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Sobre el
Comportamiento de la Madera
Se examinan
en esta nota dos temas relacionados con la aplicación de la madera en la
construcción: 1.- Los perfiles laminados expuestos al exterior
y, 2.- La capacidad resistente de la madera verificada en antiguas
estructuras.
I.- LOS PERFILES LAMINADOS AL
EXTERIOR
SUPERACIÓN DE LOS ENSAYOS DE
EXPOSICIÓN
Los ensayos de exposición a las inclemencias atmosféricas durante un período
de 10 años al que se han sometido los perfiles laminados de pino, utilizados
para la fabricación de ventanas, han recalcado la importancia del adhesivo,
de la elección de los materiales y de la protección superficial.
 Los trabajos de
investigación y desarrollo realizados en la década pasada han demostrado que
es posible fabricar ventanas con perfiles laminados y que éstas tengan un
buen comportamiento con el paso del tiempo.
Los resultados de estos ensayos lo han demostrado. Las muestras de perfiles
laminados de pino se expusieron a las inclemencias atmosféricas y se
situaron en una orientación sur (en el hemisferio norte). Algunas de las
piezas se protegieron totalmente y otras sólo en forma parcial.
Se estudiaron diferentes tipos de adhesivos y de métodos de tratamiento
superficiales, diferentes materias primas (madera de albura y de duramen) y
diferentes intensidades de exposición.
La investigación incluyó 87 combinaciones diferentes que contemplaban todas
las posibles relaciones de los parámetros. Se sometieron a ensayos de campo
65 de las 87 combinaciones.
El resumen de los resultados es el que se expone a continuación.
ADHESIVOS
 Cuando
se fabrican perfiles laminados hay que emplear adhesivo de la clase de “alta
resistencia”(D4). La más mínima delaminación de la línea de cola, aunque sea
solamente de unas pocas décimas de milímetro, permite la entrada de agua y
favorece que la delaminación se agrave, además es posible o probable que a
largo plazo aparezca una degradación por pudrición.
El comportamiento de la línea de cola depende principalmente de la
resistencia del adhesivo, pero también y hasta cierto punto, de la aptitud
del adhesivo para soportar las tensiones producidas por los movimientos de
la madera originados por su humidificación y desecación. La investigación ha
encontrado diferencias significativas en el comportamiento de la línea de
cola para los adhesivos de la clase de alta resistencia y los adhesivos de
menor resistencia.
TRATAMIENTO SUPERFICIAL
Los tratamientos superficiales, correctamente aplicados sobre los perfiles
laminados, comunican una buena protección a las líneas de cola frente a los
incrementos del contenido de humedad mientras no se dañen y continúen siendo
resistentes a la humedad. Las películas o las capas de pintura que se
rompen, permiten que los aportes de humedad alcancen a la madera y a las
líneas de cola, y a la vez impiden que se seque esta humedad. Este hecho
acelera la delaminación de las líneas de cola e incrementa el riesgo del
ataque de pudriciones.
DETALLES CONSTRUCTIVOS
 La
intensidad de la exposición a las inclemencias atmosféricas y su duración
afectan decisivamente a la durabilidad de la líena de cola. Las uniones
horizontales que no tengan ningún tipo de protección no podrán soportar la
exposición de las inclemencias atmosféricas por mucho tiempo. En cambio las
uniones verticales, correctamente realizadas, son mucho más durables si se
utiliza un adhesivo que tenga un buen comportamiento.
Es muy importante proteger las uniones laminadas de las inclemencias
atmosféricas y de los aportes de humedad con unos correctos detalles
constructivos y con una forma adecuada de los perfiles.
PROPIEDADES DE LA MADERA
Algunas propiedades de la madera utilizada para fabricar perfiles laminados
repercuten en la durabilidad de la unión. Las maderas con propiedades y
orientación de la fibra similares pueden soportar las tensiones que se
producen y que tienen una gran influencia en la duración de la unión
encolada.
FACTORES CLAVES
Los ensayos relativos a determinar las propiedades resistentes de las
uniones encoladas no mostraron ninguna degradación de la resistencia en las
líneas de cola intactas y no dañadas. Estas líneas de cola tenían el mismo
comportamiento después de transcurridos 10 años. Los requisitos de calidad
de las ventanas de madera exigen una fabricación muy cuidadosa, que afecta a
los perfiles laminados. Para conseguir una calidad constante de los
elementos encolados utilizados en la fabricación de ventanas y de puertas de
exterior es necesario un control de fabricación sistemático y adecuado.
