Pablo Guindos - Fundamentos del diseño y la construcción con madera

Estas ventajas, unidas con la buena relación resistencia-peso propia de la madera, hacen que sean elementos muy competitivos con otros materiales (como el hormigón y el acero) cuando hay que salvar grandes luces, como por ejemplo cubiertas de edificios públicos o industriales.

Aunque la MLE se suele emplear como elemento tipo viga, en tiempos recientes también se ha empleado para conformar placas de forjado. En estos casos varias vigas de MLE son dispuestas según su eje débil de inercia y encoladas paralelamente. Dada la gran cantidad de madera empleada en este sistema constructivo, cuando la glulam se emplea de esta forma uno se refiere a ella como una técnica de mass timber (madera masiva).

Madera contralaminada (CLT)

Los paneles de madera contralaminada son conocidos internacionalmente como CLT (Kreuzlagenholz, Brettsperrholz, Cross Laminated Timber, CrossLam o Xlam). Normalmente están conformados por tablas de madera aserrada de espesores entre 20 y 40 mm, vinculadas entre sí mediante adhesivos estructurales y colocándose en capas superpuestas unas sobre otras, de modo que la dirección de las tablas en cada capa es perpendicular a la anterior, Figura 4.5.d. Las tablas pueden estar vinculadas entre sí únicamente mediante las caras, o las caras y los bordes. La mayoría de los paneles están formados por 3, 5 o 7 capas, aunque pueden ser más, siendo simétricos desde la capa central. Los espesores de panel varían en función del espesor de la tabla y de la cantidad de capas, situándose habitualmente entre los 51 y los 400 mm. El ancho y el largo del panel se define en función de cada proyecto, y depende de la capacidad de prensado de la industria que lo fabrica, siendo las dimensiones máximas actuales aprox. 3.5 · 18 m. Esto genera un producto de ingeniería en madera sólido que permite su utilización en forjados, cubiertas y muros de carga en edificación. Generalmente, estos paneles se realizan con madera de coníferas, provenientes de bosques con gestión silvícola4.3 para su explotación comercial. Estas especies son seleccionadas debido a su facilidad de mecanización y a su bajo costo, aspecto fundamental para la competitividad del sistema ya que utiliza un gran volumen de madera.

Aunque la mayoría de CLT se produce por encolado, existen también otras variantes. Así, por ejemplo, existe CLT cuyas capas se unen mediante clavos, pasadores y pernos, estos dos últimos pudiendo incluso ser producidos a partir de una madera de mayor calidad, habitualmente una frondosa como el haya. El CLT unido mediante conectores mecánicos se caracteriza por tener una rigidez considerablemente inferior al encolado, y también por disponer capas diagonales que tratan de arriostrar los conectores, limitando la caída de rigidez. Es relativamente habitual observar CLT con espesores no constantes, especialmente cuando se espera que el esfuerzo mayoritario ocurra en una dirección; en ocasiones hasta el 80% del material puede estar dispuesto axialmente en muros, mientras que el 20% se dispone horizontalmente. En cualquier caso, al igual que en el resto de compuestos laminados (teoría clásica de laminación), la disposición de láminas idealmente debe ser simétrica (las capas y espesores muestran simetría de espejo respecto centro geométrico) y balanceada (la angulación de cada lámina de la parte superior tiene su contraparte en la zona inferior). La simetría permite desacoplar la respuesta del plano respecto de los esfuerzos a flexión, esto significa que un esfuerzo de flexión apenas produce deformación en el plano y viceversa. Por su parte, el balanceado permite desacoplar la respuesta axial respecto de la cortante; el CLT no sufrirá deformación de cortante al solicitarse axialmente y viceversa. Además, el balanceado tiende a desacoplar también la flexión de la torsión, de modo que un momento flector tan sólo tiende a producir un pequeño momento torsor. En definitiva, la estabilidad mecánica es claramente superior con simetría y balanceado, y por ello, el número de capas tiende a ser impar lo que ocurre habitualmente con otras configuraciones de productos de ingeniería ‘por capas’, tales como el terciado (ver secciones posteriores), aunque lógicamente se observan excepciones a esta regla.

