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Pocos son los que pueden considerarse como los tipos estructurales más sencillos, fabricados con el menor número posible de secciones, la menor cantidad de mecanización y el menor uso de conectores, es decir, con la menor huella de carbono posible.

Sólo la madera, como material, cumple con estos requisitos. Con ella pueden construirse estructuras radicales en su sencillez. Se pueden considerar unos principios que Lloyd Alter expuso en un post:

“Porque cada edificio debe tener los siguientes atributos:

  • Descarbonización radical: diseño para minimizar las emisiones de carbono iniciales.
  • Suficiencia radical: diseñar el mínimo para hacer el trabajo, lo que realmente necesitamos, lo que es suficiente.
  • Simplicidad Radical: diseño para usar la menor cantidad de material posible, sea lo que sea.
  • Eficiencia radical: diseñado para usar la menor cantidad de energía posible.”

 

Pero hay otro material que puede considerarse como el competidor directo de la madera: el bambú. Se construyen hermosas edificaciones sólo con pocas secciones cilíndricas y cuerdas.

Chiangmai Life Architect’s Bamboo Sports Hall for Panyaden International School

No obstante, el bambú pertenece a una cultura propia en Asia y en expansión en Sudamérica. Pero en nuestro entorno (Europa, Latinoamérica, Norteamérica y Oceanía), sólo disponemos de la madera.

 

Los tipos estructurales son:

  • Estructuras recíprocas:

Las estructuras recíprocas son conocidas por los constructores desde tiempos inmemoriales para salvar de forma eficiente grandes vanos mediante el uso de elementos cortos de madera que se apoyan mutuamente entre sí. Además, eran atractivos para edificios donde se requería un rápido montaje y desmontaje. Sin embargo, debido al complejo comportamiento estructural, hasta ahora sólo ha habido un número muy limitado de aplicaciones en la arquitectura.

Aquí hay un video muy interesante, de Tom Godthelp de cómo se diseña, con Rhinoceros+Grasshopper y Cadwork y se fabrica, con la Hundegger K2i, un domo como estructura recíproca.

Imagen del video de Tom Godthelp

 

Casi todas las formas abovedadas y planas son posibles.

Relativamente habituales son los tejados Zoellinger (o lamella roof), desarrollado por el arquitecto alemán Friedrich Zoellinger . Es un tejado abovedado formado por simples y sencillas piezas estándar prefabricados (en su mayoría de madera) como una forma de cubrir grandes espacios (luces de hasta 40 metros utilizando piezas individuales con dimensiones de 2000 x 200 x 20 mm). Ahorra aproximadamente un 40% de material en comparación con las estructuras lineales de la misma envergadura. Las piezas individuales se unen con pernos y/o placas para formar un patrón romboidal.

 

 

Un tejado Zollinger con piezas de eucalito – Imagen de Udo Thoenissen

 

  • Por apilamiento:

Aunque no deja de ser una estructura recíproca, la principal característica es la presencia de “pilares” hechos con los materiales pequeños y ligeros del resto de la estructura. Un ejemplo es el Café Kureon, de Kengo Kuma and Associates, en Toyama, Japón. La estructura, que puede desmontarse, trasladarse o añadirse y renovarse sin dañar el material, se ha construido con barras de madera de 105 x 105 mm, sin ningún tratamiento, y conectadas con varillas metálicas de 31 mm de diámetro.

Cafe Kureon de Kengo Kuma Associates

Puente de Yusuhara – Kengo Kuma and Associates

  • Cáscaras de rejilla

Las cáscaras de rejilla (gridshell) de madera fue desarrollada por primera vez por el profesor Frei Otto y consiste en deformar una rejilla plana de tablas de madera de la misma sección, inicialmente rectas, en una forma doblemente curvada. Esto es posible gracias a la baja rigidez torsional de la madera y a la garantía de que se permiten las rotaciones en las uniones nodales, donde los cruces de tablas. Debido a la disposición bidireccional de las barras, las rejillas de madera pueden soportar fuerzas a lo largo de las dos direcciones (tensión o compresión) y flexión fuera del plano.  Una de las ventajas de la técnica de la rejilla de madera es que permite el uso de uniones nodales idénticas en toda la estructura.

Gridshell construido por los estudiantes de máster del Escuela de Diseño de Melbourne, con tablas de Accoya

Esta técnica permite la construcción de estructuras de grandes luces, gracias a la alta rigidez específica de la madera, con una alta eficiencia estructural conseguida por la trabajabilidad de la madera y un simple proceso de construcción y fabricación.

Downland gridshell, UK

A la par con la creciente popularidad de las estructuras de forma libre, existen nuevos fabricantes como Ekilaya que ofertan este tipo de estructuras de una manera sencilla.

