CONGRESO FORESTAL ESPAÑOL - Lourizdn 1.993. Ponencias y comunicaciones. Tomo IV

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LA MADERA LAMINADA EN LA CONSTRUCCION DE CASETAS PARA LA VIGILANCIA Y DETECCION DE INCENDIOS FORESTALES.

F. Rodríguez y Silva Departamento de Incendios Forestales. Agencia de Medio Ambiente de la Junta de AndaluCÍa. Avda. Eritaña 1. 41013-SEVILLA (España)

Resumen La presente comunicación indica el empleo de la tecnología derivada de la madera laminada, para su aplicación en la construcción de casetas de vigilancia para la detección de incendios forestales. Definiéndose el procedimiento constructivo, la base de cálculo empleada y las experiencias obtenidas por la puesta en servicio de cinco unidades en los Espacios Naturales Protegidos de Andalucía. P.C.: Casetas de vigilancia, Madera laminada, Estructuras de madera Abstraet This paper the employment of the laminate wood technology for the construction of vigilance houses to detect fire forests. The building process, the calculation basis and the experiences of five unities in Natural protected spaces of Andalucia are defined. K.W.: Wood structure, Laminate wood, Vigilance houses INTRODUCCION La organización de la defensa contra los incendios forestales se basa en la planificación en el espacio y en el tiempo de tres pilares básicos: La prevención, la detección y la extinción. Siendo la detección la responsable de que con una pronta identificación de la ubicación del foco inicial, se acorten los tiempos de movilización y acceso de los recursos humanos y materiales, al desarrollo de la extinción. Para conseguir la optimización física de esta fase se distribuye en las masas forestales a defender puntos de vigilancia y control que llegan a ir enlazando entre sí, hasta constituir una malla de vigilantes ubicados en puntos de estratégica conformación topográfica que garantiza una eficaz visibilidad y a su vez una óptima cobertura para las comunicaciones por radiofrecuencias. En el proceso de normalización y reforma de las construcciones existentes en esta red de puntos de vigilancia, se ha producido la incorporación de casetas de vigilancia con una conjunto de características que las diferenciaban de las ya existentes. Estas diferencias se fundamentan en brindar la posibilidad de disponer de unidades de casetas que al ser

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prefabricadas integramente en madera laminada permiten su montaje en el inicio de la campaña de incendios y su posterior retirada con la finalización de la misma, si ello fuera de interés. Además de la posibilidad de uso temporal y posterior retirada si se desea, ya que no es imprescindible pues en el proyecto de construcción fueron incluidos tratamientos especiales para la protección de los agentes abióticos y bióticos, se ha tenido en cuenta valores de efecto paisajístico, y su mimetismo con el terreno es completo al tener las maderas exteriores, tonalidades pardas fácilmente identificables con colores naturales del entorno. Estas casetas han sido diseñadas teniendo presente criterios de confort para el personal que durante toda la campaña permanece en estado de vigilancia, para ello incluyen aislamiento térmico integral en cerramientos perimetrales y falso techo, a base de espuma de poliuretano, servicio completo con inodoro, lavabo y unidad de ducha, con depósito de mil litros de capacidad, ubicado en falso techo, así como suministro eléctrico procedente de la instalación de placas fotovoltáicas incorporadas a la caseta. Dado que la función primordial de estas construcciones es la de vigilancia y detección como se indicó anteriormente, se han proyectado con un total de trece ventanas que garantizan la visión panorámica según los 360 0 , estas ventanas cuentan con unos tapaluces' exteriores con la doble finalidad de servir de protección y de visera protectora, una vez abatidos según su eje horizontal, ante la radiación solar, permitiendo ello vislumbrar el horizonte sin interferencias solares. DESCRIPCION CONSTRUCTIVA La solución constructiva queda dirigida a un espacio en cerramiento de 5 mt. por 3,75 mt. proporcionando pues una' superficie útil de 18,75 m 2 . Siguiendo las directric~s

