Investigación sobre la aplicación y validez de la evaluación no destructiva para madera antigua estructural

Abstract

[ES] El objetivo principal de este trabajo final de máster (TFM) consiste en investigar la aplicación y validez de la evaluación no destructiva para madera antigua de uso estructural (vigas, viguetas, cerchas, etc.). Las técnicas de evaluación no destructiva (END) se usan ampliamente para clasificar madera actual destinada a la construcción, pero apenas se usan en madera antigua. Casi todas las investigaciones sobre caracterización de madera antigua corresponden a casos muy concretos (piezas de madera apeadas de un puente o una construcción concreta) y no son generalizables en modo alguno. Por otra parte, en esas investigaciones se emplean ensayos destructivos, que son imposibles de aplicar in situ e impiden la reutilización de la madera ensayada. Resulta necesario investigar la aplicación y validez de la END a madera antigua, pues la madera antigua presenta tanto propiedades (elevada proporción de duramen, valores altos de densidad, especies diferentes a las empleadas actualmente en construcción, etc.) como defectos (degradaciones por humedades, termitas, hongos, carcoma; nudos de gran diámetro, desviaciones de la fibra, grietas, etc.) que no presenta la madera nueva. Esta madera, puede clasificarse fiablemente según el sistema de clases resistentes del Código Técnico de la Edificación (CTE), vigente desde 2016 (versión actual) y de la norma EN 338; sin embargo, en el caso de la madera antigua no hay normas de aplicación ni estudios amplios al respecto. La clasificación mediante END de la madera antigua, tanto in situ como de madera recuperada, tiene interés teórico, pero también práctico. Existen numerosos elementos de madera estructural en edificios antiguos y patrimoniales, al igual que hay mucha madera procedente de demoliciones y rehabilitaciones, de las que se desconocen sus propiedades físico-mecánicas, y por tanto no está caracterizada según el CTE (en la Unión Europea resulta obligatorio que toda madera para uso estructural esté previamente caracterizada e incluya su clase resistente en su marcado CE). A partir de los resultados de la investigación propuesta, toda esta madera podría clasificarse y cumplir con los requisitos del CTE, e incluso poderse comercializar con marcado CE para ser reutilizada. Las directivas de la UE sobre construcción favorecen la reutilización de los materiales de construcción, así como el empleo de materiales sostenibles y reciclables como la madera frente a otros materiales (acero, hormigón). Para conseguir el objetivo principal del proyecto se realizarán las siguientes actividades: ¿ Análisis de las particularidades de la madera antigua de distintas especies. ¿ Propuesta metodológica de evaluación no destructiva (END) de madera antigua, mediante técnicas no destructivas (TND) y variables intrínsecas de la madera antigua, para su clasificación estructural según CTE. ¿ Aplicación práctica de la metodología END en madera antigua procedente de derribos. ¿ Análisis de las relaciones entre las distintas variables incluidas en la metodología (TND de clasificación estructural, densidad, valor medio resistográfico, nivel de degradación, tipo de degradación, nº de nudos, especie, proporción albura/duramen, etc.) y, a su vez, con el módulo de elasticidad (MOE) y la resistencia a flexión o módulo de rotura (MOR) reales, obtenidas mediante ensayo de rotura a flexión. ¿ Clasificación estructural de la madera usada según el CTE a partir de los resultados obtenidos. ¿ Formulación y obtención de ecuaciones, mediante el análisis estadístico de los resultados obtenidos, a fin de determinar la fiabilidad frente al CTE y replicabilidad en madera antigua de la metodología END.

[EN] The main goal of this final work of master (TFM) consists of searching the application and validity of the nondestructive evaluation for the use of old structural wood (beams, joists, trusses, etc.) Nondestructive evaluation techniques (END) are broadly used to classify current wood for construction however these techniques are hardly used in old wood. Almost all the research done about old wood characterization corresponds to very specific cases, such as: dismounted pieces of wood from a bridge or some specific construction, and they can¿t be generalized at any case. On the other hand, destructive testing is being used on those investigations which are no possible to carry out in situ and prevent the reuse of testing wood. It must be accomplished the research on the application and validity of END on old wood, so that old wood has either properties such as ( high proportion of heartwood, high density values, other species than those used currently in construction, etc.) or defaults for instance (moisture degradation, termites, fungus, woodworm, a large diameter wood knots, fiber deviations, cracks, etc.) which are absent in new wood. This wood can reliably be classified according to the system of strength classes defined by the Technical Building Code (CTE), and by EN 338 standard. This Code is in force since 2016 (current version); however, regarding old wood there are neither legal rules nor large research on the issue. Old wood classification through END, either in situ or reclaimed wood, has got both a theoretical and practical interest. There are many elements of structural wood in old and patrimonial buildings, in the same way that there is a great deal of wood coming from demolitions and building rehabilitation, whose physic-mechanic properties are unknown and the reason why it is not characterized according to CTE. (In the European Union it¿s mandatory that all wood for structural use be previously characterized and must include its resistant class in marked wood) According to the results of the proposed research, all this wood could be classified and accomplished the CTE requirements, even it could be commercialized with CE marking to be reused. UE guidelines about building stimulate the reuse of building materials, as well as the recyclable and sustainable materials such as wood in contrast with other materials (steel, concrete) To achieve the main objective of the Project the following activities must be carried out. ¿ Analyze the particularities of different species of old wood. ¿ Methodological proposal of nondestructive evaluation (END) of old wood through nondestructive techniques (TND) and old Wood intrinsic variables to its structural classification according to CTE. ¿ Practical application of the END methodology on old Wood coming from building demolitions. ¿ Analysis of the relationship between the different variables included in the methodology of structural classification, density ,average resistographic value, degradation level, degradation type, number of knots, species, proportion, sapwood/ heartwood, etc.) at the same time with the elasticity module (MOE) and module of rupture (MOR), achieved from the breaking test to flexion. ¿ Structural classification of used Wood according to CTE from the results obtained ¿ Formulation and obtaining equations, through the statistical analysis of the achieving results, with the purpose of determining the reliability with the CTE and replicability in old wood of END methodology