Estado actual de la construcción con madera en España

FRANCISCO ARRIAGA MARTITEGUI
Catedrático de Universidad. ETS Ingeniería de Montes, Forestal y del Medio Natural. Universidad Politécnica de Madrid.

INTRODUCCIÓN

El objeto de este texto es presentar la evolución de la construcción con madera en España en las últimas décadas con el fin de reflexionar sobre el cambio que se ha producido en la percepción de este material.

A partir de la década de los 80 del siglo pasado comienza un resurgir del uso estructural de la madera en España que ha cambiado de manera muy notable su presencia en la construcción. Desde una utilización prácticamente nula, o reducida a su empleo esporádico, se ha llegado a una normalización como material de construcción cuya presencia sigue en aumento.

Este análisis se ha realizado a través de la reflexión sobre los aspectos más relevantes del proceso, como la evolución de la normativa que lo regula, la enseñanza en la universidad y la pujante y clara tendencia a la conservación y evaluación de estructuras históricas, además de su presencia en las obras construidas. El cambio que se ha producido es más fácil de percibir cuando se compara la situación inicial desde hace poco menos de 40 años hasta la actualidad o, incluso desde hace tan solo 20 años (Arriaga, 2001). La construcción con madera, necesariamente, seguirá creciendo en el futuro.

EVOLUCIÓN RECIENTE DE LA CONSTRUCCIÓN CON MADERA

La madera nunca ha dejado de utilizarse como material estructural en España, incluso en gran parte del siglo xx, cuando fue desplazada por el hormigón armado y el acero. Sin embargo, su presencia estaba muy limitada a escasísimos ejemplos. Incluso, se evitaba en las obras de restauración por la poca confianza que parecía ofrecer frente a los materiales más recientes.

En la década de los 80 es cuando se inicia un camino lento pero seguro de recuperación.

La construcción de viviendas con entramado ligero tuvo sus inicios alrededor de la década de los 80 con experiencias en Galicia, País Vasco y en Castilla La Mancha y Castilla León, entre otras (Arriaga, 1989) a las que se sumaron empresas que importaban sus productos desde los países del norte de Europa (fig. 1). Algunas de estas empresas han logrado mantenerse hasta la actualidad, incluso con líneas de producto específico como una interesante experiencia en la construcción prefabricada volumétrica en Guadalajara que, además, presenta características de gran rendimiento energético, cercanas al consumo casi nulo (AITIM, 1996).

En 1985 se celebraron en Madrid las Primeras Jornadas Nacionales de la Madera en la Construcción organizadas por el Instituto Nacional de Investigaciones Agrarias y la Asociación Nacional de Constructores de Obras Públicas (ANCOP). Estas jornadas, que tuvieron hasta una tercera edición, llegaron a unas conclusiones muy avanzadas para establecer un camino de progreso en la construcción con madera en España.

Coincidiendo con la entrada en vigor de la LOE en 2000 (Ley 38/1999, de 5 de noviembre, de Ordenación de la Edificación) se creó la Asociación de Fabricantes y Constructores de Casas de Madera de España (AFCCM) que ha realizado una importante labor en la eliminación de algunas barreras legales que existían respecto a la construcción de viviendas de madera.

Posiblemente, la primera obra construida en España con una estructura de madera laminada encolada sea una nave para una fábrica de parquet en Navalcarnero en 1967, fabricada por una empresa francesa (Arriaga, 1988). Se trataba de unos pórticos de 16 m de luz con correas de madera aserrada. Esta primera obra en madera laminada fue un caso excepcional y hasta la década de los 80 no comenzó a introducirse este material de manera más frecuente, primero con la introducción de los fabricantes franceses y alemanes, que facilitó la aparición de fabricantes españoles a mediados de esa década (en el País Vasco, Galicia y Sevilla).

En la década de los 90 llegó a haber, al menos, seis fabricantes de madera laminada encolada en España, que, después de la década de 2010, quedaron reducidos a unos cuatro. La Asociación de Fabricantes de Madera Laminada (AFML) nació en 2003 y estaba constituida inicialmente por cinco fabricantes españoles.

Las primeras obras que se hicieron eran principalmente edificios de uso público deportivo (polideportivos, frontones, piscinas cubiertas), sobre todo en la mitad norte de España (Arriaga, 1988b) (fig. 2).

A principios de los 90 se emplea la madera laminada para la cubierta de los primeros centros comerciales de gran superficie, que hasta el momento se construían preferentemente con hormigón pretensado (fig. 3). A mediados de los 90 y principios de 2000, la situación ya había cambiado y la madera era casi una opción más junto con los restantes materiales; se comenzaba su normalización.

Ya en los inicios de la década de 2000, se utiliza la madera en construcciones singulares como los siguientes ejemplos: cubierta del Mercado de Santa Caterina (1997-2004) (Estudio EMB, 2004; Garrido, 2004; Frapont SL, 2005); bodegas en Laguardia (Arriaga, 2001); la cúpula de la Plaza de toros de las Arenas en Barcelona (2003, fig. 4);…

Museo Jurásico en Colunga, Asturias (2004, fig. 5).

