Perfiles de madera reconstituida o composites (SCL)
Perfiles de madera reconstituida o composites
Foto: Laboratory Forintek en Vancouver Canadá. Perfiles de PSL de Chopo. Fuente: AITIM
Perfiles de madera reconstituida o composites (SCL)
DEFINICIÓN
Perfiles de madera reconstituida o composites. La madera reconstituida estructural (SCL en inglés, Structural Composite Lumber) es una familia de productos homogéneos, de características constantes, pensados para uso estructural que se forma mediante capas de chapas, tiras o partículas (con dimensiones mayores a las utilizada en los tableros de partículas) de madera aglomerados con adhesivos de tipo exterior formando bloques. Los bloques se forman en una prensa de platos calientes y se cortan en tamaños compatibles con las medidas convencionales en construcción. Algunos se fabrican directamente con la sección final, pero otros se fabrican en formato tablero que posteriormente se recortan para obtener los perfiles.ADECUACIONES
Estos productos se utilizan en las mismas aplicaciones estructurales que la madera aserrada estructural incluyendo pares de cubierta, cargaderos, vigas, viguetas, vigas de borde, pilares. También se utilizan para las alas de viguetas compuestas y barras de celosías y cerchas. Compiten con la madera maciza en luces medias. Se pueden considerar elementos intermedios entre la madera maciza y la madera laminada encolada (MLE) o la madera microlaminada (LVL), cuyas propiedades mecánicas son similares, pero con un aspecto intermedio híbrido. Algunos de ellos, como el PSL y el OSL, se pueden usar en pórticos de luces medias con sistemas similares a la madera laminada, pero no en arcos.TIPOS
Madera a base de tiras de madera (PSL – Parallel Strand Lumber)
Están constituidos por tiras de chapa encoladas bajo presión intentando de alguna manera recomponer las largas fibras del árbol. La chapa obtenida por desenrollo, se corta en tiras de hasta 2,4 m de largo, unos 13 mm de ancho y unos 3 mm de grueso orientadas en la dirección de la fibra. Su aspecto de cara es el de una madera con las vetas muy marcadas que en realidad son efecto del color del adhesivo. Por su canto y testa presenta un aspecto similar a la madera natural pero igualmente marcada por el color oscuro del adhesivo. Se fabrica en Norteamérica con madera de coníferas bajo la marca Parrallam.
Madera a base de virutas de madera laminadas (LSL – Laminated Strand Lumber) y virutas de madera orientadas (OSL-Oriented Strand Lumber)
Se fabrican con virutas de madera que tienen una alta relación entre longitud y espesor. La principal diferencia entre ellos es que la longitud de la viruta utilizada en OSL es más corta (hasta 15 cm) que la utilizada en LSL (aproximadamente 30 cm). Combinado con un adhesivo, las virutas se orientan y se forman en un gran manta o bloque que se prensa posteriormente. Aunque el LSL y el OSL generalmente tienen una resistencia y propiedades de rigidez algo menores que el LVL y el PSL, ofrecen una buena resistencia a los conectores mecánicos.
Foto: Perfiles de Madera Reconstituida – PSL. Fuente AITIM
| Ancho (mm) | Canto (mm) | ||||||||
| 89 | 133 | 178 | 241 | 292 | 318 | 356 | 406 | 457 | |
| 45 | – | – | – | X | X | X | X | – | – |
| 89 | X | X | X | X | X | X | X | X | X |
| 133 | – | X | X | X | X | X | X | X | X |
| 178 | – | – | X | X | X | X | X | X | X |
MATERIALES
Madera
Se pueden utilizar chapas de madera, tiras largas de chapas de madera (PSL), tiras cortas de chapas de madera o virutas largas (LSL) y virutas cortas orientadas (OSL). La utilización de tiras de chapas o virutas permite el aprovechamiento de trozas que no tienen dimensiones suficientes para el aserrado al igual que la utilización de recortes de las chapas de tablero contrachapado obtenidas mediante desenrollo. Es producto «optimizado» en cuanto a la utilización de recursos que no presenta faltas de homogeneidad al no haber presencia de nudos.
Especies
Se puede fabricar con una gran variedad de especies, entre las que se incluyen las relativamente infrautilizadas y de rápido crecimiento, y a veces consideradas de baja calidad. Se pueden utilizar indistintamente especies de madera de coníferas y de frondosas. Las más habituales son los pinos y chopos.
Adhesivos
Normalmente se utilizan adhesivos con altas prestaciones estructurales como los de fenol-formaldehído e isocianatos. Los adhesivos para la fabricación del PSL deben ser del tipo resistente a la humedad según las especificaciones de la norma ASTM D 2559.
