DURABILIDAD DE UNA ESTRUCTURA DE MADERA
El Documento Básico de Seguridad Estructural-Madera del Código Técnico de la Edificación (CTE) considera que la durabilidad de una estructura de madera depende, en gran medida, del diseño constructivo y de la durabilidad natural de la especie empleada, aunque en algunos casos sea necesario añadir un tratamiento.
Los principios básicos del diseño constructivo en madera apenas cambiaron a lo largo de los años. Sin embargo, su correcta aplicación requiere comprender el efecto deseado y no siempre es posible reproducir literalmente las soluciones desenvolvidas en otros países, ya que en España existen algunas particularidades que requieren una atención especial.
Aspectos a tener en cuenta en las construcciones en madera en España
Una diferencia importante es la existencia de climas donde, a menudo, se alternan períodos secos y con temperaturas elevadas con la posibilidad de lluvias, que producirán brechas sobre aquellas superficies de madera expuestas a la intemperie y que acumulen agua de lluvia.
Además, España presenta una gran variabilidad climática que debe considerarse a la hora de proyectar madera al exterior. Así, junto a ciudades costeras donde la humedad de equilibrio higroscópico de la madera apenas oscila a lo largo del año, existen otras ciudades (ver tabla) donde el contenido de humedad de la madera expuesta al exterior presenta importantes variaciones. Esto explica, por ejemplo, que el mismo entarimado de exterior puede funcionar adecuadamente en A Coruña y presentar deformaciones en Lleida.
El mayor incidente de la luz solar afectará a la rapidez e intensidad con la que se producirá el agrisamento de los elementos expuestos a la intemperie y a la degradación de los acabados decorativos. Además, las temperaturas elevadas pueden producir exudacións de resina en determinadas especies.
El clima también propicia la aparición de xilófagos como las termitas subterráneas que no están presentes en el centro y norte de Europa y las temperaturas elevadas incrementan la actividad de diversas especies de insectos de ciclos larvarios.
Varias especies de hongos de pudrición que atacan la madera expuesta al exterior, encuentran en determinadas regiones de España unas condiciones de temperatura y pluviosidad que permiten su desarrollo durante casi todo el año, en contraste con otros países donde las temperaturas invernales inhíben su crecimiento. Por el contrario, en las mismas regiones, las temperaturas elevadas pueden reducir estacionalmente la actividad de los hongos más frecuentes en situaciones bajo cubierta.
El diseño constructivo debe incorporarse al proyecto durante su fase inicial. Hace falta identificar los riesgos que aparecerán durante la venida de los elementos estructurales y comprender su incidente sobre los distintos materiales. Una vez definida la vida de servicio y la estrategia para conseguirla, deberán especificarse los materiales empleados, el detalle constructivo y, en su caso, las necesidades de tratamiento y el mantenimiento requerido.
Detalles constructivos
Siete prácticas constructivas que pueden mejorar notablemente la durabilidad de una estructura o elemento de madera:
- Evitar el contacto directo de la madera con el terreno:
Manteniendo una distancia mínima de 20 cm. y disponiendo un material hidrófugo (barrera antihumidade). El objetivo es evitar que la madera se sitúe en una clase de uso 4, siendo por lo tanto altamente susceptible del ataque de hongos de pudrición.
Si los elementos tienen sus cabezas expuestas como podría ser el caso de un pilar o final del entablado vertical de una fachada, se recomienda elevar la distancia desde el suelo hasta unos 30 centímetros, particularmente en zonas lluviosas. De esta forma, también se limitará la salpicadura del agua de lluvia y la posible aparición de mohos.
El ejemplo más clarificador lo constituyen el apoyo de un pilar. Si el pilar está elaborado con una conífera como el pino silvestre y estuviera en contacto directo con el terreno (clase de uso 4), su protección requeriría un tratamiento en profundidad y su durabilidad natural (sin tratamiento) sería inferior a diez años. Si el mismo pilar había estado en una clase de uso 3.1, el tratamiento recomendado sería superficial y/o medio y su vida de servicio podría llegar a multiplicarse por un factor de 10.
Esta medida puede complementarse con otras como proteger el pilar de la intemperie mediante un vuelo de la cubierta o disponer de una franja de graba o gravilla que rodee el edificio, actuando de superficie drenante y, al mismo tiempo, limitando el efecto de las salpicaduras del agua de lluvia.
