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Desde el punto de vista patológico se consideran unas claras interacciones entre la madera, la ubicación de ésta y los agentes de deterioro que puedan afectarla.
La acción humana influye en esta relación pudiendo actuar sobre los tres factores, aunque principalmente es sobre la madera sobre la que mayor influencia ejerce.
Así pues la problemática de las estructuras de madera requiere como punto previo el conocimiento de:
· la madera a proteger
· su medio de ubicación: humedad, temperatura, insolación, falta de ventilación, etc.
· los agentes patológicos de origen biótico
· protección humana: tratamientos de tipo curativo o preventivo
Desde el punto de vista patológico, existen algunos factores en la madera que son de gran interés, como son:
· la estructura de la madera: micro y macro-estructura
La madera puede presentarse en la construcción como:
Estructura: como vigas y forjados, como cubiertas o bien construyendo ménsulas o elementos en voladizo. La estructura se organiza según muros de carga que delimitan las crujías.
En la construcción tradicional nos encontramos con:
Armaduras de cubiertas: el problema fundamental de las armaduras de cubierta es la evacuación del agua de lluvia. Hemos de intentar que esta evacuación se produzca lo más rápidamente posible y el sistema más rápido es el de inclinar los faldones de la cubierta. Podemos distinguir dos tipos esenciales de cubiertas de madera: armadura de correas sobre arcos diafragma (donde los pares, llamados aquí cabios, cumplen una función estructural secundaria) y armadura de pares (par y nudillo o par e hilera) que se organizan en faldones y tienen problemas de empujes en la base.Archivo:Armadurascubierta1.pngDos tipos de armaduras de cubierta: armadura de correas (a la izquierda) y armadura de pares (a la derecha)Entramado vertical formado por pie derecho, viga carrera y zapata
Entramados verticales: son sistemas constructivos llevados a cabo con vigas carrera, pies derecho y arriostramientos. Los tres elementos forman un esqueleto estructural capaz de soportar todos los esfuerzos existentes. Constituyen así mismo, una estructura isostática donde cada nudo es una articulación. Los pies derechos tienen una zapata de madera en cabeza sobre la que apoya y descarga la viga carrera. A veces también se colocan puntales a los pies derechos para acortar su longitud de pandeo, al igual que entre viguetas se colocan unos zoquetes para evitar el alabeo de éstas, y ayudar así a repartir la carga de manera más solidaria.
Forjados de piso: para soluciones adinteladas hay dos tipos de sistemas: un sistema formado por una bovedilla de piedra que funciona como elemento estructural y es sobre el que se apoyan las viguetas de madera; el otro sistema está formado por dinteles de madera donde las cargas se transmiten según entramados horizontales. Las limitaciones de los forjados de madera son la longitud de la madera que va a depender de la luz a cubrir, y la insuficiencia de sección en determinados casos. Las viguetas, que apoyan sobre las vigas en estos forjados de piso, pueden ir vistas o se pueden apoyar entre ellas piezas cerámicas o de tallas de madera que las dejan ocultas.
Hongos e insectos xilófagos: La madera puede ser atacada por xilófagos cuando supera el 20% de humedad. Cuando esto ocurre, la madera es reducida por estos hongos e insectos y se va deformando a medida que la estructura va bajando. Dependiendo de si el ataque es debido a hongos o a insectos el método de reparación y/o prevención será distinto.
Acción del agua: es una de las principales causas del deterioro superficial de la madera. El problema aparece cuando hay una diferencia de humedad entre el interior de la madera (duramen) y la capa superficial (albura) que tenderá a hinchar debido a los cambios rápidos del contenido de humedad y como consecuencia aparece la combadura. No obstante hay que recordar que la humedad es un factor indispensable para el ataque de la mayoría de los hongos de pudrición, lo que afecta a la durabilidad natural de la madera (ver apartado fallos característicos mecánicos, durabilidad natural de la madera).
Acción de radiación solar: la madera expuesta a la radiación solar se oscurece adquiriendo en primer lugar un color marrón que luego toma un color grisáceo, esto es debido a la acción de los rayos ultravioletas sobre la lignina (componente de la pared celular de la madera).