 

  • Entramados con barras de una única sección:

El mejor ejemplo este garaje en Castrisch, Suiza. Sólo utiliza una única sección de 120 x 120 mm de madera maciza y clavos de 8,5 x 300 mm, con pretaladro, como conectores (que, perfectamente, podrían ser tirafondos de media rosca con cabeza ancha). Utilizar una única sección presenta ventajas económicas: un uso eficiente de los troncos que, sin secar en horno, se asegura una mejor calidad de madera secada al aire. “Los pilares y las vigas dobladas pueden ser encajadas según un esquema ortogonal tridimensional. Este principio de ensamble funciona gracias a un gran número de superficies de contacto. Los ensambles trabajan sistemáticamente en doble cizallamiento y permiten asimilar fuerzas importantes con medios simples.”

Imagen del libro Timber Construction Manual de Thomas Herzog et all.

Considero que esta técnica es la más interesante porque es más factible en las condiciones del mercado actual en España.

 

En algunos tipos, como las estructuras reícprocas y los gridshells, gracias a los modernos programas CAD paramétricos (por ejemplo, Rhinoceros + Grasshopper) y los robots CNC de 5/6 ejes han ampliado las posibilidades de obtener estructuras sencillas y eficientes, pero tras un diseño de gran complejidad conceptual.

 

 

Los incendios forestales son hechos habituales en el paisaje español y causan daños considerables. Ya lo hemos visto recientemente en Chile. Y queda poco para que se abra la temporada de incendios en España.

Hemos visto una progresión de las construcciones en madera en España. Se han construido casas de madera y edificaciones de materiales tradicionales con estructuras de maderas. Y se han equipado con tarimas de madera al exterior, balconadas de madera, carpinterías de madera para ventanas y puertas, porches de madera, aleros de madera, etc. Y se ha construido muchas viviendas y urbanizaciones al lado de las masas forestales, en zonas que se denominan Interfaz Urbano Forestal (IUF).

Pero, ¿cómo se protegen frente a un incendio forestal?

En España, cada proyecto de edificación se atiene a lo que disponga el Código Técnico de la Edificación en su Documento Básico Seguridad en caso de incendio. Los ayuntamientos y las comunidades autónomas legislan sobre la prevención y lucha contra los incendios forestales en urbanizaciones, núcleos de población aislada, cámpings, instalaciones industriales, etc.  Entre otras medidas, se establece que los núcleos residenciales mantengan una franja de seguridad, o sea, un cortafuego, con una anchura mínima de 15 metros.

¿Es suficiente? No, ya que un 90% de las poblaciones y urbanizaciones carece de un Plan de Autoprotección. Tampoco el Real Decreto 893/2013, Directriz Básica de Planificación de Protección Civil de Emergencia, que obliga a los ayuntamientos a participar de forma más activa y a ejecutar cortafuegos que separen las zonas urbanas con viviendas y el monte colindante, ha llegado a cumplirse. Pero el monte se rige por unas leyes, la Ley de Montes, y el urbanismo, por otras. La normativa de protección civil obliga a los medios de extinción a defender las viviendas antes que al monte. Pero las edificaciones sin cortafuegos tienen menos posibilidad de defender el monte y evitar que el fuego se propague a otras zonas urbanas.

No obstante, declarado el fuego, quedan las casas a su merced. Depende de su diseño el que resistan o no a un incendio. Pero, en España, no se han creado normas específicas de diseño para mejorar la resistencia de las edificaciones ente los incendios forestales. En Francia, ya se ha instalado la preocupación de compatibilizar la construcción en madera con los Planes de Prevención contra los riegos de Incendio Forestal. En un post anterior se ha tratado de esto.

Pero en Australia, otro país azotado por grandes incendios y donde es habitual la construcción en madera, ya tienen una norma, la AS 3959 Construction of buildings in bushfire-prone áreas (Construcción de edificios en áreas propensas a incendios forestales), que establece requisitos para el diseño y construcción de elementos en cualquier edificio construido en un área designada como propensa a incendios forestales.

Se explica, a grandes rasgos, el contenido de esta norma.

En un incendio, los fuertes vientos desplazan las brasas alrededor de los edificios y que pueden depositarse en las superficies planas. A medida que el fuego avanza, la envolvente del edificio está sometido a la altísima radiación de calor que puede romper ventanas y provocar que los elementos constructivos se enciendan.

Impacts of bushfire on buildings

El diseño para resistir incendios forestales, necesario dentro de los 100 metros de monte, se focaliza en:

  • reconocer los niveles de riesgo del sitio,
  • y evitar que los incendios se inicien en el edificio protegiendo las superficies del encendido por las brasas, protegiendo las ventanas del calor emitido por frente del incendio y limitando la combustibilidad de los materiales expuestos.