- Evitar que los arranques de soportes y arcos queden embebidos en el material de fábrica:
Para evitar que los arranques de soportes y arcos queden embebidos en el hormigón u otro material de fábrica, se protegerán de la humedad colocándolos la una distancia suficiente del suelo o sobre capas impermeables.
Obviar este detalle, provocó una rápida degradación en el apoyo de numerosos elementos elaborados con madera de coníferas conteniendo albura y tratadas superficialmente. En ocasiones, la solución del apoyo es acomodada en el momento de finalizar la obra, pero la falta de mantenimiento posterior y la consecuente acumuluación de tierra y materia vegetal, puede tansformar la situación original.
- Ventilar los encuentros de vigas y muros
Los encuentros de vigas en muros deben ventilarse manteniendo una separación mínima de 15 mm. entre la superficie de la madera y el material del muro. El apoyo en su base debe realizarse a través de un material intermedio, separador, que no transmita la posible humedad del muro.
En los edificios antiguos es habitual encontrar diversos materiales empleados para resolver el apoyo de las vigas sobre el muro, desde durmientes elaborados con maderas de mayor durabilidad a chapas de plomo, bloques de corteza, etc. Entre los materiales más empleados, a día de hoy, se encuentra el neopreno.
Se trata de una práctica constructiva de gran influencia en la durabilidad de los elementos estructurales de madera.
- Evitar uniones en las que se pueda acumular agua
Las uniones de elementos de madera al exterior constituyen otro punto crítico por la posibilidad de que originen retenciones de agua que puedan propiciar ataques de hongos de pudrición.
Si se realizan uniones carpinteras en madera, debe preverse siempre la salida natural del agua que puede ser retenida, evitando emplear al exterior aquellas soluciones que permitan la acumulación del agua, como pueden ser las uniones de tipo machihembrado en un entarimado. Normalmente, debe mantenerse una separación mínima de unos 5-8 mm entre los elementos para evitar que el agua quede retenida por capilaridad.
Un defecto habitual de diseño en algunas pasarelas descubiertas de madera laminada consiste en aprovechar las vigas principales para fijar, directamente adosadas a estas, uno de los largueros que sostienen al entablado, creando una línea de unión que acumula el agua de lluvia y, a menudo, termina produciendo una pudrición de ambos elementos. También es aplicable, en el caso de una ponte triarticulada, al sistema de unión entre los arcos y la pasarela del puente, que debe separarse para facilitar la salida del agua de la lluvia.
En grandes elementos estructurales, la separación entre los componentes de madera debe ser amplia y tener en cuenta los fenómenos de hinchazón y mermar de la madera, permitiendo, en todo momento, la ventilación y el drenaje de las uniones.
En las uniones metálicas deberá prestarse una atención adicional para evitar cualquier superficie plana que pueda retener agua de lluvia en contacto con la madera. Por eso, se recomienda retranquear ligeramente las bandeixas de apoyo de las uniones, con respeto a la sección de la pieza de madera (como es el caso del apoyo de un pilar).
No caso de emplear elementos de unión metálicos, el CTE incluye los valores mínimos del espesor del revestimiento de protección frente a la corrosión o el tipo de acero recomendados, segundo las diferentes clases de servicio. Si la madera recibió algún tratamiento químico, será también necesario verificar su compatibilidad con la composición de las uniones metálicas.
En todos los casos, los posibles cambios de dimensiones, producidos por la hinchazón o mermar de la madera, no deben quedar restringidos por los elementos de unión.
Con independencia de la durabilidad biológica, es importante considerar otros factores como evitar la aparición de tensiones de tracción perpendicular a la fibra en la madera que pudieran limitar la eficacia de la unión.
- Proteger la cara superior de los elementos de madera expuestos a la intemperie
Hace falta proteger la cara superior de los elementos de madera que estén expuestos a la intemperie y en los que puedan producirse acumulaciones de agua. No caso de utilizar una albardilla, se debe permitir la aireación de la madera que cobre.
Un ejemplo lo constituyen las vigas principales de una pasarela de madera laminada descubrimiento, a menudo elaboradas con madera de coníferas que contienen albura. Si la cara superior de estas vigas está expuesta a la intemperie y se producen acumulaciones de agua, es inevitable que los fenómenos de hinchazón y mermar generen brechas superficiales. Con el tiempo, las brechas irán profundizando en el interior de la viga, propiciando el acceso del agua de la lluvia a zonas de la madera que no habían recibido tratamiento protector.