Es también relativamente habitual emplear una capa de hormigón de aproximadamente unos 4 cm sobre el CLT para mejorar las propiedades de aislamiento acústico y vibraciones. En este caso el hormigón puede estar conectado al CLT mediante encolado o algún tipo de conector mecánico capaz de transmitir los esfuerzos cortantes, muy habitualmente tornillos dispuestos con una inclinación de 45°, los cuales tienden a ser prefabricados y mecanizados antes de aplicar la mezcla de hormigón en obra.

Una de las principales ventajas del CLT reside en una elevada rigidez lateral, lo que permite la realización de edificaciones de mediana a gran altura, cumpliendo con los restrictivos límites de desplazamiento entre piso o drift que se estipulan en la mayoría de normativas internacionales. Por otra parte, la influencia de los defectos es incluso menor que en la MLE dada la gran masividad del producto, por lo que en principio es posible emplear maderas de inferior calidad, especialmente en las capas centrales; este aspecto podría ser muy importante para países productores de especies de rápido crecimiento, tales como los países de Latinoamérica. La masividad también le atribuye a este producto una resistencia al fuego muy elevada —se han reportado resistencias de hasta 150 minutos sin perder la integridad estructural. Finalmente, a diferencia de la madera maciza y la MLE, el CLT muestra una gran estabilidad dimensional ya que los cambios dimensionales transversales de una lámina son contrarrestados por la estabilidad longitudinal de la lámina vecina.

4.6 Productos de fibras y partículas de madera

Tableros de fibras

Los tableros de fibras, Figura 4.4.c, están fabricados a partir de fibras de madera, mediante un proceso mecánico de desfibrado. Se clasifican, en función de su densidad, en tableros de densidad media (MDF, Medium Density Fibreboard), con una densidad aproximada de 600 Kg/m3, o tableros de alta densidad (HDF, High Density Fibreboard), con una densidad mayor a 800 Kg/m3. Los MDF son fabricados a partir de la unión de las fibras mediante adhesivos y un proceso de prensado en caliente, y sus aplicaciones están asociadas a la carpintería y mobiliario principalmente. Los HDF se caracterizan por no usar adhesivos en su proceso de fabricación, sino que las fibras se entrelazan a través de sus propiedades termoplásticas mediante el prensado. Las aplicaciones son más diversas: mobiliario, industria del automóvil, juguete o calzado, aislamiento, etc. Finalmente, también existen paneles “blandos” de fibras de madera (LDF, low density fiberboard), cuyas densidades se sitúan en torno a los 100-200 kg/m3. Al igual que los anteriores, estos paneles no emplean adhesivos en el proceso de fabricación. Sus principales aplicaciones son como elemento aislante, ya que sus propiedades térmicas son parecidas a las de los materiales derivados del petróleo que se emplean más habitualmente. El uso de este tipo de paneles de aislamiento es muy habitual en Centroeuropa.

Tableros de partículas

Los tableros de partículas, Figura 4.4.d, están formados por varias capas de partículas de madera de unos pocos mm de espesor y longitudes de hasta 30 mm, secas y posteriormente encoladas y prensadas. Los espesores habituales del tablero varían entre 3 y 50 mm. El uso de prensas continuas permite obtener cualquier longitud, quedando limitada la anchura a la de la prensa. La densidad habitual ronda los 650 Kg/m3.

Los tableros de partículas se clasifican en 7 tipos, siendo los P1, P2 y P3 tableros no estructurales, y entre P4 y P7 los tableros estructurales para diferentes usos en función de la humedad ambiente. Si bien las propiedades mecánicas de estos productos son muy homogéneas, se pierde la calidad de “fibra” por lo que las resistencias son mucho más bajas que un tablero de terciado o OSB. La ventaja de estos productos radica principalmente en su precio, y la ventaja de poder emplear maderas y trozos de madera de baja calidad, incluso madera reciclada.