La madera se agrieta y sabemos, perfectamente, que es habitual en la madera maciza aserrada, sobre todo en las grandes escuadrías. Y, también, en la madera laminada encolada (MLE), pero bastante menos. Aun así, por diversas circunstancias, la MLE puede agrietarse hasta tal punto cuando, alarmados, nos preguntamos si las grietas pueden comprometer la seguridad estructural. Y cómo pueden ser reparadas.

Grietas en la MLE

Cómo son de frecuentes las grietas y porqué se originan, nos dicen Philipp Dietsch et al.[1]:

Las estructuras de madera, cuando se diseñan, construyen y mantienen adecuadamente, pueden durar siglos, como demuestran muchos ejemplos en todo el mundo. Pero desafortunadamente, no todas las estructuras cumplen con estos requisitos de diseño, construcción y mantenimiento. El daño más frecuente que afecta a la integridad de la sección transversal es el agrietamiento, véase la siguiente figura:

Las grietas (cracks, en inglés) son una forma de alivio de la tensión y no deben confundirse con las grietas debidas al secado (checks, en inglés). La razón de la aparición de las grietas (cracks) en la dirección de la fibra de la madera es la muy baja resistencia a la tracción perpendicular a la fibra (la relación de la resistencia perpendicular a la fibra en la madera laminada encolada varía entre 1/30 y 1/50). Las tensiones de tracción perpendiculares a la fibra en los elementos de madera laminada pueden ser generadas por varios mecanismos: carga externa; tensiones internas debidas a fuerzas de desviación en, por ejemplo, barras curvas; contracción desigual de la sección transversal debido a cambios, o gradiente en el contenido de humedad.

En la evaluación de las grietas, sigue diciendo Dietsch:

Para evaluar las consecuencias de una grieta en la integridad estructural del elemento de madera, es esencial disponer de información sobre las dimensiones de la grieta (longitud, anchura y profundidad) y especialmente la posición dentro del elemento estructural. Esto incluye el sistema estructural, la relevancia del elemento estructural, así como las condiciones de uso del edificio y las condiciones ambientales límite para determinar las causas y posibles consecuencias de las grietas. La determinación de las dimensiones de las grietas ayuda a evaluar la sección transversal residual restante de los elementos estructurales. En este contexto, la profundidad de la grieta es de particular importancia, ya que indica la sección transversal residual para las tensiones de transferencia. Algunas publicaciones indican las profundidades de fisura permitidas para dichas áreas, por ejemplo, […], pero las dimensiones y la ubicación de las fisuras medidas deben evaluarse individualmente para cada estructura. Al considerar las condiciones de contorno estructural, se debe diferenciar entre grietas en áreas de alto cizallamiento y áreas de alta tensión perpendiculares a las tensiones de la fibra, […].

También es relevante si las grietas aparecen predominantemente o con cierta frecuencia en la madera o en la línea de pegado. Una grieta en la vecindad directa de la línea de pegamento no es en todos los casos una indicación de problemas de adherencia o cohesión. El material de madera en las proximidades de las líneas de encolado es la parte más débil de la lámina debido al corte de las fibras durante el aserrado. Además, hay una discontinuidad entre la densidad y también entre las deformaciones inducidas por la humedad entre las láminas adyacentes. A menudo las grietas se producen en la capa límite junto a la línea de pegamento, pero dentro de la madera. Por lo tanto, la grieta debe ser investigada cuidadosamente antes de sacar conclusiones sobre los mecanismos de fallo.