En la década de 2010 aparecen construcciones con características especiales (uso lúdico, costes muy elevados, edificio-escultura, retos técnicos) como los ejemplos del voladizo de 19 m en la zona recreativa educativa de Salburua, Vitoria, en 2010 (Fernández-Cabo et al., 2010, fig. 6);…

… el Metrosol-Parasol en Sevilla (2011, fig. 7), una construcción de gran impacto en la ciudad y verdaderamente difícil de clasificar (Schmid et al., 2010), y varias pequeñas construcciones que tienen usos poco justificados desde el punto de vista del gasto frente a la necesidad. Muchas de estas obras se encuentran al exterior para que sean vistas, quedando expuestas a la intemperie (pasarelas en parques, miradores elevados con vistas al mismo parque en el que se encuentran, pasarelas voladas para observación de aves, umbráculos, etc.). En este momento se puede decir que se utiliza la madera como otro material más, compartiendo con otros materiales, aplicaciones «punteras» o desmedidas, tan características de la época.

Pero a la vez, en este mismo periodo, se ha conseguido que la madera se considere como una posibilidad más, dando lugar a una aceptación general (fig. 8).

En la década de los 90 aparecen, en los países del Centro de Europa, varios sistemas constructivos para forjados y muros que se denominaban sistemas masivos.

Consisten en placas fabricadas principalmente con madera aserrada, incorporando en algunos casos otros materiales, y en otros formados por láminas de madera unidas mediante pasadores de madera sin necesidad de utilizar adhesivos o herrajes. La esbeltez es muy elevada, del orden de l/40, de manera que con 160 mm de canto se salvan luces de hasta siete metros.

Este sistema presenta una alta capacidad resistente incluso ante fuertes cargas puntuales, con un material que no precisa tener gran calidad; el comportamiento ante el incendio y acústico es bueno y como inconveniente puede presentarse la molestia de vibraciones en caso de grandes esbelteces.

Su objetivo es la prefabricación de elementos constructivos de superficie con cantos reducidos incorporando funciones de aislamiento térmico y acústico. En esta década aparece en Alemania y Austria la madera contralaminada que ha tenido un potentísimo incremento de su utilización en la construcción en las dos últimas décadas. La construcción en altura y en edificios en entorno urbano de varias plantas ha pasado de ser algo esporádico a una tendencia de moda. Uno de los primeros ejemplos es el edificio de ocho plantas construido en Londres en 2008 (Nevado, 2008).

Desde entonces parece haber una carrera para lograr records de altura en madera. Como ejemplo reciente se encuentra el edificio para residencia de estudiantes de la Universidad British Columbia en Vancouver, Canadá (2017). Tiene 18 plantas (14 en madera) con forjados de madera contralaminada y pilares de madera laminada encolada. El último ejemplo es un edificio de viviendas, hotel y oficinas en Oslo, Noruega (Mjosa Tower) proyectado por el estudio Voll Arkitekter, que se terminó en marzo de 2019, con 18 plantas y una altura de 85,4 m. Su estructura es de entramado de madera laminada encolada.

Esta tendencia llegó a España con el primer edificio de seis plantas con madera contralaminada, proyectado en 2010 y construido en Lérida en 2013 (Rodríguez, 2013). A partir de esa fecha, se han construido varios edificios de altura superior a las cuatro plantas en centros urbanos. Uno de los últimos ejemplos es el edificio de viviendas de la Cooperativa de vivienda La Borda, construido en 2017 en Barcelona con siete plantas (Lacol Arquitectura Cooperativa, 2019) (fig. 9).

Paralelamente a este desarrollo de construcciones singulares, el uso de la madera se ha mantenido e incrementado en la edificación de una o dos plantas como las viviendas unifamiliares, edificios de uso público (Arriaga, 1997), escuelas, e incluso en la edificación agroindustrial (Sánchez et al., 1996; Esteban et al., 2007). Finalmente, desde principios de este siglo, la madera ha llegado a ser un material preferido en pequeñas construcciones en parques y espacios naturales (pasarelas, talanqueras, caminos, equipamiento de actividad al aire libre).

NORMATIVA

Precedentes

La primera norma española para el cálculo de estructuras de madera fue el Documento Básico de Seguridad Estructural de Estructuras de Madera (DB SE-EM), publicado en su primera versión en 2006 dentro del Código Técnico de la Edificación (CTE). Este documento estaba basado en el Eurocódigo 5 en su versión experimental (UNE ENV 1995-1-1:1997). En la situación anterior y ante la ausencia de normativa se recurría al empleo de normas o reglamentos de otros países (Arriaga, 1985), como por ejemplo Francia (DTU, Régles C.B. 71), Alemania (DIN 1052), Reino Unido (British Standard Code of Practice, CP 112: Part 2:1971) o Estados Unidos de América (NDS-86). La Asociación de Investigación Técnica de las Industrias de la Madera (AITIM) publicó una propuesta de norma de cálculo de estructuras de madera que se basaba principalmente en la norma británica (Argüelles et al., 1986).

La presentación de los Eurocódigos se realizó en Luxemburgo en 1988 (Arriaga, 1989). En 1993 se publicó la primera versión del Eurocódigo 5 con carácter experimental (antes citada), que en España fue publicada en 1997 (UNE-ENV 1995-1-1:1997). Esta norma tenía un carácter experimental y, además, no era de obligado cumplimiento. Como consecuencia de la iniciativa de algunos fabricantes de madera laminada encolada, el Ministerio de Fomento encargó la redacción de un borrador de Norma Básica de la Edificación para Estructuras de Madera (NBE-EM) que se terminó de redactar en 1993. Sin embargo, transcurrieron seis años más en un proceso de post-elaboración hasta que se terminó en 1999 (Estévez et al., 2000). En esta fecha apareció la Ley de Ordenación de la Edificación que preveía la redacción del Código Técnico de la Edificación (CTE), con lo que este borrador quedó paralizado definitivamente.

