Estructura de Madera
vs
Estructura de Hormigón
Tipos de Estructuras
Estructura, en construcción, es el nombre que recibe el conjunto de elementos, unidos, ensamblados o conectados entre sí, que tienen la función de recibir cargas, soportar esfuerzos y transmitir esas cargas al suelo, garantizando así la función estático-resistente de la construcción.
La estructura de un edificio soporta, además de las cargas de la edificación, su propio peso y otras situaciones que alteran su carga inicial. Existen diferentes elementos de construcción para realizar estructuras. Cada uno tiene una naturaleza, y dependiendo del que elijamos, otorgará unas cualidades y debilidades a esta.
Los principales materiales utilizados para la construcción de una estructura son:
Hormigón
Armado o pretensado, con elementos prefabricados o realizados in situ. Es el sistema de construcción más utilizado en todo el mundo en la actualidad, ya que es una material altamente resistenteAcero
Material fuerte y a la vez flexible, tiene propiedades de ductilidad y plasticidad, por lo que puede experimentar doblaje sin sufrir grietas por lo que es utilizado en zonas propensas a terremotos y desastres naturales.Madera
Material de poco peso, más fácil de maniobrar sin usar maquinaria pesada que los descritos anteriormente. Se pueden conseguir estructuras resistentes, aunque es un material que comporta cierto riesgo por las diferentes patologías que puede llegar a sufrir con el paso del tiempo.
Materiales: Madera y Hormigón
La madera es un elemento constructivo con funciones estructurales. Pero hay que tener en cuenta que la construcción con este material conlleva unos problemas característicos propios de la naturaleza del material en sí, limitaciones intrínsecas de ésta, como son la biodeteriorabilidad, la combustibilidad, la deformabilidad, la degradación por agentes externos, la higroscopidad, la hendibilidad* o rajabilidad*, además de las malformaciones más relevantes como son los defectos de crecimiento como la fibra torcida o nudos.
Vamos a hablar de dos agentes físicos a los que la madera es muy sensible por sus propias características: el agua y el fuego.
El acción del agua
Una de las más peligrosas para la madera y de presencia obligada en todos los edificios y casas. Repercute en que tarde o temprano una construcción de este tipo sufrirá la acción de este agente. El acción del agua se centra en dos aspectos:
- Constitución de un ambiente adecuado para el biodeterioro
- Movilidad higroscópica de la madera
Uno de los principales inconvenientes de la madera viene determinado por su higroscopicidad, que depende de la humedad relativa del ambiente y del contenido de humedad de ésta. Agentes relacionados con factores climáticos y meteorológicos que causan deformaciones, desplazamientos, hinchamientos, etc.
Esta característica, hace que un factor climatológico como es la humedad, pueda derivar en un grave problema de cambios de dimensión, que afectan directamente a su capacidad resistente, llegando a provocar fallos de resistencia y rigidez de los elementos estructurales.
Otro problema que se puede producir y que está directamente relacionado con la humedad, son las pudriciones por hongos. Éstas producen una pérdida de masa en la madera y en consecuencia de su resistencia específica. Se puede identificar con la aparición de cambios de coloración, destonificaciones y manchas de hongos.
Otra dificultad a la que se enfrenta este material son los agentes xilófagos, organismos vivos que se nutren comiendo la propia madera, reduciendo su capacidad estructural, llegando a ver comprometida la propia resistencia de la estructura y edificación.
Otro problema que se puede producir y que está directamente relacionado con la humedad, son las pudriciones por hongos. Éstas producen una pérdida de masa en la madera y en consecuencia de su resistencia específica. Se puede identificar con la aparición de cambios de coloración, destonificaciones y manchas de hongos.
Otra dificultad a la que se enfrenta este material son los agentes xilófagos, organismos vivos que se nutren comiendo la propia madera, reduciendo su capacidad estructural, llegando a ver comprometida la propia resistencia de la estructura y edificación.
Es normal que en una edificación intervengan uno o varios de estos agentes simultáneamente, como por ejemplo la combinación de humedad+hongos+insectos.
Cualquiera de ellos por separado o en conjunto pueden producir distintos fallos en la construcción.
Los más significativos que se pueden producir en una estructura de madera son:
- Los que afectan a la solidez, como pérdida de capacidad mecánica (resistencia), estabilidad, rigidez, lo que conlleva una pérdida en seguridad.
- Los que afectan a la utilidad, como puede ser la pérdida de nivelación, horizontal o vertical, con su respectiva repercusión en la durabilidad.