 

Según Steffen Franke et al.[2]:

l tipo de fallo más común, [de las vigas gran vano], se observó como la aparición de grietas (cracks) en la dirección de la fibra. La variación del clima circundante en una viga de madera cambia el contenido de humedad y conduce a la contracción o hinchazón de la sección transversal. Distribuciones no uniformes del contenido de humedad sobre la sección transversal y/o deformaciones de retención conducen a tensiones internas y, si se excede la resistencia del material, a grietas en la sección transversal que pueden reducir significativamente la capacidad, […]. Para determinar la influencia de las grietas en las vigas de madera sobre la capacidad de carga o la rigidez no se conocen métodos completos. […]

La cantidad y distribución de las grietas depende de varios factores, como la calidad de la madera y de la cola, los defectos, la situación de carga o la forma de la viga. En cuanto a la distribución de las grietas en las vigas de madera, se puede encontrar un resumen de sus características en la siguiente tabla:

Causa de la grieta Localización/Cantidad Longitud/Ratio de profundidad* Casos
Conscentración de tensiones (Contracción restringida, nudos, fuerzas transversales, …) En la zona de la singularidad / Individual 1-10 m / principalmente 1,0 35,00%
Cambios de clima normales Aleatorio / Numerosos 0,1 – 1 m / 01, a 0,4 33,00%
Calidad de la pieza (línea de cola o uniones dentadas) En la zona del defecto / Dependiendo de su extensión 17,00%
Sobrecargas (Tensiones de cizallamiento o flexión) Varios / De uno a varios 1 m / principalmente 1,0 15,00%
* Relación entre la profundidad de la grieta y el ancho de la viga.

Nota: El fallo bajo tensión perpendicular a la fibra en las vigas laminadas debe distinguirse del fallo de delaminación dentro de las líneas de encolado […]

 

Una guía interesante para afrontar este problema son unas normas profesionales del Sindicato Nacional de Madera Laminada (SNBL) de Francia, concretamente la Nota Técnica titulada “Nota 1: Estructuras de madera laminada – Recomendaciones para la reparación de madera laminada estructural con grietas o fendas“. Este último permite evaluar la extensión de las grietas de las vigas laminadas e indica las reparaciones que se pueden realizar.

Esta Nota Técnica se puede descargar aquí, previo registro para profesionales.

La Nota Técnica se aplica a las estructuras pertenecientes a las clases de servicio 1 y 2 en el sentido del Eurocódigo 5, para las estructuras de la clase de servicio 3, debe realizarse un estudio especial.

La reparación de grietas o fisuras in situ debe ser realizada por empresas cualificadas y competentes con experiencia en el diagnóstico y la implementación de uno (o más) sistemas de reparación.

La reparación de las uniones dentadas (o finger-joint) no está cubierta por esta nota.

Una grieta se caracteriza por:

– Su longitud.

– Su anchura (a veces llamada apertura o espesor).

– Su profundidad.

La nota técnica describe tres tipos de grietas:

  • Grietas pequeñas y no dañinas.
  • Grietas mayores o menores pero susceptibles de cambiar debido a su ubicación o a tensiones particulares.
  • Más grandes o pasantes. Dado que este tipo de grieta requiere un estudio específico, la nota técnica no trata de los procedimientos para su reparación.

1. Las grietas pequeñas y no dañinas:

Grietas pequeñas y no dañinas_foto

Grietas pequeñas y no dañinas

Dice la Nota Técnica:

Las grietas de esta categoría tienen una profundidad de 1/6 o menos de la anchura “b” de las piezas (no superior a 2,5 cm) y una longitud de unos 2 metros (no superior al 20% de la longitud de la viga), que se produzcan en la madera o en los planos de encolado. Si estas grietas están presentes en ambos lados de la viga y cara a cara o en áreas adyacentes (esto se considera así si las zonas estén separadas por menos de la mitad de la longitud máxima de la zona de fisuración afectada (véase la figura 1), la profundidad máxima de las grietas no debe ser superior a b/12).

 A esta categoría pertenecen las fisuras de las tablas elementales, las irregularidades en la adhesión debidas a la falta de espesor en el borde de la tabla (limitado a 1 mm de abertura) y las fisuras contrariadas por contracción de los elementos laminados.

[…]

Casos de grietas múltiples menores:

Estas grietas, de unos pocos centímetros de longitud y unos pocos milímetros de profundidad, pueden distribuirse a lo largo de toda la altura de la viga y a ambos lados. Estas grietas no requieren reparación estructural.

