¿Cuál es el límite de uso de los tornillos acero al carbono en la clase de servicio 3 de construcción con madera?

PREGUNTA. ¿Cuál es el límite de uso de los tornillos acero al carbono en la clase de servicio 3 de construcción con madera?

RESPUESTA (DE EUROTEC EN ESTE CASO CONCRETO): Nosotros, de #Eurotec, como especialistas en tecnología de fijación, hemos tratado este tema y hecho un extenso trabajo de investigación para poder brindar conclusiones fehacientes y recomendaciones prácticas de manera idónea.

De modo a poner a prueba nuestros tornillos de la forma más práctica posible, realizamos una prueba de muy larga duración. Para ello, en febrero de 2011, atornillamos varias muestras de ellos en madera de Garapa y los dejamos completamente expuestos a la intemperie.

Esta fotografía se tomó casi 11 años después del inicio de la exposición.

Los tornillos de acero inoxidable A2 y A4 aún se encontraban en perfecto estado. Los tornillos de acero inoxidable endurecido C1 presentaban un manchado parcial en sus cabezas, probablemente debido a los extractivos de la madera de Garapa. Finalmente, los tornillos de acero al carbono con recubrimiento Pnaletwistec100 especial aún no presentaban óxido rojo alguno.

¿Por qué los tableros contrachapados tienen un número impar de chapas?

PREGUNTA ¿por qué los tableros contrachapados suelen tener un número impar de chapas? 

RESPUESTA. Los términos tres capas y cinco capas se refieren al número de chapas en un tablero. También se utilizan siete o más capas. El motivo de un número impar de chapas es que la madera es un material anisótropo, lo que significa que tiene diferentes propiedades en sus tres direcciones principales: longitudinal, radial y tangencial.

Un ejemplo de este comportamiento anisótropo es la alta resistencia de la madera paralela a la fibra, por ejemplo, la compresión longitudinal, en comparación con la resistencia perpendicular a la fibra, por ejemplo, la compresión tangencial o radial. 

Otro es la diferencia en las estabilidades dimensionales entre las tres direcciones de fibra (grano). Si un trozo de madera seco se sumerge en agua, se hinchará más en la dirección tangencial y menos en la dirección longitudinal, con el movimiento radial como un punto medio entre los dos pero más cerca de la tangencial.

El movimiento relativo entre las tres direcciones varía entre las especies, pero normalmente es de alrededor de 20:12:1 o tangencial:radial:longitudinal).

Esta anisotropía dimensional requiere maderas contrachapadas que tengan un número impar de chapas.

Cada chapa se coloca con su grano en ángulo recto con respecto a su vecino para minimizar la anisotropía de resistencia en los paneles. Uniendo solo dos capas juntas, para que sus granos estén a la derecha y en ángulo entre sí, se reduce drásticamente la anisotropía, pero tal tablero sería dimensionalmente inestable. Imagine la sección transversal de un panel de dos capas, con la veta de la chapa superior longitudinal y la inferior transversal. Cuando se coloca en agua, la chapa inferior se hinchará 20 veces más que la superior, por lo que el tablero se ahuecará.

Para hacer un tablero estable, se debe agregar una tercera chapa. Entonces, cuando un tablero de tres capas se coloca en el agua, las chapas aún intentan hincharse, pero las fuerzas de hinchamiento se equilibran y el tablero permanece plano. Además, la cantidad de hinchamiento está limitada por el hinchamiento longitudinal de las chapas adyacentes, generalmente <1 %, por lo que los tableros de madera contrachapada son muy estables. Se deben agregar revestimientos adicionales en pares para mantener la simetría del panel.

Hay dos formas de hacer madera contrachapada más gruesa: usar chapas más gruesas o usar más chapas.

La ventaja de este último método es que produce paneles más homogéneos. Esto se debe a que la proporción de carillas en las dos direcciones tiende a uno a medida que aumenta el número de capas. Por ejemplo, en una de tres capas la proporción es de 2:1, en una de cinco capas es de 3:2, en una de siete capas de 4:3 y así sucesivamente. Desgraciadadamente, aumentar el número de capas aumenta los costos de fabricación.

Tableros resistentes a la humedad pero no hidrófugos

La cera se agrega para mejorar la resistencia a la humedad del tablero.

Agregar cera no lo hace ni puede hacerlo impermeable.