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Sobre este punto recordamos que
el autocontrol o control de fabricación en España, del Sello de Calidad Aitim para Perfiles laminados, Tablones
alistonados, etc. recalca la importancia de controlar:
- la dosificación de la cola;
- la temperatura y humedad relativa de la zona de encolado y de prensado;
- los tiempos y la presión del prensado. Los ensayos de exposición se
han realizado en el laboratorio sueco Trätek, el cual continúa trabajando en
los temas de encolado. Los proyectos actualmente en curso están examinando
la influencia sobre la línea de cola de los siguientes factores:
envejecimiento, condiciones climáticas, protección contra la intemperie,
tecnología de fabricación, materiales que son difíciles de encolar,
combinaciones de materiales, diseño de los perfiles y fabricación en
continuo.
Los métodos de ensayo desarrollados se están evaluando para su posible
inclusión en las normas europeas de especificaciones, que podrían incluir a
los perfiles laminados para ventanas expuestas a las condiciones
atmosféricas.
II.- LAS
ANTIGUAS ESTRUCTURAS DE MADERA
Sobre el tema del comportamiento de la madera que se está tratando en esta
nota, se puede agregar que este material mantiene intacta su capacidad
portante a los largo del tiempo si está dimensionado en forma adecuada.
CAPACIDAD RESISTENTE DE UNA
ESTRUCTURA DESPUÉS DE 85 AÑOS
En una revista americana (Forest Products Journal) se publicó un interesante
estudio sobre la evaluación experimental de una cubierta demolida en Pierce
Hall, un edificio construido hace casi un siglo en la Universidad de Purdue.
De los resultados de los ensayos se ha concluido que existían piezas
sobredimensionadas mientras otras estaban relativamente ajustadas a los
valores especificados para las cargas de la normativa actual. La estructura
consistía en un conjunto de cerchas y correas formando una cubierta a cuatro
aguas.
Los valores de las cargas permanentes (aproximadamente 52 Kg/m2) y de
nieve, que ha sufrido la estructura tiene una alta correlación con las
cargas especificadas; en efecto, el valor de cálculo de la nieve únicamente
ha sido excedido en dos ocasiones a lo largo de sus 85 años de vida.
Las piezas extraídas de la demolición fueron ensayadas y sus resultados se
compararon con las propiedades estimadas originalmente. No se encontraron
diferencias significativas entre ambos valores, lo que quiere decir que no
se ha producido una rebaja de sus propiedades mecánicas a causa de la
duración de la carga.
En la segunda parte del estudio se analiza el efecto de la duración de la
carga desde el punto de vista teórico. El análisis se realizó empleando los
cinco modelos más comunes para predecir el efecto de duración de la carga.
Todos ellos se basan en el concepto de daño acumulado bajo carga mantenida.
Ya que en la primera parte del estudio, de tipo experimental, se concluía
que no existe efecto de merma de su capacidad resistente se pretendía
confirmar con una análisis teórico.
MODELOS SOBRE EL EFECTO DE DURACIÓN
DE LA CARGA
El primer intento moderno de cuantificar el efecto de duración de la carga
fue establecido por Wood en 1951, del que se obtuvo la “curva de Madison” en
la que se basa la norma americana (National Design Specification for Wood
Construction)
Recientemente se han desarrollado otros modelos que incluyen factores como
el daño acumulado, mecánica de fractura y energía de deformación. De todos
ellos, el más extendido es el primero.
Este modelo define una “variable del estado del material”que oscila entre 0
(sin daño) y la unidad (rotura). Su valor va creciendo a lo largo de su vida
en servicio, dependiendo de los niveles de tensión que sufra a causa de la
actuación de las cargas. En general se acepta que existe un nivel de
tensión, a modo de umbral, por debajo del cual no existe daño. Sin embargo
es casi imposible evaluarlo. Si la tensión supera este umbral se origina un
“daño” que va acumulándose con el tiempo.
RESISTENCIA RESIDUAL
 La
resistencia residual de una pieza es la resistencia que queda después de una
situación de carga determinada que ha causado cierta cantidad de “daño”.
Para evaluar de manera teórica la pérdida de resistencia al cabo de los 85
años de la estructura se realizó un análisis por elemento finitos del
conjunto de la estructura, aplicando las cargas permanentes y la carga de
nieve, de acuerdo con la historia de carga.
Los resultados de este análisis de daño acumulado permitían deducir un
efecto muy reducido en la resistencia.
La resistencia del material antes y después de su vida de servicio es
prácticamente la misma; la diferencia entre valores de resistencia es
inferior al 0,5%. Este resultado está de acuerdo con las observaciones
efectuadas en la primera parte del estudio.
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