D4 Biomecánica Estructural

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El factor de seguridad estructural de un árbol, un tallo o una rama compara la resistencia del tejido leñoso con la carga que debe soportar, y para calcular el factor de seguridad estructural primero hay que medir por separado, con distintas herramientas, tanto la resistencia del tejido leñoso como la carga de viento aplicada sobre ese tejido.

La primera propiedad que hay que medir es la rigidez del tejido leñoso, cuantificada mediante el módulo de Young, que se obtiene con un ensayo de flexión en tres puntos: una probeta de madera se apoya en dos puntos y se le aplica una fuerza en un tercer punto intermedio, y la forma en que la probeta se dobla frente a esa fuerza es la que revela el módulo de Young del tejido leñoso.

Como el ensayo de flexión en tres puntos requiere extraer una probeta del árbol, en el campo se recurre en su lugar a la densidad de la madera como una medida indirecta, un proxy, tanto del módulo de Young como de la resistencia del tejido leñoso: cuanto mayor es la densidad de la madera, mayor tiende a ser el módulo de Young del tejido leñoso y mayor tiende a ser también la resistencia del tejido leñoso, sin necesidad de extraer una probeta ni de dañar el árbol.

Más allá del tejido leñoso considerado como material, la rigidez del tallo en campo mide la misma propiedad pero a escala del tallo completo, incluyendo su geometría —su diámetro y su forma— además del propio tejido leñoso que lo compone: dos tallos hechos del mismo tejido leñoso pueden tener una rigidez del tallo en campo distinta si su geometría es distinta.

Junto con la resistencia del tejido leñoso y la rigidez del tallo en campo, la arquitectura radicular determina qué tan bien queda anclado el árbol al suelo: una arquitectura radicular más extendida o más profunda le da al árbol un anclaje que compite, como límite estructural alternativo, con la resistencia del tejido leñoso del tallo a la hora de decidir si el árbol se rompe por el tallo o se vuelca de raíz frente a una misma carga de viento.

Del otro lado del factor de seguridad estructural está la carga de viento aplicada, que se mide directamente sobre el árbol, el tallo o la rama que se quiere evaluar, y que representa la fuerza real que el viento ejerce sobre esa estructura en el momento de la medición.

Con la resistencia del tejido leñoso —medida mediante el módulo de Young o mediante la densidad de la madera—, con la rigidez del tallo en campo, con la arquitectura radicular y con la carga de viento aplicada ya cuantificadas, se calcula el factor de seguridad estructural del árbol, del tallo o de la rama en cuestión: cuanto mayor es el factor de seguridad estructural, más margen tiene la estructura antes de romperse o de volcarse frente al viento, y cuanto menor es el factor de seguridad estructural, más cerca está esa estructura del umbral de falla. Este factor de seguridad estructural es el que se usa tanto en la gestión forestal, para decidir qué árboles de un rodal representan un riesgo estructural, como en la inspección de árboles urbanos, para decidir qué árboles de una ciudad necesitan intervención antes de que fallen.

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