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Son innumerables las aplicaciones de la madera en estructuras, aislamientos, tabiquerías, carpinterías, decoración, sistemas de cubiertas…

Una edificación de madera, es un espacio que respira: absorbe y expulsa la humedad regularizando así la del medio ambiente interior. Contribuye a eliminar diversas dolencias asociadas a la humedad. El campo bioeléctrico natural de la madera proporciona además un estado de equilibrio en el cuerpo humano.

Por otra parte, las propiedades acústicas de la madera son ampliamente conocidas. La casa de madera es una casa silenciosa, para el bienestar de sus habitantes.

En el mundo existen alrededor de 16.000 especies de madera diferente.

Con aprovechamiento comercial se pueden aproximar a las 2.000. Una cuarta parte son coníferas y el resto frondosas.

Si nos centramos en España, la cifra se reduce considerablemente a unas 100 frondosas y 50 coníferas.

ANATOMÍA DE LA MADERA

La madera es un material que, sin apenas transformación, procede de un ser vivo. Es un material orgánico y natural con estructura celular. Esto lo convierte en un material especial del amplio abanico de materiales empleados en la construcción hoy en día.

La madera no es un material homogéneo, lo que influye directamente en sus propiedades físicas y mecánicas. Este fenómeno se conoce como anisotropía de la madera, es decir, el comportamiento desigual de la madera frente a una propiedad física o mecánica según la dirección que sea considerada.

En el estudio de la madera deben considerarse tres direcciones principales que permiten considerar la madera como un material ortótropo:

• Axial (paralelo al eje de crecimiento del árbol)
• Radial (perpendicular al primero)
• Tangencial (normal a los anteriores)

De una manera simplificada, las diferencias de propiedades son entre las dos direcciones principales: paralela y perpendicular a la fibra.

Las diferencias entre tangencial y radial vienen fundamentalmente de la diferencia de espesor de la pared celular entre la madera de primavera (pared delgada) y la madera de verano (pared gruesa.

PROPIEDADES FISICAS

El agua está presente en la madera en diferentes formas:
• Agua de constitución (en la propia materia)
• Agua de impregnación (en las propias paredes celulares)
• Agua libre (por encima de la saturación de las células y que influye principalmente en la densidad de la madera)
Pero son varios parámetros más relacionados con el agua los que toman importancia en el estudio de la madera:


Contenido en humedad. En la madera recién cortada es del 50-110%; mientras que en la madera secada al ambiente baja al 16-18%. Maderas sumergidas pueden tener un 100-200% de humedad.

Higroscopicidad. La madera absorbe o pierde agua en función de la humedad relativa y de la temperatura ambiente. La madera deberá tener la humedad lo más parecida posible a la humedad de equilibrio higroscópico correspondiente a las condiciones higrotérmicas de servicio, siempre que el proceso de fabricación lo permita. De esta manera se reducen los movimientos que podría tener a causa de la variación de su grado de humedad. Los grados de humedad aconsejables según su utilización son:

o En obras hidráulicas 30,00%
o En medios muy húmedos 25-30%
o Expuestas a la humedad (no cubiertas) 18-25%
o Obras cubiertas pero abiertas 16-20%
o Obras cubiertas y cerradas 13-17%
o En local cerrado y calefactado 12-14%
o En local con calefacción continua 10-12%

Hinchazón y merma. La variación en el contenido de humedad produce en la madera una variación de sus dimensiones, que no serán las mismas según la dirección considerada:

o La mayor variación dimensional es en la dirección tangencial.
o La variación dimensional en la dirección longitudinal es prácticamente despreciable.

Densidad. La densidad de la madera es necesario referirla a un determinado contenido de humedad. Generalmente esta referencia es el 12%. La densidad varía mucho entre especies pero, en términos generales, las coníferas más utilizadas tienen una densidad entre 400-550 Kg/m3 y las frondosas entre 600-700 Kg/m3. El valor relativamente bajo de la densidad de la madera, y teniendo en cuenta su resistencia y elasticidad, la convierte en un material especialmente adecuado para aplicaciones estructurales. Las soluciones constructivas clásicas en madera resultan más ligeras que las de acero y mucho más que las de hormigón. La madera sin defectos resulta 3,6 veces más resistente que el acero a igualdad de peso en valores de rotura. En cuanto al criterio de deformación, la madera resulta 1,3 veces más rígida a igualdad de peso frente al acero (comparando secciones rectangulares de madera y secciones IPE de acero).
En cuanto a las necesidades de energía para la fabricación del material, la relación entre rigidez y energía es de 80 veces más favorable para la madera aserrada que para el acero.