El AS 3959 requiere que el edificio debería:

  • resistir ataques de brasas antes del frente de fuego,
  • proporcionar un refugio seguro mientras pasa el frente de fuego,
  • y permitir que los ocupantes, después de pasar el frente de fuego, extingan los elementos constructivos que todavía están ardiendo.

El diseño para el fuego de arbusto es un proceso de tres pasos, a saber:

  1. Determinar el Nivel de Ataque de Incendio Forestal del lugar (BAL, Bushfire Attack Level).
  2. Cumplir con las restricciones sobre los elementos de la envolvente del edificio para el BAL evaluado.
  3. Elegir las maderas correctas y detallando el rendimiento del elemento requerido.

Concretando estos pasos:

1. El BAL indica el calor radiante probable en el exterior del edificio en el frente del fuego. Un asesor cualificado determinará el BAL después de considerar: el Indice de Peligro de Fuego (FDI), la vegetación del lugar, la distancia entre el lugar y la vegetación y la pendiente del terreno.

Fire danger Rating

Baushfire Level Attack

 

2. La norma se enfoca en los elementos de construcción externos tales como: terrazas sobre subestructuras (abiertas o cerradas); escaleras, tarimas exteriores y rampas; superficies de paredes externas; ventanas y puertas exteriores; sofitos, aleros, fascias y canalones; y las superficies de tejados. No hay restricciones para los materiales usados dentro de la edificación. Las restricciones se incrementan con los niveles 40 y BL-FZ.

3. Las maderas adecuadas para el uso en los elementos de la envolvente se listan en la norma en tablas y apéndices y detalles donde la madera en cada tabla puede ser utilizada . La norma clasifica las maderas, basándose en su densidad, en cuatro grupos: resistentes a incendios forestales (debido a sus propiedades naturales – como el merbau, Eucaliptus camaldulensis, etc. -, impregnadas con químicos retardantes al fuego o con pinturas intumescentes); maderas con una densidad de más de 750 kg/m³ (Eucalipto gris, etc.); maderas con una densidad de más de 650 kg/m³ (ciprés, etc.); y otras especies de baja densidad (pino radiata y Western Red Cedar).

Ahora veremos cómo estos grupos y los requisitos de la norma interactúan en cuatro ejemplos según la guía de diseño de WoodSolutions, “Building with timber in bushfire prone areas”.

En el primer ejemplo, la madera se puede utilizar sin restricción en cualquier BAL en cualquier aplicación donde la madera esté protegida de la exposición a los incendios forestales por una envolvente resistente. Se incluyen entramados de madera, suelos interiores, carpintería interior, etc.

En el segundo ejemplo, es una tarima de madera al exterior en un área calificada como BAL 12.5. Si está situada a más de 300 mm, medido horizontalmente, de un elemento acristalado, se puede usar una madera normal, como el pino tratado, si no, hay que usar una madera densa como el merbau o baldosas de cerámica.

BAL 12.5 – tarima de madera

 

En el tercer ejemplo, es un revestimiento de fachadas en madera en un área BAL 19. Si está a 400 mm o menos de una superficie externa que puede recoger brasas o residuos ardiendo (dichas superficies incluyen el suelo, una cubierta, un balcón, un tejado de cochera, una marquesina, etc., con un ángulo inferior a 18 ° respecto a la horizontal), se usan maderas resistentes a incendios forestales, maderas como eucalipto gris, maderas molduradas para casas de troncos (densidad de 680 kg/m³ o más, 70 mm de espesor mínimo), materiales no combustibles, fibrocemento de al menos 6 mm de espesor y cualquier combinación de estos materiales.

BAL 19 – Revestimiento de fachada en madera

 

En el cuarto ejemplo, es una ventana de madera en un área 29. Si está a 400 mm o más por encima de una superficie externa horizontal, se pueden usar todas las maderas resistentes y las tratadas, pero, también, todas las maderas se pueden usar sin restricción sólo si están protegidas completamente con contraventanas de maderas resistentes ante incendios.

BAL 29 – ventanas de madera

 

 

En Francia ya se analizaron unas directrices de cómo construir en zonas propensas a incendios forestales. Recientemente, la asociación de profesionales de la construcción de las regiones mediterráneas  environbatBDM ha publicado una guía dirigida a diversos públicos, pero especialmente a los promotores que deseen construir, en una zona PPRIF (Plan de Prévention des Risques d’Incendies de Forêt), un edificio sostenible con materiales de origen biológico. Por ello la guía aborda la problemática recuperando los conocimientos a tener para solicitar la Licencia de Obras en una zona afectada por un PPRIF y proponiendo buenas prácticas constructivas que se aplican en todas las construcciones sujetas a un riesgo de este tipo, elemento por elemento.

