Pablo Guindos - Fundamentos del diseño y la construcción con madera

Finalmente, en opinión del autor, debe notarse que la ‘revolución industrial’, que sin duda ha sido la gran impulsora de muchos de los principios y metodologías de la ingeniería moderna, ha tenido y tiene que ‘aprender’ a convivir con la ‘revolución medioambiental’ en la que nos encontramos actualmente inmersos debido a la mayor concienciación acerca de nuestro impacto sobre el planeta y el cambio climático. Dicha revolución medioambiental, ha dotado a la ingeniería moderna con una perspectiva más sostenible respecto de la forma en la cual producimos y diseñamos, lo cual concierne lógicamente a la arquitectura, ingeniería estructural y construcción. Sin embargo, aun cuando estamos tratando de comenzar a adaptar nuestros métodos constructivos a esta nueva realidad, nos encontramos inmersos en una nueva revolución: la ‘revolución de la tecnología de la información’, la cual sin duda afectará fuertemente a una de las industrias más arcaicas, incluyendo a la industria de la construcción. En esta nueva realidad, en la que los principios sobre los que diseñábamos están siendo notablemente afectados por dos revoluciones sucesivas, la madera no resulta ni mucho menos mal parada, ya que sin duda es un material mucho más sostenible que el acero y el hormigón, y también mucho más apto para la prefabricación y la aplicación de métodos y procesos manufactureros más modernos.

En los países de habla hispana, este desarrollo presenta ciertos retos particulares, más bien relacionados con barreras culturales y desconocimiento general, ya que tal como se mostró a lo largo de esta sección, por general en estas regiones no se ha empleado extensivamente la madera en la construcción; gran parte del desarrollo de entramados pesados1.15 se fundamentó en Europa central y septentrional, mientras que en Norteamérica se consolidaron fuertemente las tecnologías de entramado ligero1.16. Sin embargo, los actores gubernamentales, académicos y privados adquieren progresivamente mayor concienciación del especial potencial que la madera tiene en estos países, ya que por lo general cuentan con condiciones forestales y necesidades de urbanización considerablemente superiores a las de los países más desarrollados.

1.3 Lecturas adicionales

Foliente GC (2000) History of Timber Construction. In Wood Structures: A Global Forum on the Treatment, Conservation, and Repair of Cultural Heritage. ASTM International.

Herzog T, Natterer J, Schweitzer R, Volz M, y Winter W (2004) Timber construction manual. Walter de Gruyter.

CAPÍTULO 2

ANATOMÍA Y FÍSICA DE LA MADERA

PRINCIPALES CONTRIBUIDORES:

JUAN CARLOS PITER Y ROCÍO RAMOS (UTN, ARGENTINA)

La madera es un sólido natural, compuesto fundamentalmente por células alargadas (traqueidas y radios leñosos) cuyas paredes celulares se componen de celulosa (≈40-50%), hemicelulosa (≈20-40%), y lignina (≈20-30%). De acuerdo a la especie, se encuentran presentes también resinas, terpenos, taninos, minerales y sustancias incrustantes, constituyendo los extractivos, de los cuales el contenido se sitúa entre el 2 y el 5%. La madera se obtiene de dos categorías de árboles conocidos como angiospermas y gimnospermas. Al primer grupo, de estructura interna mucho más compleja, pertenecen las especies frondosas o latifoliadas2.1, provenientes de árboles con hojas caducas (en su mayoría), y en el segundo se incluyen las especies de coníferas2.2, con una estructura mucho más primitiva y simple (la mayor parte de células son traqueidas). Si bien el objetivo de este apartado no es profundizar los detalles referidos a estos dos grupos, es necesario considerar algunas características básicas de cada uno, pues influyen sobre las propiedades físicas y mecánicas.

2.1 Singularidades

Las singularidades son determinantes en las propiedades mecánicas. Estas son ocasionadas a merced de las condiciones de crecimiento del árbol, y también como consecuencia del proceso de cultivo y producción de la madera y su exposición al medio ambiente. Se describen a continuación las singularidades más relevantes para la clasificación por resistencia, a excepción del espesor de los anillos de crecimiento y la presencia de médula circundada por madera juvenil, que ya fueron mencionados anteriormente.

2.1.1 Nudos

Los nudos son originados como consecuencia de la existencia de ramas que se desprenden del tronco principal, partiendo desde la médula. En la medida que los sucesivos anillos de crecimiento engrosan la parte exterior del árbol, la parte incluida de la rama, la cual también aumenta su diámetro, forma un cono que se desarrolla junto con el tronco. Cuando el corte de la pieza extraída del tronco principal involucra a ese cono, se encuentra un nudo, el cual, en este caso, se denomina nudo fijo o nudo vivo. Si la rama se desprende, las sucesivas capas de madera nueva envuelven al cono que ella formaba, el cual no se desarrolla más en conjunto con el árbol ni afecta a los nuevos anillos externos de crecimiento, dando lugar a la formación de un nudo flojo, suelto o muerto, que incluso puede contener parte de la cáscara. Finalmente, también es posible que un nudo haya sido generado por una yema durmiente, lo cual no suele transcender de los primeros anillos del árbol. Es fácil comprender que una adecuada poda puede provocar que en una sección transversal se encuentre un importante manto exterior de madera sana, ya que la eliminación de las ramas en forma temprana hace que los nudos queden solamente en la zona interior del tronco, cercana a la médula. En la Figura 2.1.1 puede apreciarse tanto la interrupción como la desviación de las fibras que ocasiona la presencia de un nudo, lo que constituye una anomalía que afecta la resistencia y rigidez del material.

figura 2.1.1 Anomalías producidas por la presencia de un nudo.

Existen particularidades que es necesario tener en cuenta para las distintas especies. En el caso de las coníferas, que tienen un tronco dominante del cual se desprenden ramas a intervalos regulares, se encuentran espacios sin nudos seguidos luego de grupos de los mismos. Este agrupamiento es más difícil de encontrar en especies frondosas. Los nudos constituyen un defecto al cual investigadores y normas le atribuyen una gran importancia para el uso estructural de la madera debido a su negativo efecto en las propiedades mecánicas, y son considerados tanto en forma individual como en forma grupal. Finalmente, es necesario también distinguir entre nudos sanos, en los que existe una continuidad material con el tronco ya que se corresponden con ramas vivas, frente a nudos muertos que pueden suponerse como un ‘agregado’ de madera sin continuidad con el material y por tanto resultan más desfavorables en la reducción de resistencia. No obstante, en numerosos casos las normas no distinguen nudos sanos de muertos con el fin simplificar el proceso de clasificación por resistencia.

2.1.2 Inclinación de las fibras

Teniendo en cuenta la estructura de la pared celular, ya descrita anteriormente, el paralelismo de las fibras con relación al eje longitudinal de la pieza resulta de suma importancia para su comportamiento estructural. En este sentido, desde que las mayores resistencias y rigideces se alcanzan en la dirección de las fibras, para aquellos árboles en los cuales el crecimiento ordena las células en forma espiralada, del aserrado se obtienen piezas con sus propiedades mecánicas muy afectadas.

Además de la desviación global de las fibras, se observan desviaciones locales, especialmente alrededor de los nudos, lo que produce que estos defectos sean especialmente desfavorables. La Figura 2.1.2 ilustra las desviaciones de fibra locales típicamente observadas en el plano tangencial al tronco y el plano radial alrededor de los nudos.