Madera aserrada para uso estructural

Los requisitos que debe cumplir la madera aserrada estructural de procedencia española están definidos en las normas UNE 56544 (para madera de coníferas) y UNE 56546 (para frondosas). La norma din 4074-1 es de aplicación para las especies procedentes del centro y norte de Europa. Para otras procedencias hay que aplicar las normas correspondientes. En estas normas se definen las calidades de la madera aserrada para uso estructural obtenida a partir de las principales especies comerciales, en su mayoría coníferas. Además de las características que definen las calidades y que se encuentran relacionadas con las propiedades mecánicas, estas normas también limitan otras características como la presencia de hongos cromógenos que ocasionan cambios de color, de hongos de pudrición o de ataques por insectos xilófagos, así como otras cuestiones generales como la presencia de madera de reacción o de deformaciones. Asimismo, hacen referencia a los contenidos de humedad de la madera y a las tolerancias dimensionales remitiéndose para ello a las normas correspondientes.

Es habitual la utilización de especies domésticas de madera. En Austria se utilizan principalmente picea, abeto, pino, alerce y abeto de Douglas, pero cada vez más, o en casos especiales, también se recurre a madera de frondosas domésticas, sobre todo roble, haya, fresno y falsa acacia.

En España, para uso estructural se comercializan sobre todo las maderas de pino silvestre, pino laricio y pino radiata, aunque la normativa (UNE 56544 y UNE 56545) también contemplan al pino pinaster y al eucalipto blanco. Otras especies como el roble, el castaño o el chopo también son utilizadas con frecuencia, aunque su caracterización para uso estructural aún no ha sido incorporada a la normativa existente.

Algunas normas establecen unas dimensiones para la madera aserrada de coníferas, como sucede con la norma din 4074-1 de acuerda a la siguiente tabla:

Para listones, tablas y tablones, las longitudes de suministro estándar se fijan en general en 4 metros. En casos especiales el mercado dispone de gamas comprendidas entre 3 y 6 metros.

Aunque no existe una norma de gamas dimensionales, las maderas escuadradas se encuentran disponibles por lo general con longitudes en intervalos de 0,5 metros. La longitud máxima suele estar limitada a unos 14 metros en función de las posibilidades de aserrado y transporte. Los incrementos de las dimensiones de la sección suelen ser de 20 milímetros. El límite máximo de las dimensiones de la sección viene a ser —según el diámetro del tronco— de unos 260 milímetros.

En el caso de la norma española UNE 56544 se distingue la pequeña escuadría (dimensiones en anchura menor o igual a 70 milímetros) de la gran escuadría (anchura mayor de 70 milímetros), a la que se denomina Madera Estructural Gruesa (meg). Las gamas dimensionales que se pueden encontrar en el mercado dependen de la disponibilidad de los suministradores o de los aserraderos, por lo que siempre es recomendable consultar a los proveedores. En todo caso conviene tener en cuenta que secciones hasta 250 x 300 milímetros o longitudes hasta 6 metros pueden encontrarse con cierta normalidad, y aunque dimensiones mayores también pueden encontrarse suelen ser excepcionales. Por citar un ejemplo, algunos aserraderos disponen de madera de pino silvestre en stock de dimensiones 300 x 300 milímetros y 6 metros de longitud, pudiendo suministrar incluso 400 x 400 milímetros y 8 metros de longitud.

La madera es por su naturaleza un material heterogéneo y como tal presenta importantes variaciones en sus parámetros. Por consiguiente, para utilizarla como elemento estructural, la madera debe clasificarse con el objeto de caracterizar sus propiedades mecánicas según el uso previsto. En principio hay que diferenciar entre los métodos de clasificación visual (en los que se evalúan visualmente características como el tamaño de los nudos, la desviación de la fibra o la anchura de los anillos de crecimiento, entre otros) y la clasificación mecánica (donde sus características no se evalúan visualmente sino a través de máquinas, como por ejemplo para determinar el módulo de elasticidad) o mediante otros equipos (como para determinar su densidad).

La utilización de la clasificación mecánica puede mejorar la clasificación visual de la madera, y la utilización conjunta de varias técnicas permite una estimación más ajustada de sus propiedades mecánicas.

Las calidades de la madera aserrada estructural quedan definidas en cada norma de clasificación. En el caso de las maderas españolas es la norma UNE 56544 la que define mediante clasificación visual las calidades ME1, ME2 y meg para las principales coníferas (pino silvestre, pino laricio, pino radiata y pino pinaster), y la UNE 56546 para algunas frondosas (eucalipto). Del mismo modo, la norma din 4074-1 de aplicación en Austria define las calidades visuales S7, S10, S13 y las calidades mecánicas MS7, MS10, MS13 y MS17.

Las propiedades mecánicas de estas calidades quedan definidas en la norma UNE EN 1912, que asigna una clase resistente a cada calidad de cada especie. Esta norma reúne en un solo documento todas las normas de clasificación de las diferentes procedencias y la correspondiente asignación de clases resistentes. Las características de las clases resistentes quedan a su vez descritas en la norma UNE EN 338. De este modo, la denominación completa de las propiedades mecánicas de la madera para uso estructural se realiza mediante la clase resistente.

Algunas de las calidades y clases resistentes más habituales quedan recogidas en la siguiente tabla, extraída de la norma UNE EN 1912:

Las calidades más habituales son la ME2 o la meg de las maderas españolas o las calidades S10 ó MS10 de maderas centroeuropeas, que dan lugar a clases resistentes entre C18 y C24. En casos especiales se pueden obtener calidades superiores con propiedades mecánicas más altas, como las calidades ME1 ó S13, MS13 ó MS17.

