Estructuras de madera III/III. Las deficiencias y su reparación

4. Las lesiones más habituales

Las lesiones en los elementos constructivos son el deterioro de los materiales que los componen, esto conlleva a alteraciones permanentes y perjudiciales que modifican las propiedades originales de los materiales. En todas las lesiones hay un elemento constructivo afectado, llamado “paciente”, y un elemento agresor, al que se le denomina como “agente”.

El deterioro en los elementos de madera, como las vigas o viguetas, empieza siempre desde fuera hacia dentro debido a que la zona exterior es la más débil y a su vez la más expuesta.

4.1 Síntomas

Al empezar a sufrir lesiones la madera produce deformaciones suficientemente importantes en la estructura como para producir grietas o abombamientos, los síntomas de una afectación en una estructura de madera serán siempre fácilmente detectables con una inspección ocular. Seguidamente os listamos los principales síntomas de lesiones en una estructura de madera.

  • Grandes deformaciones en los forjados, produciendo flechas capaces de provocar roturas del pavimento en el piso superior.
  • Grietas en forjados o vigas visibles.
  • Aparición de orificios en la superficie de los elementos de madera.
  • Aparición de polvo marrón sobre las superficies que se encuentra bajo elementos de madera; suelos, muebles, etc.

 

4.2 Zonas a inspeccionar en un plan de catas

CATA

En un edificio existen zonas donde la estructura tiene un riesgo mayor de presentar lesiones, estas zonas de alto riesgo son las más húmedas o los puntos críticos de la estructura donde se producen uniones de elementos de madera con elementos de otro material. En estas zonas es necesario realizar una cata, que no es más que una obertura por donde mirar el estado de la estructura del edificio.

Las zonas por priorizar durante un plan de catas por los dos factores anteriormente son:

  • Estructura de madera próxima al terreno, así como plantas bajas y sótanos.
  • Techos en los baños, cocinas y en zonas con una frecuente producción de vapor de agua.
  • Forjados de cubiertas.
  • Zonas de uniones estructurales.
  • Zonas de forjado con grandes luces.
  • Zonas con grandes deformaciones visibles o con grietas importantes en el piso superior.

Con las catas se busca realizar una comprobación de las hipótesis estructurales y constructivas del edificio y así definir un correcto análisis de los sistemas y una comprobación del estado de cargas de los elementos.

Gracias a las catas se puede realizar un correcto diagnóstico del estado de los elementos para poder aplicar una respuesta precisa a los problemas que los afectan.

4.3 Causantes habituales del deterioro

Debido a que la madera es de origen orgánico, además de ser susceptible a los agentes medioambientales como el agua o el sol, es susceptible de sufrir agresiones por parte de agentes vivos, llamados xilófagos.

4.3.1 Agentes medioambientales

4.3.1.1 Radiación solar

radiacion solar sobre madera.JPG

Cuando la madera está expuesta durante mucho tiempo a la radiación solar, se produce una degradación de la madera, provocando una oxidación del carbono en las fibras más exteriores.  Si después de esta oxidación incide agua en la superficie dañada es fácil que se produzca la aparición de microorganismos. En la practica el agua y el sol actúan de forma combinada y se potencian entre sí, multiplicando sus efectos.

4.3.1.2 Cambios de humedad

humedad viga

Una de las principales causas del deterioro de la madera son los cambios rápidos del nivel de humedad. Cuando un elemento de madera queda empepado por agua, ya sea en estado líquido en forma de vapor, es absorbida rápidamente por capilaridad por la capa superficial de la madera seguida por la absorción en las paredes de las cédulas. La diferencia de humedad entre el interior de la pieza y la capa superficial que queda empapada provoca un estado de tensión interior en la pieza, esta es la razón de que la madera se hinche y se deforme.

Esta deformación provoca cambios en la capacidad estructural de los elementos que si no han sido previstos pueden ocasionar la rotura de las piezas y en última instancia el colapso parcial de la estructura.

4.3.1.3 Fuego

Reaccion fuego madera

En caso de que se produzca un incendio en un edificio es muy importante poder contenerlo y evitar su propagación, es por ello por lo que la normativa encargada de regular los materiales utilizados en la construcción nos exige una resistencia y una reacción al fuego mínimas para cada caso. La madera es un material que cuenta con una resistencia al fuego bastante buena ya que es capaz de seguir soportando las cargas del edificio durante largos periodos de tiempo después de haber empezado a arder.

La parte problemática de la madera se encuentra en la reacción al fuego ya que a diferencia de otros materiales esta no se funde, sino que genera llamas que aceleran la propagación del fuego. Para evitar este problema es obligatoria la aplicación de pinturas o espumas ignifugas que retardan la aparición de las llamas.

4.3.2 Agentes vivos

4.3.2.1 Hongos

hongo cromogeno

Los hongos son organismos vegetales que se reproducen por esporas transportadas por el viento, aparecen en las piezas de madera cuando las condiciones son favorables. Para su desarrollo necesitan que haya aire, humedad constante y una temperatura ligeramente elevada. Existen dos clases de hongos, el hongo cromógeno y el de pudrición.