Pero es en Australia donde se transformaron estos nuevos conocimientos en normas de obligado cumplimiento ya que su Código de Construcción Nacional requiere el cumplimiento del AS 3959.

En España tenemos el CTE, pero sólo se considera cómo prevenir y resistir incendios en o dentro de las edificaciones y sin ir más allá de normas genéricas como los 15 metros de franja perimetral (antes de las últimas revisiones eran 25 metros). Hay que esperar a que las iniciativas como las del Foro de Protección contra Incendios forestales en la interfaz urbano forestal (IUF), de Tecnifuego-Aespi, se condensen en guías hasta alcanzar una legislación conjunta de edificación y urbanismo en áreas IUF.

 

Aquí se puede descargar, previa inscripción gratuita, la guía de WoodSolutionsBuilding with timber in bushfire prone areas”. O directamente en este enlace.

Aquí se puede descargar, gratuitamente, la guía francesa” Construire durable en zone à risque d’incendie de fôret”.

 

 

Primero, una breve perspectiva histórica.

Tras siglos de desarrollar un elemento estructural que tuviese más prestaciones mecánicas que la madera maciza, como las vigas dentadas con tacos o las vigas formadas con tablones apilados y clavados o empernados entre sí (como la NLT, Nail Laminated Timber), el alemán Karl Friedrich Otto Hetzer tuvo la patente, en 1901, de la Madera Laminada encolada (MLE).

En España, las primeras maderas laminadas fueron de coníferas, sobre todo de abeto (Picea Abies), y eran importadas desde Alemania, Austria o los países nórdicos desde finales de los años noventa. Poco después, apareció la vasca Holtza, pero, con la crisis, tras ser comprada por Egoin, es Olatek con su MLE de pino radiata (Pinus radiata), abeto, alerce y ciprés de Lawson (Chamaeciparis lawsoniana). Otros fabricantes españoles son: la malagueña Laminur con su MLE se pino silvestre (Pinus sylvestris) y también de abeto; Yofra con la MLE de abeto, abeto Douglas (Pseudotsuga menziesii) y pino silvestre; y la catalana Figueras Tecnifusta.

Desde hace pocos años, en España se ha iniciado la fabricación de la madera laminada de frondosas. Ejemplos conocidos son la MLE de eucalipto blanco (Eucaliptus globulus) de Laminados Villapol, la MLE de castaño (Castanea sativa Mill.) de Sierolam y la MLE de roble (Quercus robur) del Grupo Gámiz (también de haya, fresno e iroko).

Y, en el mundo, ya han aparecido la madera laminada con maderas procedentes del Sureste de Asia y Oceanía (merbau, kapur, ekki, meranti, victorian ash, spotted gum, Tasmanian oak, etc.), Africa (padouk), EE. UU (tulipwood) y Europa (robinia y nogal).

Entonces, coníferas o frondosas, ¿cuál es mejor?

 

Primero, se detallan las características mecánicas de maderas laminadas tanto de coníferas como de frondosas:

Tabla 1

Nombre comercial GL24h GL24c GL32h MLE de castaño MLE de eucalipto MLE de haya
Especie de madera Picea abies Picea abies Picea abies Castanea sativa Mill. Eucaliptus globulus Fagus selvática
Resistencia a compresión axial fc,0,k 24 21 29 45 36,6 29,5
Resistencia a tracción axial, ft,0,k 16,5 14 22,5 20 50,2 26,5
Resistencia a la flexión fm,k 24 24 32 30 83,6 52
Resistencia a cizallamiento, fv,k 2,7 2,2 3,8 5 6,9 3
Resistencia a la compresión transversal, fc,90,k 2,7 2,4 3,3 5,5 12,7 5
Resistencia a tracción transversal, ft,90,k 0,4 0,4 0,5 0,7 0,7 0,25
Módulo de elasticidad axial, E0,mean 11.600 11.600 13.700 13.000 20.200 16.000
Módulo de elasticidad, fractil 5%, E0,05 9.400 9.400 111.100 10.600 16.346 13.600
Módulo medio de elasticidad transversal, E90,man 390 320 460 1.400 1.346 1.000
Módulo medio de cizallamiento, Gmean 720 590 500 810 1.262 1.000
Densidad media, en kg/m³ 440 420 500 540 840 700
Densidad, fractil 5%, en kg/m³ 380 350 430 520 740

 

Ahora, se exponen las ventajas y las desventajas de las MLE de coníferas y frondosas, incluidas las tropicales.

