Cuando hablamos de estructuras de madera, hay un elemento que resulta absolutamente decisivo aunque muchas veces pase desapercibido: los anclajes para vigas de madera. En Eiforsa trabajamos la madera desde su origen hasta su transformación final, lo que nos permite entender no solo el material, sino también cómo debe comportarse dentro de una estructura real. No todos los sistemas sirven para todos los proyectos. Una mala ejecución puede afectar seriamente a la estructura.
La elección de los anclajes para vigas de madera no debería basarse solo en el precio o la disponibilidad. Aunque la tendencia de la mayoría de los propietarios e incluso de nuestros colegas de profesión es el tirar la estructura de madera existente y hacer otra nueva, normalmente de hormigón, en La Urbana estamos convencidos de la necesidad imperiosa de realizar proyectos sotenibles y sabemos que mantener algo que ya existe y que lleva funcionado mucho tiempo es sin duda más sostenible que fabricar, transportar y colocar algo nuevo, sea del material que sea.
Contexto y tipologías habituales
La tipología más habitual en Galicia, la zona geográfica donde hemos desarrollado la mayor parte de nuestro trabajo, es la de forjados compuestos por vigas de madera muchas veces en rollizos, es decir, sin aserrar, sobre las que se apoyan las viguetas o pontones, de dimensión mucho menor, y sobre éstos va directamente clavado el pavimento de entablado de madera. Colgados de las vigas suele haber otra subestructura de madera que sostiene el falso techo, normalmente de escayola o de «barrotillo».
En primer lugar comentar que muchas veces el simple estudio visual de la estructura de madera es dificultoso debido a que hasta que se empieza la obra las estructuras están ocultas con falsos techos, revestimientos, etc. Si el proyecto pretende un cambio sustancial de la volumetría, es decir que vamos a necesitar en alguna zona al menos, una estructura nueva, especialmente si tiene que trabajar conjuntamente con la estructura existente (una ampliación de la planta, etc.). Si el uso actual del inmueble tiene unas exigencias estrictas de cumplimiento de aislamientos acústicos o de protección contra incendios.
Inspección y diagnóstico de vigas y forjados
Exámen visual exhaustivo de cada viga y paño de forjado, y comprobación de la ausencia de fendas importantes, nudos corredizos grandes en sitios sensibles, y sobre todo ausencia de hongos, especialmente en la cabeza de las vigas y en zonas húmedas. La carcoma no es muy importante, porque sólo ataca superficialmente a la viga. Comprobación de la ausencia del ataque de termitas. Las termitas son la patología más grave e indetectable de la madera. Pueden arruinar totalmente una pieza sin que se note nada exteriormente.
Hay aparatos específicos que comprueban la existencia de galerías y huecos en el interior de la madera por calor o infrarrojos, pero para obras pequeñas son inviables. Nosotros utilizamos un punzón, también vale una broca y un taladro. Al clavarlo en la viga si se hunde con facilidad quiere decir que la viga está hueca, que tiene un ataque por termitas. Por último es importante saber que la madera seca es prácticamente inalterable. Cualquier tipo de hongo, las termitas y cualquier clase de carcoma no atacan a la madera que tiene una humedad por debajo del 20%.
Evaluación de la seguridad y conservación de estructuras existentes
Como conclusión, después de analizar los puntos a los que hacemos referencia, podemos decidir con más fundamento si vale la pena o no conservar una estructura. Este análisis se apoya en principios de durabilidad, integridad y capacidad de carga de la madera tras exposiciones y ataques biológicos, permitiendo decidir si vale la pena conservar una estructura o si es más adecuado realizar modificaciones o refacciones parciales.
Estudios y ejemplos históricos de madera estructural
Este trabajo presenta el estudio de tipologías estructurales de madera utilizadas por los jesuitas en las construcciones de la Estancia de Santa Catalina, provincia de Córdoba. Se realizó la identificación macroscópica y microscópica de la madera utilizada en vigas y columnas, en la Universidad Nacional de Santiago del Estero. Se realizaron ensayos para conocer las características físicas y mecánicas en nuestro Laboratorio, y la verificación de resistencia y deformabilidad según la norma brasilera BR7190, para conocer el grado de seguridad de la estructura. En las conclusiones del trabajo, se destaca la durabilidad de la madera de más de 360 años de antigüedad.
La estructura verificada corresponde a la habitación E11 ubicada en el Patio de las Higueras, con elementos como cabriadas y vigas que sostienen el conjunto de bovedillas, mortero de asiento y tejas. Se analizan espesores, especies y la influencia de la geometría de la cubierta en las solicitaciones, con cargas permanentes y variables determinadas para la cabriada, y se discuten resultados de esbeltez y flechas de cálculo. Este conjunto de análisis subraya la complejidad de las tipologías de madera y sus respuestas ante cargas reales.