internacionales el cuerpo de obra realizado y puesto en servicio, no toma contacto directo con el suelo que lo soporta, sino que la transmisión de los esfuerzos se realiza a través de al menos cuatro dados de hormigón armado Con arista de 60 cm. y 45 cm. de penetración en el suelo natural. El forjado se ha resuelto mediante una estructura reticular según el sistema "2FSINTERRA" (fabricado por la firma especialista en construcciones de madera, SADITEC S.A.). Absolutamente desmontable y constituída por nudos elaborados en un poliedro de ocho caras, permitiendo hasta un máximo de doce aristas de retÍCulo por nudo. Las aristas están constituídas en láminas obtenidas de tablones debidamente canteados y aserrados de Pino Laricio (Pinus nigra), trabajados a la dimensión de 11,8 x 9,3 x 125 centímetros; dando forma definitiva a elementos de unión nudo-nudo, por encolado a dos caras de tres láminas qe las características anteriormente indicadas, mediante Resorcinol-Formaldehido, (250 gr/m2 ). Dichas aristas quedan perfectamente diseñados para tal fin. Se puede entender que existe un módulo tal, que es responsable de la repetición estática hasta la formación de dicha estructura espacial. Dicho módulo está constituído por cuatro nudos coplanarios y un quinto nudo en la vertical de dicho plano según 0,88 mts. estando ubicado este último a igualdad de distancia de los otros cuatro, originando todo ello una pirámide de base cuadrada, con una longitud de lado de 1,25 mts. Esta unidad permite mediante enlaces-barra-nudo-barra, la construcción de la estructura espacial deseada. Así pues para el proyecto que nos ocupa, con una superficie de 18,75 m2 , la solución adoptada supone el empleo de doce módulos, constituyendo un total de treinta y dos nudos más noventa y seis harras, estandarizadas a las dimensiones anteriormente indicadas. Este sistema estructural es empleado a modo qe forjado, reuniendo asimismo óptimas

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condiciones para ocupar el diseño de cubierta. En efecto, con el mismo diseño constructivo se soluciona el cierre en altura, creando una cubierta que permite el establecimiento de un falso techo, por unión coplanaria de todos los nudos de las respectivas bases de las pirámides que sirven de base modular a la estructura. Esta solución permite con gran seguridad y órden de instalación la distribución y . montaje del apoyo de fontanería y electricidad, todo ello en el espacio habilitado desde el falso techo hasta la superficie real de cubierta con una altura útil de 0,80 mts. La cubierta y el forjado quedan enlazados mediante catorce pilares de madera laminada con diseños especiales según destino en obra, de tal manera que los cuatro que ocupan esquina son iguales y distintos a los diez que ocupan posiciones intermedias en cada uno de los cuatro paramentos. La altura de dichos pilares proporcionan entre forjado y falso techo es de 2,40 mts. El suelo queda formado por marcos de 1,25 mts. que son recibidos por cada una de las bases cuadradas que se constituyen por enlace de dos módulos piramidales, estos marcos soportan el entablado de madera natural que constituye el suelo. Los distintos paramentos en cierres perimetrales, se reciben en obra prefabricados por paños independientes de 1,25 x 2,40 mts. ocupando el espacio existente por cada dos pilares, por lo que en número total representan catorce unidades. Estos paños se conforman mediante un bastidor constituido por cuatro piezas prismáticas obtenidas a partir de tablones de Pino laricio debidamente aserrados y canteados, las piezas' prismáticas son dimensionadas para formar un marco de 1,25 x 2,40 mts. con un espesor de nueve centímetros. Los paramentos interiores y exteriores de cada uno de los paños van revestidos mediante un entablado fino. El vacío creado por el propio marco del bastidor y los entablados, va relleno con espuma de1'oliuretano lo que permite crear un aislante térmico y acústico de gran eficacia. Trece de los catorce paños llevan ventanas doblemente acristaladas, permitiendo buena visibilidad, el paño restante recibe la puerta de acceso a la vivienda. Los tapaluces son exteriores correspondiendo uno por cada una de las ventanas existentes, y quedan con bisagra horizontal, que a modo de charnela permite abatir el tablero contrachapado en estrella que conforma el tapaluz, hasta encontrar el faldón volado de cubierta, donde es recibido con sujeción especialmente diseñada en acero inoxidable. Los faldones de cubierta van revestidos con paños prefabricados recibidos con teja simulada en material asfáltico, el techo queda practicable estando terminado en poliéster de fuerte resistencia, para una superficie de 9,375 m2 • De la superficie anterior quedan 4,6875 m2 destinados para zona elevada de vigilancia perimetrada con un quitamiedo, permitiendo la ubicación de los dispositivos de medición y control meteorológico así como de radiocomunicaciones. Interiormente la caseta lleva la tabiquería elaborada en paneles de tablero contrachapado. Sólo se ha diseñado un compartimento con destino a sanitarios, de tal manera que el tabique de mayor dimensión es portante de la instalación de fontanería que desciende del depósito ubicado en el falso techo; así como de los desagues, quedando ocultos éstos en el espacio comprendido por el bastidor y los tableros portantes que conforman el tabique. Interiormente dos de los paños entre pilares llevan unos tableros abatibles, a modo de mesa escritorio, con dimensiones de 1,25 x 0,70 mts. permiten servir de apoyo a los aparatos de radiocomunicaciones así como también de mesa de trabajo. Diseñado el techo superior o cubierta real como practicable, se accede a la misma a través de una trampilla en el falso techo que siendo ahatihle descuhre una escalera plegable y vertical por módulos desc:.endentes, de tal manera que no siendo necesario acudir a la zona de vigilancia elevada, quede ésta oculta en el falso techo. El desnivel existente entre el suelo natural y el forjado de la vivienda, queda salvado

