Instalaciones de estructuras de madera. MAMS0108

Capítulo 1

Materiales para instalaciones de estructuras de madera

Contenido

1. Introducción

2. Madera aserrada, madera laminada, tableros y productos estructurales compuestos de madera para la construcción de estructuras de madera

3. Herrajes y sistemas de unión para instalación de elementos estructurales y estructuras de madera

4. Arriostramientos. Tipos y aplicaciones

5. Barreras de vapor y de viento. Características

6. Materiales de aislamiento térmico y acústico. Características y colocación

7. Resumen

1. Introducción

Las principales propiedades de la madera son resistencia, dureza, rigidez, higroscopicidad, anisotropía, polaridad y densidad. Además, posee otras ventajas, como su docilidad de labra, su belleza, su calidad, su resistencia mecánica y propiedades térmicas y acústicas. Si a ello se añade que la madera es el único material renovable utilizado a gran escala en la construcción, ya que su aprovechamiento es posible sin dañar el medio ambiente, se puede afirmar de ella que es uno de los mejores elementos para la construcción.

Los usos de la madera son múltiples, abarcando prácticamente todos las fases constructivas: cimentaciones (consolidaciones de terrenos con rollizos), estructuras (vigas, pilares), cubiertas, revestimientos, acabados, carpinterías, mobiliario, etcétera.

Actualmente se esta recobrando el antiguo mercado de la madera como elemento estructural. Gracias a las nuevas tecnologías aplicadas en su obtención, transformación y acabados, aparecen en el mercado nuevas formas comerciales que mejoran los productos y derivados de madera, ampliando sus propiedades aislantes, resistentes e incluso decorativas y consiguiendo productos más fiables y económicos.

La normalización mediante normativas de carácter europeo y estatal permite la clasificación de la madera y sus productos, facilitando su uso por proyectistas, así como el control de calidad de la misma.

2. Madera aserrada, madera laminada, tableros y productos estructurales compuestos de madera para la construcción de estructuras de madera

A continuación vamos a desmembrar cada una de las posibilidades comerciales en las que podemos encontrar las maderas estructurales y sus derivados, especificando su nombre, tipo, características, materiales y usos.

2.1. Nomenclatura. Tipos y características. Materiales y usos

Teniendo en cuenta la mecanización y transformación a la que se someta la madera, es posible encontrar diferentes tipos.

Madera aserrada

Piezas de madera obtenidas por aserrado del árbol, generalmente escuadrada, es decir con sus caras paralelas y ortogonales entre sí, y que llegan a los talleres en escuadrías comerciales, que veremos más adelante, y listas para el mecanizado necesario según el uso final de las mismas siempre en sus tres direcciones; la madera maciza se mecaniza en su largo, ancho y grueso.

Así podremos utilizar la madera maciza para revestimientos (solados, fachadas, tabiques, etc.), construcciones exteriores (pérgolas, pavimentos exteriores, cenadores, estructuras especiales para parques infantiles…) y elementos estructurales (vigas, correas, entablados de cubiertas, forjados, pies derechos, estructuras geodésicas, etc…).

Utilizada para revestimientos (solados, fachadas, tabiques, etcétera), construcciones de exterior (pérgolas, pavimentos exteriores) y elementos estructurales (viguetas, correas, entablados de cubiertas, forjados, pies derechos, etcétera).

Detalle de madera aserrada

Madera laminada

Piezas estructurales formadas por encolado de varias capas de láminas de madera con la dirección de la fibra sensiblemente horizontal.

Se habla de madera laminada homogénea cuando todas las capas de madera pertenecen a la misma clase resistente y de madera laminada combinada cuando las capas exteriores de la pieza son de una clase resistente mayor que las interiores.

Utilizada para piezas estructurales. Es indicada para estructuras de grandes luces (hasta 70 m), estructuras de cubierta de peso reducido, en casos de situaciones de difícil mantenimiento o que se requiera elevada estabilidad al fuego o un aspecto estético determinado.

Además tiene otros muchos usos; es utilizada en la industria náutica en exteriores y en interiores después de someter la madera a tratamientos en autoclave que mejoran su resistencia, también cada vez las vemos más en usos domésticos, puertas, encimeras de cocinas, estanterías, etc.

