33 kN | 40,42 kN | desgarro del tubo |
| 1010-19 | Tracción | 49,99 kN | 53,14 kN | deformación del tubo |
| 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 | cizalla de la tornillería |
| 1010-21 | Flexión My | 3,59 kN·m | 3,65 kN·m | deformación del tubo |
4 · Tornillería y arriostramientos
Autotaladrantes, pletinas y tensores
Tornillo autotaladrante de refuerzo 6,3×25
Como refuerzo de las uniones se usa el autotaladrante 6,3×25, que evita que los elementos se separen con esfuerzos de tracción. Cada autotaladrante aporta 3,40 kN a cortante 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) | Cortante (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).
| Autotaladrante 6,3: espesor de chapa (mm) | Resistencia a extracción (kN) | Tiempo de taladrado (s) |
|---|---|---|
| 4 | 9,85 | 2,8 |
| 5 | 12,30 | 3,4 |
| 6 | 14,50 | 3,7 |
Arriostramientos con pletina
Los arriostramientos se consideran tirantes que solo trabajan a tracción: cruces de San Andrés de pletina 40×4 o elementos rígidos de tubo, situados en fachada donde lo permiten los huecos.
- Pletina 40×4 de acero S275JR: NRd = 30,0 kN a tracción.
- Doble pletina 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 pletina.
- Fijación de la pieza de arriostramiento a la estructura con tornillos M12 de 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 tubo y omega
Luces de referencia del sistema StarModul con tubo de 100×100 y perfil omega de 200 mm. Son orientativas: cada proyecto se calcula.
| Elemento | Luz máxima (m) | Intereje (m) |
|---|---|---|
| Cubierta, tubo al mismo nivel | 4,50 | 1,90 |
| Cubierta, tubo al mismo nivel | 5,27 | 1,39 |
| Cubierta, tubo a 2 niveles | 3,00 | 3,00 |
| Cubierta, tubo a 2 niveles | 3,70 | 2,15 |
| Cubierta, tubo a 2 niveles | 5,30 | 1,50 |
| Cubierta, omega 200 | 5,36 | 1,65 |
| Forjado interior, doble tubo | 5,27 | 1,00 |
| Forjado, omega 200 | 6,50 | 0,50 |
Para naves, el sistema de tubo y uniones llega a unos 12 m de luz; para luces mayores, hasta unos 20 m, trabajamos con naves de perfiles IPE atornilladas.
6 · Cálculo por elementos finitos (2026)
Riostras y unión de empalme: verificación con IDEA StatiCa (Eurocódigo 3)
En 2026 se han verificado por cálculo, con IDEA StatiCa Connection (método de elementos finitos por componentes, UNE-EN 1993-1-8, 1-3, 1-1 y 1-5), dos uniones del sistema con tubo SHS 100×100×3 mm.
Unión articulada de riostras
Dos perfiles SHS 100×100×3 (S250) a 45° o a 90°, con tornillos de clase 8.8. Capacidad resistente máxima frente a cada esfuerzo por separado (no combinados, sin momentos):
| Configuración | Tornillos M10 8.8: axil (kN) | V horizontal (kN) | V vertical (kN) | Autotaladrantes 5,5: axil (kN) | V horizontal (kN) | V vertical (kN) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 45°, 3 tornillos por línea | 38,0 | 11,0 | 15,0 | 30,0 | 9,2 | 12,0 |
| 45°, 2 tornillos | 33,0 | 10,5 | 12,5 | 20,0 | 8,5 | 9,2 |
| 45°, 1 tornillo | 18,0 | 10,5 | 9,2 | 10,0 | 10,0 | 9,2 |
| 90°, 3 tornillos | 77,0 | 9,2 | 11,7 | 52,0 | 8,5 | 11,4 |
| 90°, 2 tornillos | 68,0 | 9,0 | 11,7 | 35,0 | 8,2 | 11,0 |
| 90°, 1 tornillo | 33,0 | 8,5 | 10,0 | 11,0 | – | 7,9 |
Las memorias estudian 4, 8 y 12 tornillos en total por unión (1, 2 o 3 por línea). Valores válidos solo para la geometría, materiales y disposición estudiados.
Unión de empalme de tubos
Empalme de dos SHS 100×100×3 (S280) con un capuchón exterior de tubo 110×110×4 (S235) y 12 tornillos pasantes M12 de clase 8.8 (6 por lado). Unión articulada (transmite axiles y cortantes, no momentos).
- Verificación con las cargas de un proyecto real (nave): carga de diseño de ±75 kN a tracción y compresión, con un aprovechamiento de los tornillos 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 tubo 100×100×2 mm, cargadas hasta rotura con célula 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). Si las necesitas para tu proyecto, pídenoslas.
8 · Ejemplos y documentación
Ejemplos de cálculo estructural y documentos
Con cada presupuesto entregamos el documento «Datos básicos para el cálculo estructural con sistema StarModul». Para proyectos que necesitan cálculo (viviendas, naves, edificios), nuestro ingeniero hace el informe de cálculo y los planos estructurales, que se presupuestan aparte.
Vivienda unifamiliar en planta baja (Alicante, 2024)
Estructura StarModul de tubo 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: informe de cálculo (normativa, acciones, combinaciones, modelo 3D, comprobación de barras, uniones y omegas, reacciones) y planos estructurales (planta, cubierta, secciones y vistas 3D).
Naves de perfiles IPE (Torre-serona y Gabón)
Planos de cálculo de dos naves IPE atornilladas: en la página de naves IPE.