PROPIEDADES MECÁNICAS

En cuanto a las propiedades mecánicas, los factores que influyen de manera significativa son los siguientes:

El contenido de humedad. Los ensayos con probetas de madera se realizan con una humedad de equilibrio higroscópico del 12%, a mayor humedad las resistencias características decrecen. Al llegar al punto de saturación de la madera (30% aprox.) la resistencia baja hasta un 60%. A partir de ahí la madera ya está saturada y su resistencia permanece constante.
La duración de la carga. La resistencia de la madera depende en alto grado del tiempo de aplicación de la carga a la que está sometida. Este comportamiento en otros materiales es inapreciable. La madera es un material estructural de gran eficacia ante cargas de origen dinámico, como el viento o los sismos. El efecto de la duración de la carga no debe confundirse con la fatiga del material o con el efecto de la edad de la estructura. En ausencia de factores de degradación, la edad de la madera NO influye en su resistencia.

Si la humedad de la madera o la duración de la carga es mayor que en las condiciones del ensayo, las características resistentes se tendrán que minorar por el factor Kmod.

La calidad de la madera. Es el factor de mayor relevancia en la resistencia de este material. Las singularidades del crecimiento del árbol, denominados defectos de la madera, suponen una disminución de sus propiedades mecánicas.

La clase resistente es una referencia que se tiene sobre la madera estructural para saber sus resistencias características Xk.

EL CTE Y LA CONSTRUCCION EN MADERA

La aplicación del CTE a la construcción en madera se fundamenta en la aplicación del Eurocódigo 5. El CTE se basa en este texto y apenas incorpora novedades.

El texto viene recogido en el Documento Básico de Seguridad Estructural Madera, en el que se verifica la seguridad de los elementos estructurales de madera en la edificación. La satisfacción de otros requisitos (aislamiento térmico, acústico, o resistencia al fuego) se contemplan en otros documentos del mismo CTE. Los aspectos relativos a la fabricación, montaje, control de calidad, conservación y mantenimiento se tratan en el DB-SE-M en la medida necesaria para indicar las exigencias que se deben cumplir en concordancia con las bases de cálculo.

Para la resistencia al fuego de las estructuras de madera, el CTE da, más que un cálculo, una serie de recomendaciones constructivas y soluciones estructurales para realizar dichas estructuras, bien sobredimensionándolas o protegiéndolas.

En cuanto a seguridad estructural, se mantienen los cinco criterios de durabilidad expuestos en el Eurocódigo 5, marcados según grado de exposición. Establece también los tipos de protección más adecuados a cada grado.

En el CTE también se dedican unas páginas a los materiales apropiados para construir estructuras de madera: madera maciza, madera laminada encolada, madera micro-laminada y tableros estructurales. El control del suministro y recepción de los materiales también encuentran un hueco. El código aborda también el marco de la ejecución de la obra.

Un aspecto importante a la hora de diseñar una estructura de madera es el tema de las uniones. En el DB-SE-M se tienen muy en cuenta el cálculo de uniones (Cap. 8).

CALCULAR LA ESTRUCTURA

El DB-SE-M sienta las bases para realizar los cálculos. En el mercado existen programas informáticos que ayudan a calcular una estructura de madera. El grado de complejidad de la estructura determinará qué programa es capaz de soportar esta operación.
• Nuevo Metal 3D (CYPE)
• Estrumad (de los creadores de METALPLA)

Se proporciona también un pequeño programa de cálculo basado en Excel que permite el pre-dimensionamiento de una viga de madera. Es necesario recordar que la estructura global es la que debe cumplir con los requerimientos del CTE.

http://maabarquitecturasostenible.wordpress.com/2014/04/08/calculo-de-estructuras-vigas-y-pilares-de-madera-maciza-y-laminada/

Existen básicamente tres sistemas estructurales para la madera: troncos, entramado pesado y entramado ligero.

TRONCOS

La edificación a base de rollizos o troncos funciona igual que la construcción con muros de mampostería.
Los troncos pueden estar colocados horizontalmente o verticalmente (menos frecuente). La madera se presenta aquí con toda su expresividad, condicionando el aspecto final. Pueden llegar a construirse edificios de gran envergadura y la cimentación por lo general suele proyectarse de forma tradicional.

Las uniones entre los troncos tienen un interés fundamental y definen aspectos como la calidad de la edificación.