Cambios climáticos bruscos: estos puede ser causa de un gran deterioro en las características resistentes de los elementos constructivos en madera, ya que en ocasiones la madera no puede adaptarse adecuadamente a los cambios rápidos en el tiempo lo que puede dar lugar al origen de fendas, entre otras lesiones.Archivo:Cargasyduración.pngEsfuerzos de compresión, flexión (compresión en la parte superior y tracción en la parte inferior) y cizalla
Cargas y duración: compresión, tracción, flexión y cortante o cizalla son los cuatro esfuerzos a los que podemos hacer trabajar una estructura de madera. La madera se comporta muy bien antes los esfuerzos de compresión siempre que éstos se produzcan en sentido paralelo al de las fibras. Así mismo trabaja satisfactoriamente ante los esfuerzos de tracción por tener una estructura de fibras organizada en fajos. En cambio cuando los esfuerzos son de flexión se crea una zona comprimida y otra traccionada, entonces la resistencia va a ser máxima cuando la fuerza es perpendicular al eje y mínima cuando esta fuerza es paralela. De todos modos la madera se comporta muy bien cuando sobrepasa el límite elástico por flexión. Cuando el esfuerzo cortante aparece en dirección paralela al eje se produce el deslizamiento (cizalla). Lo ideal es que la madera trabaje a compresión y/o flexión. Según la duración de la carga y de la clase de servicio, se establece un coeficiente de reducción de la tensión admisible de la madera.
Contaminantes atmosféricos: las deposiciones ácidas que producen estos contaminantes pueden ocasionar deterioros de muy distinto grado en la madera como la degradación superficial de ésta.
Fuego: junto con la acción del agua se considera uno de los principales agentes agresores de la madera, pudiendo producir el fallo total estructural. Pero a pesar de que la madera es un material combustible, tiene muy baja conductividad térmica.
Una agresión química implicaría la transformación química de la naturaleza de la madera (producida por productos químicos), pero no se conocen agresiones químicas sobre las estructuras de madera en condiciones normales.
En cualquier caso, si en una madera se dan un alto contenido de celulosa y lignina, una baja permeabilidad, fibras bien ordenadas y rectas y mínimos movimientos por cambios en el contenido de humedad ofrecerá una buena resistencia ante estas agresiones.
Las maderas tienen buena resistencia a los álcalis y ácidos débiles. La mayoría son muy poco ácidas y producen ácido acético en zonas donde la humedad persiste. El tanino puede provocar manchas oscuras cuando está en contacto con metales cuando hay humedad. Los tamines y los azúcares pueden disminuir el agarre del cemento Pórtland en tableros que los contengan. Los aceites de la madera, como la teca, antes de encolarlos deben estar tratados y se les debe haber aplicado un encolado.
Aunque la albura tenga contenido en almidón el cual atrae a los hongos, los taninos y otros fenólicos son tóxicos para estos hongos y para los insectos.
Los fallos característicos o lesiones en los entramados de madera se clasifican en tres tipos:
Como introducción, se establecen las lesiones más frecuentes producidas por diversas causas, que posteriormente se desarrollará desde el punto de vista de cada pieza estructural. Las lesiones que podemos encontrar en una estructura de madera pueden tener principalmente tres orígenes:
- lesiones de origen biótico, relacionadas con los organismos xilófagos, y que pueden producir alteraciones en las propiedades de la madera, cambios de color y, más importante, pérdidas de masa y, en consecuencia, de resistencia.
- lesiones de origen abiótico, consecuencia de la exposición a la intemperie, produciéndose decoloraciones, fendas, posible merma de las facultades mecánicas y envejecimiento de la madera; o consecuencia del fuego, cuyo resultado será la carbonización de la madera y pérdida de resistencia.
- lesiones de origen estructural, relacionadas con un dimensionado defectuoso o simplemente por el paso del tiempo, produciéndose deformaciones y desgastes por rozamiento, y pérdidas de resistencia.
La localización de estos fallos requiere una inspección que puede ser en obra, en laboratorio o en oficina técnica.