- Los que afectan a la parte estética, como son los cambios de coloración o las fisuraciones. Estas suelen tener una mínima relevancia estructural.
Olvídate del mantenimiento de la madera.
Utiliza vigas de hormigón pretensado.
La combustibilidad de la Madera
El fuego afecta directamente a la construcción, y para esto, no hay necesidad expresa de un incendio en sí, también se pueden provocar en elementos de madera cerca de conductos de humos o chimeneas, provocando quemaduras causadas por contacto.
La principal estrategia contra este elemento es sobredimensionar las piezas respecto a las secciones mínimas estrictas para sus necesidades mecánicas.
Sin embargo, el comportamiento de la madera ante el fuego depende de otras circunstancias entre las que se encuentran:
- La especie, peor la de poros gruesos y dispersos.
- El estado de conservación, peor en maderas envejecidas, agrietadas o infectadas
- La relación superficie/volumen de la pieza, peor cuanto más alta sea ésta
Hay disposiciones que pueden mejorar la durabilidad de la madera, como por ejemplo:
- Aireación de los elementos de madera
- Evitar condensaciones si la madera queda empotrada u oculta
- Facilitar la evacuación de agua y lluvia en madera vistas. - En caso de elementos de apoyo, como son los pilares, adoptar medidas que dejen las piezas levantadas y separadas del suelo
- Proteger a la madera del contacto con tuberías frías o húmedas y separarla todo lo posible de ellas
- Garantizar la accesibilidad a las superficies de madera, de manera que se puedan cubrir periódicamente con tratamientos protectores como son el barniz o pintura y llegado el caso, sean de fácil reemplazo o reparación.
- Disponer siempre de goterones en elementos horizontales y evitar superficies horizontales expuestas al exterior
En cambio, cuando hablamos de hormigón, destacan cuatro características o cualidades de éste. Las cuatro propiedades principales son: la trabajabilidad, la cohesividad, la resistencia y la durabilidad.
Como material de construcción se caracteriza por su capacidad resistente como hormigón estructural (armado y pretensado), su capacidad de aislamiento acústico y por su elevada inercia térmica, así como por sus irrelevantes costes de mantenimiento.
Como material de construcción se caracteriza por su capacidad resistente como hormigón estructural (armado y pretensado), su capacidad de aislamiento acústico y por su elevada inercia térmica, así como por sus irrelevantes costes de mantenimiento.
El hormigón armado muestra resistencia a tracción y compresión, y además, el hormigón actúa como elemento protector de la armadura metálica. Un conjunto con una larga vida útil, aunque existen algunos tipos de patologías del hormigón como pueden ser:
Fisuras en el hormigón armado. La mayoría de ellas no comprometen la resistencia de la estructura, aunque la reparación de estas no atiende sólo a motivos estéticos, sino también funcionales o de durabilidad, ya que estas fisuras favorecen la aparición de otras patologías como son la corrosión de armaduras o la carbonatación.
La carbonatación. Una de las principales causas de su deterioro y el principal efecto de ésta es la oxidación de las armaduras. Es un proceso químico y en sí misma no es ninguna patología, pero sus efectos sí que se pueden considerar patológicos ya que reducen la durabilidad y / o resistencia. Se produce cuando el CO2 del ambiente consigue penetrar a través de los poros del hormigón hacia el interior. Una vez en el interior del hormigón, el dióxido de carbono actúa con el hidróxido cálcico del cemento de la mezcla, formando carbonato cálcico insoluble.
La carbonatación. Una de las principales causas de su deterioro y el principal efecto de ésta es la oxidación de las armaduras. Es un proceso químico y en sí misma no es ninguna patología, pero sus efectos sí que se pueden considerar patológicos ya que reducen la durabilidad y / o resistencia. Se produce cuando el CO2 del ambiente consigue penetrar a través de los poros del hormigón hacia el interior. Una vez en el interior del hormigón, el dióxido de carbono actúa con el hidróxido cálcico del cemento de la mezcla, formando carbonato cálcico insoluble.
Por efecto de la oxidación de las armaduras éstas tienden a aumentar su volumen, lo que genera tensiones internas en el hormigón que se traducen en forma de fisuras y grietas
Las principales causas de la carbonatación son:
La aluminosis es una patología del hormigón que consiste en una pérdida de firmeza y alteración progresiva de este material en estructuras que han utilizado cemento aluminoso para la fabricación del mismo.
El hormigón pierde sus propiedades haciéndose menos resistente y más poroso, lo que provoca una carbonatación y pérdida de la adherencia del material, poniendo así en peligro la estabilidad del edificio.
