La fusta no és un material només per a bungalows de càmping. La fusta és el material més sostenible que coneixem i també un material que te unes prestacions estructurals molt altes. N’és una prova que recentment s’ha construït l’edifici més alt d’Espanya amb fusta, s’ha realitzat amb panells contralaminats i té una alçada planta baixa i 6 plantes.

Quan hi ha alguna deficiència a la fusta del nostre edifici. Abans de plantejar qualsevol tipus de rehabilitació ja sigui estructural o d’elements constructius cal conèixer el material. Cal saber, per exemple, que la fusta no es comporta estructuralment de la mateixa manera que el formigó armat, ni els afecten els mateixos agents ambientals, ni té el mateix manteniment que aquest material. El pas previ a la rehabilitació sempre és la inspecció. Això comporta el coneixement de l’element que es rehabilitarà.

1. El material

1.1. Característiques generals i composició de la fusta

La fusta es defineix com la substància vegetal més o menys dura, compacta i fibrosa que s’extreu del tronc, branques o arrels de les plantes llenyoses (plants amb tronc). La fusta està composta per cèl·lules de formes molt variades de diferents mides i característiques, per tant, és un material heterogeni i no té una estructura uniforme.

La composició bàsica d’aquest material orgànic són fibres de cel·lulosa unides amb lignina. La cel·lulosa és un polisacàrid resistent als agents químics i inalterable en condicions d’un ambient sec, bàsicament formada per glucosa i que aporta resistència a l’estructura dels arbres.

La fusta és un material porós, combustible, higroscòpic, pateix alteracions per l’exposició a raigs solars i és deformable pels canvis d’humitat ambiental. És un material delicat i que a més és atacable per floridures, insectes i altres éssers vius.

Els factors importants que influeixen en la selecció de la fusta per utilitzar-los en la construcció són:

• El color: és originat per la presència de substàncies colorants i altres compostos secundaris. Té importància en la diferenciació de les fustes i, a més, serveix com a indicador de la seva durabilitat. Són en general fustes més durables i resistents aquelles que tenen un color fosc.
• Olor: és produït per substàncies volàtils com resines i olis essencials, que en alguns tipus produeixen olors característiques.
• Textura: està relacionada amb les fibres de la fusta, que depenen, de la disposició, mida, forma, color i abundància dels diferents elements anatòmics de l’arbre de què prové cada peça. D’aquesta manera trobem que cada fusta de cada arbre és única.
• Orientació de les fibres: és la direcció que segueixen els elements llenyosos longitudinals. Té importància en la treballabilitat de la fusta i en el comportament estructural.

1.2 Elements anatòmics de les tiges llenyoses.

A la següent imatge es poden apreciar les diferents parts d’una tija llenyosa (tronc). Escorça

• Escorça: És la capa més exterior del tronc i està formada per cèl·lules mortes; és impermeable i resistent. La seva funció principal és protegir l’arbre dels agents atmosfèrics.
• Canvium: Format per dues capes, la xilema i el floema; El primer s’encarrega de créixer cap a l’interior, produint els reconeguts anells de creixement que es produeixen a cada període vegetatiu. El segon s?encarrega de créixer cap a l?exterior produint la capa de l?escorça.
• Albura: És la zona més jove i correspon als últims cercles de creixement, per la qual circulen tots els components de la sàvia, substància per la qual els arbres transporten els seus nutrients a través de les diferents parts.
• Duramen: És la zona anellada més antiga i cèntrica del tronc, és la més resistent ja que la cel·lulosa que el compon és lignificat pel fet que la sàvia ja no circula pel seu interior.
• Mèdula: És la zona més cèntrica del tronc, sent el residu de la tija que un dia va ser el tronc i el nucli de l’arbre.

1.3 Tipus d’arbres

Les característiques físiques de la fusta depenen en gran mesura de l’espècie d’arbre de què s’extreu, classificant-se en dos grans grups:

• Arbres caducifolis:

Són els arbres que perden les fulles durant la tardor i l’hivern. Es caracteritzen per tenir la fusta dura i resistent. Alguns exemples són el roure, el castanyer o el banús.