Comportamiento de vigas de madera bajo carga: fundamentos y consideraciones de diseño
Cuando una viga de madera entra en carga (es decir, cuando tiene que soportar un peso) se genera un momento flector que produce tensiones de compresión en la parte superior de la viga y de tracción en su parte inferior. Estas tensiones son máximas en los extremos de la sección y van disminuyendo hasta ser nulas en la zona central, conocida como fibra neutra. Al analizar la capacidad de carga de una viga de madera se debe comprobar que las tensiones generadas no superen los valores que la madera es capaz de resistir. De lo contrario, se estarían superando los estados límite últimos y la pieza podría colapsar.
Como ves, el módulo resistente depende únicamente de la sección de la viga. A continuación vamos a analizar qué ocurre cuando modificamos la geometría del sistema. Se trata de una serie de consejos rápidos que puedes tener en cuenta a la hora de diseñar tus estructuras de madera. No obstante es importante que comprendas que se trata de un estudio puramente analítico de un caso muy simplificado, donde no se han tenido en cuenta fenómenos como el vuelco lateral, la duración de la carga ni los distintos criterios de evaluación de las deformaciones.
Si necesitamos mantener el mismo valor de flecha habría que reducir la carga a la octava parte. Para mantener el mismo valor de flecha habría que reducir la carga a la dieciseisava parte. Como ves, en una situación habitual de una viga cargada uniformemente como puede ser el caso de un forjado, las deformaciones no son ni mucho menos lineales con respecto a la luz de cálculo. Al duplicar el ancho de la viga se duplica el módulo resistente de la sección. Igual que en el caso anterior, el efecto de aumentar el canto modifica el módulo resistente. Sin embargo, puesto que este término se encuentra elevado al cuadrado en la expresión que hemos repasado al inicio de la entrada, al duplicar el canto de la viga se multiplica por 4 el módulo resistente de la sección. Por otro lado, al duplicar el canto de la viga se multiplica por 8 el momento de inercia de la sección, por lo que la flecha se reduce a la octava parte.
La respuesta es que, a no ser que conectemos rígidamente ambas piezas, estaríamos perdiendo bastante capacidad de carga. Si realizásemos una unión encolada entre las vigas, se podría considerar que la superficie de contacto es perfectamente rígida y el conjunto se comportaría como la viga de doble canto que hemos analizado en el apartado anterior. Al poner una viga encima de otra sin conectarlas entre sí, cada una recibe la mitad de la carga, por lo que el momento flector y la tensión máxima se reducen a la mitad. En un punto intermedio de eficiencia entre ambas configuraciones (conexión rígida y piezas sin conectar) se encontraría la unión mediante tirafondos u otros conectores metálicos. Puesto que cada conector sufriría un pequeño deslizamiento al recibir parte del rasante que se genera en la superficie de contacto entre las vigas (en esta entrada hablamos un poco sobre el módulo de deslizamiento instantáneo, kser) no podemos hablar de una unión perfectamente rígida.
En el marco de estas discusiones, se mencionan herramientas y software para el diseño y verificación de estructuras de madera, destacando la importancia de criterio técnico para interpretar resultados y diseñar adecuadamente la estructura. Se citan programas y módulos específicos para estructuras de madera, junto con recomendaciones de uso responsable y consideraciones de seguridad. No obstante, la selección de software y métodos debe acompañarse de juicio técnico y experiencia en proyectos reales.
Conexiones, tolerancias y comportamiento al fuego
El estudio de conexiones ocultas en uniones de madera y su comportamiento al fuego es un tema clave para la seguridad. Se describen condiciones experimentales con diferentes tolerancias de instalación y el uso de conectores metálicos ocultos, evaluando temperaturas en zonas de contacto y la influencia del fresado y de cintas intumescentes. Las conclusiones señalan que la protección de las conexiones mediante fresado y el uso de cintas intumescentes puede disminuir el riesgo de incendios y preservar la sección de la madera.
Mitos y realidades. El verdadero comportamiento de la construcción de madera frente al fuego
Relevancia de la humedad y patógenos en la durabilidad
La humedad y los patógenos definen la durabilidad de la madera en condiciones reales. En condiciones de humedad por debajo del 20%, hongos, termitas y carcoma no atacan la madera, mientras que en zonas húmedas pueden proliferar y comprometer la integridad estructural. La evaluación debe considerar estas variables para planificar rehabilitaciones o conservaciones adecuadas.
Metodología de diseño y consideraciones finales
Este texto aborda conceptos analíticos y ejemplos prácticos para entender la influencia de la geometría, la distribución de cargas y las conexiones en vigas de madera. Se enfatiza la necesidad de un estudio previo y la deliberación entre conservar la estructura existente o plantear intervenciones específicas, siempre apoyadas en criterios técnicos y la experiencia acumulada en proyectos reales.