 

VENTAJAS de la MLE de coníferas:

  • Tienen el mejor precio. La clase de resistencia GL24h[1] de abeto es la más barata y la más habitual en el mercado español.

Pero la MLE de composición combinada aún son más baratas.

Si se comparan los valores característicos de la madera de composición homogénea y combinada, para una misma resistencia a flexión, la madera homogénea (todas las láminas tienen las mismas clases de resistencia) tiene valores característicos superiores (tracción, compresión, cortante, módulo de elasticidad y módulo de cortante). Es porque la madera de composición combinada está pensada para optimizar su comportamiento a flexión, disponiendo láminas de calidad superior en los extremos, que son las zonas más eficaces cuando la pieza trabaja a flexión, y penalizando el resto de valores característicos, en los que las láminas intermedias juegan un papel decisivo. Por tanto, es interesante el uso de madera de composición combinada siempre que en los esfuerzos que vaya a sufrir la pieza predomine, claramente, la flexión. Así, por ejemplo, la GL32c se compone de tablas de calidad C35 en los extremos (dos como mínimo en cada extremo) y tablas de calidad C24 en las intermedias.

MLE combinada

MLE combinada

MLE de abeto

MLE de abeto

  • Tienen la más amplia variedad de secciones. Todas las secciones de la tabla 2 existen y, dependiendo de la política de cada almacén o proveedor, unas cuantas están en stock[2] y, otras, se encargan bajo pedido.
  • Como son más ligeras, el montaje es más fácil.
  • Como hay un suministro abundante de abeto, se consiguen las dimensiones más grandes. Anchos hasta 28 cm, cantos de hasta 248 cm y longitudes hasta 40 m o más.

Sin embargo, no hay límites gracias a las secciones compuestas.

Hess Block

Hess Block

  • En España se disponen de maderas más ecológicas como el pino radiata y el pino silvestre, con menos huella de carbono que otras coníferas.

 

DESVENTAJAS de la MLE de coníferas:

  • Tienen menos resistencia estructural.

No obstante, han aparecido las MLE híbridas que combinan dos tipos diferentes de especies de madera. Por ejemplo, vigas híbridas fabricadas con láminas de abeto para las láminas intermedias y de una frondosa europea, haya o fresno, para las láminas superiores e inferiores. Como sucede con la MLE combinada, consiguen similares o mayores capacidades en flexión que las vigas hechas exclusivamente de haya o fresno y, por tanto, representan una alternativa más económica. Hay vigas híbridas de haya/abeto con la clase de resistencia de GL48 hyb.

Un proyecto donde se utilizaron unas vigas híbridas de fresno y abeto fue el Lodge Elephant Park, Zoo de Zurich, Suiza.

Lodge Park Elephant

Lodge Park Elephant

Investigadores italianos ya investigaron con vigas híbridas de eucalipto blanco y chopo (Populus x euroamericana, clon ‘Neva’).

Test de una viga híbrida de chopo y aucalipto

Test de una viga híbrida de chopo y aucalipto

 

También han aparecido en EE. UU híbridos de MLE y LVL (Laminated Veneer Lumber), donde el LVL aportan mayor resistencia a la tracción, y tiene una longitud completa, sin requerir empalmes de finger-joint.

MLE-LVL

MLE-LVL

El Hess Hybrid es otra manera de hacer vigas híbridas. El núcleo de la sección es de abeto y la “corteza” (un 10-12 % de la sección) es de roble, cedro rojo del Pacífico o Accoya. Así se puede conseguir un incremento de la resistencia y una superior apariencia estética.

Hess Hybrid

Hess Hybrid

En suma, son continuas las innovaciones de composites MLE de coníferas y otros materiales, por ejemplo, polímeros de fibras reforzadas (FRP) para conseguir mayores resistencias mecánicas.

Una innovación interesante es el High-Tech Timber Beam, de la Universidad Bauhaus de Weimar.  Donde la zona superior de la viga (que trabaja a compresión) es de un hormigón de polímeros y la zona inferior, que trabaja a tracción, es de polímeros de fibras reforzadas (FRP) para conseguir mayores resistencias mecánicas. Uno de los prototipos, el HTB-1, tiene, en la zona de tracción, láminas de 1,4 x 25/1,4 x 50 mm de sección de Carbon-FRP. El CFRP tiene un módulo de elasticidad muy alto, de 210.000 N/mm2 y una muy alta resistencia a la tracción, ft,k = 2500 N/mm2. Así se consigue un aumento de la rigidez de un 130% y una reducción de la altura de la viga.