ENTRAMADO PESADO

Este tipo de construcción supone un paso adelante con respecto al sistema de troncos.
El entramado pesado es un sistema prácticamente universal y está presente a lo largo de toda la historia de la arquitectura en numerosos países.

Existen varios métodos diferentes de entramados pesados, pero todos tienen en común el empleo de grandes escuadrías de madera, las uniones de ensamble y un peso propio relativamente elevado.

Se utiliza la madera como elemento estructural puro, es decir, la estructura es independiente del cerramiento y los esfuerzos principales actúan en dirección paralela a la fibra de la madera.

Admite luces mayores y entramados en altura de hasta 6m. En nuestras ciudades, es el método utilizado en los edificios de los cascos antiguos.

Es un sistema que permite aprovechar los espacios abuhardillados, ya que la cubierta deja estancias diáfanas, y por norma general, habitables.

Aunque en su origen era un sistema muy artesanal y complejo, actualmente puede ser competitivo y sencillo si se dispone de equipos y herramientas mecánicas adecuadas.
Además, existen otros elementos prefabricados que facilitan el diseño y el montaje de las uniones, que es el punto más delicado de este método constructivo.

Para el entramado ligero se pueden utilizar madera aserrada o madera laminada. Esta última tiene el inconveniente de un mayor impacto para su fabricación, así como la posible emisión de sustancias tóxicas en su etapa de uso.

ENTRAMADO LIGERO

Este sistema es el más evolucionado de la madera en la construcción.

Este sistema tiene su origen en Norteamérica en el siglo XIX como consecuencia de dos factores: la disponibilidad de productos normalizados (madera aserrada y clavos) y la necesidad de disponer de un sistema rápido de construcción (colonización de la parte Oeste de EEUU).

El 90% de las casas de Estados unidos están construidas en ese sistema.

Aunque es una evolución del entramado pesado, se trata de una nueva concepción estructural. La direccionalidad del trabajo de flexión exige la disposición ortogonal de los muros portantes, es decir, se traban entre sí de forma que lo que es arriostrado para unos es soporte para otros.

Una de sus ventajas es la flexibilidad del diseño. Con este sistema se pueden crear estructuras circulares o con formas poco convencionales.

Entre las características del sistema se encuentran:
o Se crean estructuras superficiales en muros, forjados y cubiertas que, al unirse, funcionan como una estructura espacial.
o Se emplea un gran número de elementos, con una disminución de las escuadrías, por lo que se distribuye y alterna la carga a través de muchos elementos de pequeña dimensión.
o Las piezas suelen ser normalizadas y certificadas, lo que facilita la intercambiabilidad, la modulación y la prefabricación. Además, el ajuste de calidades mínimas favorece el bajo coste económico.
o Las piezas tienen bajo nivel de mecanización, lo que supone un bajo coste de fabricación.
o Las uniones son sencillas, sin ensambles ni herrajes, bastando el empleo de clavos y grapas.
o El tiempo de construcción es menor que la construcción de hormigón por la prefabricación y la construcción seca.
o Es más fácil de aislar e impermeabilizar que la vivienda tradicional. Los huecos entre el entramado se rellenan con aislante y sirven para alojar las instalaciones.
o La mayoría del trabajo es en seco.
o Su durabilidad no es menor que una construcción de hormigón armado. Con un mantenimiento normal puede durar varios siglos.
o El grado de flexibilidad en el diseño es altísimo, como en los cambios de ejecución.
o Necesita un control minucioso de la humedad para que no se produzcan variaciones dimensionales.
o Se exige un elevado control en la recepción de materiales y en almacenaje.

TABLEROS DE MADERA
Las principales materias primas utilizadas para la fabricación de tableros son la madera, los adhesivos y los recubrimientos.

LA MADERA
Según el tipo de tablero a fabricar se utilizará en diferentes formatos: chapas (tableros contrachapados y tableros laminados), listones o piezas de madera (tableros de madera maciza), partículas de madera (tableros de partículas y tableros de virutas) o fibras (tableros de fibras).

tipostableros

OSB se corresponden con las palabras inglesas Oriented Strand Borad, que significan “tablero de virutas orientadas”. El tablero de virutas (denominado Waterboard en inglés) emplea virutas más pequeñas y no orientadas. Por concepto y propiedades, es un material que se asemeja más a los tableros de partículas que a los contrachapados, y no se usa con fines estructurales.

La utilización de los tableros está muy extendida para tabiquería, aislamientos, fabricación de vigas además de un uso estructural.

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