Los hongos cromógenos se alimentan del contenido celular de la madera “viva” es decir, únicamente de la capa más exterior. El único efecto importante que producen sobre la madera es el cambio en la coloración, generalmente azulado, ya que en general no afectan a la resistencia mecánica de material.

Los hongos de pudrición si se alimentan de la cédula de las capas interiores de la madera, por lo que producen una pérdida de resistencia del material. Estos hongos pueden ser de color blanco o de color pardo.

4.3.2.2 Insectos de ciclo larvario

carcoma 01.jpg

carcoma-gusano.jpg

ciclo larvario.jpg

Los insectos de cicló larvario se caracterizan por alimentarse de la madera durante su etapa de larva. Estos insectos ponen los huevos en el interior de orificios o grietas en la madera y allí es donde nacen las larvas, estas se alimentan de la madera realizando galerías que disminuyen la resistencia de la pieza. El periodo en el cual una de estas larvas permanece en el interior de la pieza es muy variado, pudiendo fluctuar entre unos pocos meses y más de diez años. Finalmente, estas larvas se transforman en individuos adultos con alas que rompen la capa superficial de la madera para salir volando y aparearse.

Encontrar orificios de salida en la superficie de una pieza de madera indica que al menos ha vivido una generación de estos insectos en su interior y es probable que actualmente se encuentren otras larvas en el interior.

4.3.2.3 Insectos termitas

termita 01.jpg

casta-termita-reina-soldado-obrera.png

Las termitas son insectos que de igual modo que los anteriores se alimentan de la madera, pero a diferencia de los anteriores, las termitas son insectos sociales que viven en colonias que pueden alcanzar los varios miles de individuos y que por lo tanto consumen el interior de nuestras piezas mucho más rápidamente.

Las termitas son fotofóbicas de manera que normalmente sólo veremos sus residuos, esto las hace más difíciles de detectar y más peligrosas que la carcoma

Las terminas no suelen producir orificios de salida en las piezas de madera ya que rehúyen la luz de cualquier tipo y por lo tanto al producir por accidente un orificio de salida en una pieza, producen rápidamente a su tapado. Este hecho dificulta la detección de las colonias y por lo tanto en muchos casos no son descubiertas hasta que han dañado seriamente la madera. Las formas mas eficientes para la detección de las termitas son las siguientes.

  • Presencia de individuos alados: Dos veces al año una colonia de terminas envía miles de individuos dotados de alas para ir en busca de nuevos elementos donde construir nuevas colonias. Estas salidas son en masa y si detectamos un gran numero de termitas aladas, parecidas a las hormigas, sabremos con certeza que existe un termitero cerca.

termita alada.jpg

  • Presencia de cordones de paso: En los casos en los que no pueden evitar pasa por la luz, las terminas construyen unos conductos por los que circulan en su interior, estos conductos son llamados cordones y si que suelen quedar visibles. Suelen aparecer en las esquinas de los techos o en los puntos de unión de los elementos de madera.

cordon de paso

4. Rehabilitación. Reparación y refuerzo

Para evitar el desarrollo y la aparición de patologías en la madera, deben escoger los métodos de actuación más adecuado en función del actual estado de las piezas.

4.1 Prevención

La prevención se basa en mejorar y/o corregir los aspectos externos a la estructura, como por ejemplos la reducción del nivel de humedad ambiental, eliminación de cargas innecesarias en la estructura, recomendaciones de un correcto uso de las estancias, etc.

Con la prevención no producimos mejoras directas en las cualidades de la madera, pero sí que dificultamos la aparición de las condiciones favorables para la mayoría de los agentes agresivos.

4.2 Mejora

Se trata de reparar o rehabilitar pequeñas lesiones que no han generado una perdida significativa de resistencias mecánicas en los elementos de madera. En estos casos se aplican acciones puntuales que evitan un agravamiento futuro de las lesiones, aunque no aporta un incremento en la capacidad mecánica de la pieza. Algunos ejemplos son el sellado de grietas, mejoras en los apoyos, aplicación de pinturas o espumas intumescentes, inyección de insecticidas, etc.

4.3 Refuerzo

Con este método se busca subsanar las lesiones que han provocado pérdidas significativas de las características de los elementos y que por seguridad o salubridad requieren ser corregidas. En estos casos las piezas han sido lo suficientemente dañadas como para necesitar una rehabilitación, pero por motivos de facilidad constructiva o por motivos económicos es mas adecuado realizar un refuerzo en lugar de una substitución.

refuerzo viga madera.JPG

Algunos ejemplos son:

  • La aplicación de una nueva capa de compresión encima de un forjado. Con este sistema aumentamos la inercia de forjado y mejoramos sus propiedades mecánicas.
  • Adición de un perfil metálico bajo una viga ya existente, de esta manera aumentamos la sección resistente de la viga y mejoramos su comportamiento frente a los momentos flexores y de cortante.

