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La madera es una sustancia fibrosa, esencialmente heterogénea, que proviene
de los árboles; en consecuencia, sus propiedades están íntimamente relacionadas
con la composición de las células originales propias de cada especie
vegetal. Por otro lado, las vigas de un mismo árbol pueden tener características
diferentes en función de la parte del árbol de donde se hayan extraído
(albura o duramen).
En cuanto a la resistencia de la madera, no será, obviamente, la misma si el
esfuerzo actúa en la misma dirección del eje de las fibras o perpendicularmente
al propio eje. Otras consideraciones, como por ejemplo la presencia de
nudos, hendiduras, vetas, o bien la ya citada coincidencia entre la dirección del
esfuerzo y la dirección de las fibras, son parámetros que también hay que tener
presentes de cara a valorar aquella propiedad.
Asimismo, el contenido de humedad de la madera repercute considerablemente
en sus prestaciones. Se considera un grado de humedad aceptable el situado
entre un 13% y un 18%. Un aumento del porcentaje de humedad representa,
prácticamente, un aumento de volumen y una disminución de resistencia, que puede llegar a descender hasta el 50% si la humedad de la madera es superior al 30%.
La densidad normal de la madera oscila entre 0,4 t/m3 y 0,5 t/m3 y la resistencia aproximada a la rotura por compresión es de 50 N/mm2.
El valor del módulo de elasticidad a la flexión de la madera en el sentido transversal de las fibras puede variar de 400 a 500 N/mm2, mientras que en el sentido
longitudinal a las fibras el valor del módulo oscila entre 8.000 y 18.000 N/mm2.
Para humedades de la madera distintas del 15%, se puede aplicar el siguiente
criterio: por cada incremento del 1% de humedad, el módulo de deformación
varía en la misma proporción, pero a la inversa.
Las tensiones admisibles para la madera son:
| Esfuerzo | Coníferas | Frondosas |
| Flexión estática | 10 | 15 |
| Tracción paralela a las fibras | 7 | 10.5 |
| Compresión paralela a las fibras | 8 | 11 |
| Compresión perpendicular a las fibras | 4 | 6 |
| Cortante paralelo a las fibras | 1 | 1,5 |
Valores expresados en/N mm2.
Los valores de la tabla corresponden a una humedad de la madera inferior al 18%; los porcentajes superiores o inferiores a este grado de humedad supondrán,
lógicamente, resistencias diferentes. Hay que tener presente, además,
que las tensiones expresadas deben modificarse en función de los defectos
que pueda presentar la madera. El valor de minoración puede consultarse en la
UNE 56.525; en ningún caso podrá ser inferior a 0,7.
Las vigas sobre las que se actúa con un refuerzo por losa de hormigón conectada
con pernos han de ser de madera maciza; las luces que se les pueden
aplicar llegan hasta los 6 m. Tradicionalmente, las dimensiones de las vigas tienen
una cierta proporción entre la longitud y la anchura.
La clase de servicio previsto para las vigas de madera estudiadas aquí es del
tipo 1, según lo estipulado en el Eurocódigo 5, es decir, para una temperatura
de unos 20º y para una humedad relativa del aire no superior al 65%.
El valor de las acciones para los cálculos de resistencia se modificará en función
de la clase de servicio, en este caso la 1, y de la duración de la carga. Los
factores de modificación (kmod) son:
- Para carga permanente = 0,6
- Para sobrecarga de uso = 0,8
Si, como es habitual, actúan varias acciones (permanentes y variables), el valor
kmod que se deberá aplicar será el de más corta duración, en este caso 0,8.
Para los cálculos de deformación, el valor de las acciones se modificará en función
de la clase de servicio, en este caso la 1, y de la duración de la carga. Los
factores de modificación (kdef) son:
- Para carga permanente = 0,6
- Para sobrecarga de uso = 0,25
Si, como suele ocurrir, actúan varias acciones (permanentes y variables), la
contribución a la deformación total se calculará de forma separada para cada
acción.
Respecto al cálculo de las flechas, hay que contar con la fluencia originada por
las cargas permanentes que actúan a largo plazo. El valor del coeficiente de multiplicación de la flecha instantánea puede variar entre 1 y 2,5, según sea la relación entre la carga permanente y la variable. Veamos algunos valores recomendables en función de la mencionada relación:
- Qd / Gd = 2 coeficiente = 1,75
- Qd / Gd = 1 coeficiente = 2
- Qd / Gd = 0,5 coeficiente = 2,5
- Qd = suma de cargas variables en el tiempo
- Gd = suma de cargas permanentes en el tiempo
En cualquier caso, los valores límites de deformación (flecha) recomendables son:
- L / 240 (cuando no afecten a elementos estructurales)
- L / 480 (cuando afecten a elementos estructurales)
- L / 100 en voladizo
Para casos normales, los efectos diferidos se pueden tener en cuenta, si la
madera que se coloca tiene una humedad inferior al 18%, multiplicando por 1,5
la flecha instantánea debida a las cargas; si la humedad es superior al 18%,
deberemos multiplicarla por 2.
