Socios responsables: SerQ (Portugal) y Cesefor (España)

Socio colaborador: Ademan (España)

Descripción: El objetivo principal del presente experimento es caracterizar las frondosas locales (chopo, haya 2ª calidad y castaño), a través de una campaña experimental sobre madera aserrada (tablas), que se divide en 3 tareas principales:

  • Caracterización no destructiva de la materia prima;
  • Evaluación de las prestaciones mecánicas (ensayos de flexión y tracción);
  • Comportamiento de las conexiones madera-madera (pruebas de resistencia de empotramiento).

Para cumplir estos objetivos se caracterizaron de forma no destructiva más de 700 tablas: aprox. 150 tablas de castaño (PT); aprox. 350 tablas de haya (ES) (33 de 1ª calidad y 320 de 2ª calidad); y aprox. 275 tablas de chopo. La caracterización se basó en el registro de defectos como nudos y menguas, así como de dimensiones y peso, seguido del uso del método de vibración longitudinal para la determinación de la frecuencia natural y el módulo de elasticidad dinámico (Fig. 1). Este último presenta correlaciones significativas con las propiedades mecánicas que suelen determinarse mediante ensayos estáticos armonizados (Fig. 2). Las propiedades mecánicas son cruciales para asignar un grado de resistencia, que es la clave para un diseño correcto de las estructuras de madera, así como para la producción fiable de productos de ingeniería de la madera como la madera laminada encolada y la madera laminada cruzada (CLT).

Figura 1 – Prueba de caracterización no destructiva

En la 2ª etapa, se realizaron ensayos estáticos para determinar el módulo de elasticidad y la resistencia según la norma EN 408, tanto para esfuerzos de tracción (realizados en SerQ), como para esfuerzos de flexión (realizados en SerQ y CESEFOR) (Fig. 3). Los trabajos siguen en curso, concretamente para la muestra de castaño. No obstante, hasta la fecha se han obtenido los siguientes resultados:

  • El álamo puede asignarse a la clase de resistencia T12 (tracción), equivalente a C20 (flexión), estando condicionado por el bajo valor característico de la densidad (333 Kg/m3);
  • El haya de 2ª calidad puede asignarse a la clase resistente D30 (flexión), condicionada por la resistencia a la flexión (33,4 MPa). Por otro lado, teniendo en cuenta las clases de resistencia de frondosas propuestas por Kovryga et al. (2020), el haya puede asignarse a la DT22 (tracción), condicionada por el módulo medio de elasticidad (13,2 GPa).

Figura 2 – Correlación entre el módulo de elasticidad dinámico (Edyn) y el estático bajo tensión (Et,0)

Figura 3 – Disposición de las pruebas de tracción (arriba) y flexión (abajo)

Un tema de interés relevante en el diseño de estructuras de madera son las conexiones, que desempeñan un papel importante. Por ello, en CESEFOR se realizaron ensayos de resistencia al empotramiento tanto en chopo portugués como en haya española. El álamo portugués se ensayó tanto en dirección paralela como perpendicular a la fibra, con un tornillo de 9 mm de diámetro nominal (Fig. 4). El haya se ensayó paralela a la dirección de la fibra con un tornillo de 9 mm de diámetro nominal y un perno de 12 mm (Fig. 5).

Figura 4 – Disposición del ensayo de resistencia al empotramiento en álamo: paralelo a la fibra (arriba) y perpendicular a la fibra (abajo).

Figura 5 – Disposición de la prueba de resistencia al empotramiento en haya: paralela a la fibra con tornillo (arriba) y paralela a la fibra con perno (abajo)

Las pruebas experimentales se realizaron de acuerdo con la norma EN 383. El número de piezas ensayadas fue de 23 para cada tipo de ensayo en chopo, y de 20 para cada tipo de ensayo en haya. Los diagramas carga-desplazamiento obtenidos para cada ensayo realizado se presentan en la Figura 6 para el álamo y en la Figura 7 para el haya.

Figura 6 – Diagrama carga-desplazamiento para los ensayos en álamo: paralelo a la fibra (arriba) y perpendicular a la fibra (abajo)

Figura 7 – Diagrama carga-desplazamiento para los ensayos en haya: paralelo a la fibra con tornillo (arriba) y paralelo a la fibra con perno (abajo)

Estos resultados, entre otros relacionados con el proyecto, se tuvieron en cuenta en varios resultados, como conferencias internacionales (Sustainable and Digital Buildings; SHATIS’22; 22nd NDTE Symposium) y Tesis de Máster en Ingeniería (Cláudio Ferreira – Universidade de Coimbra y Gonzalo Cabrera – Universidad Politécnica de Madrid).