Madera microlaminada

Es una variante de la anterior, en las que las chapas de madera que la conforman son de espesor reducido, de 3 a 5 mm.

Piezas de madera compuestas por chapas de madera encolada en la dirección de la fibra de espesores reducidos, entre 3 y 5 mm.

Son piezas de una elevada resistencia a flexión, que pesan poco y que pueden curvarse siempre y cuando el espesor total no sobrepase unos límites.

Las propiedades mecánicas de este tipo de piezas deben ser especificadas por los fabricantes según las normas UNE y según el uso final vamos a encontrarnos con el siguiente marcado:

LVL / 1 Aplicaciones en ambientes secos.

LVL / 2 Aplicaciones en ambientes húmedos.

LVL / 3 Aplicaciones en exterior a la intemperie.

Detalle de madera microlaminada

Sabía que…

La madera microlaminada con frecuencia es conocida por las siglas de su nombre en inglés, LVL (Laminated Veneer Lumber).

Tableros de madera

Por tablero de madera se entienden las piezas en las que el elemento constitutivo principal es la madera y en las que predomina la longitud sobre el espesor.

Es posible encontrar diferentes tipos de tableros en función de su composición: madera maciza o derivados de la madera.

Tableros de madera maciza.

Tableros ensamblados: formados por tablas machihembradas.

Tableros alistonados: formados por listones de madera de igual o distintas longitudes.

Tablero de alma alistonado: tableros alistonados cubiertos por una o varias chapas encoladas.

Tableros derivados de la madera.

Tablero de chapas.

Tablero laminado: formado por chapas de madera encoladas, todas con la misma dirección de la fibra.

Tablero contrachapado: la dirección de la fibra es distinta en cada chapa. Normalmente perpendicular entre sí.

Tableros de partículas.

Tableros de partículas: están formados por partículas de madera unidas por un adhesivo.

Tableros de virutas: formados por aglomeración de virutas mediante adhesivos. Las virutas pueden ser orientadas (tableros OSB) o no orientadas (tableros Waferboard).

Tableros de fibras.

Tableros de fibras duros: compuestos por fibras de madera con densidades comprendidas entre 0,8 y 1 g/cm³. La unión de las fibras se realiza por adhesivos o por las propias sustancias de madera, dependiendo del proceso de fabricación.

Tableros de densidad media (tablero MDF): compuestos también por fibras de madera unidas con resinas sintéticas u otros adhesivos. Poseen densidades menores, de entre 0,6 y 0,8 g/cm³.

Detalle tableros derivados

Dependiendo de su topología, existe gran diversidad de usos para los que son adecuados. Desde el punto de vista estructural, los usos más habituales de los distintos tableros son:

Encofrados: tableros alistonados, contrachapados y de partículas.

Bases de suelos o cubiertas: tableros contrachapados, OSB, Waferboard y tableros MDF.

Fabricación de vigas mixtas: tableros contrachapados, laminados y OSB.

Estructuras: tableros contrachapados, laminados, OSB y Waferboard.

Tableros mixtos

Su estructura está conformada por tableros derivados de la madera y una capa central de un material distinto a la madera (corcho aglomerado, poliestireno extrusionado, etcétera) que le confieren propiedades aislantes térmicas o acústicas.

La tipología y los usos a los que se destina este tipo de tableros son muy amplios. Destacan:

Tableros alveolados y compuestos: no tienen función estructural. Utilizados básicamente en elementos de carpintería. Están formados por caras normalmente de chapas de madera o tableros de partículas y un alma de estructura alveolar de fibras, cartón o papel, espumas sintéticas, corcho aglomerado, etcétera.

Tableros sándwich: utilizados como elemento estructural en muros de carga y bases de cubiertas. Se componen de dos tableros de madera o derivados de madera rellenos con un material de grandes capacidades aislantes.

Nota

A las propiedades de los tableros mixtos se les añaden las de los elementos de aislamiento que conforman el alma de dichos tableros, con lo que se crea una amplia posibilidad de combinaciones.

2.2. Dimensiones

El uso de la madera aserrada proporciona una amplia gama de dimensiones, puesto que las piezas son obtenidas directamente a partir del árbol, si bien estas estarán siempre limitadas por las dimensiones del tronco, tanto en longitud como en diámetro.

