AIDIMME investiga en este proyecto de I+D en cooperación con empresas, que ya se encuentra en su segunda anualidad, cómo evaluar con técnicas no destructivas la madera estructural, a fin de clasificarla de manera normalizada, según los criterios del Código Técnico de la Edificación. También investiga nuevas soluciones y productos de refuerzo y consolidación para rehabilitar sistemas constructivos de madera.

El IVACE (Instituto Valenciano de Competitividad Empresarial) ha aprobado recientemente la financiación de la segunda anualidad del proyecto de I+D en cooperación con empresas MEND-ME (Desarrollo de una metodología para la evaluación no destructiva de madera estructural y aplicación innovadora a rehabilitación), que está desarrollando AIDIMME (Instituto Tecnológico Metalmecánico, Mueble, Madera, Embalaje y Afines). El proyecto está también cofinanciado por el Programa Operativo FEDER de la Comunidad Valenciana 2014-2020. La primera anualidad del proyecto (enero 2017-mayo 2018) fue financiada también por el IVACE y por fondos FEDER.

1. Objetivo general del proyecto

En primer lugar, el objetivo general del proyecto consiste en desarrollar una metodología de evaluación no destructiva específica para madera estructural y después aplicarla los elementos estructurales de madera antigua presente en construcción y rehabilitación para caracterizarlos mecánicamente y clasificarlos según el CTE, prestando especial atención a las especies de madera que se usaron en construcción en la Comunidad Valenciana.

La metodología que se desarrollará podrá aplicarse in situ y será específica para la madera antigua, objetivo de los trabajos de rehabilitación; pues tendrá en cuenta las características intrínsecas de ese tipo de madera, así como la presencia de sus defectos y patologías, que ocasionan que los resultados de las tecnologías no destructivas sean muy diferente a los que se obtienen en madera nueva (que tiene menos duramen, menos defectos como nudos, menos patologías o ninguna, etc.).

En segundo lugar, el objetivo general del proyecto consiste en proponer e implantar productos y soluciones innovadores más efectivas que las actuales para reforzar y consolidar estructuras, tanto de madera antigua o patrimonial como de madera actual.

2. Objetivos específicos del proyecto

En concreto, los objetivos específicos del proyecto son los siguientes:

• Investigar tecnologías no destructivas (TND) que evalúen la calidad estructural y la presencia de defectos en la madera nueva y antigua, de forma que sean fiables.
• Desarrollar una metodología específica de evaluación no destructiva específica para madera de uso estructural tanto antigua como nueva, aplicable a cualquier tipo de elemento, sea cual sea su sección y forma, y que sea aplicable in situ. Esta metodología incluirá el método de análisis, los criterios de clasificación y requisitos según uso.
• Probar la metodología desarrollada tanto en madera antigua como en nueva. Se evaluará en primer lugar la madera nueva que está clasificada por el CTE para posteriormente aplicar la metodología a madera antigua incluyendo sus peculiaridades.
• A partir de los resultados obtenidos, se mejorará y optimizará la metodología.
• Aplicar la metodología mejorada a madera antigua y sistemas constructivos existentes en las rehabilitaciones. Con la metodología desarrollada, toda esta madera podrá clasificarse y utilizarse según el CTE.
• Crear una base de datos de propiedades mecánicas de las especies de madera usadas en el pasado.
• Innovar en las soluciones y productos de refuerzo y consolidación utilizados en la rehabilitación de sistemas constructivos con madera antigua, mediante el uso de la metodología elaborada y modelos matemático-computacionales.
• Difundir de forma efectiva el proyecto y sus resultados.
• Transferir y promover los resultados a empresas de la Comunidad Valenciana, escogiendo los canales más adecuados para que la transferencia tenga el mayor impacto posible.

Fotografía 1. Estructura de cubierta hecha vigas de carga de mobila junto con correas de madera de pinos locales (Pinus halepensis y P. pinaster).

Fotografía 2. Estructura cerchada de cubierta hecha de madera de pinos locales (Pinus halepensis y P. pinaster).

Para conseguir los objetivos propuestos se cuenta con la colaboración en tareas concretas del proyecto de empresas valencianas relacionadas con la madera y la construcción en madera.

3. Novedad y relevancia del proyecto

Hasta el momento no existe una caracterización y clasificación de la madera estructural antigua; por lo tanto, existe un desconocimiento generalizado sobre su uso y rehabilitación, así como dudas sobre su seguridad. Los proyectos experimentales de caracterización mecánica y clasificación de madera antigua que actualmente se realizan aún no han conseguido obtener la fiabilidad que se demanda para poderla equiparar a la madera nueva incluida en el CTE.

