Pablo Guindos - Fundamentos del diseño y la construcción con madera

En estado seco, los cambios dimensionales tienden a ser cuasi-lineales, así que es posible predecir la diferencia dimensional en cada dirección (∆t) sin más que multiplicar la diferencia de humedad (∆H) por un coeficiente de contracción lineal en L (CL), R (CR) y T (CT):

Los cambios longitudinales se suelen despreciar, aunque pueden jugar un papel importante en piezas con gran contenido de madera juvenil. Estos cambios son un aspecto importante a considerar en el diseño de edificios de mediana altura de entramado ligero. A partir de las contracciones longitudinales, es posible establecer un coeficiente de contracción volumétrica que es calculado como la suma de los 3 coeficientes lineales.

En Chile la medición de los coeficientes de contracción se efectúa de acuerdo a las normas NCh176/3, NCh980 y NCh3053. En la determinación de los coeficientes de contracción se contempla además la posibilidad de colapso, lo que genera irregularidades geométricas en algunas especies tras las etapas iniciales de secado por debajo del PSF. Los coeficientes de contracción lineales en R y T de las maderas chilenas se encuentran en el anexo F de la NCh1198.

2.4 Lecturas adicionales

Argüelles Alvarez R, Arriaga Martitegui F, Martinez Calleja JJ (2000) Estructuras de Madera, Diseño y Cálculo. AITIM, España.

Coronel E. (1994) Fundamentos de las propiedades físicas y mecánicas de las maderas. Santiago del Estero, ITM, España.

Hoffmeyer P (1995) Wood as a building material. In: Timber Engineering STEP 1, pp. A4/1-A4/20, Países Bajos.

Forest Products Laboratory (2010) Wood Handbook, Wood handbook-Wood as an engineering material. General Technical Report FPL-GTR-190, Department of Agriculture, Forest Service, EE.UU.

Neuhaus H (1994) Lehrbuch des Ingenieurholzbaus. Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH, Alemania.

CAPÍTULO 3

LA MADERA COMO MATERIAL DE CONSTRUCCIÓN

En este capítulo se describen brevemente las propiedades fundamentales de la madera, lo que resultará clave para entender los procesos de diseño y construcción.

3.1 Comparación fundamental cuantitativa

A diferencia del hormigón o el acero, la madera es un material orgánico y natural, siendo así mucho más variable y heterogéneo. Esto conlleva múltiples implicaciones que se comentarán posteriormente. No obstante, algunas de las diferencias cuantitativas fundamentales se muestran en la Tabla 3.1. El análisis de estas diferencias, resulta útil para comprender las particularidades de la madera como material estructural. Las principales observaciones referentes a la tabla que se detallan a continuación.

La madera es 16 veces más ligera que el acero y 5 veces más ligera que el hormigón. Esto implica que las fuerzas laterales generadas como consecuencia de la acción sísmica son muy inferiores en una construcción con madera.

Tiene una rigidez longitudinal 20 veces inferior al acero y 2 veces inferior al hormigón. Sin embargo, para un volumen de material determinado, cada kilogramo de madera aporta una rigidez específica similar a la del acero, y dos veces superior al hormigón. Esto implica que, por lo general, las construcciones con madera son significativamente más flexibles que las de hormigón y acero.

En probetas libres de defectos, la resistencia longitudinal a tracción del acero es tan sólo 2-3 veces superior a la madera, mientras que la madera resiste unas tracciones 31 veces mayores que el hormigón. En compresión longitudinal, el acero resiste 3 veces más que la madera, y esta 1.5 veces más que el hormigón. En flexión, el acero resiste el doble que la madera, y esta 16 veces más que el hormigón. Por tanto, en términos generales la resistencia longitudinal de la madera es ligeramente inferior al acero y muy superior al hormigón.

En términos específicos, para un volumen determinado, cada kilogramo de madera aporta 6 veces mayor resistencia a la tracción longitudinal que un kilogramo de acero, y 185 veces mayor resistencia que el hormigón. En compresión el aporte específico de la madera es 5 veces superior al acero y 7 veces superior al hormigón. Esto implica que la madera es un material mucho más eficiente para resistir esfuerzos axiales.