Les fustes dures són les més denses i provenen dels arbres amb creixement lent, per això són més cares que les toves. Els avantatges respecte a les toves resideixen únicament en les característiques mecàniques, sinó que a més resisteixen amb més facilitat els canvis de temperatura i humitat. Aquests motius porten a la fusta dura a ser la més sol·licitada al món de la construcció i la decoració d’elements constructius.

• Arbres perennes

Són els arbres que mantenen les fulles durant tot l’any. Es caracteritzen per tenir la fusta més tova i manipulable. Alguns exemples són el pi, om o el xiprer.

Les fustes toves són més lleugeres i provenen d’arbres de ràpid creixement, facilitant així el seu abaratiment. Aquestes fustes disposen d’avantatges en els camps en què no es requereixi al material una resistència a esforços mecànics ja que són més dúctils i fàcils de treballar.

1.4 Propietats mecàniques i classificació estructural

Com que és un material anisotròpic cal tenir en compte que, segons la direcció i orientació de les fibres de cada peça, aquesta presentarà resultats diferents en el seu comportament físic i mecànic. Com a la majoria dels materials, les propietats de la fusta s’avaluen a través d’assajos normalitzats que s’apliquen al material i determinen els esforços a què pot estar sotmesa. Mitjançant els assaigs s’obtenen dades com ara el nombre de nusos, la desviació de les fibres i possibles fissures o tares. Amb aquestes dades s’obté una estimació dels esforços a flexió, tallant o axil que pot absorbir una peça en els dos eixos d’esforços (vertical o horitzontal).

A continuació es resumeixen els tipus d’esforços a què normalment pot estar sotmesa una estructura de fusta:

• Tracció

• Compressió

• Tallant

• Flexió

1.4.2 Esforços de compressió

La resistència de la fusta als esforços axils està estretament lligada a la duresa de la fusta, com la gran majoria de materials, com més dura és la peça millor reacciona davant dels esforços de compressió. Per això sempre prioritzarem fustes dures en cercar elements amb resistència als esforços axils. La duresa a la fusta depèn del grau de cohesió entre les seves fibres i de la seva estructura interna.

Aquestes qualitats a flexió són fonamentals en valorar la fusta en elements de lestructura vertical com són els pilars.

1.4.2 Esforços de tracció

L’esforç de tracció en un esforç que, igual que el de compressió, es dóna en un pla axial de l’element estructural. Però, al contrari de l’esforç de compressió, aquest és un esforç que implica una deformació d’estirament.

El trobem en elements constructius tals com a tirants, en elements concrets dins de cintres estructurals, etc.

1.4.3 Esforços a tallant

La fusta reacciona de maneres molt diferents d’aquests esforços, depenent de l’orientació i la direcció de les fibres de la peça i de l’orientació i la direcció de l’esforç.

Amb els tallants en direcció paral·lela a les fibres de la fusta són fàcilment suportables per les peces mentre que els tallants en direcció perpendicular a les fibres són entre 30 i 60 vegades menys suportables per a les peces. Aquest és un altre dels motius pels quals lorientació de les peces ha de ser estudies fins i tot abans de la seva producció.

Es dóna amb més intensitat a les bigues a les zones properes als suports.

1.4.4 Esforç a flexió

La flexió és un esforç combinat de tracció i compressió, que es dóna en un element lineal recolzat en els dos extrems arran de l’aplicació d’una força al centre.

Dins del món de la construcció d’estructures, la fusta és un dels materials més elàstics, sobretot comparada amb la seva densitat, del sector i té un molt bon comportament davant dels esforços a flexió. Les fustes més joves i amb orígens més humits són les que tenen una capacitat a flexió més bones, prioritzant així les fustes toves sobre les fustes dures.

Aquestes qualitats a flexió són fonamentals en valorar la fusta en elements com a biguetes, bigues o parells de cobertes.

Podríem dir que la fusta té comportaments mecànics similars a l’acer: resisteix i és adequada per aguantar la tracció (l’estirament) i els esforços de flexió (els esforços propis d’una biga). Per aquest motiu, igual que l’acer, s’ha utilitzat tradicionalment per a la construcció de bigues i cintres.

Si vols conèixer més sobre la fusta a les estructures arquitectòniques consulta els nostres següents articles:

• Estructuras de madera II/III. Sobre els tipus d’elements estructurals que es poden fer amb fusta.
• Estructuras de madera III/III. Sobre les deficiències més comunes en estructures de fusta i el possible tractament