Читать книгу Instalación de estructuras de madera. MAMS0108 - María Orellana Rodríguez - Страница 6
Оглавление| Capítulo 1 Materiales para instalaciones de estructuras de madera |
1. Introducción
Las principales propiedades de la madera son resistencia, dureza, rigidez, higroscopicidad, anisotropía, polaridad y densidad. Además, posee otras ventajas, como su docilidad de labra, su belleza, su calidad, su resistencia mecánica y propiedades térmicas y acústicas. Si a ello se añade que la madera es el único material renovable utilizado a gran escala en la construcción, ya que su aprovechamiento es posible sin dañar el medio ambiente, se puede afirmar de ella que es uno de los mejores elementos para la construcción.
Los usos de la madera son múltiples, abarcando prácticamente todos las fases constructivas: cimentaciones (consolidaciones de terrenos con rollizos), estructuras (vigas, pilares), cubiertas, revestimientos, acabados, carpinterías, mobiliario, etcétera.
Actualmente se esta recobrando el antiguo mercado de la madera como elemento estructural. Gracias a las nuevas tecnologías aplicadas en su obtención, transformación y acabados, aparecen en el mercado nuevas formas comerciales que mejoran los productos y derivados de madera, ampliando sus propiedades aislantes, resistentes e incluso decorativas y consiguiendo productos más fiables y económicos.
La normalización mediante normativas de carácter europeo y estatal permite la clasificación de la madera y sus productos, facilitando su uso por proyectistas, así como el control de calidad de la misma.
2. Madera aserrada, madera laminada, tableros y productos estructurales compuestos de madera para la construcción de estructuras de madera
2.1. Nomenclatura. Tipos y características. Materiales y usos
Teniendo en cuenta la mecanización y transformación a la que se someta la madera, es posible encontrar diferentes tipos.
Madera aserrada
Pieza de madera obtenida por aserrado del árbol, generalmente escuadrada, es decir con sus caras paralelas y ortogonales entre sí.
Utilizada para revestimientos (solados, fachadas, tabiques, etcétera), construcciones de exterior (pérgolas, pavimentos exteriores) y elementos estructurales (viguetas, correas, entablados de cubiertas, forjados, pies derechos, etcétera).
Detalle de madera aserrada
Madera laminada
Piezas estructurales formadas por encolado de varias capas de láminas de madera con la dirección de la fibra sensiblemente horizontal.
Se habla de madera laminada homogénea cuando todas las capas de madera pertenecen a la misma clase resistente y de madera laminada combinada cuando las capas exteriores de la pieza son de una clase resistente mayor que las interiores.
Utilizada para piezas estructurales. Es indicada para estructuras de grandes luces (hasta 70 m), estructuras de cubierta de peso reducido, en casos de situaciones de difícil mantenimiento o que se requiera elevada estabilidad al fuego o un aspecto estético determinado.
Madera microlaminada
Es una variante de la anterior, en las que las chapas de madera que la conforman son de espesor reducido, de 3 a 5 mm.
Detalle de madera microlaminada
| Sabía que... |
La madera microlaminada con frecuencia es conocida por las siglas de su nombre en inglés, LVL (Laminated Veneer Lumber).
Tableros de madera
Por tablero de madera se entienden las piezas en las que el elemento constitutivo principal es la madera y en las que predomina la longitud sobre el espesor.
Es posible encontrar diferentes tipos de tableros en función de su composición: madera maciza o derivados de la madera.
Tableros de madera maciza.
Tableros ensamblados: formados por tablas machihembradas.
Tableros alistonados: formados por listones de madera de igual o distintas longitudes.
Tablero de alma alistonado: tableros alistonados cubiertos por una o varias chapas encoladas.
Tableros derivados de la madera.
Tablero de chapas.
Tablero laminado: formado por chapas de madera encoladas, todas con la misma dirección de la fibra.
Tablero contrachapado: la dirección de la fibra es distinta en cada chapa. Normalmente perpendicular entre sí.
Tableros de partículas.
Tableros de partículas: están formados por partículas de madera unidas por un adhesivo.
Tableros de virutas: formados por aglomeración de virutas mediante adhesivos. Las virutas pueden ser orientadas (tableros OSB) o no orientadas (tableros Waferboard).
Tableros de fibras.
Tableros de fibras duros: compuestos por fibras de madera con densidades comprendidas entre 0,8 y 1 gr/cm3. La unión de las fibras se realiza por adhesivos o por las propias sustancias de madera, dependiendo del proceso de fabricación.
Tableros de densidad media (tablero MDF): compuestos también por fibras de madera unidas con resinas sintéticas u otros adhesivos. Poseen densidades menores, de entre 0,6 y 0,8 gr/cm3.
Detalle tableros derivados
Dependiendo de su topología, existe gran diversidad de usos para los que son adecuados. Desde el punto de vista estructural, los usos más habituales de los distintos tableros son:
Encofrados: tableros alistonados, contrachapados y de partículas.
Bases de suelos o cubiertas: tableros contrachapados, OSB, Waferboard y tableros MDF.
