El cortante y la compresión perpendicular son cosas diferentes, aunque, como todo, tienen parecidos en algunos detalles.
El cortante es una tensión tangencial, es decir, paralela a la sección de madera que se considera en el cálculo, un esfuerzo que intenta "deslizar" horizontalmente una fibra oscura (en rojo en la figura adjunta) de la madera sobre la siguiente fibra oscura paralela, rompiendo la fibra clara que está entre ambas. Con este esfuerzo, si la madera rompe, se fisura (en el mundo de la madera se dice "se fenda") en horizontal.
Esta rotura es diferente a la que sufre un elemento de hormigón. El cortante siempre lo imaginamos como un esfuerzo vertical. El hormigón se rompe realmente a 45º. Bien, pues la madera, por la disposición de sus fibras, se rompe en horizontal, como explicaba antes.
Considerando la sección de la viga, la tensión tangencial es máxima justo en la fibra central, y disminuye conforme nos desplazamos hacia arriba y hacia abajo. Por eso en la ecuación aparece el 1,5 que mencionas.
La compresión perpendicular es una tensión normal, es decir, perpendicular a la sección de madera que se considera en el cálculo. Como en el caso anterior, esta sección que consideramos para el cálculo es horizontal, pero en este caso lo es porque la fuerza actuante es perpendicular a la viga y, por tanto, se reparte en esa sección horizontal. La tensión normal lo que hace es comprimir sobre todo la fibra clara de la madera, que es la menos resistente. Pero en este caso, comprime todas las fibras claras que hay en la viga desde la cara inferior a la superior (o al revés). Y en este cálculo interviene otra novedad: las fibras oscuras, más resistentes y apenas afectadas por la compresión perpendicular, ayudan a las claras, porque se resisten a la deformación de éstas y se comportan como unos cables que trabajan a tracción, es por esto por lo que en la ecuación aparece el coeficiente Kc,90.
Las tensiones de ambos esfuerzos están aplicados prácticamente en el mismo sitio, en las fibras claras, pero con diferencias: las tensiones del cortante son máximas en el centro de la pieza, y disminuyen hacia los extremos superior e inferior, donde son cero; y las tensiones de la compresión perpendicular son máximas en la cara inferior donde está apoyada la viga (en otro caso cualquiera, donde esté aplicada la carga) y, por efecto del reparto, conforme ascendemos por la sección, al repartirse las tensiones en la madera, la tensión va disminuyendo, aunque no llega a ser cero en la cara opuesta (la superior) porque allí tenemos la carga del forjado.
Respecto a que si actúan igual las tensiones, ya ves que no. El cortante "corta" longitudinalmente la fibra clara y la compresión perpendicular la "aplasta" en esa dirección.
Perdona el rollo, pero espero no haber dejado dudas. Si no es así, no dudes en decirme lo que sea.
Estimado Eduardo, explicas de manera magistral las diferencias entre ambos estados tensionales. Sin embargo, me queda una duda ¿Qué es lo qué determina si una carga aplicada genera corte o compresión/tracción perpendicular a la fibra? Saludos.
Si consideramos una viga biapoyada con una carga puntual aplicada en algún punto (a parte de que también tenga una carga repartida a todo lo largo), entonces: 1. la carga puntual genera compresión perpendicular si está apoyada encima de la viga, y habría que comprobar que la superficie de apoyo sea suficiente, y 2. también provoca cortante en la sección vertical de la viga en ese punto de apoyo, pero el esfuerzo cortante será entonces mayor en los dos apoyos de la viga (porque se suma la reacción de la parte que le llega de la carga puntual y de la repartida), por lo que la comprobación a cortante se hace para esas secciones en los apoyos. Sobre esto vuelvo al final.
Por tanto, en los apoyos de la viga, además del cortante en la sección vertical, hay que comprobar la compresión perpendicular, para dimensionar bien la superficie de apoyo.
Si la carga puntual, en lugar de estar apoyada "encima" de la viga, está "colgada" de la cara inferior, entonces, en vez de compresión perpendicular, general tracción perpendicular.
Y si la carga puntual se aplica a la viga, por ejemplo, con un estribo oculto atornillado en el lateral, de forma que los tirafondos están colocados en todo el alto de la viga (es el caso de una unión de viga brochal a viga principal, ambas en el mismo plano horizontal), entonces la carga no genera ni compresión ni tracción perpendicular a la fibra, sólo cortante en esa sección. Pero lo normal es que el cortante sea mayor en los apoyos.
Y volviendo a tu pregunta y a mi párrafo segundo: si hay que comprobar, en un punto determinado de una viga, la compresión perpendicular y el cortante, por una carga puntual, o porque es una reacción en un apoyo, o por lo que sea, entonces se comprueban los dos esfuerzos de forma independiente, cada uno con su superficie de afección o reparto de tensiones, y con sus resistencias y coeficientes de la madera. Y eso es así porque esos dos esfuerzos movilizan las fibras de madera en direcciones distintas (compresión y rasante), y tampoco son máximas las tensiones en las mismas fibras.
Es decir, en nuestro caso, no se hace como en los casos en los que en una sección tenemos flexión y compresión o tracción combinadas. La flexión y compresión, o la flexión y tracción, comprimen o traccionan las mismas fibras, y en la misma dirección, en una parte de la sección.
Sólo hay un caso más (e incluido en tu pregunta) en el que sí "se combinan" las tensiones en las mismas fibras de una parte de la sección: la suma de tracción perpendicular y cortante por una carga puntual "colgada" de la viga. En este caso, se debe aplicar la ecuación siguiente del art. 6.2.4 del CTE: He dicho "se combinan" en lugar de "se suman". La tracción perpendicular tracciona a las fibras claras, que entonces resistirán menos al esfuerzo rasante por el cortante. Parece algo intuitivo.