El primer borrador del CTE es, aproximadamente, de 2001 y se publicó en 2006. Después, la parte de estructuras de madera ha sufrido pequeños cambios hasta llegar a su última versión en 2009. Estaba basado en el borrador fallido de la NBE EM:99, que a su vez estaba basado en el Eurocódigo 5. Sin embargo, mientras que los Eurocódigos han seguido avanzando con actualizaciones y mejoras, el DB SE-EM se quedó anclado en esa fecha. Además, esta evolución de la normativa es todavía más rápida en las normas que afectan al producto (ensayos, clasificación, clases resistentes, fabricación, etc.) con lo que el desfase del DB SE-EM es mucho mayor.

Alrededor del inicio de la década de los 90, comenzaron a trabajar los Comités Europeos de Normalización (CEN) a través de sus Comités Técnicos (TC). En el campo del uso estructural de la madera pueden destacarse los siguientes: CEN TC124 «Estructuras de madera», CEN TC175 «Madera aserrada de uso no estructural», CEN TC38 «Protección de la madera», CEN TC112 «Tableros» y el CEN TC140 «Eurocódigos ». Para España, esta actividad de la normalización supuso un cambio radical del cuerpo normativo que existía en ese momento en relación con la madera.

Se pasó de tener un conjunto de normas mínimo (ensayos para la determinación de las propiedades mecánicas en probetas pequeñas y libres de defectos, terminología y clasificación) a un conjunto de normas que cubre casi todos los aspectos y productos. Y lo más importante, desaparecían las diferencias existentes en las normas de cada país, al unificarse todos los criterios.

Situación actual

La situación actual en España en relación a la normativa que afecta al uso estructural de la madera presenta un panorama con un dilema extraño. Por un lado, la normativa de obligado cumplimiento del CTE, y por otro los Eurocódigos, que pueden utilizarse como opción a la normativa nacional. En España, la normativa que afecta a la seguridad de las personas es competencia de la administración, y esto parece justificar que haya una normativa específica. Pero es difícil de entender.

La realidad es que los Eurocódigos recogen el criterio unificado por los países europeos y representan la opción más avanzada y con más futuro. El enfoque del CTE en los aspectos de cálculo y proyecto de estructuras de madera han quedado estancados.

De esta forma, el Eurocódigo 5 actualmente está formado por las tres partes siguientes: EN 1995-1-1:2004 – 2014 «General», EN 1995-1-2:2004-2009 «Fuego» y EN 1995-2:2004 «Puentes», que fueron publicadas en español en 2016.

Futuro

La actividad del subcomité 5 de Estructuras de Madera del CEN TC250 ha continuado desde hace diez años con los trabajos de revisión del Eurocódigo 5, después de la publicación de la versión experimental a principios de los 90. Desde hace algo más de seis años su programa de trabajo tiene como objetivo terminar los borradores de los nuevos documentos para 2020, que posiblemente serán publicados en 2022 o 2024. Las tres partes del Eurocódigo 5 serán revisadas y actualizadas (General, Fuego y Puentes). Pero, además, se incluirán nuevos temas (madera contralaminada, estructuras mixtas de madera y hormigón, refuerzos en uniones, rebajes y agujeros, uniones carpinteras, ejecución, etc.). Algunas partes constituirán documentos independientes y otras quedarán insertadas dentro de la parte 1-1 (General). A continuación, se describen las líneas generales de estas novedades.

Madera contralaminada (CLT, Cross Laminated Timber )

Este material se define como un producto formado por un número mínimo de tres capas de tablas o tablones de madera encolados de cara, en el que, al menos, tres de ellas se orientan ortogonalmente con respecto a las adyacentes y en el que siempre existen capas de madera, pero pueden, además, incluir capas de tableros derivados de la madera (fig. 10). El número de capas es siempre impar y el grueso de las tablas estará entre 15 y 40 mm. Los requisitos del producto se especifican en la norma UNE-EN 16351:2017.

Se trata de un nuevo material contemplado en el Eurocódigo 5 y, por tanto, todas las particularidades del mismo se insertarán en la parte 1-1 de la norma EN 1995.

El coeficiente parcial del material, gM, es 1,25 (como el de la madera laminada encolada); el factor de modificación, kmod, es el mismo que para la madera maciza; y el coeficiente de fluencia, kdef, es el mismo que el del tablero contrachapado, pero solo es apto para las clases de servicio 1 y 2 (el encolado utilizado no se considera válido para la clase de servicio 3).

Las propiedades mecánicas están referidas a la sección eficaz; es decir, a la sección formada por las capas con la dirección de la fibra paralela a la tensión.

En la norma se incluyen expresiones que permiten obtener las diferentes propiedades mecánicas del producto en función de las propiedades mecánicas de las tablas (resistencia a tracción paralela a la fibra, resistencia a flexión de tabla y valores medios del módulo de elasticidad a tracción y a cortante). Se diferencian dos tipos de madera contralaminada: homogénea cuando todas las capas tienen la misma clase resistente, y no homogénea cuando las capas externas son de clase resistente superior que las internas.