Estos fallos o lesiones pueden ser en cierta medida evitados con una adecuada prevención actuando sobre la fase de diseño, la fase de ejecución y conservación y mantenimiento. En ocasiones cuando estas ténicas no se llevan a cabo es necesaria la reparación del entramado de madera acogiéndose a cinco tipo de actuaciones dependiendo del tipo de fallo o lesión: estabilización, liberalización de acciones, consolidación/solidarización, protección paliativa y sustitución.
Durabilidad natural de la madera: Esta durabilidad depende de las clases de servicio de la madera, que quedan definidas según la humedad existente en el lugar de ubicación de dicha madera, y de la durabilidad natural ante xilófagos. En construcciones antiguas es común el daño en torno a bajantes de instalaciones de fontanería.
Estabilidad: la estabilidad en una construcción en madera supone un fallo mecáncio ya que las estructuras son isostáticas y precisan de arriostramientos o de una estructura auxiliar de muros que las delimiten. Es especialmente importante este punto durante el proceso de construcción ya que si no está ejecutado la totalidad del conjunto, la estructura no funciona como está calculado en el diseño.
Resistencia: la resistencia característica de la madera se establece según el 5º percentil, pero siempre hay un 5% de probabilidades de que la madera no cumpla la resistencia pedida (18 kp/m²). La resistencia depende de la clase de duración de la carga y de las clases de servicio de la madera. La resistencia a su vez es función de la sección que tengamos de madera, por tanto puede venir afectada por la acción del fuego ya que reduce la sección a una velocidad de 0,7 mm/min.
Seguridad: la madera es un material muy fiable, que aguanta bien la deformación y el impacto sin romperse. Esto es debido a que es un material elástico y con un módulo de elasticidad muy bajo.
Heterogeneidad natural de la madera: en la construcción tradicional el carpintero creaba una estructura adicional mediante puentes, escuadrillas, pies derechos, etc. con clavos que rigidizaban la estructura hasta que llegaba el momento en el que el albañil rigidizaba esta estructura definitivamente construyendo los elementos de fábrica y cerramientos. Esta heterogeneidad también la encontramos es forjados de piso donde encontramos muy diferentes materiales funcionando como estructuras resistentes de entrevigado.
Comodidad: la excesiva flexibilidad de los elementos de madera supone un fallo funcional refiriéndonos a la flecha en elementos verticales o sometidos a pandeo. La madera es un material muy elástico que admite grandes deformaciones a flecha, pero de todos modos se le aplica en el cálculo un coeficiente de deformación que reduce estas deformaciones para asegurar un uso y funcionalidad adecuados.
Estanquidad y/o permeabilidad: fallo de juntas por las que puede entrar el agua y de esta manera dar lugar a la aparición de hongos atraídos por la humedad y también dar lugar a variaciones dimensionales. La localización e inspección de estos puntos es muy complicada en los casos de forjados de piso ya que en la mayoría de los casos esta inspección se realiza desde la parte baja del forjado y de este modo es poco probable detectar los posibles fallos que se produzcan en la parte superior. Sólo cuando se sospecha de este fallo se realiza una inspección desde la parte superior.
Limpieza (envejecimiento de la madera): debido a la falta de mantenimiento la madera puede acortar su durabilidad. Es necesario una prevención ante los posibles agentes agresores.
Decoloración por la exposición a las radiaciones solares, ya que éstas son las causantes de la fotodegradación de la madera.
No escuadre de las maderas debido a la forma cónica del tronco del árbol. Muchas veces, debido a esta diferencia de sección cuando los elementos funcionan como vigas o viguetas se colocan alternadamente para intentar compensar estas deficiencias.
Diámetros de los nudos: hay diferentes tipos de nudos: están los nudos sin madera (ya que se han desprendido), los nudos no ligados a la madera (que son los nudos muertos o saltadizos) y los nudos ligados a la madera (nudos vivos). Los nudos vivos tienes capacidad de resistencia pero los muertos no. En función del diámetro de estos nudos se establece la clasificación resistente de la madera que depende de su calidad.