Si se agrega demasiada cera, las propiedades mecánicas del panel tienden a sufrir porque la cera interfiere con la ligazón de adhesivo y madera.

La cera actúa como repelente al agua, ralentiza la penetración del agua.

Esto se consigue porque la cera, al ser hidrófoba, aumenta el ángulo de contacto que forma una gota de agua con la madera y por tanto no hay tanta energía disponible para impulsar el agua hacia la madera.

La eficiencia de la cera depende en gran medida de lograr una distribución uniforme en todo el tablero. Si hay espacios, entonces el agua simplemente pasará por el camino de menor resistencia y empapará el panel.

La cera no detiene la hinchazón, solo la ralentiza, de ahí el término resistente a la humedad en lugar de impermeable. Además, la cera solo es efectiva contra el agua líquida; hace poco para prevenir

hinchamiento en humedades altas donde el agua está presente como vapor. Esto normalmente no es un problema porque los edificios están diseñados con una ventilación adecuada para evitar el desarrollo de altas humedades.

El vapor de agua puede penetrar los tableros fácilmente porque las moléculas de agua son muy, muy pequeñas. El diámetro de una molécula de agua es minúsculo. De hecho, es difícil imaginar lo pequeño que es.

Para ayudarte con este concepto, imagina que estás en el espacio mirando hacia el Reino Unido. Puedes ver algunas colinas, quizás algunas de las ciudades más grandes, pero se ve bastante uniforme.

Ahora imagine que está mirando hacia abajo a una fibra de madera que es tan grande como el Reino Unido, digamos 1000 km de largo. Probablemente se vería igualmente uniforme.

Si ahora aplicamos el mismo aumento a una molécula de agua, ¿Qué tamaño tendría? ¿El tamaño de un pueblo? ¿Un edificio? ¿Un coche? ¡No, sería del tamaño de un balón de fútbol!

Mire alrededor de su oficina e imagine cuántos balones de fútbol podría caber en ella, probablemente cientos, si no miles, pero su oficina no se puede ver desde el espacio.

Allá arriba era difícil ver cómo una molécula de agua podía penetrar en la superficie, mientras que, viviendo en la superficie, ya sabe cuán poroso es, con valles y colinas naturales y edificios y túneles hechos por el hombre. Todo lo cual puede acomodar millones de balones de fútbol.

Para una molécula de agua, la superficie de una fibra y el interior de sus paredes celulares son igual de porosos.

Los espacios entre los elementos de madera en el tablero de partículas y el tablero de fibra son cavernosos para una molécula de agua y, por lo tanto, quizás pueda comprender por qué la cera no deja de hincharse con humedades altas.

Dr. Mark Irle. Wood Based panels 2006

¿Es el bambú un materiales estructural? ¿Hay normas al respecto?

 P. ¿Es el bambú un materiales estructural? ¿Hay normas al respecto?

R.  Recientemente el subcomité 6 “Estructuras de madera” del CTN 56 ha incorporado como nuevo vocal a la Asociación Ibérica del Bambú. Esta asociación propone la incorporación como normas nacionales de tres normas internacionales (ISO) de ya contrastada aplicación a través del (ISO/TC 165/WG 12 Estructuras de madera/ Grupo de trabajo Bambú).

 Las normas que se propone incorporar al cuerpo normativo nacional son como se indica a continuación:

 

ISO 19624:2018, Bamboo structures — Grading of bamboo culms — Basic principles and procedures.

ISO 22156:2021, Bamboo structures — Bamboo culms — Structural design

ISO 22157:2019, Bamboo structures — Determination of physical and mechanical properties of bamboo culms — Test methods

 

La traducción “provisional” de los títulos de estas normas sería como se indica a continuación:

 

ISO 19624:2018, Estructuras de bambú, Clasificación de los tallos de bambú. Principios básicos y procedimientos.

ISO 22156:2021, Estructuras de bambú. Tallos de bambú. Cálculo estructural.

ISO 22157:2019, Estructuras de bambú. Determinación de las propiedades físicas y mecánicas de los tallos de bambú. Métodos de ensayo.

 Estas tres normas en conjunto forman un cuerpo homogéneo que permite la determinación de las propiedades del bambú, su clasificación estructural y el cálculo de las estructuras realizadas con bambú de forma similar a las normas europeas equivalentes emanadas del CEN/TC 124.