El panel puede trabajar a flexión de tabla (apoyado sobre los bordes de sus caras y con cargas perpendiculares al plano) presentando una capacidad resistente diferente en las direcciones paralela y perpendicular a la dirección de la fibra de las caras externas (fig. 11).

También puede trabajar a flexión de canto (apoyado en los extremos de los cantos y con cargas contenidas en el plano). De igual forma, se considera una resistencia a tracción y a compresión en las direcciones contenidas en el plano, y en la dirección perpendicular al plano del panel. En el capítulo de estados límite últimos se incluyen todas las posibles comprobaciones a realizar para este material.

En los estados límite de servicio se plantea diferenciar el caso de forjados ligeros de los pesados. En estos últimos, se profundiza más en la limitación y comprobación de la vibración. En el borrador se establecen tres clases de forjados de piso en función del uso, con diferentes especificaciones para los criterios de frecuencia, rigidez y aceleración.

En el capítulo 9 de la EN 1995 -1-1 dedicado a Componentes y sistemas, se incluyen los diafragmas de forjado, cubierta y muro con CLT. Se dan reglas para la comprobación en diafragmas de la compresión perpendicular al plano, el efecto de las cargas concentradas y la posibilidad de refuerzo a cortante.

También se incluyen criterios para la comprobación de las cargas concentradas en muros de CLT, estableciendo un patrón de distribución de la carga. Finalmente, se contempla un sistema estructural que tiene un campo de aplicación de gran interés en luces medias de piso en edificación industrial o de uso público.

Son las losas nervadas formadas por una losa de CLT con nervios de madera laminada encolada. Un ejemplo de este tipo estructural en España es el edificio corporativo para Aigües del Prat en Prat de Llobregat, Barcelona (Martínez et al., 2013), con una luz de 13,60 m y un canto total de 68 cm (esbeltez 20).

Estructuras mixtas de madera y hormigón

Las Estructuras mixtas de madera y hormigón (TCC, Timber Concrete Composite) quedarán incluidas en los Eurocódigos como un documento de Especificaciones Técnicas (TS, Technical Specification). En la actualidad, hay un tercer borrador de este documento (Technical Specification. Eurocode 5: Design of Timber Structures: Structural design of timber-concrete composite structures – common rules and rules for buildings). El formato TS, en lugar de constituir una norma (EN), permite una evolución y modificación más sencilla sin descartar que, al final, termine siendo una norma. Este documento suplementa a la norma EN 1995 y debe utilizarse en conjunto con la norma EN 1992 (Eurocódigo 2 de hormigón) y la EN 1994 (EC4 de estructuras mixtas de acero y hormigón).

Dado que las condiciones de temperatura y humedad relativa del ambiente influyen en el comportamiento reológico de ambos materiales (madera y hormigón), se diferencian dos situaciones: Condiciones ambientales casi constantes y Condiciones ambientales variables. La primera se caracteriza por que la madera se instalará con el contenido de humedad correspondiente a la humedad de equilibrio higroscópico (HEH) en uso y, para el caso de las coníferas, la variación del contenido de humedad en uso no excederá del 6 %, y la variación de la temperatura del aire no excederá de 20 ºC. Un típico ejemplo de estas condiciones es la situación en el interior de un edificio con calefacción. Las situaciones que no cumplan las condiciones anteriores se clasifican como Condiciones ambientales variables; ejemplos de estas situaciones son las terrazas, espacios bajo cubierta sin calefacción, espacios cubiertos, pero al exterior y espacios sin techar.

Esta diferenciación entre dos situaciones, por sus condiciones ambientales, tiene por objeto establecer un procedimiento de cálculo más sencillo en el caso de condiciones ambientales casi constantes. En estas condiciones se debe tener en cuenta el efecto de la duración de la carga y del contenido de humedad en la resistencia y en la rigidez de la madera y de las uniones, además del efecto de la retracción en el hormigón.

Pero, en el caso de condiciones ambientales variables, además de los parámetros anteriores, se tendrán en cuenta también los efectos de los coeficientes de dilatación térmica, diferentes en la madera y en el hormigón, así como el efecto de la hinchazón y merma de la madera en la dirección longitudinal.

Los principios de cálculo son consecuencia del diferente comportamiento del hormigón, la madera y las uniones respecto a la fluencia. De esta manera, en los estados límite últimos, el efecto de las acciones deberá calcularse sumando dos estados: tensiones a largo plazo debidas a la combinación casi permanente de las acciones calculadas con los módulos de elasticidad efectivos, y las tensiones instantáneas debidas a la diferencia entre la combinación fundamental de acciones y la casi permanente, calculada usando los módulos de elasticidad instantáneos.

Para la verificación de los estados límite de servicio se sumarán también dos estados: a) la deformación total a largo plazo, debido a la combinación casi permanente de acciones, utilizando el módulo de elasticidad efectivo del hormigón, y los valores medios del módulo de elasticidad final de la madera y el módulo de deslizamiento final de las uniones; y, b), la deformación instantánea debida a la diferencia entre la combinación característica de acciones y la casi permanente, usando el módulo de elasticidad del hormigón, de la madera y el módulo de deslizamiento de las uniones.

