Materiales Estructurales Avanzados: Acero y Madera Laminada Encolada en la Construcción Moderna

Sistemas Estructurales de Acero: Ventajas y Desafíos

Los sistemas de acero, basados en la combinación de tubos y esferas, se presentan como una solución idónea y económica para cubrir grandes luces en la construcción. Su ligereza, estabilidad, rigidez y gran resistencia los convierten en estructuras hiperestáticas de alta fiabilidad.

Ventajas de las Estructuras de Acero

• Sencillez conceptual: Su diseño basado en tubos y esferas facilita su comprensión y aplicación.
• Economía y eficiencia: Idóneos y económicos para cubrir grandes luces.
• Propiedades mecánicas superiores: Ofrecen ligereza, estabilidad, rigidez y una gran resistencia, siendo estructuras hiperestáticas muy robustas.
• Bajo mantenimiento: Los elementos de acero requieren poco mantenimiento a lo largo de su vida útil.
• Libertad de diseño: El uso del acero permite una gran flexibilidad y libertad en el diseño arquitectónico y estructural.
• Optimización estructural: Posibilidad de suprimir elementos estructurales secundarios, simplificando la construcción.
• Montaje rápido y sencillo: Facilita la reducción de la mano de obra y acelera los tiempos de ejecución.
• Integración de instalaciones: Permiten la colocación de elementos auxiliares y el paso de instalaciones con facilidad.

Inconvenientes y Consideraciones de las Estructuras de Acero

• Complejidad del cálculo: Dificultades para la realización del cálculo de estas estructuras debido a su complejidad.
• Tensiones térmicas: Dada la gran dimensión que alcanzan, es necesario incluir el cálculo de las tensiones térmicas.
• Vulnerabilidad en transporte y montaje: Pueden sufrir daños en los procesos de transporte, montaje y puesta en obra, por lo que es crucial cuidar estos aspectos.
• Precisión en obra: Exige precisión en los procesos de replanteo y ejecución de la obra.
• Resistencia al fuego y corrosión: Es necesario un especial cuidado en lo que se refiere a la resistencia al fuego y a la corrosión, requiriendo tratamientos específicos.

Madera Laminada Encolada (MLE): Innovación y Sostenibilidad

Ventajas de la Laminación en Madera

La técnica de laminación encolada para la madera ofrece múltiples beneficios que mejoran sus propiedades y amplían sus posibilidades de uso estructural:

• Eliminación de nudos: Se eliminan los nudos, puntos débiles naturales de la madera maciza.
• Supresión de nódulos de resina: Se suprimen los nódulos de resina, que pueden afectar la uniformidad y el acabado.
• Prevención de fendas de secado: No aparecen fendas de secado, lo que contribuye a una mayor estabilidad dimensional.
• Mayores secciones: Posibilidad de obtener mayores secciones y longitudes que con la madera maciza, permitiendo estructuras de gran envergadura.

Tipos de Tableros con Uso Estructural

Existen diversos tipos de tableros derivados de la madera con aplicaciones estructurales, cada uno con características específicas:

1. Tableros de Partículas

   Formados por virutas de madera que se encolan por medio de resinas sintéticas termoendurecibles y polimerizadas mediante presión a alta temperatura.

   • Tipos: Homogéneo, a tres capas, hidrófugo e ignífugo.
   • Según la densidad: Ligeros, semipesados y pesados.

2. Tableros de Fibras Orientadas (OSB)

   Formados por fibras de madera astilladas, planas y anchas, comprimidas y dispuestas en distintas capas y orientadas en la dirección longitudinal del tablero, lo que les confiere alta resistencia.

3. Tableros de Tablas

   Utilizados comúnmente para entarimados, constituidos por tablas machihembradas o lengüetadas por el canto. Pueden ser también encoladas para mayor estabilidad.

4. Tableros Contrachapados

   Se denomina chapa a una lámina muy delgada de madera con un espesor inferior a 5mm que se obtiene por el desenrollo de un tronco que gira a alta velocidad. El encolado de las chapas se realiza alternando fibras paralelas a la dimensión mayor del panel con fibras perpendiculares, sometiendo luego la pieza al prensado con control de temperatura para el correcto fraguado de la cola.

   Características de los Tableros Contrachapados:

   • Resistencia bidireccional: Ofrecen resistencia en las dos direcciones principales.
   • Propiedades uniformes: Presentan propiedades mecánicas uniformes en toda su superficie.
   • Ligereza y resistencia: Escaso peso, siendo un material muy resistente en relación a su peso.
   • Facilidad de curvado: Permite el curvado con facilidad, ampliando las posibilidades de diseño.
   • Durabilidad y resistencia a la humedad: La utilización de resinas fenólicas en su fabricación permite su uso como material estructural de gran durabilidad y como material de encofrado resistente a la humedad.

5. Tableros Laminados

   Tableros compuestos por varias capas de madera encoladas, similares a la MLE pero a menudo con fines más decorativos o de menor escala estructural.

6. Tableros Mixtos o Complejos (Panel Sándwich)

   Compuestos por un núcleo interior con la adecuada rigidez y capacidad de aislamiento, y tableros exteriores contrachapados, ofreciendo soluciones ligeras y aislantes.

Propiedades Destacadas de la Madera Laminada Encolada (MLE)

La MLE presenta un conjunto de propiedades que la hacen un material de construcción muy valorado:

1. Estabilidad ante agentes agresivos: Solo es necesario protegerla de ataques de hongos e insectos y asegurar la ventilación en zonas ocultas o de difícil acceso. Para humedades superiores al 20%, se requiere protección especial.
2. Mejora de cualidades mecánicas: Se mejoran sus cualidades mecánicas y el comportamiento estructural, así como su homogeneidad en el laminado y encolado, superando a la madera maciza.
3. Durabilidad considerable: La durabilidad es considerable por ser inoxidable y por tener un envejecimiento estable, lo que garantiza una larga vida útil.
4. Mantenimiento y protección: La madera, por ser un material biológico, requiere un cuidado mantenimiento y protección adecuados para preservar sus propiedades.
5. Comportamiento frente al fuego: La madera es combustible, pero los procesos de fabricación de la MLE mejoran significativamente su comportamiento ante el fuego. Además, la madera no es conductora del calor.

   Durante la Acción del Fuego, la Madera:

   • Arde con llamas, pero se carboniza la superficie.
   • La capa de carbón formada impide que el oxígeno pase al interior de la pieza, frenando el avance del fuego.
   • La capa exterior carbonizada actúa como aislante natural.
   • Para aprovechar este comportamiento, las piezas se diseñan con una sección mayor que la de cálculo, conocida como "sección de sacrificio al fuego", que permite mantener la integridad estructural durante un tiempo determinado.