Aplicaciones estructurales y propiedades resistentes

En la mayoría de las ocasiones las maderas de frondosas estadounidenses se utilizan para la fabricación de muebles y trabajos de ebanistería. No obstante, en algunas ocasiones, se pueden emplear con fines estructurales, como la zanca de una escalera autoportante o la viga principal de un forjado que soporta al suelo. Por este motivo es necesario disponer de las características resistentes de las distintas especies de tal forma que sean utilizables por los ingenieros a la hora de aprobar un determinado cálculo.

El cálculo estructural en Europa

En los últimos 50 años, muchos países europeos han adoptado su propia normativa nacional. En el Reino Unido, por ejemplo, la normativa (BS 5286) establece las "tensiones admisibles" para cada especie que incluyen un factor global de seguridad contra posibles fallos. Otras normativas se expresan en "estados límite" en las cuales el factor de seguridad se divide entre la resistencia de los materiales y las fuerzas aplicadas. En 1994 se publicó la primera normativa europea para estructuras de madera, el "Eurocódigo", basado en los "estados límite". Aunque en 1998 todavía era un borrador, algunos países (incluyendo España) ya la han aceptado como alternativa a la normativa nacional. El "Eurocódigo" está acompañado por "Euronormas" para normalizar los procedimientos de ensayo (EN 408) y para definir las clases resistentes para las maderas de coníferas y de frondosas (EN 338). Conforme se extienda el uso de la normativa europea unificada, será cada vez más fácil que los proyectos, así como los prescriptores traspasen las fronteras nacionales.

Un programa de ensayos

Es fácil obtener la información necesaria para realizar cálculos con madera de coníferas, ya que estas maderas son muy utilizadas para la construcción de estructuras. Sin embargo, no existe ninguna fuente de información semejante para las maderas de frondosas estadounidenses. Por este motivo, AHEC ha encargado al Building Research Establishment (Instituto de Investigación para la Construcción) del Reino Unido que desarrolle un programa de ensayos en Europa. Los ensayos se realizarán según los procedimientos establecidos en las normas europeas y se calcularán los valores característicos según lo estipulado en ellas. Se ha propuesto efectuar los ensayos en cinco especies: red oak, white oak, ash, tulipwood y hard maple y asignar a cada una su clase resistente tal como se define en la EN 338. Los resultados se harán públicos cuando estén disponibles. Mientras tanto, en la página 25 de este manual se puede obtener la información pertinente de las tres especies que ya se han ensayado. Los ensayos han dado como resultado una clasificación superior a la clase TH1 según la norma británica BS 5756. Esta norma británica clasifica la madera de frondosas por calidades aceptando los principios de clasificación visual de la EN 518.

Clasificaciones estructurales

La madera aserrada es, por naturaleza, un material heterogéneo. Por ello, la madera que se comercializa es clasificada según unas reglas previamente establecidas. Casi toda la madera de frondosas estadounidenses que se comercializa en Europa se clasifica según las reglas de la National Hardwood Lumber Association (NHLA), cuyas calidades superiores son "First and Seconds" (FAS) y "No. 1 Common" (#1C). En el manual publicado por AHEC, "Guía ilustrada de las calidades de las maderas de frondosas", se recogen explicaciones sobre el sistema de clasificación de la NHLA. Todo sistema de clasificación se desarrolla para obtener la calidad en el uso final por lo que, como cabría esperar, las reglas de la NHLA están relacionadas con la apariencia de la madera para su uso en trabajos de ebanistería y mobiliario. Por tanto, es necasario reclasificar la madera de frondosas estadounidenses, según normas de clasificación estructural, para poder utilizarlas con fines estructurales.

Las reglas de la norma BS 5756 son muy claras, y hacen referencia a los defectos ya recogidos en la mayoría de los sistemas de clasificación, sobre todo el tamaño de los nudos y la inclinación de la fibra. Para su comodidad, en la página 25 se ofrece un resumen de las reglas que rigen la clasificación de maderas para aplicaciones estructurales. Se recomienda que la clasificación se realice por profesionales cualificados. En la práctica, un 90% de la madera que obtiene la clasificación FAS, obtendría la clasificación TH1 para uso estructural según la norma BS 5756.

Resumen de las reglas de la BS 5756 para la clasificación por resistencias: calidad TH1.

• El tamaño de los nudos, en cualquier pieza, no debe superar 1/4 de la anchura de la misma.
• Si la distancia entre los nudos de una pieza es menor al doble de la anchura de esa pieza, se considera como tamaño del nudo, la suma de los tamaños de los diferentes nudos individuales.
• Generalmente se acepta, en cualquier pieza, una inclinación de la fibra de hasta 1:10, aunque en las testas la inclinación permitida es de 1:5.
• Las fisuras que atraviesan el grosor de la pieza no pueden tener una longitud superior a dos veces la anchura de la muestra.
• Las fisuras que no atraviesan el grosor de la pieza no pueden tener una longitud superior a la mitad de la longitud de la pieza.

La norma incluye asimismo reglas que rigen defectos no estructurales, como la deformación y la durabilidad. Para ésta y otras definiciones importantes, consultar el texto completo.

Valores característicos para uso en estados límites para el red oak, white oak y hard maple de calidad TH1.

Fuente EN 338

Sección preparada por Peter Ross, Director Adjunto, Ove Arup and Partners.