 

4.4 Sustitución física o funcional

4.4.1 Sustitución física

Consiste en la completa eliminación del elemento daño y su substitución por otro nuevo que aporta capacidades, iguales o superiores, del existente. Esta intervención suele ser utilizada cuando el elemente esta gravemente dañado y su substitución es más económica que su reparación o rehabilitación. El ejemplo más relevante es la sustitución de vigas, retirando la viga dañada y colocando una completamente nueva en su lugar. Esta intervención requiere de estructuras temporales para soportar las cargas de las vigas a substituir.

4.4.2 Sustitución funcional

Esta intervención consiste en anular un elemento por completo, sin llegar a retirarlo de su lugar. Se usa en las mismas situaciones que la sustitución física pero cuando se suma una auténtica dificultad en la retirada del elemento daño, o en los casos en los que no estorbará la presencia del elemento dañado en un futuro. En estos casos la estructura es reforzada con un nuevo elemento soporta todas las cargas que debería haber soportado el elemento dañado por sí solo, quedando así el elemento original como uno de apoyo en lugar de como el principal. El ejemplo mas relevante son los casos en los que se adhiere una viga nueva justo bajo la viga dañada, soportando la viga nueva todos los esfuerzos solicitados por la estructura.

 

4.5 Tipos de intervención

Exponemos a continuación las intervenciones más usuales al encontrar patologías con afecciones estructurales en vigas y forjados de madera.

4.5.1 Adición inferior de elemento metálico en forjado. Banda resistente a tracción.

Banda acero.jpg

En casos en los que se encuentra una viga sometida a una carga superior a la que es capaz de soportar, aparecen grietas en la central zona inferior. Para aumentar la carga que la viga puede soportar se adhiere una banda de acero en su zona inferior, esta ha de quedar ligeramente separada de la viga existente y se unen mediante conectores en los cuartos de la luz, colocándose un total de 3 conectores. Con este proceso se aumenta la inercia de la viga y se consigue que el acero colabore en la transmisión de cargas con la viga de madera existente.

Este proceso cuenta con numerosas ventajas.

  • Fácil aplicación debido a la accesibilidad de la cara inferior de los forjados, mas aún cuando las vigas son vistas.
  • La banda de acero cuenta con un peso prácticamente despreciable en relación con el resto de la estructura y por ende es no se requieren estructuras auxiliares en su instalación.

Este proceso es de ejecución sencilla y económica pudiendo ejecutarse en vigas continuas o aisladas.

 

4.5.2 Sustitución funcional con elementos industrializados

sustitucion funcional.jpg

Cuando la carga excesiva a la que se somete la viga está produciendo una flecha excesiva es probable que la pieza haya quedado seriamente dañada y ya no pueda recuperar sus propiedades mecánicas iniciales. En estos casos suele ser mas económico realizar una sustitución funcional con elementos industrializados en lugar de una sustitución física. Las casas comerciales que fabrican este tipos de elementos son NOU-BAU, MECANOVIGA, etc.

En una sustitución funcional se forma un “cajón” de acero alrededor de la viga, quedando anclado al forjado de manera independiente. Se busca anular por completo el trabajo mecánico de la viga existente y que sea esta nueva “viga” de acero la que soporte todas las cargas estructurales. Los perfiles que se colocan alrededor de la viga quedaran unidos entre si de forma directa y nunca mediante uniones con la viga existente. Este proceso es significativamente más económico y rápido que la sustitución física de una viga.

 

4.5.3 Parteluces para limitar flecha

Parte luces

La aplicación de este proceso es posible en forjados unidireccionales existentes con grandes deformaciones y permite reducir de manera considerable los momentos flectores máximos, tanto positivos como negativos, a los que se ven sometidas las vigas. Con este sistema se permite mejorar el comportamiento trasversal del forjado y evitar futuras deformaciones en la estructura ya deformada.

La intervención consiste en la adición de perfiles metálicos en sentido perpendicular al del resto de elementos del forjado de manera que reduzcamos las luces de estos. Esos perfiles deben ir anclados a la estructura vertical del edificio de forma independiente al resto de elementos del forjado, de lo contrario no suponen un beneficio sino un nuevo conjunto de cargas a soportar por la estructura ya existente.

 

4.5.4 Adición superior de capa de compresión de hormigón

ite arquitectes - refuerzo techos madera

Consiste en la colocación de una capa de entre 5 y 10 centímetros de espesor per encima de los elementos estructurales de madera, esta capa puede ser de hormigón armado o de placas madera. Finalmente, esta capa se conecta al forjado existente mediante conectores de acero.

Mediante este sistema se consigue un incremento de la inercia del conjunto del forjado que aporta una rigidez y un monolitismo mayor que eliminan en gran parte las posibles vibraciones. También son reforzadas la capacidad a tracción del conjunto y la respuesta a os esfuerzos laterales del edificio.

ite arquitectes - refuerzo estr madera capa compresion

Este es un sistema ideal en los forjados de madera debido a que no solo se aumenta en gran medida las capacidades mecánicas del forjados si no que a su vez se protegen los elementos de madera de los agentes capaces de degradar la madera.

 

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