Fabricación de vigas mixtas: tableros contrachapados, laminados y OSB.
Estructuras: tableros contrachapados, laminados, OSB y Waferboard.
Tableros mixtos
Su estructura está conformada por tableros derivados de la madera y una capa central de un material distinto a la madera (corcho aglomerado, poliestireno extrusionado, etcétera) que le confieren propiedades aislantes térmicas o acústicas.
La tipología y los usos a los que se destina este tipo de tableros son muy amplios. Destacan:
Tableros alveolados y compuestos: no tienen función estructural. Utilizados básicamente en elementos de carpintería. Están formados por caras normalmente de chapas de madera o tableros de partículas y un alma de estructura alveolar de fibras, cartón o papel, espumas sintéticas, corcho aglomerado, etcétera.
Tableros sándwich: utilizados como elemento estructural en muros de carga y bases de cubiertas. Se componen de dos tableros de madera o deriva-dos de madera rellenos con un material de grandes capacidades aislantes.
| Nota |
A las propiedades de los tableros mixtos se les añaden las de los elementos de aislamiento que conforman el alma de dichos tableros, con lo que se crea una amplia posibilidad de combinaciones.
2.2. Dimensiones
El uso de la madera aserrada proporciona una amplia gama de dimensiones, puesto que las piezas son obtenidas directamente a partir del árbol, si bien estas estarán siempre limitadas por las dimensiones del tronco, tanto en longitud como en diámetro.
Tronco troceado
Nomenclatura de las caras de la pieza
Los formatos de uso más común en España se pueden clasificar en función de su escuadría.
| Definición |
Escuadría
Conjunto de las dos dimensiones de la sección transversal de una pieza de madera que está o ha de ser labrada a escuadra.
De esta forma, según las dimensiones de las piezas obtenidas es posible encontrarse con:
Pequeñas escuadrías.
Listón.
Tablilla.
Escuadrías medias.
Tabla.
Grandes escuadrías.
Tablón.
Madera aserrada para la construcción.
Vigas.
En la siguiente tabla se muestran las medidas más habituales para cada escuadría:
En cuanto a tableros y productos derivados la gama de dimensiones y formatos que se pueden encontrar en el mercado, esta es muy amplia, dependiendo del tipo de tablero, marca comercial o productor. Generalmente, se comercializan con medidas que van desde 1,22 x 2,44 m hasta 2,44 x 4,88 m.
| Nota |
En la madera laminada las dimensiones vienen marcadas directamente por el diseño que haga el proyectista de la pieza estructura. Las dimensiones nominales de las piezas se ajustarán a las tolerancias que marca la normativa UNE correspondiente.
2.3. Acabados
Por acabado de la madera se entiende la protección de la misma de los agentes exteriores que perjudican su estructura y provocan su pudrición prematura, al mismo tiempo que se consigue un realce de su aspecto estético. Los tipos de acabado y sus técnicas son múltiples, sobre todo en cuanto a su carácter estético (pinturas, lacas, barnices, lacado, craquéeles, tintados, estucados, glaseado, veteado, pulido, etcétera), de forma que este estudio se centrará en aquellos acabados y protecciones propios del carácter estructural de la madera.
2.4. Control de calidad
El control de calidad será el conjunto de comprobaciones a efectuar para asegurar la conformidad de la obra en relación a los requisitos básicos para los que fue concebida (seguridad estructural y aptitud al servicio), en base a un plan de control que tendrá que ser aprobado por la Dirección Facultativa de la misma.
| Nota |
Básicamente, se realizarán controles de los materiales, de la ejecución y de la puesta en funcionamiento de las estructuras. También se deben realizar controles del proyecto y de las instalaciones y talleres suministradores.
Madera maciza
Se definen dos tipos de calidad para la madera maciza estructural, ME-1 y ME-2, en función de la medición de los siguientes parámetros:
Nudos: porciones de rama muerta o no, incluida en el tronco como consecuencia del crecimiento secundario de este.
Fendas: separación de las fibras de madera producido en sentido longitudinal.
Bolsas de resina: Cavidad lenticular de la madera que contiene o ha contenido resina.
Gemas: error de aserrado al dejar redondeadas las aristas de una pieza.
Desviaciones de la fibra: respecto al eje longitudinal de la pieza.
Alteraciones biológicas: aparición en la pieza de muérdago, pudrición por hongos, azulado o galería de insectos xilófagos.
Deformaciones máximas: son curvaturas, alabeos, atejamientos o abarquillados, etcétera.
Madera laminada
En el control de calidad a efectuar sobre madera laminada es fundamental el control del encolado. Por tanto, el control de calidad durante el proceso de fabricación cobra especial importancia.
Dentro de los ensayos más frecuentes que se realizan durante el proceso de mecanización, destacan:
Ensayo de deslaminación.
Ensayo de cortante en líneas de cola.
Determinación de la resistencia característica de las uniones dentadas de empalme de láminas.
Control de la integridad de la línea de cola.