DIMENSIONES
Son variables por lo que es necesario recurrir a la información del fabricante.
En la actualidad no hay normas que especifiquen las tolerancias dimensionales para estos productos. Sin embargo, parece adecuado exigir las mismas tolerancias que al producto de madera microlaminada.
Perfiles de tiras de madera – PSL
Se fabrican con longitudes de hasta 24 m. Sin embargo, en España llega con un máximo de unos 12 m por las limitaciones de transporte. Las escuadrías estándares se recogen en la tabla siguiente.
La pieza obtenida se puede cortar a las dimensiones requeridas. Asimismo, se pueden obtener dimensiones mayores encolando dos piezas de este producto utilizando técnicas parecidas a las empleadas en la fabricación de madera laminada encolada.
Perfiles de virutas de madera laminadas – LSL
Perfiles de madera reconstituida o composites. Se suelen fabricar en forma de tableros con anchos de 2.400 mm y longitudes de 15 metros. El tablero se puede cortar en su anchura para obtener las dimensiones requeridas de la sección transversal de la pieza.
El producto de “Lignum Strand” (LSL) se fabrica en forma de tablero con gruesos de 30, 50 y 80 mm, anchura de 620 mm y longitud de 7,5 m.
PROPIEDADES
Sus propiedades mecánicas son elevadas y homogéneas, pero actualmente no hay normas europeas que regulen estos productos por lo que debe acudirse a DEE (Documentos Europeos de Evaluación o en su caso a certificaciones de controles de su producción y de sus propiedades gestionadas por organismos de reconocido prestigio.
Contenido de humedad
Debido a que se obtienen mediante un proceso industrial, la madera se seca previamente. Se comercializan con un contenido de humedad del orden del 11 %.
Densidad
En general son productos más densos que la madera utilizada en su fabricación ya que hay que considerar el adhesivo. Cuanto más adhesivo incorporen más denso es el material resultante. Esta densidad tiene sus consecuencias en la trabajabilidad del material que llega en algunos casos a no poder usar herramientas de corte tradicionales y en la necesidad de pretaladrado para determinadas fijaciones.
También repercute en el uso de medios mecánicos de izado y traslado frente a otros productos similares que no lo requieren como las viguetas compuestas.
El fabricante debería aportar el valor característico de la densidad correspondiente al 5º percentil.
| PROPIEDADES | Canto de la sección en mm | |||||
| # 174 | 305 | 483 | ||||
| DENSIDAD | ρk | 680 kg/m3 | ||||
| RESISTENCIAS | ||||||
| Flexión | fm,k | 46 (1) | 44 (1) | 42 (1) | ||
| Tracción paralela a la fibra | ft,0,k | 34 | ||||
| Tracción perpendicular a la fibra | ft,90,k | 0,5 | ||||
| Compresión paralela a la fibra | fc,0,k | 40 | ||||
| Compresión perpendicular a la fibra fc,90,k | fc,90,canto,,k | De canto | Testa (2) | 7,2 | ||
| Vano (3) | 9,2 | |||||
| fc,90,cara,k | De cara | Testa (2) | 3,8 | |||
| Vano (3) | 6,0 | |||||
| RIGIDECES | ||||||
| Módulo de elasticidad a flexión | Em,0,mean | 14.500 | ||||
| Módulo de elasticidad a tracción paralela | Et,0,mean | 14.500 | ||||
| Módulo de elasticidad a compresión paralela | Ec,0,mean | 14.500 | ||||
| Módulo de cortante | Gmean | 750 | ||||
| 1) Entre 174 mm y 305 mm, así como entre 305 mm y 483 mm se puede interpolar linealmente. 2) La región de la testa es aquella situada a una distancia de la testa # 3·h 3) La región del vano es aquella situada a una distancia de la testa > 3·h | ||||||
Durabilidad
Perfiles de madera reconstituida o composites. Se comercializan normalmente sin incluir tratamientos de protección. Sin embargo, el PSL, que conserva la integridad de la fibra bastante intacta, acepta con un alto grado de penetración en su tratamiento con productos protectores después de ser fabricado el producto.
En los LSL y OSL, al estar la fibra más desintegrada, no existe experiencia de la compatibilidad entre el producto protector y la cola. Aunque el tratamiento se podría realizar previo a su fabricación no se dispone de datos de su eficacia.
Calidad de encolado
El fabricante debería aportar los datos de la calidad de encolado que permitan su utilización para las clases de servicio 1 y 2.