High-tech Timber Beam

High-tech Timber Beam

  • No están usualmente disponibles, en el mercado, todas las clases de resistencias de MLE. Las clases resistentes más habituales en el mercado, suministradas por todos los fabricantes europeos, son las GL24h y GL28h (homogéneas) y las GL24c y la GL28c (combinadas). Las clases GL32 y GL36 sólo pueden fabricarse con láminas clasificadas mecánicamente y son muy poco frecuentes (se encargan bajo pedido).

No obstante, Olatek ofrece MLE de pino radiata y alerce de la clase GL32.

MLE de alerce - Imagen de Olatek

MLE de alerce – Imagen de Olatek

  • Tienen la variedad cromática más aburrida: el abeto es “blanco”, el pino silvestre y el alerce, con más tono, son parecidos, pero más atractivos (sobre todo el alerce), y el abeto Douglas es rojizo. Por tanto, hay que teñirlas de Nogal, Roble, Castaño, Teca, etc. si queremos algo más atractivo.
  • El abeto, el pino silvestre y pino radiata no tienen durabilidad natural, y de estos dos, sólo el pino silvestre y el pino radiata puede ser tratado en profundidad en autoclave para la clase de uso 4[3]. Sólo el alerce y el abeto Douglas tienen durabilidad natural como para colocarse para la clase de uso 3[4].
  • En general, la velocidad de carbonización de la madera es de 0,7 mm por minuto.
  • La MLE de conífera es estable dimensionalmente frente a las maderas macizas de coníferas. Pero no del todo, se pueden producir fendas, aunque, generalmente, pequeñas.

No obstante, se pueden fabricar secciones que eliminan este problema y conseguir una estabilidad muy alta. Un producto es el Hess Premium, gracias a las láminas-barras de 30 mm de sección sin nudos.

Hess Premium

Hess Premium

 

La MLE de frondosas:

VENTAJAS de la MLE de frondosas:

  • Tienen mayor resistencia estructural.
  • Son las maderas más bonitas y con mayor variedad de texturas y grano. Hay donde elegir: roble, fresno, haya, iroko, eucalipto, etc. Y las tropicales.
Estructura de VIGAM - Imagen de Gámiz

Estructura de VIGAM – Imagen de Grupo Gámiz

MLE de haya - Imagen de Fagus Jura AG

MLE de haya – Imagen de Fagus Jura AG

  • No es necesario teñirlas o lasurarlas con color. Bastaría, previo tratamiento insecticida y fungicida en el caso de las frondosas europeas, un acabado incoloro con un lasur en base agua con resinas acrílicas o, mejor, con un color mate, Alerce o Teca, para conseguir un ligero tono de color. La función de este acabado es, más que nada, hidrófuga y tener una protección anti UV extra.

Se consigue una mayor riqueza cromática si se mezclan diversas especies de madera. Un ejemplo es el producto GL18 Mixed del frabricante australiano Vicbeam.

Glulam CL18 mixed

Glulam GL18 mixed

  • Tienen mayor durabilidad natural. Las frondosas europeas son aptas para la clase de uso 3 (excepto el haya y el nogal). Y las tropicales como el merbau, para la clase de uso 4. De hecho, son recientes las experiencias en Europa la construcción de puentes de madera con madera laminada de tropicales. Como el Pennington Road Footbridge en Bootle, Merseyside, Gran Bretaña, hecho con MLE de Ekki.
Pennington Road Footbridge

Pennington Road Footbridge

  • La velocidad de carbonización es de 0,55 mm por minuto.
  • Son dimensionalmente más estables.

 

 

DESVENTAJAS de la MLE de frondosas:

  • Bastante más caras.
  • La capacidad de los adhesivos convencionales durante el laminado para producir líneas de pegamento satisfactorias se debe considerar más cuidadosamente que para la mayoría de las maderas de coníferas. Algunas maderas tropicales como el ekki, son tan densas que su resistencia al corte es mayor que la resistencia al corte de las líneas de pegamento convencionales. Además, los extractos y aceites de algunas maderas hacen que el pegado sea una operación altamente especializada.
  • No hay una amplia variedad de secciones de MLE de frondosas europeas. Si no la hay, hay que negociar el encargo. El límite de longitudes es de 13,5 m.
  • En cuanto a la MLE de frondosas tropicales como el merbau, kapur, etc. hay un límite de longitudes: hasta 7 – 8 m. Sin embargo, la MLE de meranti tiene longitudes de hasta 12 m.
  • También en cuanto a la MLE de frondosas tropicales, hay mucha menos variedad de secciones. Es más, no las hay bastante grandes como pasa con el abeto laminado. Como su uso más habitual es para estructuras, relativamente pequeñas, al exterior en parques, jardines, patios, etc. no se precisan grandes luces.[5]
MLE de kapur

MLE de kapur

  • Hay frondosas que necesitan un tratamiento específico por sus extractos naturales (taninos, etc.), como el castaño y el roble, mediante la aplicación de un fondo antitaninos.
  • Hasta el momento, en Europa, se ha avanzado en la normalización de la fabricación de MLE de frondosas. Pero se han centrado en el roble, el castaño, la haya, el fresno y el chopo. Existen importantes brechas de conocimiento en la producción y caracterización del rendimiento de la MLE de madera duras, con la consecuencia de que se puede fabricar y comercializar, pero todavía no se ha logrado un ingreso general en las regulaciones de la construcción como la MLE de coníferas.