Los controles a realizar en obra son recomendables cuando la envergadura de la misma requiera un control exhaustivo. Además de los controles citados anteriormente, se podrán realizar ensayos de piezas a tamaño real, con los que se pueden obtener datos relativos a la resistencia a flexión y al módulo de elasticidad.
| Recuerde |
La madera laminada está compuesta por piezas estructurales formadas por varias láminas de madera encoladas entre sí.
2.5. Normas
El Código Técnico de la Edificación (CTE) es el marco normativo por el que se regulan las exigencias básicas de calidad que deben cumplir los edificios, incluidas sus instalaciones, para satisfacer los requisitos básicos de seguridad y habitabilidad, en desarrollo de lo previsto en la Disposición final segunda de la Ley 38/1999, de 5 de noviembre, de Ordenación de la Edificación.
Sello de identidad del Código Técnico
En su documento básico “DB-SE-M Madera” se especifican los parámetros objetivos y procedimientos cuyo cumplimiento asegura la satisfacción de las exigencias básicas y la superación de los niveles mínimos de calidad propios del requisito básico de seguridad estructural.
Como normativa de aplicación a nivel europeo, se encuentran las normas UNE-EN, que son adoptadas tras la aprobación de un órgano específico dentro de la estructura de normalización nacional de la Asociación Española de Normalización y Acreditación (AENOR). En el apartado de bibliografía se encuentran las más relevantes relativas a la madera estructural y sus derivados.
2.6. Clases resistentes
Uno de los aspectos más importantes que se plantean a la hora de la utilización de la madera como elemento estructural es la normalización de los valores de sus propiedades mecánicas, de manera que puedan ser utilizados como base de cálculo en la redacción de proyectos.
Esta clasificación ha sido realizada por los distintos países productores de madera de forma individualizada a lo largo del tiempo, dando lugar a normas de clasificación para sus especies con distintas formas de clasificar, calidades y marcas de diferentes siglas.
| Sabía que... |
En España se publicó en el año 1997 la norma UNE 56-544. Clasificación visual de la madera aserrada para uso estructural. Esta norma es de aplicación a 6 especies de importancia comercial utilizadas habitualmente en estructuras y que dan lugar a las dos calidades denominadas ME-1 y ME-2.
Se necesitaba por tanto un sistema a nivel europeo que recogiera una clasificación común a todos los países y que englobase la gran variedad de especies de madera, las diversas procedencias y las diferentes normas.
De esta forma, se crea el Sistema Europeo de Clases Resistentes para madera, recogido en la norma UNE EN 338.
Cada una de las clases resistentes definidas en la norma tiene asignada unos valores para cada propiedad habitual en el cálculo (resistencia a flexión, tracción, compresión, cortante, módulos de elasticidad, etcétera), así como las densidades media y característica.
El sistema está basado en el procedimiento de asignar clase resistente, mediante una norma de clasificación por calidades, a una especie arbórea de procedencia conocida y de la cual se han determinado previamente sus propiedades mecánicas de acuerdo con ensayos normalizados.
La norma de clasificación por calidades, de especies y procedencias, que asigna clase resistente es competencia, normalmente, del organismo de nor-malización del país que publica la norma y garantiza que los valores de las propiedades de la madera aserrada así clasificada son mayores o iguales a los que corresponden para la clase resistente asignada.
| Sabía que... |
Los ensayos para la determinación de los valores de resistencia se realizan sobre probetas de grandes dimensiones (alrededor de 3 m de luz y 15 cm de canto) que incluyen por tanto todas las características de la madera, tanto naturales como de aserrado (nudos, gema, desviación de fibra etcétera).
Las clases resistentes para madera maciza y aserrada son:
a. Para coníferas y chopo: C14, C16, C18, C20, C22, C24, C27, C30, C35, C40, C45 y C50.
b. Para frondosas: D30, D35, D40, D50, D60 y D70.
Las clases resistentes para madera laminada son:
a. Para madera laminada encolada homogénea: GL24h, GL28h, GL32h y GL36h.
b. Para madera laminada encolada combinada: GL24c, GL28c, GL32c y GL36c.
En las cuales los números indican el valor de la resistencia característica a flexión, expresada en N/mm2.
A continuación, se puede ver a título de ejemplo la tabla de propiedades correspondientes a las distintas clases resistentes de madera laminada encoladas que aparece en el CTE-DB SE M.
2.7. Recepción en obra: comprobaciones
De forma general, las comprobaciones a realizar en la recepción en obra del material son:
Identificación del suministro, comprobando el albarán de suministro y verificando que el producto es identificable y se ajusta a las especificaciones del proyecto (dimensiones, contenido de humedad, clase resistente, valores de las propiedades de resistencia, rigidez y densidad asociadas al tipo de tablero estructural o piezas laminadas, acabados, tratamientos, especie arbórea, cantidad, suministrador, etcétera).
Incorporación de las marcas exigidas por la normativa existente.
Acompañamiento al producto de los certificados de calidad.
Buen aspecto y estado general del suministro, tanto producto como embalaje.
Correspondencia de los acabados y tratamientos del producto recibido con las especificadas en el proyecto, mediante inspección visual y certificado original.