Grietas en el canto

En general, las grietas que aparecen en los cantos de vigas o pilares en la anchura “b” y que tienen las mismas características que en el párrafo anterior pertenecen a esta categoría y, por lo tanto, pueden ser tratadas de la misma manera.

A menudo aparecen durante la fabricación y se deben a la contracción natural de la madera o a una presión débil en las uniones dentadas.

Grietas en los extremos de las vigas o láminas

Como los extremos de las vigas son particularmente sensibles a la absorción de humedad, pueden mostrar grietas en la cara expuesta de las láminas. Este caso es particularmente común en los pilares para exteriores.

Cuando estas grietas no afectan al funcionamiento de las uniones, no requieren ninguna reparación especial. Se sugiere que, en caso de un alto riesgo de variación termo higrométrica en estas áreas, los extremos de las vigas deben estar protegidos por cualquier dispositivo apropiado. Se recuerda que este documento no se aplica tal cual a las construcciones de la clase de servicio 3.

Este tipo de grietas no necesitan ser reparados y pueden ser simplemente rellenados con pasta de madera o resina epoxi.

 

2. Las grietas importantes o menores que se espera que evolucionen.

Grietas significativas o menores_foto

Grietas significativas o menores

Dice la Nota Técnica:

Las grietas de esta categoría son paralelas a los planos de encolado, en la madera o en el plano de encolado, de mayores dimensiones que las anteriores y que no superan las siguientes características dimensionales:

– Longitud < ¼ Longitud de la viga y limitada a 3 m individualmente.

– Apertura (a veces llamada espesor) < 5 mm en período seco y limitada a 9 mm.

– Profundidad < b/3.

Cuando hay varias grietas, deben estar separadas entre ellas por lo menos 5 láminas. Se excluyen de esta categoría las grietas que se encuentran en las zonas de ensamblaje o delante de una muesca.

Si estas grietas están presentes a ambos lados de la viga y cara a cara o en áreas adyacentes (se considera que éste es el caso si las áreas están separadas por menos de la mitad de la longitud más larga del área de agrietamiento en cuestión, entonces la profundidad máxima de las grietas no debe exceder de b/6).

Estas grietas no deben afectar a las uniones dentadas (finger-joint). En caso necesario, debería realizarse un estudio.

Las grietas importantes no deben dañar las uniones dentadas

Estas grietas reducen la resistencia de la madera laminada encolada y pueden ser reparadas mediante inyección de resina epoxi, según especificaciones validadas por una oficina de control.

 

3. Las grietas más importantes o pasantes

Grietas más grandes o pasantes

Son las grietas de contracción contrapuestas, las grietas inclinadas que se propagan a través de varias láminas, así como las grietas localizadas en las áreas de ensamblaje, en las proximidades de una muesca o en la extensión de una junta dentada, requieren un estudio especial debido a que a menudo son el resultado de un infra dimensionamiento inicial de la estructura y / o de un defecto en la calidad de la madera.

Dice la Nota Técnica:

Antes de cualquier reparación, se debe analizar el origen de las grietas.

Para esta categoría de grietas, las investigaciones a realizar deben ser más completas y tener en cuenta cuando se conozcan las condiciones de fabricación. Sólo un estudio cuantitativo puede validar los protocolos de reparación previstos y destinados a restablecer el funcionamiento normal de la estructura y, en su caso, el apuntalamiento temporal.

Los protocolos de reparación y refuerzo deben ser objeto de especificaciones específicas justificadas mediante cálculo (norma Eurocódigo 5 y/o especificaciones validadas por una oficina de control): inyección de resina y/o zunchado (frettage) mediante varillas de anclaje profundo, varillas encoladas o bridas.

