Observatorio de I+D+i UPM

Caracterización de las especies y productos estructurales de madera. Los trabajos más recientes en esta línea incluyen investigaciones relativas al desarrollo de madera empalmada, laminada y microlaminada de eucalipto. Una parte importante de esta línea se orienta la evaluación de la capacidad portante de estructuras de madera existentes en coordinación con otras líneas de trabajo como la caracterización mediante métodos no destructivos y la inspección. En este sentido gran parte del trabajo de investigación del Grupo se ha destinado a la caracterización de piezas de madera procedente de edificios existentes con el fin de proponer protocolos de actuación en obras de rehabilitación. También se han llevado a cabo estudios experimentales para soluciones de refuerzo en estructuras de madera con daños.

Las técnicas no destructivas aplicadas en madera (TND) permiten la estimación de las propiedades mecánicas y constituyen uno de los primeros pasos en la determinación de la capacidad portante de una estructura existente. Habitualmente se emplean equipos portátiles que pueden utilizarse en obra o aserradero. Existen diversos equipos y sistemas, siendo los más frecuentes los que se basan en la utilización de métodos acústicos (ultrasonidos y ondas de impacto), en el análisis de vibraciones y en los ensayos de resistencia puntual (penetrómetros y arranque de tornillo). Estas técnicas han sido aplicadas en casos prácticos en obras de restauración y controles de calidad en obra. Además, se ha estudiado la aplicación de métodos no destructivos en productos derivados de la madera y en la determinación de la patología y el envejecimiento de los materiales y el control de calidad. Se han propuesto modelos de estimación de las propiedades de los derivados de la madera más comunes en construcción.

Este campo de actividad integra gran parte de las restantes líneas de investigación. Los protocolos desarrollados para el diagnóstico y evaluación de estructuras de madera se han extendido y han sido aceptados por otros grupos de investigación con los que existe un contacto frecuente. Los resultados de la investigación han sido aplicados en numerosas intervenciones prácticas en obras de rehabilitación, realizando evaluaciones de la estructura con mediciones in situ.

Desarrollo de nuevos métodos y tecnologías para facilitar y agilizar el proceso de identificación de especies de maderas.

Este ámbito de investigación se centra en la aplicación de los conceptos de la mecánica de la fractura como método para predecir el fallo en componentes de madera que presentan concentraciones de tensiones causadas por discontinuidades o irregularidades. Incluye la determinación experimental de las propiedades de fractura de distintas especies en modos I, II, y mixto. Una de las líneas de trabajo es su aplicación al análisis de la resistencia al hendido de uniones con clavijas en especies frondosas cargadas perpendicularmente a las fibras, con un enfoque tanto experimental como numérico a partir de análisis de elementos finitos basados en modelos de zona cohesiva.

Esta es una de las líneas más recientes de investigación iniciadas dentro del grupo. La actividad comenzó a nivel europeo con la propuesta de ¿InFutUReWood¿ entre el año 2019 y 2021. Este proyecto se desarrolló en colaboración con un consorcio europeo de 23 socios (7 organismos superiores de enseñanza, 1 centro de investigación, 11 empresas, 3 asociaciones y 1 oficina técnica municipal de 7 países europeos: Suecia, Reino Unido, Irlanda, Eslovenia, España, Finlandia y Alemania). Entre los objetivos principales de esta línea, pueden citarse los siguientes: ¿ Emplear las técnicas no destructivas para la clasificación de madera recuperada, y calibrar los resultados obtenidos para su intercomparación con los existentes de madera nueva; ¿ Avanzar a nivel europeo en el proceso normativo de estos métodos alternativos a la clasificación visual, y desarrollar propuestas metodológicas de clasificación de la madera recuperada y su reintroducción en el mercado; ¿ Desarrollar nuevos productos y sistemas estructurales a partir de madera recuperada, teniendo en cuenta su futura reutilización; ¿ Definir principios de diseño y construcción en madera que faciliten la futura demolición de esos sistemas o estructuras, y la reducción al mínimo de los residuos; ¿ Realizar un inventario del uso de la madera en cada sistema estructural, analizar las prácticas actuales de demolición/deconstrucción, y establecer un criterio cualitativo y cuantitativo de madera recuperada.

Las estructuras laminares reticulares de madera son estructuras de gran eficiencia y atractivo estético, adecuadas para cubiertas ligeras de medias y grandes luces, que adquieren su capacidad portante y rigidez debido principalmente a su forma. Los trabajos desarrollados en esta línea de investigación abarcan el diseño (incluyendo aspectos geométricos y de optimización), la construcción y el análisis estructural. Recientemente se ha iniciado el proyecto ¿Gridadigtion¿ (2021-25), en el cual se desarrollarán nuevos sistemas constructivos basados en el uso de uniones carpinteras realizadas mediante tecnología de fabricación digital.

Desarrollo de nuevos métodos y tecnologías para la identificación de patógenos. Utilización de métodos no destructivas como apoyo a la identificación. Se cuenta con una gran experiencia práctica en obra, interviniendo para la detección de ataques de origen xilófago y la evaluación de su gravedad.

En esta línea de trabajos incluye el desarrollo de nuevos equipos y tecnologías no destructivas o semidestructivas para la estimación de propiedades físicas de la madera, los derivados y otros materiales de construcción. Hasta la fecha actual se ha desarrollado una patente para un equipo de estimación de la densidad (Woodex) y un modelo de utilidad para la determinación de la humedad en soleras (Higrobox). Actualmente se trabaja en el desarrollo de un equipo de reblandecimiento rápido de madera para análisis anatómico.

En esta línea de trabajo se ha analizado el comportamiento mecánico de las uniones carpinteras mediante el método de elementos finitos. Otros trabajos se enfocan al análisis del refuerzo de estructuras existentes mediante productos derivados de la madera.

Línea de trabajo dedicada al estudio de la biomécanica del árbol mediante la utilización de técnicas no destructivas para la evaluación del riesgo de caída, principalmente del arbolado urbano.

Dentro del Grupo de Investigación se ha desarrollado un programa de cálculo de estructuras de madera (Estrumad) que permite el análisis de sistemas planos y espaciales y que sigue la normativa vigente más actualizada. Se ha empleado en el análisis de estructuras existentes en las intervenciones de refuerzo y consolidación. También es utilizado por los alumnos en las asignaturas y proyectos fin de grado y máster.

La investigación en el ámbito de la construcción con madera está ligada a la formación de especialistas. El grupo de investigación lidera una de las líneas de formación más consolidadas a nivel nacional. Ha impartido cursos de formación prácticos y de formación especializada en temas del uso de técnicas no destructivas desde hace décadas. La principal actividad actual consiste en un curso de más de 300 horas netas de carga docente sobre construcción con madera, obra nueva y rehabilitación, orientado a profesionales relacionados con las diferentes ramas de la ingeniería y la arquitectura, la construcción y la madera.