Por último, en una comparación entre MLE de coníferas y frondosas en base a los presupuestos que se mencionan en el post Cálculos de estructuras – ¿Qué tipo de madera uso? (sin embargo, se consideran 200 kg/m², en vez de 120 kg, de cargas permanentes), resultan las siguientes secciones para una vigueta de forjado de madera tras un cálculo según Eurocódigo 5:

Tabla 2

Luz en metros
Material 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 6,5 7 7,5 8
GL24h 100 x 180 120 x 180 140 x 220 140 x 240 140 x 280 140 x 320 140 x 360 140 x 400 140 x 440 140  x 500 140 x 540
GL24c 100 x 180 120 x 180 140 x 220 140 x 240 140 x 280 140 x 320 140 x 360 140 x 400 140 x 440 140 x 500 140 x 540
GL32h 100 x 160 100 x 180 140 x 200 140 x 240 140 x 280 140 x 300 140 x 340 140 x 380 140 x 420 140 x 460 140 x 520
MLE de castaño 100 x 160 120 x 180 140 x 200 140 x 240 140 x 280 140 x 300 140 x 360 140 x 400 140 x 440 140  x 480 140 x 520
MLE de eucalipto blanco 100 x 140 120 x 160 120 x 180 140 x 180 140 x 240 140 x 240 140 x 320 140 x 320 140 x 380 140 x 420 140 x 420

Se advierte que estas secciones son teóricas, es decir, algunas están es stock y otras no existen o hay que encargar.

 

En conclusión, los híbridos de dos especies diferentes de frondosa y conífera, como madera laminada encolada combinada (chopo-eucalipto, haya-abeto, etc.), tienen un buen futuro. Se consiguen menores costos y mejores rendimientos.  La producción de madera laminada encolada combinada no parece tener ningún inconveniente, si se ha considerado cuidadosamente la compatibilidad de la contracción, las porciones de los materiales y la fiabilidad del encolado. Todo ello con materiales de bajo impacto ambiental, fácilmente renovables y manejables a medio plazo.

Para estructuras de altas solicitaciones mecánicas, las vigas híbridas de coníferas y materiales composites tienen un buen futuro, ya que compiten con el acero y el hormigón. Se consiguen unas disminuciones de sección del 20 al 40% y unos ahorros globales del 25% al utilizar calidades inferiores de madera.

Después de todo, una viga híbrida funciona como las vigas i-joist: mejores precios y rendimientos. Y en una vivienda unifamiliar, la mayoría de las piezas de madera trabajan a flexión (vigas y viguetas de forjado y pares/cabios de cubierta)

Vigas I-Joist, MLE híbrido de haya y abeto y MLE de haya

Vigas I-Joist, MLE híbrido de haya y abeto y MLE de haya

[1] Sea GL24 o C24, la cifra se refiere a la resistencia a flexión de la madera en N/mm2.

[2] Usualmente son: 100 x 100, 160 x 80, 160 x 100, 160 x 120, 200 x 100, 200 x 120, 160 x 160, 200 x 140, 200 x 160, 240 x 140, 240 x 160, 200 x 200, 240 x 200, 280 x 200, 280 x 140, 320 x 180 y 400 x 200 mm.

[3] Al exterior y en contacto con el suelo.

[4] Al exterior y sin contacto con el suelo.

[5] En MLE de merbau hay: 32mm x 70 y 90mm. 35mm x 140, 190, 240 y 290 mm. 42mm x 35, 42, 70, 90, 120, 140, 190, 240 y 290mm. 65mm x 190, 240, 290 y 330 mm. 80mm x 240, 290 y 330 mm. En Kappur, además, existen: 120 x 120, 190 x 190 mm.

Desde hace bastante tiempo que el mercado ofrece productos de EWP (Engineered Wood Products, maderas de ingeniería) con mejores propiedades físico-mecánicas que las maderas macizas.

En España, las primeras maderas de ingeniería fueron la madera laminada encolada, la madera empalmada KVH y los DUO/TRIO.