Por otro lado, no se dispone actualmente de una metodología de evaluación no destructiva de la madera estructural adaptada a cualquier tipo de elemento; es decir, de cualquier tamaño, sección y geometría. El sector de la madera y productos derivados evalúa la calidad de la madera seleccionando algunas muestras y sometiéndolas a ensayos destructivos, que se realizan en laboratorios con máquinas universales de ensayo de grandes dimensiones, y por tanto no pueden llevarse a cabo in situ y resultan en la destrucción de la muestra de ensayo.

Fotografía 3. Ensayo de resistencia a flexión mediante maquina universal de ensayos, según la norma UNE-EN 408. Muy rara vez pueden realizarse estos ensayos destructivos en madera antigua y patrimonial; y para madera nueva tienen un coste muy elevado y se desaprovecha material.

En consecuencia, la novedad de los objetivos del proyecto radica en varios aspectos:

• El desarrollo y validación de una metodología de evaluación no destructiva específica para madera estructural antigua, aplicable a cualquier tipo de elemento, independientemente de su sección y forma geométrica. Esta metodología evitará a las empresas realizar ensayos destructivos y podrá usarse in situ.
• La caracterización mecánica y la clasificación según el CTE de las especies de madera antigua mayormente usadas en el pasado. Esta caracterización se traducirá en una base de datos de propiedades mecánicas para uso de arquitectos e ingenieros.
• La innovación en soluciones y productos de refuerzo y consolidación utilizados en la rehabilitación de sistemas constructivos y su aplicación práctica, lo que beneficiará al patrimonio histórico valenciano, en el cual abundan las estructuras y elementos de madera.
• El modelado matemático-computacional de estructuras de madera antigua con sus peculiaridades (nudos, degradaciones por xilófagos, refuerzos puntuales, secciones y formas variantes, etc.) es totalmente novedoso para el sector de la arquitectura.

Fotografía 4. Ensayo no destructivo por resistografía para detectar degradaciones en el elemento y determinar su sección efectiva.

Los resultados del proyecto serán relevantes para el estado de conocimiento en madera y específicamente en madera para uso arquitectónico e ingenieril, porque permitirán caracterizar y clasificar para construcción la madera existente en la edificaciones antiguas y porque permitirán mejorar las soluciones actuales aplicadas en rehabilitación de madera.

La base de datos de propiedades mecánicas de la madera antigua (densidad, resistencia a flexión, resistencia a cortante, resistencia a compresión, módulo de elasticidad, etc.), inexistente hasta la fecha, permitirá  los ingenieros y arquitectos realizar con fiabilidad cálculos estructurales por elementos finitos en elementos de madera de las especies de interés. Según Miguel Ángel Abián, coordinador y director técnico del proyecto y responsable de la línea de I+D Madera en Construcción, “la madera nueva está clasificada según el CTE y en Europa es obligatorio el marcado CE de toda madera destinada a la construcción, pero la madera antigua no está por el momento clasificada, y eso limita considerablemente su uso y hace que se desconfíe de ella como material de construcción válido”.

Además, la relevancia técnica e industrial de los resultados será elevada porque:

• La nueva metodología de evaluación no destructiva podrá ser utilizada por las PYMEs, para las cuales resultan muy costosos los ensayos destructivos.
• Los arquitectos e ingenieros podrán utilizar la base de datos de propiedades mecánicas para hacer cálculos estructurales con seguridad.
• Las nuevas soluciones y productos de refuerzo y consolidación proporcionarán ventajas técnicas y económicas a las empresas dedicadas a rehabilitación dada su aplicación a sistemas constructivos reales.

4. Resultados previstos para la segunda anualidad

Los resultados esperados en la segunda anualidad del proyecto son los siguientes:

• Una metodología de evaluación no destructiva específica para madera de uso estructural, aplicable a madera antigua y nueva, sea cual sea su estado, longitud, sección y forma.
• Una guía de buenas prácticas en evaluación no destructiva de la madera antigua.
• Una base de datos de propiedades mecánicas de las especies de interés en rehabilitación (densidad, resistencia a flexión, módulo de elasticidad, resistencia a cortante, etc.). Estas propiedades se obtendrán aplicando la metodología anterior a las especies de madera antigua y se vincularán con la clasificación del CTE (clases resistentes).
• La difusión de forma efectiva del proyecto y sus resultados.
• La transferencia y promoción de los resultados a empresas de la Comunidad Valenciana con el fin de mejorar su competitividad y de introducirlas en nuevos mercados con actividades de alto valor añadido.

Fotografía 5. Ejemplo de vigas con las cabezas reforzadas con injertos de madera nueva y placas metálicas atornilladas. Fuente: JLB

Los resultados se dirigen al sector de la madera, la arquitectura y la rehabilitación.

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