Identificación del tipo, resistencia característica a tracción, aplastamiento y momento plástico de los elementos mecánicos de fijación y tratamiento protector contra la corrosión.
| Nota |
En el CTE DB-SE M se puede consultar la documentación mínima que debe reflejar un albarán de suministro.
En caso de que se considere oportuno, se llevarán a cabo de forma específica las siguientes comprobaciones y ensayos:
En madera aserrada.
Identificación de la especie botánica en laboratorio autorizado.
Medición del contenido de humedad con xilohigrómetro, que debe ser ≤ 20%.
Determinación mediante ensayos de los valores o propiedades de resistencia, rigidez y densidad correspondientes a la clase resistente de la pieza.
Tolerancias en las dimensiones según normas UNE EN correspondientes.
En tableros y elementos estructurales de madera laminada.
Determinación mediante ensayos de los valores o propiedades de resistencia, rigidez y densidad correspondientes a la clase resistente de la pieza.
Tolerancias en las dimensiones según normas UNE EN correspondientes.
En elementos mecánicos de fijación.
Comprobación de la certificación del tipo de material y del tratamiento de protección.
En productos protectores de la madera.
Comprobación de la certificación del tratamiento.
3. Herrajes y sistemas de unión para instalación de elementos estructurales y estructuras de madera
En este apartado se van a tratar las soluciones actuales a las uniones que se producen entre piezas de madera. Hoy en día son muchos los tipos de herrajes que se utilizan para este fin.
3.1. Descripción
Se entiende por herrajes aquellos elementos metálicos que vienen a dar cobertura a todas las uniones, en este caso de las estructuras de madera.
Es en la fase de desarrollo de un proyecto técnico de una determinada estructura donde se definirá el tipo de herraje necesario, sus dimensiones y sus características.
Con la utilización de herrajes metálicos en las estructuras de madera se disminuye el coste de fabricación de la estructura, pues se evita la realización de tallas de gran de tamaño.
Además, los herrajes se ajustan a las secciones de madera, que van a soportar los esfuerzos estrictamente necesarios.
La presencia de un herraje metálico en una estructura de madera ocasiona dos problemas muy localizados:
La corrosión
Debida a factores ambientales como la humedad, el aire marítimo, el calor o la proximidad de agentes corrosivos. Por lo tanto, todos los herrajes deberán estar protegidos frente a la corrosión, para no debilitar la estructura.
| Nota |
La protección de los herrajes se consigue, entre otros muchos métodos, con el inoxidable o con aleaciones de zinc.
La resistencia al fuego de la estructura
El acero no resiste en la misma medida que la madera los efectos del fuego. Es decir, en aquellas estructuras de madera ensambladas con herrajes metálicos, ante la presencia de un fuego, son sus ensambles los que la convierten en el punto débil de la misma.
| Sabía que... |
La madera resiste mejor al fuego que cualquier otro material de construcción.
Todo se debe a la capa carbonosa que, una vez iniciado el fuego, crea en su superficie exterior y que impide que el oxígeno entre en el interior y retrasa la combustión.
3.2. Tipos y aplicaciones
El tipo de herraje que actualmente se utiliza en las estructuras de madera, es muy variado y básicamente dependerá de la función y la utilización que vaya a desempeñar en la estructura.
Fijaciones
Utilizadas para la fijación de piezas en una estructura de madera, su terminación determina su situación en la estructura.
Punta dentada
Punta entorchada
Bulón y tuerca
Tornillos
| Nota |
Son muchos los tipos de fijaciones y muy variados: puntas dentadas (para la fijación de asientos de vigas entre otras), puntas entorchadas (para la unión de vigas), tornillos (para la fijación de estribos entre otros), bulones y tuercas (para la fijación de estribos), etcétera.
Aplicaciones
Se utilizan para fijar las piezas que se quieren unir.
Este tipo de herrajes está indicado para unir piezas de madera maciza, madera laminada o madera compuesta sobre piezas de madera maciza, laminada o compuesta.
Dimensiones
Sus dimensiones son variables, según la sección de las piezas que intervienen en la unión, así que van a presentar diámetros y longitudes variables.
Estribos
A través de los estribos se da cuerpo a la unión en sí entre piezas.
Existen muchos tipos y de muchas formas, según los elementos que se quieran unir.
Estribos dobles
Utilizados para el ajuste de piezas de madera de un ancho comprendido entre 60 y 120 mm.
Sus dimensiones son variables, según la sección de las piezas que intervienen en la unión y pueden presentar su ala a la derecha o a la izquierda.
Estribo con ala a la derecha
Estribo colocado
Estribo con ala a la izquierda
Aplicaciones
Se utilizan para la fijación del encuentro entre vigas y como elementos de refuerzo de una unión ya existente.
Pueden utilizarse sobre madera maciza, madera compuesta, hormigón y acero.
Estribos con alas vistas exteriores
Sus dimensiones en altura y anchura varían según las secciones de las piezas que intervienen en la unión.
Estribos con alas exteriores, colocado y sin colocar
Aplicaciones
Se utilizan para la fijación del encuentro entre vigas y como elementos de refuerzo de una unión ya existente que recogen por completo la base de una de las piezas de la unión.