Una forma de reducir las acumulaciones de agua es dotar a las superficies expuestas de una pendiente superior a 20-30º. Sin embargo, en piezas anchas, los fenómenos de hinchazón y mermar, propiciarán la aparición de brechas (que retendrán el agua de lluvia), aún en una superficie inclinada.
La opción más acertada, pues, sería adoptar medidas constructivas que permitan proteger adecuadamente la cara superior de los elementos mediante albardillas o piezas de sacrificio. Estas soluciones son comunes en países del centro y norte de Europa donde es habitual encontrar pasarelas o puentes de madera cubiertas, que reducen la clase de uso a la que quedan expuestos los principales elementos estructurales de la pasarela.
Si esto no había sido posible, pueden emplearse maderas de elevada durabilidad natural o coníferas con albura fácilmente tratable y considerar en una clase de uso 4, tal y como recomienda la norma prEN 335, la situaciones de los elementos que, sin estar en contacto directo con la tierra, acumulan agua de forma continuada. Según esto, los elementos estructurales que requieran un tratamiento en dito situaciones, deberían recibir una protección profunda del nivel NP5.
- Proteger las cabezas
Otra práctica es evitar que las cabezas de los elementos estructurales de madera queden expuestas al agua de lluvia, protegiéndolas con un sellador específico y/u ocultándolas, cuando sea preciso, con una pieza de sacrificio. La protección adicional que requieren las cabezas se debe a su capacidad de absorber y ceder humedad a una velocidad muy superior a la que tiene lugar por las caras laterales de la madera (en la mayor parte de las especies, suelen considerarse valores entre 10 y 30 veces superior).
En España es común encontrar ejemplos de esta práctica en edificios antiguos donde los extremos de los elementos estructurales de forjados o cubiertas sobresalían del muro de fábrica. Entre las soluciones empleadas, se incrementaba el vuelo del aleros y las cabezas se mecanizaban para facilitar el escorrido del agua de lluvia, embreábase su extremo o se cubrían con otras piezas de madera, tejas, pequeñas losas de piedra, pizarras, etc.
En obra nueva, el diseño de algunos edificios contempla que los extremos de las vigas de cubierta vuelen desde sus apoyos, dejando vistas sus cabezas desde lo exterior. En estas condiciones, las cabezas pueden quedar muy expuestas a la acción de los agentes atmosféricos y desarrollar brechas a consecuencia de los fenómenos de hinchazón y mermar de la madera. A su vez, la aparición de las brechas favorece la retención del agua de lluvia, acelerando la degradación del elemento y la posibilidad de ataques por hongos de pudrición.
La solución más habitual es recubrir la cabeza con una pieza de protección que puede ser metálica o elaborada con una pieza de sacrificio que puede ser renovada posteriormente con facilidad.
No caso de los postes u otros elementos verticales expuestos a la intemperie y cuyo extremo final en una superficie horizontal, este efecto se acentúa por la mayor facilidad de retener el agua de lluvia, la nieve, etc. Un simple corte oblicuo, o mejor dos, en el extremo del elemento puede contribuir notablemente a prolongar su vida de servicio.
Estas medidas son acomodadas incluso en elementos que habían recibido un tratamiento en profundidad.
Existen situaciones habituales que requieren proteger las cabezas como en el caso de las tablas que forman un entarimado de exterior, las uniones entre lamas de una fachada, su encuentro en esquina, etc. A menudo, la protección de las cabezas con un sellador específico, debe combinarse con otras medidas como dotar a los elementos de una ventilación idónea.
En ocasiones, una medida inadecuada de diseño constructivo puede acelerar la degradación del elemento. Sería el caso de una viga inclinada, cuya cara superior se desea proteger con un revestimiento metálico que deja la cabeza expuesta. En este caso, el agua de la lluvia discurrirá por la superficie metálica rebosando por la cabeza que, al ser más higroscópica y recibir un mayor volumen de agua, se degradará prematuramente.
- Facilitar la evacuación del agua de lluvia
La última recomendación del Código Técnico es facilitar, en general, al conjunto de la cubierta a rápida evacuación de las aguas de lluvia y disponer sistemas de desagüe de las condensaciones en los lugares pertinentes.