Frettage

En la siguiente tabla se resume la Nota Técnica:

Tipo de grietas consideradas Tipo de reparación Ventajas Inconvenientes
Grietas menores o no dañinas (en el canto; en las testas de vigas o láminas) Rellenado estético Simple y estético No estructural
Grietas significativas o menores y que probablemente evolucionarán Reparación por inyección de resina Simple y estético. Restaura la inercia Resistencia al fuego. Hay que dominar bien las especificaciones del proceso.
Grietas significativas o menores/Grietas más significativas o pasantes* Zunchado (frettage) por varillas de anclaje profundo Estético. Resistencia al fuego. Códigos de cálculo existentes Coste. Colocación en obra a veces difícil.
Grietas significativas o menores/Grietas más significativas o pasantes* Zunchado (frettage) por varillas encoladas Estético. Resistencia. Coste. Las especificaciones para una implementación son complejas. Resistencia al fuego.
Grietas significativas o menores/Grietas más significativas o pasantes* Zunchado (frettage) por placas o bridas Colocación en obra. Coste No estético
* En el caso de grietas más significvativas o pasantes, un estudio cuantitativo debe validar el protocolo de reparación previsto.

 

La reparación de las grietas

Según Lehringer y Salzgeber[3], hay una metodología para la reparación de las grietas:

l criterio más importante para el éxito de la reparación de grietas mediante inyección adhesiva es la obtención de una unión integral entre la madera y el adhesivo. Además de garantizar la idoneidad general del adhesivo, también se deben seleccionar las condiciones de procesamiento adecuadas. En particular, es importante asegurarse de que las superficies que se van a pegar sean de la calidad requerida y de que se aplique la técnica correcta; se evitarán defectos, como bolsas de aire. La tecnología adhesiva aplicada debe considerarse como un sistema único e integrado, cuya planificación y ejecución se confía a expertos o, al menos, se lleva a cabo bajo su supervisión.

Como en el caso de otros métodos de refuerzo, el efecto barrera de las juntas pegadas (gruesas) contra la entrada de agua y vapor de agua también debe ser considerado durante la planificación. Las grandes fluctuaciones de humedad, que dan lugar a cambios significativos en el comportamiento de contracción e hinchazón, pueden dar lugar a un mayor riesgo de delaminación en las zonas afectadas.

La reparación de grietas en vigas de madera laminada requiere un enfoque integral y planificado que luego se ejecuta con una aplicación concienzuda. Las uniones adhesivas deben realizarse con el mayor cuidado. Los posibles defectos de encolado son muy difíciles de identificar una vez finalizado el trabajo y pueden tener graves consecuencias.

Antes de comenzar los trabajos de reparación, un experto en la materia debe realizar una evaluación exhaustiva de los daños, quien, en consulta con el ingeniero de reparación responsable, debe determinar la viabilidad de la reparación y preparar un concepto de sistema de reparación adecuado. Este concepto debe contener información relativa a los siguientes puntos (según el Código de Práctica “Sanierung von BS-Holzbauteilen”):

– Geometría del edificio, patrones de tensión transmitidos y absorbidos por los componentes de madera que soportan la carga.

– Extensión de los daños, prestando especial atención a los registros de grietas.

– Información relativa a las áreas que requieren reparación, con determinación de los procesos y materiales a emplear.

– Cuando proceda, información relativa a la capacidad de carga de los cimientos o del suelo (capacidad de soportar ayudas de accesibilidad, ascensores, etc., y las tensiones derivadas de los soportes ajustables instalados para prensar los componentes a su forma original).

 

Y, por último, se muestran las instrucciones paso a paso para la reparación de grietas, según lo prescrito por el Código de Práctica Sanierung von BS-Holzbauteilen de la Studiengemeinschaft Holzleimbau e.V. (un grupo de estudio de la asociación alemana de fabricantes de madera maciza encolada estructural):

  1. Preparación

– Evaluación de la(s) grieta(s).

– Medición de la humedad de la madera.

– Decisión de si la grieta puede ser reparada en un solo paso o en secciones escalonadas.

  1. Mecanizado de grietas para generar una superficie de unión limpia, si es necesario.

– Utilizar una sierra circular manual o una fresadora manual.

– Cortar hasta el fondo de la grieta si es posible.

– Ancho de la ranura al menos hasta el ancho máximo de la grieta.