Pueden utilizarse sobre madera maciza, madera compuesta, hormigón y acero.
Estribos con alas interiores
Es muy recomendable su utilización para superficies reducidas de tamaño.
Estribo con alas interiores, colocado y sin colocar
Sus dimensiones en altura y anchura varían según las secciones de las piezas que intervienen en la unión.
Aplicaciones
Se utilizan para fijaciones en soleras, cabios, correas, jácenas, vigas curvas, refuerzos de estructuras existentes sobre hormigón, acero o madera.
| Definición |
Jácena
Viga gruesa de pino empleada como viga maestra en tejados a dos aguas.
Estribo con pendiente regulable
Utilizado en la unión de piezas en ángulo; regulable en obra según el ángulo del encuentro entre piezas.
Estribo con ala regulable, colocado y sin colocar
Aplicaciones
Se utilizan para fijaciones de piezas en ángulo, de madera maciza, compuesta o laminada sobre soporte de madera maciza, compuesta, laminada, hormigón, acero, etcétera.
Estribos de alma exterior
Posibilitan unir piezas con ensambladuras ocultas.
Estribo con alma exterior, colocada y sin colocar
Aplicaciones
Se utilizan para fijaciones de vigas, soleras y correas sobre soporte de madera maciza, compuesta, laminada, hormigón, acero, etcétera.
Estribos para limahoyas
Especialmente concebidos para cubiertas y calculados específicamente para el reparto proporcional de cargas en la estructura total.
Estribo para limahoya, colocado y sin colocar
Aplicaciones
Se utilizan para fijaciones de cabios sobre soporte de madera maciza, compuesta o laminada.
Estribos con tirantes superiores
Utilizados para alinear perfectamente el encuentro entre la viga y el elemento principal.
Estribo con tirante superior, colocado y sin colocar
Aplicaciones
Se utilizan para fijaciones de vigas, cabios de cubiertas, terrazas sobre soporte de madera maciza, compuesta o laminada.
Estribos con tirantes
Pensados para la fijación de estructuras triangulares.
Estructura triangular resuelta con estribos con tirantes
Aplicaciones
Se utilizan para fijaciones de maderas macizas y compuestas sobre soporte de madera maciza, compuesta y armaduras triangulares.
Pie de cabio
Distribuye los empujes del armazón estructural inclinado sobre el plano horizontal y vertical de la estructura.
Detalle de pies de cabio
Anclajes
Los anclajes son los herrajes que están diseñados para absorber principal-mente esfuerzos de tracción.
Viga-viga Detalle de cubierta
Aplicaciones
Se utilizan para fijar elementos que están trabajando en distintos planos; elementos de madera maciza, compuesta o laminada sobre soporte de madera maciza, compuesta, laminada, hormigón, acero, etcétera.
Escuadras
Responden a la necesidad de definir el plano de inclinación entre dos piezas que se unen, reforzando la unión entre ellas.
Escuadras inclinadas, colocadas y sin colocar
| Nota |
Hay diferentes tipos de escuadras en el mercado que vienen a solucionar los distintos problemas que se pueden encontrar en obra: escuadras con ángulo regulable, escuadras plegables, escuadras para cerchas y cabios, escuadras de sillas, escuadras para escalones, escuadras para cargas altas, escuadras con refuerzo, etcétera.
Aplicaciones
Se utilizan para fijar armaduras, rastreles, anclajes para cabios, consolas de madera maciza, compuesta o laminada sobre soporte de madera maciza hormigón o acero.
Pies de pilares
Es el conjunto metálico que posibilita el asiento del pilar sobre el plano horizontal. En el mercado se presentan diferentes modos de solucionar este encuentro.
Pie de pilar fijo - pie de pilar en U
Pie pilar en U con pletina - pie de pilar con alma interior
Pie pilar en U con pletina - pie de pilar con alma interior
Anclaje de pilares
Anclaje de pilar en U - Pie de pilar a empotrar
Este tipo de herrajes está indicado para unir piezas de madera maciza, madera laminada o madera compuesta sobre piezas de madera maciza, laminada o compuesta, placas de hormigón y otros elementos metálicos.
Ensambladuras mecánicas
Forman parte de las uniones metálicas ya resueltas y con ellas aumenta la carga admisible total.
Se pueden encontrar dentadas o simples y sus dimensiones varían según las dimensiones de los pernos.
Aplicaciones
Se utilizan en las coronas de los pernos para pórticos, en la unión de un tirante metálico con una cercha, en la unión de un pilar con una cercha y en todo tipo de uniones de maderas con maderas empernadas.
Ensambladuras mecánicas simples y dobles, colocadas y sin colocar
Flejes y placas
Aplicaciones
Se utilizan para el arriostramiento de armazones. Se pueden encontrar precortados a una medida o cortarlos directamente a la medida que se necesite.
Flejes
Placas de unión - Placas de unión perforada
Otro tipo de herrajes
Existen otras muchas fijaciones metálicas en el mercado utilizadas como soporte de cercados, apoyo de pilares de pérgolas de jardín, para artesones de madera, grapas, soporte de cumbreras, etcétera.