Otras consideraciones a tener en cuenta
En ocasiones, sobre todo al proyectar elementos de madera al exterior, el diseño constructivo puede descuidarse cuando se emplean especies de elevada durabilidad. Sin embargo, aun empleando las maderas más durables, deben tenerse en cuenta otros factores como las variaciones dimensionais en la madera, producidas por los fenómenos de hinchazón y mermar, que no deben quedar restringidas.
El contenido de humedad de la madera deberá ser lo más próximo posible al de las condiciones de su lugar de instalación. Por ejemplo, si se emplea madera tratada en autoclave con sales hidrosolubles y la madera está empapada por no secarla tralo su tratamiento, una vez puesta en servicio, poducirase una importante mermar que podrá originar deformaciones y afectar a los medios de unión.
Para evitar las deformaciones de la madera hace falta respetar unas reglas respeto a la geometría y sujeción de las piezas.
Determinadas aplicaciones, además, requieren prestaciones específicas. Por ejemplo, en un entarimado de exterior sometido a un tráfico peatonal intenso en una zona lluviosa tan importante es garantizar la durabilidad de la madera como adoptar medidas para reducir el escorregamento.
En España, el mantenimiento en obras estructurales de madera continúa siendo muy reducido y, a menudo, inexistente. Esta situación, que tiende a cambiar progresivamente, no se puede considerar una responsabilidad del proyectista, aunque se trata de una realidad que no debe ignorarse en la toma de decisiones del proyecto.
Los tratamientos protectores en autoclave destinados a clases de uso elevadas, no se renuevan y permite garantizar una vida útil del elemento tratado. Por eso, es recomendable asignar una clase de uso superior si se prevé que en las condiciones de servicio se pueda provocar una humectación imprevista de la madera derivada de la posterior falta de mantenimiento, cuando los elementos de madera sean de difícil acceso o cuando las consecuencias de su rotura sean particularmente graves.
El mismo es aplicable a los acabados decorativos, donde un diseño constructivo acomodado permitirá prolongar considerablemente su período de renovación.
Además, el mantemeno y la limpieza de otros materiales puede ser necesario para garantizar la permanencia de las condiciones correspondientes a la clase de uso en las que fue instalado el elemento estructural de madera.
Tableros derivados de la madera
Los principios de diseño constructivo recogidos por el CTE pueden ser aplicados a los distintos tableros derivados de la madera, con las variaciones inherentes la cada tipo de producto.
Al igual que ocurre con la madera, es siempre recomendable evitar el contacto directo de los tableros con el terreno, manteniendo una distancia que exige exponerlos la una clase de uso 4, donde serían altamente susceptibles del ataque de hongos de pudrición y, en algunos casos, de termitas subterráneas.
Otra de las principales normas de diseño para emplear tableros, tanto en el interior como en el exterior, es instalarlos con un contenido de humedad similar al de sus condiciones de uso y mantenerlos ventilados. Así, los tableros empleados como revestimientos deben instalarse separados del muro mediante rastreles que permitan mantener una cámara ventilada y sin interrupciones del flujo de aire entre la parte inferior y superior del revestimiento.
Como ocurre con las cabezas de los elementos de madera, los cantos de los tableros sin protección no deben quedar expuestos al agua de lluvia o la otras fuentes de humedad.
Hace falta considerar un diseño constructivo que evite las acumulaciones de agua. Por ejemplo, los tableros empleados como revestimiento exterior suelen suministrarlos con sus cantos biselados o en orientaciones verticales y en el sentido de la veta de la madera para disminuir los riesgos de que se produzcan acumulaciones de agua.
En función de cada tipo de tablero estructural, los fabricantes suministran detalles constructivos sobre cómo resolver los tipos de juntas requeridas en los tableros situados al exterior. Estos detalles deben permitir los movimientos dimensionais de los tableros a consecuencia de las variaciones de las condiciones ambientales y, al mismo tiempo, evitar las infiltraciones o la retención de agua. El mismo es aplicable a los elementos de fijación empleados que deben ser resistentes a la corrosión. En estos casos, para garantizar los mejores resultados es importante seguir las recomendaciones del fabricante en cuanto a diseño constructivo, tipos de juntas, protección de cantos, sistema de fijación, etc.
((Fonte: Guía de la madera. Capítulo 2: Durabilidad. Documento de aplicación del CTE. Autor: Manuel Touza, CIS-Madera))