INFORMACIÓN DE VALOR
Para comprender de forma correcta las propiedades mecánicas y el comportamiento de la madera, siempre debemos tener en cuenta su constitución anatómica. Así la madera se asienta sobre una estructura tubular, con gran resistencia tanto a la flexión producida por la acción del viento, como a la compresión producida por las acciones gravitatorias.
Esta resistencia deberemos considerarla a su vez dependiendo de las direcciones principales en la estructura de la madera: longitudinal, radial y tangencial. Existirán diferentes propiedades mecánicas dependiendo de estas direcciones, especialmente en la perpendicular y la paralela. Veremos como las resistencias y módulos de elasticidad en la dirección paralela a la fibra son siempre más elevados que en la dirección perpendicular.
Propiedades mecánicas
- Flexión:
Relacionándola con su densidad, la resistencia de la madera a la flexión es muy elevada, encontrándonos valores entre 140 y 300 Kp/cm3. La flexión se origina por un momento flector que produce tensiones de tracción y de compresión paralelas a la fibra.
El comportamiento mecánico de estas dos propiedades (tracción y compresión) es diferente, si bien es más práctico referirse al efecto de ambos bajo el nombre de flexión.
La flexión es una propiedad muy importante en elementos estructurales como vigas, cubiertas, etc... Las principales direcciones estudiadas serán la paralela y la perpendicular.
- Tracción paralela y perpendicular a la fibra:
La madera tiene una elevada resistencia a tracción paralela a la fibra, llegando a valores superiores a la flexión en madera libre de defectos.
Por el contrario, la baja resistencia de la tracción perpendicular se justifica por las escasas fibras que tiene la madera en la dirección perpendicular al eje del árbol y la consiguiente falta de trabazón transversal de las fibras longitudinales. En la práctica, esta propiedad es muy importante en piezas curvas como arcos, vigas curvas, etc.
- Comprensión paralela y perpendicular a la fibra:
Respecto a la compresión encontramos un comportamiento parecido a la tracción. La resistencia a compresión paralela a la fibra de la madera es elevada, mientras que la resistencia a compresión perpendicular a la fibra es muy inferior. La compresión paralela es una propiedad importante en piezas como pilares, entramados, etc... La compresión perpendicular a la fibra tiene importancia especialmente por el esfuerzo producido en las zonas de apoyo de las vigas.
- Cortante:
Otra propiedad mecánica de la madera es el esfuerzo cortante, que origina tensiones tangenciales que actúan sobre las fibras de madera. Estas tensiones pueden ser de cortadura, de deslizamiento o de rodadura.
- Módulo de elasticidad:
Por último en la madera y en la dirección paralela a la fibra debería hablarse de dos módulos de elasticidad, módulo en tracción y módulo en compresión, que tendrían valores diferentes. En la práctica, solo se utiliza un único valor del módulo de elasticidad para la dirección paralela a la fibra, con valores intermedios entre el módulo de tracción y el de compresión.
Factores que influyen en las propiedades mecánicas:
- Contenido de humedad:
Respecto al contenido de humedad, la resistencia de la madera se reduce según aumenta la misma. Así podemos ver que en humedades entre el 8% y el 30% existe una relación lineal. Por encima del 30%, (punto de saturación de la fibra) las propiedades mecánicas no varían.
- Duración de la carga:
Como duración de la carga conocemos el tiempo durante el cual una fuerza actúa de forma constante (o intermitente con periodos breves de reposo) sobre una pieza. Este factor tiene una gran importancia en el cálculo de estructuras, convirtiendo a la madera en un material con gran eficacia ante cargas de origen dinámico, como el viento o sismos.
- Calidad de la madera:
La calidad de la madera se evalúa en función de los defectos que esta contenga, principalmente la desviación de la fibra, las fendas, acebolladuras y gemas. La evaluación de estos defectos se realiza mediante las normas de clasificación de la madera que varían mucho, pudiendo ser visuales (los más utilizados) o mecánicos. Estas formas de clasificar la madera podremos verlas en un próximo capítulo.
El desarrollo de nuevos productos con aplicaciones estructurales, se orienta a una eliminación de la influencia de los defectos en la resistencia de la madera. Así la madera laminada, microlaminada o el tablero contrachapado limitan la influencia de sucesivos defectos.
- Fatiga:
Otra característica importante es la resistencia a la fatiga, aquella tensión que puede soportar un material sin romperse, y provocada por una carga cuya magnitud varía un número infinito de veces.
- Temperatura:
La temperatura tiene un efecto muy pequeño sobre la resistencia de la madera. Con temperaturas por debajo de 0ºC, lo valores de flexión, compresión y resistencia al impacto son mayores que a temperatura normal.
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