Reacción al fuego
El fabricante deberá aportar el correspondiente informe de ensayo y de clasificación realizado de acuerdo con la norma UNE-EN 13501-1.
Resistencia al fuego
La norma UNE-EN 1995-1-2 no incluye la velocidad de carbonización de estos productos. El fabricante deberá declarar estos valores basados en ensayos reconocidos y avalados.
Contenido de formaldehído
No hay norma europea específica para este producto, pero se pueden utilizar las utilizadas para productos similares como la MLE o el LVL.
Propiedades mecánicas
En este apartado se recogen, con carácter informativo, las propiedades de algunos productos.
a.- Perfiles de tiras de madera – PSL
Los valores característicos de las propiedades físicas y mecánicas de la tabla se han obtenido de acuerdo con el planteamiento de cálculo del Eurocódigo 5, norma UNE-EN 1995-1-1.
b.- Perfiles de virutas de madera laminadas – LSL
La determinación de las propiedades mecánicas de estos productos, teniendo en cuenta que no existe normativa europea específica para ellos, puede realizarse, como una opción razonable, con el mismo planteamiento establecido para la madera microlaminada. De esta forma, el fabricante debe aportar los valores característicos de resistencia y rigidez obtenidos de acuerdo con la norma UNE-EN 14358. La norma de ensayo es la UNE-EN 408 (*) y (**).
En el Eurocódigo 5, norma UNE-EN 1995-1-1 no se especifica el factor de modificación de la resistencia (kmod) ni el factor de fluencia (kdef) para estos productos. El fabricante deberá aportar estos datos para el cálculo, basados en ensayos realizados con sus productos.
Acabado
Se suelen comercializar lijados para conseguir una alta calidad del acabado superficial. El aspecto del material es atractivo y parecido al de la madera laminada encolada, pero con líneas de cola mucho más numerosas. Pueden mecanizarse, teñirse y recibir cualquier tipo de acabado utilizando las mismas técnicas que se emplean para la madera maciza.
En algunos casos pueden presentar astillado en sus caras y aristas (especialmente en el PSL, OSL y el LSL) lo que limita su uso en interiorismo o en contacto con las manos. El lijado en el caso del PSL y OSL es más difícil que en la madera aserrada de la misma especie debido a la presencia de la cola. También pueden teñirse y recibir productos de acabado convencionales.
UNIONES
Dependiendo del producto de que se trate las uniones son en general las metálicas desechándose las tradicionales por la posibilidad de pérdida de consistencia en la estructura interna del material.
Las conexiones tipo clavija más recomendables son los pernos ya que tornillos y tirafondos de pequeño diámetro pueden provocar problemas de deterioro de la estructura interna y tienen baja resistencia al arranque. Éstas deben colocarse siempre en la cara del tablero (no en los cantos), donde al ir perpendicular a las fibras de madera logran un mejor agarre.
Junto a los pernos pueden usarse conectores de anillo y disco para reforzar la unión y evitar el aplastamiento de la fibra.
MARCADO CE
Estos productos están afectados por el Reglamento Europea de Productos de Construcción pero al no disponer todavía de norma armonizada, pero su marcado CE se puede realizar de forma voluntaria con el DEE (Documentos de Evaluación Europeos). Nº 130308-00-0304 “Structural composite lumber product: Laminated Strand Lumber (LSL).
(*) En la tabla siguiente se exponen los valores característicos de las propiedades mecánicas de los perfiles de “Lignum Strand” (LSL) fabricados en España con madera de chopo obtenidos de acuerdo con las normas de ensayo UNE-EN 789 y UNE-EN 408 y cuya densidad media de 650 kg/m3.
Formato | Resistencia característica a flexión, 5º percentil | Módulo de elasticidad medio | ||
Tablero | Grueso (mm) | 30 50 80 | 29 28 24 | 6.500 |
Perfil (de canto) | 25 | 7.800 | ||
Tabla. Valores de la resistencia a flexión y módulo de elasticidad de perfiles de LSL fabricado en España. Fuente Lignum Strand, en N/mm2.
(**) No se recogen las propiedades mecánicas del LSL procedente de Norteamérica ya que vienen expresadas como tensiones admisibles y no como valores característicos que se utilizan en Europa, lo que obliga a calcular y comprobar la estructura con un enfoque diferente al de los Eurocódigos.
MÁS INFORMACIÓN
Publicaciones de AITIM – www.aitim.es
Guía de la madera II Construcción y estructuras. VVAA. 2014
Pliego condiciones – www.aitim.es