  1. Limpieza de las grietas/juntas

– Soplar las grietas/juntas (nota: ¡asegurarse de trabajar sólo con aire comprimido seco y desaceitado!).

  1. Soporte/apuntalamiento/apriete con sargentos desde el lado inferior del elemento a reconstruir

– Consecución del mayor cierre posible de la grieta. A continuación, soltar ligeramente (aprox. 2 mm).

  1. Sellado, tapado o relleno de grietas/juntas con…

Cinta adhesiva

– Utilice cinta adhesiva transparente para observar mejor el flujo de material.

– Además, asegure la cinta adhesiva en los laterales con cinta de fijación de alta resistencia.

Compuesto para espátulas (p. ej. PURBOND RE 3040)

– Aplicar mediante espátula hasta una profundidad aproximada de 5 mm dentro de la grieta.

– Cinta adhesiva/máscara adicional a lo largo de los bordes de la grieta reduce la necesidad de volver a trabajar.

  1. Perforación de agujeros de llenado y ventilación

– A Intervalos de 10-30 cm, dependiendo del ancho de la grieta.

– Aprox. 2-3 cm de profundidad: diámetro correspondiente al tamaño de la boquilla de inyección.

– Alternativa: taladrar en diagonal desde arriba.

  1. Inyección con adhesivo adecuado

– Preparación de una muestra de referencia del adhesivo para su archivo/retención.

– Realizar el trabajo de inyección en tramos de un taladro a otro, paso a paso.

– En el caso de grietas que no discurren horizontalmente, trabajar siempre de abajo hacia arriba.

– Espere en cada caso a que el adhesivo salga por el siguiente orificio taladrado.

– Ejemplo de un sistema de inyección con agujeros taladrados en ángulo (sellado con tiras adhesivas y reforzado con tiras de madera contrachapada).

  1. Cierre de los agujeros taladrados

– Encintado de perforaciones con dispositivos de cierre adecuados, p. ej. con tacos de madera lisos.

  1. Comprobación de la calidad de la unión adhesiva

– Después del endurecimiento completo del adhesivo, extracción de los núcleos de perforación en lugares adecuados y ensayo de cizallamiento de bloques según EN 392.

  1. Limpieza y repaso de la superficie donde sea necesario
  2. Mantenimiento de registros

– Observar el tipo de daño y la descripción exacta de las grietas encontradas (número de grietas, dimensiones, posición, estado de la superficie de las grietas, por ejemplo, si son lisas, fibrosas, limpias o sucias).

– Observación del clima interior (temperatura, humedad relativa).

– Observar la temperatura y el contenido de humedad de los componentes de la madera en las inmediaciones de la grieta.

– Toma de nota del proceso de mezcla.

– Observación de las cantidades de adhesivo y de las proporciones de mezcla.

– Observar el inicio de la inyección de adhesivo y el final del proceso.

– Tomar nota de las cantidades utilizadas para cada grieta individual o grupo de grietas.

– Observar cualquier desviación del procedimiento previsto y otros sucesos significativos.

– Preparación de muestras de adhesivos de referencia para la retención.

– Retención de registros durante 20 años.

 

En el blog de AITIM Informa se puede solicitar una consulta sobre un problema que se tenga en un proyecto de construcción en madera.

 

 

 

 

[1] Dietsch P., Tannert, Th., Assessing the integrity of glued-laminated timber elements, Alemania, 2015.

[2] Franke,S., Franke, B,, y Harte, A. M., “Reinforcement of timber beams”,  en Harte, A.M. & Dietsch, Philipp., Reinforcement of Timber Structures – A state-of-the-art report, Shaker Verlag, Alemania, 2015.

[3] Lehringer, Ch., Salzgeber, D., “Repair of cracks and delaminations in glued laminated timber”, en Franke, S., Franke, B., COST Workshop – Highly Performing Timber Structures: Reliability, Assessment, Monitoring and Strengthening, Bern University of Applied Sciences, COST Action FP1101, Berna, Suiza, 2014.