Diagnóstico no-ligeramente destructivo de estructuras glulam mediante propagación de ondas mecánicas y arrancamiento de tornillos

Abstract

La madera laminada encolada (Glulam) es un material estructural de ingeniería que combina la tradición del uso de la madera con los avances tecnológicos actuales. Está formada por láminas de madera aserrada unidas mediante adhesivos estructurales resistentes, lo que le confiere una elevada capacidad portante y una notable estabilidad dimensional. Aunque su uso se remonta a finales del siglo XIX, con sus primeras aplicaciones documentadas en Berlín hacia el año 1890, no ha sido hasta las últimas décadas cuando ha experimentado una expansión significativa en el ámbito de la construcción, posicionándose como una alternativa sostenible y eficiente frente a materiales convencionales como el acero o el hormigón.

En este contexto, el presente Trabajo de Fin de Máster tiene como objetivo principal analizar la viabilidad y precisión de diversas técnicas de evaluación no-ligeramente destructiva aplicadas a elementos estructurales de Glulam. Estas técnicas permiten caracterizar propiedades físicas y mecánicas relevantes del material sin comprometer su integridad, facilitando su implementación en inspecciones in situ. Para ello, se ha diseñado y ejecutado una campaña experimental en laboratorio, basada en tres tipos de ensayos complementarios: la xilohigrometría, que permite medir el contenido de humedad en la madera; la propagación de ondas ultrasónicas, útil para evaluar la estructura interna del material y detectar posibles irregularidades; y el ensayo de resistencia al arrancamiento de tornillos, que ofrece una estimación indirecta del peso específico y la cohesión interna del material.

En total, se han ensayado 48 probetas de madera laminada, sobre las que se han recogido datos de humedad, velocidad de propagación y fuerza de extracción. Estos datos han sido corregidos y normalizados conforme a la normativa vigente, permitiendo su análisis comparativo. A la par que se han establecido correlaciones estadísticas entre los distintos parámetros evaluados, con el objetivo de identificar relaciones funcionales que puedan facilitar la caracterización estructural del Glulam de forma más eficiente, contribuyendo este enfoque no solo a una mejor comprensión del comportamiento del material, sino que también asienta las bases para su aplicación práctica en elementos en servicio.

Glued laminated timber (Glulam) is an engineered structural material that combines the tradition of wood usage with modern technological advancements. It is composed of sawn timber lamellae bonded together with high-performance structural adhesives, which provide it with a high load-bearing capacity and remarkable dimensional stability. Although its use dates to the late 19th century, with the first documented applications in Berlin around 1890, it has only been in recent decades that Glulam has experienced significant growth in the construction sector, establishing itself as a sustainable and efficient alternative to conventional materials such as steel and concrete.

In this context, the present master’s Thesis aims to analyze the feasibility and accuracy of various slightly-destructive evaluation techniques applied to structural Glulam elements. These techniques allow for the characterization of relevant physical and mechanical properties of the material without compromising its integrity, thus enabling their use in on-site inspections. To this end, a laboratory-based experimental campaign was designed and carried out, involving three complementary types of tests: wood moisture measurement (xylohygrometry); ultrasonic wave propagation, useful for assessing the internal structure of the material and detecting possible defects; and screw withdrawal resistance testing, which provides an indirect estimate of the wood’s specific weight and internal cohesion.

A total of 48 Glulam specimens were tested, collecting data on moisture content, wave propagation speed, and extraction force. These data were corrected and normalized according to current standards, allowing for a reliable comparative analysis. Additionally, statistical correlations between the different measured parameters were established in order to identify functional relationships that could facilitate the structural characterization of Glulam more efficiently. This approach not only contributes to a better understanding of the material's behavior but also lays the groundwork for its practical application in structural elements in service.