Con el paso del tiempo, aparecieron otros EWP como la madera microlaminada de Finlandia, con mejores resistencias características.

Y es imparable la investigación de nuevas maderas composites con mejores prestaciones.

Por ahora, hay unos EWP que destacan sobre el resto en cuanto a resistencias características: el bambú laminado del fabricante estadounidense Lamboo, BauBuche de madera microlaminada de haya del alemán Pollmeier, Hyne 21 del MLE de una variedad de eucalipto del australiano Hyne y la MLE de eucalipto blanco del español Laminados Villapol.

En la siguiente tabla, las comparamos con las maderas laminadas conocidas en el mercado europeo, la GL24h y GL36c (aunque ésta es mucho menos habitual y se encarga bajo pedido).

 

Nombre comercial GL24h GL36c BauBuche Lamboo Hyne 21 Laminados Villapol Hormigón Acero
Especie de madera Abeto (Picea abies) Abeto (Picea abies) Haya (Fagus selvática) Bambú (Guadua angustifolia kunth) Spotted gum (Corumbia maculata) ) Eucalipto (Eucaliptus globulus)
Resistencia a compresión axial fc,0,k 24 29 49,5 93 50 36,6
Resistencia a tracción axial, ft,0,k 16,5 22,5 55 384 25 50,2
Resistencia a la flexión fm,k 24 36 70 88,2 50 83,6 30 350
Resistencia a cizallamiento, fv,k 2,7 3,8 4 20 5 6,9
Resistencia a la compresión transversal, fc,90,k 2,7 3,3 8,5 21
Resistencia a tracción transversal, ft,90,k 0,4 0,5 0,6 3,7 50
Módulo de elasticidad axial, E0,mean 11.600 14.700 16.700 19.995 21.000 20.200 21.575 205.940
Densidad media, en kg/m³ 380 430 740 672 1000 840 2400 7850
Ratio fm,k/densidad 0,0632 0,0837 0,0946 0,1313 0,0500 0,0995 0,0125 0,0446

En negrita, los mejores valores.

Se puede emplear la ratio resistencia mecánica a flexión/densidad para comparar los diferentes productos de EWP. A mayor valor, mejor ratio.

Claro está que las determinaciones de las resistencias características se hacen según las normas nacionales del país del fabricante.

 

La ratio resistencia mecánica a flexión/densidad es muy elevada en las maderas frente al hormigón y el acero. Esta alta relación tiene un impacto significativo desde el punto de vista de la carga permanente de una estructura. A igual resistencia mecánica, la madera es el material para estructuras más ligero.

La resistencia de la madera varía en función de factores tales como la dirección y la duración de la carga, la densidad, la humedad, así como la especie y los defectos naturales.

Hyne Beam 21

Hyne Beam 21

BauBuche

BauBuche

Analizando la tabla, se ve que hay dos maderas que destacan en resistencias mecánicas: el bambú laminado y el eucalipto laminado. Pero ambos tienen sus condicionantes.

 

Bambú laminado:

Dada la morfología del bambú, el acero verde, no se pueden sacar tablas. Sólo se pueden sacar tablillas que, posteriormente, se laminan en un proceso laborioso. Por esto y la lejanía de su suministro, el bambú laminado tiene una mayor huella de carbono (aunque permite fijar un 30 % de CO2 más que una frondosa).

Vigas de Lamboo

Vigas de Lamboo

Pero tiene la ventaja del crecimiento. Durante los primeros 6 meses crecen a un ritmo altísimo que puede llegar a los 15 cm diarios hasta alcanzar su altura final de 20 a 30 m a los 6 meses. Según el tipo de suelo y las condiciones climáticas, los diámetros pueden ser de hasta 22-25 cm. Aunque lo habitual es que se sitúen entre 8 y 13 cm. A los 3-4 años se corta.

Como es un material prometedor, el fabricante francés de madera contralaminada (CLT, Cross Laminated Timber) Lineazen ofrece CLT de bambú  (y de haya).

 

Eucalipto laminado:

En cuanto al eucalipto laminado, el de Laminados Villapol tiene más ventaja por la cercanía de su suministro y escuadrías más normales , resultando, por lo tanto, con una menor huella de carbono. Pero tiene el problema de las tensiones del eucalipto en su crecimiento. Para evitarlas, los turnos de corta tienen que ser de 30 años.

MLE de eucalipto blanco

MLE de eucalipto blanco

En España, lo más habitual es encontrar madera laminada de abeto de composición homogénea y, casi siempre, de la clase resistente GL24h.

MLE de abeto

MLE de abeto

Pero sepamos que, en España, contamos con una de las mejores maderas más resistentes del mundo, el eucalipto blanco laminado.