Placas para jardín - Placas artesones de madera
| Aplicación práctica |
Realice un croquis a mano alzada de la unión entre una vigueta y una viga con un estribo con alas vistas exteriores.
SOLUCIÓN
4. Arriostramientos. Tipos y aplicaciones
Las uniones entre piezas de madera deben estar perfectamente calculadas para que una vez que se materialicen doten a la estructuras de una resistencia máxima.
En este apartado se analizarán los tipos de arriostramientos que se disponen entre piezas para este fin y sus aplicaciones.
4.1. Concepto de arriostramiento
Los arriostramientos son los elementos necesarios para la resistencia y estabilidad de las construcciones a los empujes horizontales ejercidos por sismo, viento o cualquier otra fuerza lateral sobre ellas.
La cantidad y disposición de los arriostramientos vendrá determinada por el tipo de nudos y uniones proyectados: empotrados o articulados. Asimismo y dependiendo de la estructura de la construcción y de sus cargas, se necesitará arriostrar tanto elementos verticales (pilares) como horizontales (entramadosde cubierta).
Detalle de estructura arriostrada
Normalmente, las uniones en madera, ya sean directamente entre piezas de madera o mediante algún tipo de herraje o conector, son consideradas como uniones articuladas.
Tirante metálico
| Nota |
En el caso de estructuras empotradas, el número de arriostramientos se ve considerablemente reducido, puesto que aumenta notablemente la rigidez del conjunto y, por consiguiente, su estabilidad global.
En caso del tirante metálico, este no funciona como arriostramiento, sino como tirante (es decir, soporta directamente el peso del tablero, evitando el vuelco). Es el propio tablero de cubrición el que realiza una labor de arriostramiento en el plano horizontal de los pilares de madera.
Generalmente, los arriostramientos se ejecutan en el plano de cubierta y en las fachadas longitudinales del edificio. Se materializan como vigas de gran canto constituidas por las piezas principales del sistema estructural (pilares, cerchas) a las que se les añaden tirantes, barras de acero o madera, uniéndolas, o bien elementos continuos (fábricas de ladrillo en paramentos verticales, tableros, etcétera).
| Sabía que... |
En muchos casos el arriostramiento de las estructuras se consigue mediante los propios componentes de la edificación, como cerramientos, forjados o elementos de cubrición.
4.2. Tipos y aplicaciones
Se pueden hacer distintas clasificaciones de los arriostramientos. Entre ellas, se encuentran las siguientes:
Por su morfología.
Elementos lineales diagonales: mediante cables de acero tensado, barras o tubos metálicos, madera.
Estructura lineal diagonal
Diafragmas rígidos: mediante placas unidas a las vigas o pilares. Pueden estar conformados por un bastidor de madera forrado con elementos rígidos.
Por su naturaleza.
Madera: elementos resistentes a esfuerzos de tracción y compresión.
Productos derivados de la madera: como tableros OSB.
Metálicos: resistentes a esfuerzos de tracción.
Fábrica: de ladrillo o bloque de hormigón.
Por su duración.
Permanentes: van a ser elementos constituyentes del sistema estructural final. Quedarán definidos en el proyecto, tanto su ejecución como su cálculo.
Provisionales: el constructor o responsable de la instalación debe tomar precauciones para evitar daños durante la manipulación y disponer los apuntalamientos o arriostramientos temporales que garanticen la estabilidad durante el montaje de la estructura.
Por su disposición.
Cruces de San Andrés.
Vigas tipo Pratt.
Vigas tipo Warren.
Arriostramiento en K.
Tipos de cerchas
Arriostramiento de planos horizontales en Cruz de San Andrés
Arriostramiento en plano vertical en viga tipo Warren
Las aplicaciones de cada tipo de arriostramiento se ajustarán a las necesidades del proyecto.
| Ejemplo |
Se evitará el uso de arriostramientos mediante cables tensados cuando el sistema arriostrante tenga que soportar esfuerzos de compresión en algún momento.
Los arriostramientos con diafragmas rígidos se recomiendan principalmente para construcciones con entramados ligeros de madera, normalmente edificios de poca altura. También son utilizados en cubiertas donde el elemento de cubrición colabora en la resistencia de la estructura.
| Aplicación práctica |
En estructuras de madera son quizá las cerchas los elementos estructurales que más se encuentran en soportes de cubierta. Identifique sus piezas en la siguiente imagen.
SOLUCIÓN
5. Barreras de vapor y de viento. Características
Si hay algún elemento que pueda garantizar el buen funcionamiento de un espacio arquitectónico, son las barreras de vapor y viento, completamente indispensables en cualquier edificación.
5.1. Barrera de vapor
Las barreras de vapor están diseñadas para envolver en su totalidad el exterior de las viviendas; además, el envoltorio no debe tener fisuras y habrá de ejecutarse de manera continuada, tanto en paredes como en techo.
Su existencia se justifica por las diferencias de temperatura que existen entre los ambientes interiores y los exteriores, que pueden generar condensaciones en los cerramientos que separan dichos ambientes.