Este tipo de estructuras mixtas puede, en principio, utilizarse en cualquier clase de servicio. Sin embargo, deben diseñarse de tal manera que se garantice que la conexión entre la madera y el hormigón queden en clase de servicio 1 o 2. Esto es lo normal cuando la losa de hormigón, situada en la parte superior, protege las piezas de madera y las uniones del efecto de la lluvia.

El factor de modificación, kmod, para la madera se utiliza para corregir las resistencias de la madera en función de la clase de servicio y duración de la carga. Pero, en este documento, se incorpora un factor de modificación, kmod 9, para corregir la capacidad portante de la conexión entre madera y hormigón. Se obtiene como la media geométrica del kmod de la madera y de un coeficiente, ktc, del hormigón cuando está sometido a compresión de manera prolongada. El factor de deslizamiento de las uniones entre madera y hormigón se denomina kdef 9, y se considera el doble del kdef de la madera (debido a que, en el hormigón, no existe el deslizamiento por aplastamiento que se da en la madera). Este factor doble ya se especificaba en la actual EN 1995-1-1.

Este documento (TS) será de aplicación para hormigones de clases resistentes comprendidas entre la C12/15 y la C60/75 (LC12/13 y LC60/66 en el caso de hormigones ligeros). Y es válido para madera maciza, madera maciza encolada (dúos y tríos), madera laminada encolada, madera empalmada, CLT, LVL y tableros derivados de la madera. La relación entre tensión y deformación se supone elástica en la madera. En el hormigón también se admite elástica a compresión y si no está fisurado, también en tracción.

El proceso de construcción de una estructura mixta puede hacerse con un apeo de la madera para que esta no trabaje apenas, mientras tiene que soportar el peso fresco del hormigón. En caso contrario, se requiere considerar varias etapas de cargas que deberán sumarse al final para tener en cuenta el proceso de construcción. El documento TS permite no considerar los efectos de la secuencia de construcción siempre que se apee la estructura de manera eficaz hasta que el hormigón alcance la resistencia a compresión final. Un apeo se considera eficaz cuando la tensión máxima de flexión que se origina en la madera debida al peso propio del hormigón fresco no excede el 10 % del valor de cálculo de la resistencia a flexión de la madera en esa situación.

La conexión admitida en el borrador de la TS, permite el uso de clavijas de cualquier material, cajeados, placas, conectores continuos con uniones mecánicas o encoladas. Los conectores basados principalmente en el efecto del rozamiento no se incluyen en la TS.

Finalmente, presenta tres anexos con carácter informativo que sirven de apoyo para el cálculo y la determinación de algunas propiedades por ensayo. El anexo A permite conocer la variación anual del contenido de humedad de la madera en condiciones ambientales variables (exterior cubierto). Se basa en el mapa climático de Europa de Köppen-Geiger. El anexo B propone una formulación para el cálculo de los efectos de los comportamientos no elásticos (causados por la temperatura, la hinchazón o merma). Y el anexo C propone una configuración para las probetas de ensayo con el objetivo de obtener la capacidad de carga y la rigidez de las conexiones entre madera y hormigón. El procedimiento de carga seguirá el indicado en la norma EN 26891, y el número de ensayos y el procedimiento para obtener el valor característico seguirá lo indicado en la norma EN 14358.

Cálculo de refuerzos

Todo este trabajo sobre refuerzos quedará incluido en la parte 1-1 de la EN 1995. Plantea el procedimiento de cálculo de refuerzos con barras metálicas (tirafondos de todo rosca, barras roscadas introducidas en madera con rosca, barras encoladas roscadas o ranuradas) o con elementos planos (tablero contrachapado o tableros de madera maciza encolados, LVL encolado, láminas encoladas de madera maciza, tableros contrachapado o LVL, y placas clavo). Su objetivo principal es mejorar la capacidad portante de todas aquellas situaciones en las que aparece la tensión de tracción perpendicular a la fibra que reduce enormemente la capacidad, y también, en algunos casos, la resistencia a compresión perpendicular a la fibra.

Se plantea el refuerzo de las zonas de apoyo frente a la compresión perpendicular a la fibra mediante tirafondos todo rosca o barras roscadas, aumentando la capacidad portante del apoyo en función de la capacidad de carga axial de las barras.

Las tracciones en la dirección perpendicular a la fibra que se producen en las zonas de vértice de piezas con geometría curva o con cambio de directriz (vigas a dos aguas, vigas curvas y vigas curvas con extradós a dos aguas) pueden reforzarse con diversos procedimientos. Además, se expone el refuerzo de vigas con entalladuras en la zona de apoyo, de vigas con agujeros rectangulares o circulares y de uniones con elementos de fijación de tipo clavija.

Ejecución

En la versión actual de la norma EN 1995-1-1 existe un pequeño capítulo dedicado a los detalles constructivos y tolerancias en la fabricación que será sustituido por un trabajo más amplio sobre la ejecución de las estructuras de madera. Todavía no se ha decidido si será una parte de la EN 1995 o una norma independiente. Incluye las tolerancias de montaje, los requisitos de inspección y las medidas que deben tomarse para evitar daños durante la fabricación y el montaje de la estructura. Tampoco está decidido, solo planteado como posibilidad, el establecimiento de diferentes clases de ejecución (posiblemente tres). Las clases se definirían en función del tipo de edificación, superficie construida, número de plantas y complejidad. Para la fabricación se establecen las tolerancias en vigas, columnas, uniones (diámetros, holguras, posición), en mecanizado de piezas, y en los sistemas de muros, forjados de piso y cubiertas. También se incluyen los requisitos relativos a la mano de obra y las tolerancias relativas al transporte y montaje.