Tronco troceado

Nomenclatura de las caras de la pieza

Los formatos de uso más común en España se pueden clasificar en función de su escuadría.

Definición

Escuadría

Conjunto de las dos dimensiones de la sección transversal de una pieza de madera que está o ha de ser labrada a escuadra.

De esta forma, según las dimensiones de las piezas obtenidas es posible encontrarse con:

Pequeñas escuadrías.

Listón.

Tablilla.

Escuadrías medias.

Tabla.

Grandes escuadrías.

Tablón.

Madera aserrada para la construcción.

Vigas.

En la siguiente tabla se muestran las medidas más habituales para cada escuadría:

En cuanto a tableros y productos derivados la gama de dimensiones y formatos que se pueden encontrar en el mercado, esta es muy amplia, dependiendo del tipo de tablero, marca comercial o productor. Generalmente, se comercializan con medidas que van desde 1,22 x 2,44 m hasta 2,44 x 4,88 m.

Nota

En la madera laminada las dimensiones vienen marcadas directamente por el diseño que haga el proyectista de la pieza estructura. Las dimensiones nominales de las piezas se ajustarán a las tolerancias que marca la normativa UNE correspondiente.

2.3. Acabados

Por acabado de la madera se entiende la protección de la misma de los agentes exteriores que perjudican su estructura y provocan su pudrición prematura, al mismo tiempo que se consigue un realce de su aspecto estético. Los tipos de acabado y sus técnicas son múltiples, sobre todo en cuanto a su carácter estético (pinturas, lacas, barnices, lacado, craquéeles, tintados, estucados, glaseado, veteado, pulido, etcétera), de forma que este estudio se centrará en aquellos acabados y protecciones propios del carácter estructural de la madera.

2.4. Control de calidad

El control de calidad será el conjunto de comprobaciones a efectuar para asegurar la conformidad de la obra en relación a los requisitos básicos para los que fue concebida (seguridad estructural y aptitud al servicio), en base a un plan de control que tendrá que ser aprobado por la Dirección Facultativa de la misma.

Nota

Básicamente, se realizarán controles de los materiales, de la ejecución y de la puesta en funcionamiento de las estructuras. También se deben realizar controles del proyecto y de las instalaciones y talleres suministradores.

Madera maciza

Se definen dos tipos de calidad para la madera maciza estructural, ME-1 y ME-2, en función de la medición de los siguientes parámetros:

Nudos: porciones de rama muerta o no, incluida en el tronco como consecuencia del crecimiento secundario de este.

Fendas: separación de las fibras de madera producido en sentido longitudinal.

Bolsas de resina: Cavidad lenticular de la madera que contiene o ha contenido resina.

Gemas: error de aserrado al dejar redondeadas las aristas de una pieza.

Desviaciones de la fibra: respecto al eje longitudinal de la pieza.

Alteraciones biológicas: aparición en la pieza de muérdago, pudrición por hongos, azulado o galería de insectos xilófagos.

Deformaciones máximas: son curvaturas, alabeos, atejamientos o abarquillados, etcétera.

Madera laminada

En el control de calidad a efectuar sobre madera laminada es fundamental el control del encolado. Por tanto, el control de calidad durante el proceso de fabricación cobra especial importancia.

Dentro de los ensayos más frecuentes que se realizan durante el proceso de mecanización, destacan:

Ensayo de deslaminación.

Ensayo de cortante en líneas de cola.

Determinación de la resistencia característica de las uniones dentadas de empalme de láminas.

Control de la integridad de la línea de cola.

Los controles a realizar en obra son recomendables cuando la envergadura de la misma requiera un control exhaustivo. Además de los controles citados anteriormente, se podrán realizar ensayos de piezas a tamaño real, con los que se pueden obtener datos relativos a la resistencia a flexión y al módulo de elasticidad.

Recuerde

La madera laminada está compuesta por piezas estructurales formadas por varias láminas de madera encoladas entre sí.

2.5. Normas

El Código Técnico de la Edificación (CTE) es el marco normativo por el que se regulan las exigencias básicas de calidad que deben cumplir los edificios, incluidas sus instalaciones, para satisfacer los requisitos básicos de seguridad y habitabilidad, en desarrollo de lo previsto en la Disposición final segunda de la Ley 38/1999, de 5 de noviembre, de Ordenación de la Edificación.