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mediante un conjunto de peldaños portados en escalera oblicua, igualmente prefabricados y con acabados resistentes en madera. El conjunto estruetural que constituye la vivienda prefabricada queda tratada con protectores de gran eficacia, que la protegen de las inclemencias del tiempo y de los agentes xilófagos (hongos e insectos). Dentro de la gama de protectores hidrosolubles existentes, se han empleado baratos de cobre cromado (protector H2) con retenciones de 12 a 16 Kg/m 3 y penetraciones de hasta el 80% de la albura, (de nombres comerciales Erdalith,Greensalth, Tanalif-C, Boliden K-33) y óxido de cobre cromado, con retenciones de 12 a 16 Kg/m3 , el nombre comercial responde a Celcure (protector H6). Tanto uno como otro se aplicaron mediante inmersión caliente-fría. Como detalle de finalización, que le confiere protección y seguridad, se cierra mediante obra de mampostería del lugar el perímetro inferior, que rodea al forjado y dados de apoyo en cimentación. Situánd'ose en la parte posterior una puerta de chapa, con lo que el volumen ' inferior queda como almacén de enseres. Las dimensiones empleadas en todos los elementos estructurales, superan con amplio margen de seguridad los esfuerzos que soportan. Habiéndose obtenido dimensiones "inferiores según los cálculos derivados del estado tensional, se ha optado por los utilizados por razones constructivas y de montaje. En la actualidad existen cinco casetas diseñadas según lo indicado anteriormente, y prestan servicio en la red de vigilancia para la defensa contra los incendios forestales, en los siguientes Parques Naturales: P.N. Sierra de las Nieves (1) (Málaga), P.N. Montes de Málaga (1), P.N. Grazalema (1) (Cádiz) y P.N. de los Alcornocales (2) (Cádiz). La primera unidad emplazada en su lugar de destino fue la correspondiente al P. N. de la Sierra de las Nieves. Dicha unidad se montó en la primavera de 1.990, con lo que a ,la fecha lleva tres años de servicio, sirviendo de muestra para 'evaluar el grado de respuesta a los agentes responsables del deterioro. Como único tratamiento recibido con periodicidad anual de cara a la protección ha sido la aplicación de cera de abeja virgen en disolución con fungicidas e insecticidas en base a sales de cobre cromado. Se puede considerar que el comportamiento ha sido muy bueno con la sóla aparición de alguna fenda en los dementas de madera maciza, consecuencia de las tensiones derivadas de los cambios higrotérmicos. Una gran ventaja que supone este diseño estructural es la posibilidad de adaptación a las necesidades de superficies, al tratarse de módulos prefabricados fácilmente intercambiables. En este sentido laúltima unidad elaborada (Parque Natural de Grazalema) puede servir de ejemplo, ya que al tener que ubicarse en lugares de difícil acceso y condiciones, así como, su montaje de gran complicación en lo que al relieve del terreno se refiere, ha sido necesario reducir la superficie, de doce módulos a seis; y sustituir la estructura reticular que conforma la base constructiva del forjado por vigas laminadas de directriz recta, con ello la altura del piso de la caseta con relación al suelo del terreno queda en función de la altura de los apoyos y del canto de las vigas. CARACTERISTICAS y DISEÑO ESTRUCTURAL Dimensiones: Superficie 18,75 m2 • CARGAS. A).- Muertas: Total con mayoración por 1,75 = 600 Kg/m2 . B).- Vivas: Total = 75 Kg/m2 . C). - Combinación de cargas:

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Carga total mayorada 1,33 Tn/m 2 • Reparto de esfuerzos por nudo 1,2475 Tn/nudo. Para los cálculos derivados del diseño se ha considerado una estructura reticular espacial, en la que las barras se enlazan a los nudos mediante pasadores sin rozamiento y que las cargas externas están aplicadas en los nudos, siendo las únicas fuerzas de barras existentes las correspondientes a los esfuerzos axiles. La ecuación matricial empleada para establecer la solución estructural para las fuerzas de barra es: Pij = [

(E) (F)

~ 1

]

.. 1)

x

Sij +

~~ 1

1

x

Sji

.. J1

Módulo de elasticIdad Sección Transversal de la barra (1) Longitud de la barra (Sij) Desplazamiento originado en el nudo (i) de la barra (ij) al aplicar sobre él la carga

Pi. Las piezas están sometida~ únicamente a esfuerzos axiles bien de compresión o tracción, en este sentido las tensiones admisibles de cálculo se han obtenido por composición factorial de los coeficientes reductores de la tensión básica de acuerdo a las normas de cálculo en estructuras de madera laminada. Así pues la tensión admisible obtenida es: Vcd = C 6 x Cg X C l2 X Vb = 108,22 Kg/cm 2 • Siendo; (C 6) el coeficiente reductor para tracción paralela a la fibra. (C g) el coeficiente reductor para compresión paralela a la fibra. (C 12 ) coeficiente relativo a la duración de la carga. Con el conocimiento tras la resol~ción de la ecuación matricial de los desplazamientos en los nudos, y posteriormente los esfuerzos de barra, se comprueba que las dimensiones en sección de las distintas barras quedan del lado de la seguridad ante los esfuerzos axiles que las distintas unidades resisten. Admitiendose que la sección es simétrica respecto al eje ZZ y que los esfuerzos exteriores cargan sobre los nudos, el estado de tensiones queda simplificado en la expresión: Vcd 2:. N , que F confirma la alta estabilidad estructural derivada de las dimensiones de barras escogidas para el diseño estructural (11,8 cm x 9,3 cm = F = 109,7 (cm2). Del mismo modo en lo que a los pilares se refiere el estudio de esfuerzos permite conocer que la carga por pilar es de 0,864 Tn, ya partir de este dato empleando la expresión del estado tensional simplificada para esfuerzos axiles Vcd 2:. N , siendo F Vcd = C6 x e g x Vb = 85,58 Kg/cm2 la tensión admisible de compresión, la sección que se obtiene con el cumplimiento de los principios de resistencia, es F 2:. N = 9,97 cm2 • Valor Vcd éste que cumple con las características dimensionales del pilar escogido de seis láminas con seociones de 4,5 cm2 x (6 x 4,5 cm2 > > > 9,97 cm2), garantizándose pues la alta resistencia estructural al estado tensional derivado de la carga que recibe cada pilar. BIBLIOGRAFIA ARGÜELLES ALVAREZ, R. (1969). Cálculo de estructuras de madera. AITIM . Madrid. ARGÜELLES ALVAREZ, R. & ARRIAGA MARTITEGUI, F. (1986). Normas de cálculo de estructuras de Madera. AITIM. Madrid.

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RODRIGUEZ y SILVA,F. (1992). Casetas para la vigilancia forestal en madera laminada. AlTIM 156. TORRES JUAN, J. (1966). Conservación de maderas en su aspecto práctico. Ministerio de Agricultura. Madrid.