Respecto al contenido de humedad de la madera, se recomienda que la madera se seque al contenido de humedad de equilibrio higroscópico con el ambiente con un rango de desviación admisible del 3 al 5 %, dependiendo del medio de unión. Pero, también añade que, si los efectos de la merma no son importantes o, si en caso de que algunas piezas lleguen a dañarse y puedan ser fácilmente sustituibles, se puede aceptar un contenido de humedad mayor durante el montaje.

Por último, hay que decir que la parte de fuego del Eurocódigo 5, EN 1995-1-2 y la parte de puentes, EN 1995-2, están siendo revisadas, y ya existen los primeros borradores de trabajo.

ESTRUCTURAS EXISTENTES

Desde el inicio de los años 80 del siglo pasado comenzó un proceso de cambio en las intervenciones en edificios con estructura de madera del patrimonio histórico español. La madera era considerada un material de baja durabilidad, planteando su sustitución por otros materiales más modernos de una manera sistemática. Poco a poco, se empezó a apreciar el valor histórico y tecnológico de las estructuras antiguas de madera, así como sus ventajas frente a otros materiales. Esta tendencia ayudó también a la incorporación de la madera en la construcción de obra nueva. Gran parte de las obras con madera nueva se relacionaban con intervenciones de reconstrucción y rehabilitación de edificios antiguos. Esta tendencia era, seguramente, común con Europa.

Desde principios de este siglo se observa un claro interés en la rehabilitación y conservación de los edificios existentes, como lo demuestra la aparición reciente de normas sobre esta temática. La norma internacional ISO 13822:2010 propone requisitos y procedimientos generales para la evaluación de estructuras existentes basados en los principios de fiabilidad estructural. El Comité Europeo de Normalización, a través del Comité Técnico 250 «Eurocódigos», ha desarrollado el documento titulado «Nuevas reglas europeas para la evaluación y reparación de estructuras existentes» (Luechinger et al., 2014). También se pueden citar otros documentos que tratan específicamente de madera, como es el caso de los «Principios para la conservación de estructuras de madera históricas» (ICOMOS 1999); o, la norma UNE-EN 17121 titulada «Conservación del patrimonio cultural. Estructuras históricas de madera. Directrices para la evaluación in situ de estructuras portantes de madera» que ha sido publicada en español este mismo año.

Es interesante comprobar cómo el desarrollo de la construcción de obra nueva ha ido en paralelo, posiblemente ayudado también por las obras de intervención, consolidación y refuerzo de estructuras existentes en edificios antiguos. En muchos casos, la reglamentación de los ayuntamientos ha incluido grados de protección que ha permitido, no solo una mayor aceptación de la madera, sino que también se ha llegado a no aceptar la sustitución por otros materiales. Existen numerosos ejemplos de construcciones antiguas de madera con un estado de conservación tan bueno, que sirven para mostrar su elevada durabilidad cuando se proyectan adecuadamente (figs. 12 y 13).

Un análisis del estado de la investigación sobre madera en España realizado en la década de 2000, presentaba una situación en la que, de los 25 centros de investigación o universidades que fueron consultados (prácticamente todos los existentes), 15 de ellos tenían líneas de trabajo relacionadas con la evaluación de estructuras existentes y la aplicación de técnicas no destructivas (Esteban et al., 2007).

ENSEÑANZA

Como se ha comentado anteriormente, en la década de los años 80, la construcción con madera arrancaba de una manera lenta, pero como si fuera un material nuevo y con futuro. En estos años, también la enseñanza en la universidad comenzó a incluir la construcción con madera. En este sentido, debe reconocerse la labor de algunos profesores de la Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Montes (ETSIM) de la Universidad Politécnica de Madrid. César Peraza Oramas, que fue catedrático de Tecnología de la Madera supo transmitir su pasión por la madera y sus aplicaciones estructurales provocando gran parte de las acciones que se desencadenaron entonces. Ramón Argüelles Álvarez, catedrático de Estructuras con reconocido prestigio y experiencia en la construcción metálica, acogió con entusiasmo y rigor lo que serían las bases para el cálculo de estructuras de madera en España. Su labor dentro de la enseñanza universitaria permitió la difusión de las aplicaciones estructurales de la madera. Es autor de numerosas publicaciones sobre este tema, y posiblemente, de la primera en España sobre el cálculo de estructuras de madera (Argüelles, 1969).

Primeros cursos sobre la madera en la construcción

En 1982 se celebró en la ETSIM un curso de especialización para posgraduados sobre «La madera en la construcción» con una duración de 135 horas lectivas. Estaba gestionado por la Fundación Universidad Empresa y organizado e impartido principalmente por la ETSIM, AITIM (Asociación de Investigación de las Industrias de la Madera) y el INIA (Instituto Nacional de Investigaciones Agrarias – Maderas). Se trataba del primer curso de cierta duración que contemplaba el uso estructural de la madera, además de sus propiedades tecnológicas y aplicaciones en carpintería no estructural. Los asistentes eran arquitectos e ingenieros de montes, principalmente.