El vapor de agua se condensa en la primera superficie fría con la que tope. Si esta superficie se encuentra en alguna cavidad de un muro exterior, hay muchas posibilidades de que se produzca alguna de estas dos situaciones:
Que se humedezca la aislación térmica y entonces se origine una pérdida considerable en su capacidad aislante.
Que se deteriore la estructura, por oxidación, merma, hinchazón u otros factores.
Las barreras de vapor son revestimientos que se incorporan a las estructuras para reducir el nivel y el volumen de difusión del vapor de agua a través del techo o las paredes de las viviendas.
Para un mayor rendimiento, la barrera de vapor debe estar en la cara de mayor temperatura del cerramiento, salvo que las mayores condensaciones se produzcan en invierno, en cuyo caso deben colocarse en la cara interior.
5.2. Barreras de agua y viento
Las barreras de agua y viento se originan por el flujo de aire y agua.
Son uno de los principales factores que van a determinar las pérdidas de energía de una vivienda, permitiendo la infiltración de humedad dentro de la cámara de aire del cerramiento perimetral (paredes y techos).
Se materializan en forma de membranas o capas que deben cumplir una serie de condiciones:
Reducir el flujo de aire a través de las paredes exteriores.
Prevenir la formación de humedad en las cavidades de las paredes exteriores, dejando respirar la pared desde adentro hacia fuera.
Proveer resistencia a la penetración de agua desde el interior al exterior de la pared.
Proteger las estructuras y los demás materiales de las inclemencias del tiempo durante el periodo de construcción.
Colocación de aislamiento en tejado
6. Materiales de aislamiento térmico y acústico. Características y colocación
La madera en su estado natural presenta propiedades térmicas y acústicas. En este apartado se va a incidir en ellas y en el tipo de tablero de madera que se utiliza para fortalecer estas propiedades.
6.1. Aislamiento térmico
Las estructuras de madera por sí solas eliminan los puentes térmicos en frentes de forjados, pilares, vigas y mochetas de viviendas, logrando minimizar el consumo energético de las mismas.
Todo es debido a su estructura anatómica y a su composición de liguina y celulosa.
La cantidad de calor conducida a través de la madera variará con la dirección de la fibra, el peso específico, la presencia de nudos y rajaduras y con su contenido de humedad.
| Nota |
Optar por una solución estructural de una vivienda en madera ahorrará hasta un 50% los costes que suponen climatizarla.
6.2. Aislamiento acústico
La madera por sí sola es un excelente aislante acústico, debido a la complejidad de su estructura interna. Incluso puede incrementarse si se dejan espacios vacíos entre los tabiques o se utilizan otros materiales aislantes.
Es decir que la madera en sí misma da cobertura a la aislación térmica y acústica de las viviendas, sin embargo hay otros materiales que responden a la misma demanda.
Lámina impermeable transpirable
Es una membrana transpirable impermeable al agua de lluvia que permite salir el vapor de agua del interior, evitando así las peligrosas condensaciones. Forma barrera antiviento y actúa también como barrera de reflexión térmica.
Colocación
Los paños deben solaparse al menos 10 cm para asegurar una impermeabilidad perfecta al aire y el encolado se convierte en una operación fundamental para garantizar la unión de las láminas.
| Nota |
En el caso de la lámina impermeable transpirable, la masilla sirve únicamente para la impermeabilización, no para la fijación.
Los materiales deben estar sin polvo ni grasa y los soportes secos y estables.
Lámina impermeable transpirable
Fibra de celulosa de papel reciclado
Es un material aislante obtenido a partir de papel de periódico reciclado. La materia prima es la celulosa.
Cabe destacar sus cualidades higroscópicas, la resistencia al fuego y a la descomposición, la posibilidad de reciclaje o reutilización, su gran resistencia mecánica y la insolubilidad en la mayoría de los disolventes ordinarios.
Se utiliza como aislamiento térmico en cubiertas, forjados y cerramientos verticales y como protector antiincendios.
Colocación
Se aplica con una máquina que insufla el producto en los espacios huecos.
Fibra de celulosa de papel reciclado
Cáñamo
Se fabrica a partir de las fibras de cáñamo unidas y su materia prima es la planta de cannabis o el lino.
Se utiliza como capa base en pavimentos flotantes, como aislamiento térmico y acústico en techos con estructura de madera, particiones vacías y para revestimiento de paredes mediante métodos adecuados.
Colocación
Se sujeta con grapas sobre el armazón de madera.
Cáñamo
Lino termofijado
Aislante térmico y acústico a base de fibra de lino.
| Nota |
El lino termofijado no es apropiado para los medios ambientes húmedos.
Colocación
Se sujeta con grapas sobre el armazón de madera.
Lino termofijado
Panel aislante de fibra de madera
Son tableros de fibra de madera ecológicos y bastante económicos. La estructura porosa de sus fibras favorece la difusión de vapor y los tableros respiran, son capaces de absorber las ondas sonoras y mejorar considerablemente la amortiguación del ruido de impacto. Pueden absorber gran cantidad de agua conservando su carácter de material seco.
| Consejo |
Para que puedan mostrar su óptima capacidad aislante, es conveniente montar los paneles de fibra de madera en estado seco.