El uso de cemento aluminoso se extendió en España desde finales de los años 50 a finales de los 70, debido a las altas resistencias mecánicas que alcanzaba al cabo de pocas horas, tras el hormigonado. Esta propiedad hizo que fuera muy rentable para la ejecución de prefabricados, ya que los moldes podían reutilizarse con mayor rapidez. El fraguado completo se produce en un tiempo inferior a 7 días, si bien, en sus primeras 24 horas, alcanza casi su resistencia final, mientras que el hormigón hecho con el cemento portland necesita de 28 días para que alcance su resistencia total. El hormigón con cemento aluminoso se encuentra prohibido en la actualidad.
Las principales causas de la carbonatación son:
- La principal y más común, la baja calidad del hormigón, lo que se traduce en una menor durabilidad. Si no se dosifica correctamente el hormigón o no se usa una granulometría de áridos adecuados, se forman muchos poros en la mezcla, lo que facilita la penetración del CO2 y este tipo de reacción
- La existencia de agua en contacto con el hormigón
- Hormigones con un escaso recubrimiento de las armaduras, ya que los efectos de la reacción avanzarán hacia el interior del mismo llegando a oxidar las armaduras más rápidamente
La aluminosis es una patología del hormigón que consiste en una pérdida de firmeza y alteración progresiva de este material en estructuras que han utilizado cemento aluminoso para la fabricación del mismo.
El hormigón pierde sus propiedades haciéndose menos resistente y más poroso, lo que provoca una carbonatación y pérdida de la adherencia del material, poniendo así en peligro la estabilidad del edificio.
El uso de cemento aluminoso se extendió en España desde finales de los años 50 a finales de los 70, debido a las altas resistencias mecánicas que alcanzaba al cabo de pocas horas, tras el hormigonado. Esta propiedad hizo que fuera muy rentable para la ejecución de prefabricados, ya que los moldes podían reutilizarse con mayor rapidez. El fraguado completo se produce en un tiempo inferior a 7 días, si bien, en sus primeras 24 horas, alcanza casi su resistencia final, mientras que el hormigón hecho con el cemento portland necesita de 28 días para que alcance su resistencia total. El hormigón con cemento aluminoso se encuentra prohibido en la actualidad.
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Ventajas e Inconvenientes de las Estructuras de Madera
Una de las ventajas de la estructura de madera en comparación con la de hormigón es el peso de la propia estructura. El problema surge cuando el edificio es muy alto y las acciones horizontales, como pueden ser el viento o un sismo, adquieren relevancia. Una estructura de hormigón tiene un peso muy superior a la de madera, pero esto también le aporta una mayor carga a la estructura y ayuda a su estabilización.
Cuando la estructura es de hormigón armado de nudos rígidos, los pórticos son capaces de resistir las acciones horizontales y garantizar la estabilidad del edificio.
Otro ámbito en el que existen grandes diferencias entre ambos materiales es en la fase de ejecución. En la madera, la ejecución es más rápida y con menos materiales auxiliares.
Mientras si la construcción es de hormigón in situ, requiere un proceso más largo, empezando por el montaje del encofrado y apuntalado de toda la superficie del forjado. Los elementos ejecutados in situ precisan más tareas auxiliares y mano de obra, y sus características y calidades pueden verse afectadas, ya que se realizan con un menor control en fábrica.
En cambio, la construcción prefabricada no requiere encofrado, le afecta menos la climatología, genera menos polvo y ruido, por tanto, menos molestias al entorno, además de reducir las posibilidades de cometer errores.
Otro aspecto a tener en cuenta es la seguridad del hormigón frente al fuego, ya que al ser un material no combustible, ofrece una elevada resistencia a éste, además de su capacidad de compartimentación en situación de incendio. Estructuras que llegan a soportar incendios severos sin colapsar. Asimismo, es un material fácilmente reparable, y facilita la vuelta a la actividad del edificio incendiado. Y por último, otra ventaja de una construcción con hormigón, es la inercia térmica de este material. Este es un tema que abordamos más extensamente en un anterior artículo de este blog, “Hormigón y sostenibilidad”, y en el que hablamos de como el hormigón proporciona una mejora en el rendimiento energético y aumenta el confort térmico del edificio. Pincha Aquí si quieres leer un poco más acerca de este tema
*Hendibilidad: Es la propiedad que presentan las maderas y metales de poder romperse y aumentar su altura a lo largo de las fibras, por separación de éstas, mediante un esfuerzo de tracción transversal.
*Rajabilidad: Que se puede rajar fácilmente
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