Características de la madera

como material estructural

La microestructura del árbol, es la responsable de una de las más importantes características de la madera desde el punto de vista estructural, que es la anisotropía.

Esto significa que sus propiedades varían en función de la orientación de la pieza, siendo mucho más resistente a esfuerzos en dirección paralela a las fibras, que en dirección perpendicular.

Aunque la relación exacta varía ligeramente según el tipo de madera, como promedio, puede decirse que la resistencia a compresión es 9 veces superior en dirección paralela a las fibras que en dirección perpendicular y la resistencia a tracción es 35 veces superior.

En cuanto al módulo de elasticidad, que es la propiedad que determina la deformabilidad de la madera, es 30 veces superior en dirección paralela a las fibras que en dirección perpendicular.

Ante idéntica acción, la madera se deforma 30 veces más en dirección perpendicular a la fibra.
Las uniones que se ejecutan actualmente, con elementos metálicos, suelen fracasar por un mal diseño, en el que se somete a las piezas de madera a esfuerzos de tracción en dirección perpendicular a las fibras, que no soportan bien.

También es frecuente utilizar tacos de madera tratada en autoclave, como basa de apoyo de los pilares, para aislarlos de la humedad. El peligro está en que la basa soporta la carga en dirección perpendicular a la fibra y en estas situaciones hay que tener muy presente que, como acabamos de ver, la resistencia de la basa es muy inferior a la del pilar y puede sufrir aplastamiento si no se ha dimensionado en consecuencia.

La madera es además un material higroscópico, es decir, que intercambia agua con el ambiente exterior (ya sea en forma líquida o vapor) para alcanzar un equilibrio. Ésta es otra de las características de la madera.

El CTE contempla 3 clases de Servicio en función de las condiciones ambientales previstas: La clase de servicio 1 corresponde a un ambiente interior, la 2 a un ambiente exterior cubierto y la 3 a un ambiente exterior descubierto.

Existe un “factor de modificación” para cuantificar la incidencia de la humedad en la resistencia (llamado k-mod), según el cual la resistencia de la madera disminuye con la humedad.

Para las clases de servicio más favorables (la 1 y la 2) con respecto a la clase de servicio 3, aumenta la resistencia un 25%.

En cuanto a la deformación, se aplica el “factor de fluencia” (k-def), que hace que ante idénticas acciones, la deformación aumente con la humedad, llegando a ser más del triple en CS3 que en CS1.

Hay otro condicionante en la resistencia y la deformabilidad de la madera, que es la duración de las cargas que actúan sobre ella.

El factor de modificación de la resistencia “k-mod”, del que ya hemos hablado, también cuantifica la incidencia de la duración de la carga en la resistencia de la pieza. La resistencia máxima se da para cargas instantáneas, disminuyendo progresivamente según aumenta la duración de la carga.

Queda casi en la mitad para cargas de duración permanente.

Para la deformación diferida, el CTE también cuantifica la influencia de la duración de las cargas mediante el “coeficiente de simultaneidad” PSI (Ψ2).

Este coeficiente tiene en cuenta la actuación de las cargas en mayor medida cuanto mayor es su duración, produciéndose por tanto una mayor deformación.

Hay una última circunstancia que influye en las características de la madera y sus propiedades mecánicas, que es el tamaño de la pieza: Cuanto mayor es la sección, menor es su resistencia.

El CTE incluye un “factor de altura” (k-h), que aumenta la resistencia característica a flexión y a tracción de la pieza, si el canto es menor de 150mm.

Se alcanza el MÁXIMO incremento contemplado por la normativa, que es de un 30% para cantos de 40mm o menores.

[Extracto de la ponencia de Fernando San Hipólito en Egurtek 2014: “Análisis estructural y optimización del entramado ligero”]

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