A partir de entonces, se desarrolla una fuerte difusión de la madera como material de construcción a través de conferencias y jornadas en colegios profesionales, generalmente de arquitectos y arquitectos técnicos, y en universidades (principalmente, en escuelas de arquitectura y arquitectura técnica). Esta actividad es más frecuente en la universidad que en los colegios profesionales; entre 1983 y 1993 el número de jornadas en la universidad fue casi dos veces mayor que en los colegios profesionales. Los primeros cursos con una duración mayor (del orden de 20 h) que las conferencias celebradas en la ETS de arquitectura del Vallés (1987) y en el Colegio de Arquitectos de Madrid (1987 y 1989). Desde 1998 hasta 2011 se celebraron 10 cursos de cierta duración (16 a 24 h) sobre temas relacionados con las estructuras de madera, organizados por el Colegio de Ingenieros de Montes en la ETSIM. Cada uno de ellos tenía, por lo general, un enfoque especializado en un tema concreto, lo cual permitía que los alumnos asistieran cada año a aquellos temas que fueran de su interés, en un proceso de formación continua. Esta situación continuó hasta hace unos 10 años, momento en el que ya empezaba a requerirse otro tipo de curso de mayor entidad y duración. Se comenzaba con los cursos de experto, especialización o de máster, impartidos generalmente por las universidades. En la figura 14 se recogen las principales acciones formativas de este tipo de cursos.

La enseñanza del cálculo de estructuras de madera fue introducida en las universidades españolas de manera pionera por la ETSIM de la Universidad Politécnica de Madrid, dentro de la titulación oficial de Ingeniero de Montes, al inicio de los años 80. En sus comienzos se dedicaba a la madera el equivalente a 1 o 1,5 ECTs, frente al hormigón o al acero con una carga docente de unos cuatro ECTs cada uno. Actualmente, en la titulación de Máster en Ingeniería de Montes la carga docente en madera es superior a la de los otros materiales. Debe tenerse en cuenta que, en esos años, la escuela de Madrid era la única que había en toda España. Además, la formación del ingeniero de montes incluía, e incluye, una fuerte carga docente en la tecnología de la madera (sobre todo en la especialidad de industrias), además de la formación en todos los campos de la selvicultura, producción forestal y materias básicas de este campo.

Actualmente, la oferta de la universidad en la formación en el campo de la ingeniería de la madera y específicamente en su uso estructural empieza a tener una presencia creciente. Sin pretender ser exhaustivos se recogen a continuación algunos ejemplos:

