¿Qué características de la madera hacen que sea un buen material para construir?
Dependiendo de la especie de madera, sus correspondientes niveles de rendimiento contrastan significativamente. Por ejemplo, el acero tiene más competencia con la madera en cuanto a valor y resistencia que el concreto.
"Propiedades de la
madera" significa simplemente cómo reaccionará este material bajo diversas condiciones ambientales que podrían dañar el edificio y sus ocupantes.
La tendencia de la madera a mostrar un comportamiento indeseable puede reducirse o eliminarse por completo mediante tecnologías de procesamiento, aunque es una cualidad inherente al material.
Las propiedades de los materiales son las características de un material que determinan su respuesta a diversos estímulos del entorno. Estas propiedades pueden ser de naturaleza física, química o biológica, y varían en función del material concreto.
Anisotropía La madera es anisotrópica, lo que significa que sus propiedades varían en función de la dirección en que se examine. Su comportamiento es bueno en situaciones en las que se origina la compresión, la tracción, la flexión o el cizallamiento. Es un material cuyo rendimiento estructural compite en cierta medida con el acero y supera al concreto.
La capacidad de la madera para soportar diversos estados de tensión se ve muy afectada por varios factores. El principal objetivo de un material de construcción es su aptitud estructural. Esto quiere decir que al apilar estos materiales, que mantengan su equilibrio a partir de la deformación causada por el sistema de fuerzas (incluida la gravedad) que actúan sobre ellos.
El comportamiento estructural de la madera puede entenderse examinando cómo se comportan los materiales cuando están sometidos a una fuerza. Se deforman en función de las cargas que soportan. En nuestra cultura, el concreto armado es omnipresente y da la impresión de rigidez. Sin embargo, este material no hace evidente que la deformación es una manifestación de la capacidad de un material para soportar cargas.
El término tensión admisible significa que el material puede soportar una determinada cantidad de presión antes de romperse. En el caso de la madera, el esfuerzo (la cantidad de madera que se estira o tira) es más importante que la compresión (la presión sobre la madera).
Flexión Por lo tanto, podemos estar de acuerdo en que las deformaciones del material provienen de los esfuerzos de flexión.
Esta es la situación más común en la construcción, ya que es necesaria para cualquier superficie plana, horizontal o inclinada, como techos y entrepisos.
La madera fue el único material disponible en cantidades suficientes y de calidad adecuada para los tejados, entrepisos y diversos elementos estructurales hasta finales del siglo XVIII. Esto expresaba su capacidad para soportar importantes deformaciones por flexión sin derrumbarse. Ahora vamos a entrar en más detalles sobre este tema. Nos preguntaremos cuáles son las variables clave de los materiales de construcción con uso estructural dominante.
Elasticidad, tensión admisible, peso especifico El módulo de elasticidad (E) puede considerarse como la identificación oficial de un material. Nos indica la rigidez o la resistencia al cambio de un material cuando está sometido a una tensión o un esfuerzo.
La tensión admisible es la tensión máxima que puede soportar un material de construcción mientras se utiliza en la obra.
¿Por qué introducimos a menudo el peso específico (Pe), aunque tengamos poca o ninguna idea sobre él y no le demos mucha importancia?
La mayor parte de las cargas gravitatorias que soporta un edificio proceden de sus componentes materiales. Como estimación, las técnicas tradicionales de construcción con estructuras de concreto y muros de mampostería suponen un peso del edificio de entre el 70% y el 80% de su peso total utilizable.
Un alto porcentaje del peso que debe soportar una estructura arquitectónica proviene de la materialidad de la propia caja. Entre el 70-80% del peso lo aportan las estructuras, lo que significa que el 50% es necesario para soportar la propia caja.
El peso medio de la madera es un 25% del del concreto armado. Sin embargo, esta historia no termina aquí porque el concreto sólo puede gestionar adecuadamente la deformación por compresión debido a las características de su material.
La historia del concreto armado es interesante porque, al combinarlo con el acero, el nuevo material absorbía los esfuerzos de flexión. La mayoría de la gente conoce el eje neutro y cómo su ubicación determina que, por término medio, sólo un tercio de la altura de una pieza experimente esfuerzos. Lo que esto significa es que debemos utilizar dos tercios del volumen como relleno y enlace entre ambos materiales (concreto y acero).
La diferencia de peso entre los dos materiales es de 12, siendo el concreto sólo un 8%. Este cambio nos lleva a comparar los valores de la tensión de trabajo de cada material con más detalle.
De esta relación se desprende que la madera es, por término medio, dos veces más resistente a la compresión y a la tensión (en la dirección de las fibras) que el concreto.
¿Qué podemos aprender de los cuadros anteriores? • El concreto es tan flexible como la madera dura.
• El concreto más que duplica en rigidez a las maderas blandas.
• La diferencia de valores de elasticidad entre varios puntos de la madera es superior a tres.
Ya tenemos los tres parámetros - Un material, como la madera, se clasifica como material ligero ya que su peso específico (densidad) es inferior al 10% de la densidad del concreto. Esto significa que las cargas sobre la estructura serán menores.
- La madera es, por término medio, dos veces más resistente que el concreto.
- La madera tiene un módulo de elasticidad que la hace tan fuerte como el concreto en algunas especies, y la mitad o incluso menos fuerte en otras.
La combustibilidad La madera es un material basado en el carbono que se somete a la fotosíntesis para crecer. No es de extrañar que la madera arda por el carbono, y que libere energía al hacerlo. De hecho, la "biomasa" (término que designa la combustión de materiales orgánicos) se está convirtiendo en una popular fuente de energía alternativa.
Lo que hay que subrayar no es la rapidez con la que la madera arde, sino cómo reaccionan los materiales de construcción sometidos al fuego. La madera que se utiliza en las estructuras se comporta, por lo general, de forma tan segura como -o más segura que- otros materiales de construcción cuando se someten a un calor intenso y a las llamas. Hay que distinguir el término combustión del problema del fuego, aunque a primera vista puedan parecer sinónimos.
En caso de incendio, el vidrio es el material más incombustible utilizado en la construcción. Explota a temperaturas de entre 300 y 400 Cº, lo que ocurre entre 10 y 15 minutos después de su inicio.
El acero, que se considera erróneamente un símbolo de resistencia en los incendios, se debilita rápidamente cuando se calienta a 600 grados centígrados; esto suele ocurrir entre 20 y 30 minutos después del inicio del fuego. Además, el fenómeno de la "fluencia" hace que las estructuras metálicas se comporten de forma similar al caucho.
El
aluminio no se comporta tan bien como el acero, y su comportamiento es similar pero en periodos de tiempo más cortos. Además, la resistencia inicial del aluminio es menor que la del acero.
De todos los materiales de construcción, los plásticos son probablemente los más peligrosos durante un incendio. Aunque suelen arder lentamente, los gases que emiten pueden ser muy perjudiciales para la salud. Según las estadísticas, el 90% de las personas que mueren en incendios sucumben por asfixia o intoxicación por gases.
Veremos que lo importante no es el fuego en sí, sino cómo se comporta en el tiempo. Que durante un incendio podamos salvar vidas.
Todos los materiales de construcción tienen sus propios puntos débiles frente al fuego.
El tema en cuestión no se llama combustibilidad, sino el comportamiento de un material cuando se expone al fuego. La madera tiene múltiples ventajas en este escenario. Una de las razones por las que se eligió la madera para el llamado Pabellón Utopía de la Exposición Universal de 1998 (Lisboa) fue su previsible reacción en caso de incendio. Según las estrictas normas europeas, la madera seguiría funcionando correctamente durante 90 minutos en caso de incendio.
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