El diseño y cálculo estructural siempre debe realizarse de acuerdo a las normas correspondientes, como es la norma UNE EN 1995-1-1 Eurocódigo 5 de aplicación en los países de la Unión Europea, la norma din 1052 de aplicación en Austria y Alemania, o el Código Técnico de la Edificación (CTE DB SE M) en España.

En todos estos casos los métodos de comprobación son similares y se basan en los mismos criterios, aunque cada uno puede incluir características propias de cada país.

Conviene tener en cuenta que el Código Técnico de la Edificación, aunque su ámbito está restringido a la edificación, es de obligado cumplimiento en España y que se basa en los criterios y en los métodos definidos en el Eurocódigo 5.

Las tolerancias dimensionales quedan definidas en la norma UNE EN 336, que establece un contenido de humedad de referencia del 20% para definir las dimensiones nominales. Si las mediciones se realizan bajo un contenido de humedad diferente se debe aplicar una corrección de sus dimensiones del 0,25% por cada grado porcentual de humedad diferente del 20%, aumentando las dimensiones si se encuentra por debajo del 20% o reduciéndolas si se encuentra por encima del 20%. Esta corrección es válida para valores de humedad por debajo del 30% y es de aplicación con carácter general a las principales maderas de conífera para uso estructural que se comercializan en España con unas dimensiones comprendidas entre 22 y 300 milímetros.

Esta norma establece dos clases de tolerancia y, como mínimo, se debe cumplir la menos exigente (clase 1):

En el caso de las maderas austriacas, la norma de aplicación es la din 4074-1, que establece una humedad de referencia del 30% para definir las dimensiones nominales. Como medida media de contracción o hinchazón para las dimensiones se aplica una corrección del 0,24% por cada grado porcentual de humedad diferente del 30%.

Para las calidades S7, S10 ó MS 7 y MS10 con una humedad de referencia del 30% se permiten desviaciones dimensionales de entre 0,3 y 0,10% respecto a la dimensión nominal. Para las calidades MS13 y MS17 las desviaciones dimensionales permitidas son del 0,15%.

En las normas de clasificación se incluyen limitaciones al mecanizado de las piezas posterior a la clasificación. Normalmente se permite una cierta pérdida de dimensiones en previsión de un posible cepillado o lijado de las piezas clasificadas, pero no se permite desdoblar las piezas. En caso de mecanizar piezas clasificadas deben consultarse antes estas limitaciones, y en caso de sobrepasarlas la madera deberá ser clasificada de nuevo en base a las nuevas dimensiones nominales.

Para analizar la estabilidad dimensional de la madera, además de la humedad (se recomienda que sea inferior o igual al 20%), debido a la forma de crecimiento en la naturaleza es preciso tener en cuenta la forma del aserrado o despiece del tronco (distinguiendo si la pieza aserrada incluye la médula o no).

Es decir, si no se desea un fendado pronunciado de la madera ni grandes deformaciones como consecuencia del secado natural una vez colocada la madera en obra, es recomendable la selección de piezas sin presencia de médula en su interior (figura c) o, en su defecto, que sólo la contenga en alguna de sus caras.

En la mayor parte de los casos no es preciso aplicar una protección química a la madera estructural, siempre que se tomen las medidas adecuadas de protección pasiva mediante un diseño adecuado e inteligente, se elija la especie de madera adecuada para cada clase de uso y se controle que el contenido de humedad de la madera se encuentre dentro de los márgenes adecuados respecto a las condiciones ambientales del lugar donde vaya a ser colocada.

Serán en los elementos estructurales de madera expuestos a la intemperie los que se deban proteger mediante protección química. Estas medidas de protección pueden definirse de acuerdo a la norma UNE EN 335, en la que se basan igualmente las indicaciones del Código Técnico de la Edificación.

La madera aserrada estructural para construcción no vista suele suministrarse sin cepillar. Para la fabricación de madera laminada o el montaje de estructuras vistas se suele ofrecer cepillada.

Atendiendo a las dimensiones de las piezas (como sucede con la clasificación contemplada por la norma din 4074), la madera escuadrada o madera aserrada en general puede utilizarse para casi todas las aplicaciones estructurales como vigas o cargaderos, viguetas de forjado, correas y cabios de cubiertas y demás elementos portantes, pasando por pilares, zancas de escalera, etc.

Los tablones se utilizan para construir elementos superficiales sometidos a cargas (como bases de andamios, entablados superficiales de cubiertas o base de forjados). Las láminas para la fabricación de madera laminada se encuentran dentro del grupo de los tablones. También se utilizan para construir algunos elementos prefabricados, como las cerchas ligeras con placas clavo.

Las tablas son de aplicación universal. Según el acabado superficial (cepillada, sin cepillar, machihembrada o con diferentes mecanizados) sus aplicaciones van desde la materia prima para la posterior transformación hasta la fabricación de paneles para encofrado.

Los listones se utilizan por lo general como pequeños elementos para nivelar o como enrastrelado bajo suelos, cerramientos de cubiertas y fachadas.

Otras formas de utilización de la madera en bruto también son posibles. En algunas regiones se pueden encontrar otros formatos típicos de utilizar la madera, como puede ser la madera en rollo, ya sea descortezada o sin descortezar, o con diferentes tipos de mecanizado y acabados. Este es el caso particular del conocido en Italia como Travi Uso Trieste, que consiste en rollizos de picea casi enteros y parcialmente escuadrados.