• Gremi de Fusta i Moble. Barcelona. Curso de Fusta Constructiva, 166 h (actualmente en su 5.a edición, 2020-21). Impartido en gran parte por profesorado de la ETS Arquitectura de Barcelona, Universidad Politécnica de Cataluña.
• Universidad de Burgos. Curso de Iniciación al cálculo de estructuras de madera (25 h, primera edición, 2019).
• Universidad de Castilla la Mancha, Albacete. Escuela Técnica Superior de Ingenieros Agrónomos y de Montes. Grado en Ingeniería Agrícola y Agroalimentaria. Las estructuras de madera se imparten en dos Másteres: Máster Universitario en Ingeniería Agronómica. Asignatura de Instalaciones e Infraestructuras Rurales (ocho ECTs) con un ETC dedicado a Madera. Máster Universitario en Ingeniería de Montes. Asignatura de Instalaciones de las Industrias Forestales (seis ECTs) con un ECT dedicado a Madera. La carga docente dedicada a otros materiales se imparte en los Grados con una carga dedicada al Acero y al Hormigón (no a la madera), que es variable según las menciones (especialidades). La proporción final (%) de carga docente dedicada a Madera, Acero y Hormigón, respectivamente, varía entre 8-46-46 y 23-54-23.
• Universidad de la Coruña.
  • ETS Arquitectura. Grado en estudios de arquitectura. Asignatura sobre Madera, Fábrica y Prefabricados (seis ECTs, dos ECTs para madera aprox.). Máster Universitario en arquitectura (habilitante). Asignatura de Proyecto de Estructuras (seis ECTs, con dos ECTs dedicados a madera aproximadamente). Máster en rehabilitación arquitectónica (oficial). Asignatura de Patología y recuperación de estructuras de madera (tres ECTs). Un ECT = 7 h de clase presencial).
  • ETS Arquitectura Técnica. Grado en estudios en Arquitectura Técnica. Asignatura sobre Acero, Madera y Fábrica (seis ECTs, dos dedicados a madera aproximadamente). Máster Universitario de Edificación Sostenible. Asignatura de Madera y materiales derivados (tres ECTs).
• Universidad Europea de Valencia.
  • ETS Arquitectura. Máster Universitario en Arquitectura (habilitante). Módulo de estructuras de madera (tres ECT). El hormigón y el acero (cinco ECT cada uno) y cimentaciones (seis ECT) se imparten en el grado en fundamentos de la arquitectura.
• Universidad del País Vasco (UPV-EHU).
  • ETS Arquitectura. Máster en Estructuras, Construcción y Diseño en Madera. Título propio de 60 ECT en tres módulos (2018-19, 1.a edición).
• Universidad Politécnica de Cataluña.
  • ETS Arquitectura de Barcelona. Grado en estudios de arquitectura. Asignatura optativa Diseñando en Madera, Construcción y Cálculo (cinco ECTs). Máster en estudios avanzados en arquitectura. Asignatura optativa: Materiales estructurales avanzados e innovadores (cinco ECTs, con una parte dedicada a madera de un 30 %, aproximadamente). Máster propio en ingeniería estructural en la arquitectura, UPC. Asignatura optativa de Materiales clásicos y especiales (siete ECTs con un 66 % dedicado a la madera, aproximadamente). El porcentaje de proyectos fin de grado y de máster que utilizan la madera como material estructural llega en algunos casos a superar el 50 %. La proporción de la carga dedicada a la madera con respecto al total de los materiales estructurales (incluyendo optativas y troncales) es del 31 %, 23 % y 25 % para Grado, Máster y Máster propio, respectivamente.
  • ETS Arquitectura del Vallés. Grado en estudios de arquitectura. Asignatura optativa de Diseño y cálculo de estructuras de madera (cuatro ECTs). De hormigón (cuatro ECTs, obligatorias) y Acero (cuatro ECTs, optativas). En otras asignaturas previas y más básicas de Estructuras se imparten con referencias al acero. Las estructuras de fábrica se incluyen dentro del área de construcción. Máster Universitario en arquitectura: no se imparten estructuras de madera, pero aproximadamente el 30 % de los proyectos fin de máster se plantean en madera.
• Universidad Politécnica de Madrid.
  • ETS Ingeniería de Montes, Forestal y del Medio Natural. Grado de Ingeniería Forestal: asignatura de Construcción con madera (tres ECTs, optativas). Máster en Ingeniería de Montes: Proyecto de Estructuras de Madera (cinco ECTs) frente a tres ECTs de Hormigón y tres ECTs de Acero (optativas). La temática de los proyectos o trabajos fin de grado o de máster es muy diversa, pero en los que optan por un proyecto de construcción relacionado con estas asignaturas prácticamente el 100 % emplean madera.
  • ETS Arquitectura. Máster Universitario de Estructuras en Edificación: Madera (nueve ECTs) frente a nueve ECTs para hormigón, nueve para acero, siete de cimentación y cinco de fábrica.
  • Grupo de Investigación de Construcción con Madera de la UPM. Curso de Construcción con Madera (15 a 20 ECTs).
• Universidad de Santiago de Compostela.
  • Escuela Politécnica Superior de Lugo. Máster en Ingeniería de la Madera Estructural (80 ECTs). Actualmente, se puede cursar una parte como Curso de especialización con 250 h lectivas (2018-19, 8.a edición).
• Universidad de Valladolid.
  • ETS de Ingenierías Agrarias, Palencia. Máster Universitario en Ingeniería de Montes: asignatura optativa de Construcción con Madera (tres ECTs).
  • Escuela de Ingeniería Forestal, Agronómica y de la Bioenergía, Soria. Grado de Ingeniería Agrícola y Energética. Asignatura de Electrificación y Cálculo de Estructuras (seis ECTs) incluyendo dos ECTs de Estructuras de Madera; para hormigón y acero se dedican un ETC para los dos materiales. Grado de Ingeniería Forestal. Asignatura de Construcciones Forestales (seis ECTs) con un ECT de Estructuras de madera (no se da hormigón ni acero). En esta Universidad tienen planes para establecer una asignatura optativa sobre Construcción eficiente con madera, además de planes de formación de profesionales y estudiantes en este campo.
  • ETS Arquitectura, Valladolid. Grado en Fundamentos de la Arquitectura. Asignatura obligatoria de Construcción VI (cinco ECTs) con un ECT dedicado a madera. Asignatura optativa de Estructuras de Madera (tres ECTs). Del total de la carga docente que se dedica a los materiales estructurales, un 38 % corresponde a hormigón, un 25 % a acero, un 19 % a madera y otro 19 % a fábrica. Máster en Arquitectura. En la asignatura de Innovación y Sostenibilidad se incluyen temas de construcción con madera. Es notable resaltar que en los Proyectos Fin de Máster se presentan soluciones realizadas con estructura de madera.

Como puede comprobarse en la relación anterior, en las universidades en las que se incluye el estudio de la madera como material estructural, el porcentaje de la carga docente varía entre el 8 y el 57 % respecto a la carga docente total dedicada a materiales estructurales (madera, acero, hormigón y fábrica). El porcentaje más frecuente es del orden del 30 %. Por tanto, su presencia es creciente en la universidad, y se acerca a una carga similar a los restantes materiales. Es muy notable la frecuencia con la que aparece la madera como solución estructural en los proyectos fin de grado o máster (fig. 15). Es mayor que la frecuencia con la que aparecen en la realidad construida. Esto favorece la tendencia creciente a construir con madera en el futuro cercano.

CONCLUSIONES

La utilización de la madera en estructuras es ya frecuente en nuestro país y presenta un grado elevado de aceptación por el proyectista y el cliente. La normativa que regula el uso estructural de la madera está muy desarrollada y los pocos aspectos que actualmente no cubre, quedarán incluidos en breve en los Eurocódigos.

La conservación de las estructuras de madera en edificios históricos constituye un objetivo aceptado en nuestros días y existe un apoyo de la reglamentación y de la investigación que es muy relevante en España.

La introducción de la formación en el proyecto de estructuras de madera y de la reparación y conservación de las estructuras existentes se está introduciendo en los planes de estudio de las  universidades españolas con cargas docentes, en general, inferiores a la de otros materiales, pero en algunos casos equivalentes o superiores.

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