Sello de identidad del Código Técnico

En su documento básico DB-SE-M Madera se especifican los parámetros objetivos y procedimientos cuyo cumplimiento asegura la satisfacción de las exigencias básicas y la superación de los niveles mínimos de calidad propios del requisito básico de seguridad estructural.

Como normativa de aplicación a nivel europeo, se encuentran las normas UNE-EN, que son adoptadas tras la aprobación de un órgano específico dentro de la estructura de normalización nacional de la Asociación Española de Normalización y Acreditación (AENOR). En el apartado de bibliografía se encuentran las más relevantes relativas a la madera estructural y sus derivados.

2.6. Clases resistentes

Uno de los aspectos más importantes que se plantean a la hora de la utilización de la madera como elemento estructural es la normalización de los valores de sus propiedades mecánicas, de manera que puedan ser utilizados como base de cálculo en la redacción de proyectos.

Esta clasificación ha sido realizada por los distintos países productores de madera de forma individualizada a lo largo del tiempo, dando lugar a normas de clasificación para sus especies con distintas formas de clasificar, calidades y marcas de diferentes siglas.

Sabía que…

En España se publicó en el año 1997 la norma UNE 56-544. Clasificación visual de la madera aserrada para uso estructural. Esta norma es de aplicación a 6 especies de importancia comercial utilizadas habitualmente en estructuras y que dan lugar a las dos calidades denominadas ME-1 y ME-2.

Se necesitaba por tanto un sistema a nivel europeo que recogiera una clasificación común a todos los países y que englobase la gran variedad de especies de madera, las diversas procedencias y las diferentes normas.

De esta forma, se crea el Sistema Europeo de Clases Resistentes para madera, recogido en la norma UNE EN 338.

Cada una de las clases resistentes definidas en la norma tiene asignada unos valores para cada propiedad habitual en el cálculo (resistencia a flexión, tracción, compresión, cortante, módulos de elasticidad, etcétera), así como las densidades media y característica.

El sistema está basado en el procedimiento de asignar clase resistente, mediante una norma de clasificación por calidades, a una especie arbórea de procedencia conocida y de la cual se han determinado previamente sus propiedades mecánicas de acuerdo con ensayos normalizados.

La norma de clasificación por calidades, de especies y procedencias, que asigna clase resistente es competencia, normalmente, del organismo de normalización del país que publica la norma y garantiza que los valores de las propiedades de la madera aserrada así clasificada son mayores o iguales a los que corresponden para la clase resistente asignada.

Sabía que…

Los ensayos para la determinación de los valores de resistencia se realizan sobre probetas de grandes dimensiones (alrededor de 3 m de luz y 15 cm de canto) que incluyen por tanto todas las características de la madera, tanto naturales como de aserrado (nudos, gema, desviación de fibra, etcétera).

Las clases resistentes para madera maciza y aserrada son:

Para coníferas y chopo: C14, C16, C18, C20, C22, C24, C27, C30, C35, C40, C45 y C50.

Para frondosas: D30, D35, D40, D50, D60 y D70.

Las clases resistentes para madera laminada son:

Para madera laminada encolada homogénea: GL24h, GL28h, GL32h y GL36h.

Para madera laminada encolada combinada: GL24c, GL28c, GL32c y GL36c.

En las cuales los números indican el valor de la resistencia característica a flexión, expresada en N/mm².

A continuación, se puede ver a título de ejemplo la tabla de propiedades correspondientes a las distintas clases resistentes de madera laminada encoladas que aparece en el CTE-DB SE M.

2.7. Recepción en obra: comprobaciones

De forma general, las comprobaciones a realizar en la recepción en obra del material son:

Identificación del suministro, comprobando el albarán de suministro y verificando que el producto es identificable y se ajusta a las especificaciones del proyecto (dimensiones, contenido de humedad, clase resistente, valores de las propiedades de resistencia, rigidez y densidad asociadas al tipo de tablero estructural o piezas laminadas, acabados, tratamientos, especie arbórea, cantidad, suministrador, etcétera).

Incorporación de las marcas exigidas por la normativa existente.

Acompañamiento al producto de los certificados de calidad.

Buen aspecto y