HERIDAS EN LA MADERA
Imagen de portada: Heridas en la madera | Fuente: Redbubble. Edición: Toca Madera.
Como ya sabemos, uno de los mayores problemas a los que se enfrenta la madera en el sector de la construcción es a su desconocimiento, y correspondiente desconfianza en su utilización.
Parte de esta falta de entendimiento es causa de la ausencia de formación que existe, sin embargo, muchas veces, esta incredibilidad a la hora de trabajar con la madera se debe a que nos cuesta asimilar cómo funciona. Por suerte, la madera es un material natural que proviene de un ser vivo, el árbol, como también somos nosotros. Este hecho es muy importante no perderlo de referencia para poder entender muchos de los comportamientos que tiene la madera.
LA MADERA ARDE
¿Qué nos ocurre cuando nos hacemos un corte, un rasguño o una quemadura en la piel? Se nos forma una costra, que a efectos prácticos no es más que un recubrimiento sobre la superficie dañada para proteger la piel de debajo.
¿Cómo reacciona la madera frente al fuego? Partiendo de que la madera no arde tan fácilmente como se cree, una vez que comienza tiene un comportamiento muy similar al de la costra del cuerpo humano. La combustión produce en la madera una zona superficial, llamada zona de carbonización, la cual ha perdido su capacidad resistente, pero ha adquirido una capacidad aislante 6 veces superior a la inicial, con la cual protege la zona interior, manteniéndola intacta y sin alterar sus propiedades resistentes.
Por ejemplo, otro caso de similitud con la madera es el que pudimos ver en el artículo de DE CAJÓN: Composición del CLT, al igual que nosotros, este material resiste mejor los esfuerzos en sentido longitudinal, dirección de las fibras, que en dirección transversal.
La relación de conducta que puede tener la madera con otros ejemplos de la naturaleza, es un campo de trabajo que se está manifestando en la actualidad, como puede ser el concepto de origen del Pabellón BUGA, basado en el esqueleto del erizo de mar.
Más allá de estas semejanzas conceptuales, para analizar y determinar la seguridad de un elemento estructural de madera, en este caso contra incendios, es necesario recurrir a la normativa vigente, que nos garantice el cumplimiento de su utilización.
NORMATIVA
Limitándonos al área del territorio español, dependiendo del ámbito de obra a la que nos enfrentemos, disponemos de varias normativas:
– Código Técnico de la Edificación (CTE) regulariza las obras de edificación. Organizado en Documentos Básicos (DB) y Anejos, entre ellos los de Seguridad de Incendio (SI)
–Real Decreto 2267/2004, es el reglamento de las construcciones industriales, a excepción de los que conlleven actividades químicas, militares, agropecuarias y casos concretos.
Si en alguna obra confluyen tanto actividades industriales como de uso regulado por el CTE, se determinará la utilización de una u otra en función de las superficies de sectorización.
–UNE-EN 1995-1-2: Eurocódigo 5, normaliza los proyectos de estructuras de madera.
–Real Decreto 842/2013, del 31 de octubre, clasifica los productos de construcción en función de sus propiedades de reacción y resistencia frente al fuego.
CÁLCULO
Como hemos visto con el ejemplo de la costra, el problema que pueden presentar las piezas de madera tras un incendio, no es tanto de pérdida de resistencia, sino de reducción de su sección. Por ello, es necesario dimensionar los elementos estructurales de madera para que aún perdiendo esa zona carbonizada, mantenga su capacidad portante.
Un método de cálculo de este dimensionado estructural es el que recoge el CTE, el método de sección reducida. Es el resultado de eliminar a la sección inicial la profundidad eficaz de carbonización (def)en las caras expuestas al fuego, durante el periodo de tiempo que se considere el incendio.
Este análisis es individual y parte de las hipótesis de igualdad de condiciones de contorno y apoyo de la pieza a las iniciales y de exclusión de posibilidad de dilataciones térmicas.
Para calcular la profundidad eficaz de carbonización(def), primero es necesario calcular la profundidad carbonizada nominal de cálculo (dchar,n), la cual depende del tiempo de exposición al fuego y de la velocidad de carbonización nominal de la madera.
dchar,n = t * βn (mm)
Este parámetro representa la distancia que hay entre la superficie exterior de la sección inicial y la línea que define el frente de carbonización.
El tiempo(t) de exposición al fuego mínimo que deberá aguantar cada elemento de madera está regulado en cada una de las normativas anteriormente citadas.
La velocidad de carbonización nominal de cálculo de maderas sin protección artificial (βn),expresada en mm/min, se clasifica dependiendo de la densidad característica de la madera de cálculo según se recoge en la Tabla. E.1. del CTE- DB.S.I. Anejo SI E.2.3.1 Esta clasificación divide las maderas en coníferas y frondosas, y a su vez en madera maciza (MA), madera laminada encolada (MLE) y madera microlaminada (LVL).
Una vez hallada la carbonización nominal de cálculo, se puede calcular la profundidad eficaz de carbonización (def), siendo la suma de la profundidad nominal (dchar,n)y de la profundidad de sección afectada por la temperatura (d0) multiplicada por el coeficiente de seguridad (k0), el cual obtiene un valor si las superficies están protegidas o no, y si el tiempo de exposición al fuego supera o no los 20 min.
def = dchar,n +d0 * k0 (mm)
El valor (d0) siempre es 7 mm. Se considera que el efecto de la temperatura en las propiedades de la pieza disminuye un 30% a los 80ºC, momento en el que la pieza adquiere un valor constante de carbonización de aproximadamente 25 mm, d0 = 0,30 *25 ≈ 7 mm.
Calculada la profundidad eficaz de carbonización (def) podemos conocer la sección resultante que permanece intacta tras el incendio y comprobar si es suficiente para resistir los esfuerzos del proyecto. En caso de no ser apta, deberíamos ir a piezas de mayor magnitud o de densidades diferentes que nos permitieran llevar a cabo nuestro objetivo.
EJEMPLO EXPERIMENTAL
Para finalizar, y porque muchas veces ocurre que nos fiamos más de lo que vemos que de lo que nos cuentan, en el siguiente video podéis ver un ejemplo experimental que se realizó en Letonia, en julio 2017, con el fin de romper falsos mitos sobre la reacción y resistencia de la madera ante el fuego.
Dicho experimento consistió en prender fuego a dos casas iguales, del mismo tamaño, dispuestas por igual y cargadas ambas con 2 toneladas en la cubierta. Sin embargo, existe una diferencia, la casa que está en la derecha es de madera, mientras que la de la izquierda es de bloques de cerámica, vigas de metal y ventanas de plásticos.
BIBLIOGRAFÍA
CTE. Documento Básico. SI Seguridad en caso de incendio, (2010). Anejo SI E. Resistencia al fuego de las estructuras de madera.
VV.AA. (2014). Guía de la madera(II). Productos básicos y carpintería. Ed. AITIM, Madrid.
Arriaga, F., Peraza, F., Esteban, M., Íñiguez-González, G., Bobadilla, I. y García, F. (2002). Intervención en estructuras de madera. Ed. AITIM, Madrid.
Argüelles Álvarez, R., Arriaga, F., Esteban, M., Íñiguez-González, G. y Argüelles Bustillo, R (2013). Estructuras de madera. Bases de cálculo. Ed AITIM, Madrid.
Editores del post: Maderayconstruccion
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