Colocación
Se colocan fácilmente entre los entramados de madera.
Panel aislante de fibra de madera
Manta de lana de oveja
Es una fibra tupida, rizada y suave que cubre la piel de las ovejas.
| Nota |
Por su origen y composición, el empleo de lana como material aislante lleva implícito unos tratamientos de limpieza, protección contra el ataque de xilófagos y fortalecimiento.
Absorbe la humedad cuando es excesiva y la desprende cuando el ambiente es seco, por lo que es uno de los mejores reguladores de humedad que existen.
Colocación
Se coloca directamente en planos horizontales con facilidad. En los planos verticales deberán llevar una fijación.
Manta de lana de oveja
Corcho en plancha
Material renovable extraído de la corteza del alcornoque que posee unas cualidades inmejorables como aislante térmico y acústico.
Este aislante es apropiado para los medios ambientes húmedos.
Colocación
Se coloca con fuerza en la estructura de madera, o mejor, para evitar los puentes térmicos, encolado o clavado directamente sobre la pared.
Corcho en plancha
Otros tipos de aislamientos
Existen otros tipos de aislamientos térmicos y acústicos que se utilizan en menor medida, tales como cañamiza (viruta de cáñamo), vermiculita, arcilla expandida, perlita, vidrio celular, balas de paja, paja con cal, manta de algodón, plumas de aves, coco o corcho triturado.
7. Resumen
La madera es el único material renovable utilizado a gran escala en construcción. Su utilización es respetuosa con el medioambiente.
Según la mecanización y transformación a la que se someta la madera, puede proporcionar una amplia variedad de productos, tanto de madera maciza como de derivados de la madera.
Las uniones entre piezas de madera se realizan habitualmente con herrajes metálicos, aunque también pueden realizarse con ensambles de la propia madera. Generalmente, todas las uniones se consideran como uniones articuladas.
Como cualquier tipo de estructura, la madera precisa de los arriostramientos necesarios que garanticen su estabilidad.
Aunque la madera presenta buenas características aislantes frente al ruido y la temperatura, será necesario completar las edificaciones de madera con barreras de vapor, térmicas y de viento que garanticen el confort y la salubridad.
En el documento básico “DB-SE-M Madera” del Código Técnico de la Edificación, se especifican los parámetros objetivos y procedimientos cuyo cumplimiento asegura la satisfacción de las exigencias básicas y la superación de los niveles mínimos de calidad propios del requisito básico de seguridad estructural.
| Ejercicios de repaso y autoevaluación |
De las siguientes afirmaciones, diga cuál es verdadera o falsa.
1. Según el mecanizado y la transformación a la que se somete la madera, para uso estructural es posible encontrar: madera aserrada, madera laminada, madera mi-crolaminada, tableros de madera y tableros mixtos.
Verdadero
Falso
2. Todos los tipos de madera especificados en la afirmación anterior pueden obtenerse en el formato que más interese.
Verdadero
Falso
3. El control de calidad no es más que el conjunto de comprobaciones que se realizan a un material para asegurar que cumple los requisitos básicos para los que fue concebido (seguridad estructural y aptitud al servicio), en base a un plan de control que tendrá que ser aprobado por la Dirección Facultativa.
Verdadero
Falso
4. En el documento básico “DB-SE-M Madera” del Código Técnico de la Edificación se especifican los parámetros objetivos y procedimientos cuyo cumplimiento asegura la satisfacción de las exigencias básicas y la superación de los niveles mínimos de calidad propios del requisito básico de seguridad estructural.
Verdadero
Falso
5. Cuando un material se recibe en obra, no hay que realizar ninguna comprobación al respecto si este viene debidamente identificado.
Verdadero
Falso
6. El hecho de resolver uniones entre piezas de madera con un herraje metálico hace que la estructura no resista al fuego de la misma forma que si la unión hubiera sido resuelta de manera artesanal. La hace aún más resistente al fuego.
Verdadero
Falso
7. Existen muchos tipos de herrajes que hoy día se utilizan en el montaje estructural de madera. La decisión de utilizar uno u otro dependerá fundamentalmente de la función que vaya a desempeñar en la estructura.
Verdadero
Falso
8. Un arriostramiento se consolida con una serie de elementos necesarios para proporcionar resistencia y estabilidad a las construcciones sometidas a los empujes horizontales, viento o cualquier otra fuerza lateral.
Verdadero
Falso
9. Las barreras de vapor están diseñadas para envolver en su totalidad el exterior de las viviendas; además, el envoltorio no debe tener fisuras y no es necesario ejecutarlas de manera continuada, sobre todo en paredes.
Verdadero
Falso
10. Las maderas por sí solas no son capaces de eliminar los puentes térmicos que se producen en los frentes de forjado, pilares, vigas, mochetas y es necesario utilizar un elemento adicional que se encargue de hacerlo por ellas.
Verdadero
Falso
