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SISTEMAS DE CONSTRUCCIÓN Y DE ESTIMACIÓN
PROFESOR: Dr. Carolina StevensonArquitecta Universidad Nacional
Doctorado en Arquitectura – 2006 University Of Nottingham, UKEspecialización en Enseñanza CPS: 2009 University of Liverpool, UK
SUPERESTRUCTURA: FIBRAS
FIBRASSistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson
CONTENIDO
Características físicas del material
Métodos de producciónPiezasProtección
Usos históricos
Tipos de madera
FIBRASSistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson
MoldeoConformación en
secoCortar
Fijar - mecánico (fijación)
TendidoConformación en
húmedoFijar - mecánico
(fijación)Fijar - Químico
(pegante)
Fijar - Químico
(pegante)Fijar - Térmico (Termofusión)
Fijar - Térmico (Termofusión)
Fijar - Electro/químico
(Soldadura)
Fijar - Electro/químico
(Soldadura)
Figurar
mecánicamente
Figurar térmicamente
T E C N I C A S D E C O N S T R U C C I O N
Fibras
Madera Parket, pizarra
Piezas de madera aserrada, Piezas de
madera rolliza, Piezas de madera laminada, Lámina
contrachapada (triplex, quintuplex), Lámina de partículas
aglomeradas (Tablex), Lámina MDF, Lámina de
virutas orientadas (OSB), Listones
macizos, Listones laminados
Mobiliario Interior, Mobiliario Urbano,
herrajes, Carpintería,
Aparatos iluminación
Guadua Esterilla, Varas,
listones laminados
Mobiliario Interior, herrajes,
Carpintería, Aparatos
iluminación, Casetones, Elemento
prefabricado
Textiles/Papel
Celulosa
Papel colgadura, Tapetes, Tubos
cartón, Láminas celulosa prensada
Mobiliario Interior, Elemento
prefabricado
F O R M A D E P R E S E N T A C I O N E N O B R A
Amorfo Pequeños elementos
Semi-producto
Componentes
FIBRASSistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson
Tradicionalmente la madera ha sido uno de los materiales de construcción mas asequibles alrededor del mundo y ha formado parte, total o parcialmente, de las edificaciones construidas por el hombre desde el mismo neolítico.
USOS HISTORICOS
FIBRASSistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson
La historia de las construcciones en madera se remonta al origen de las civilizaciones nómadas en la formación de refugios.
Pagoda at Horyu-ji Buddhist temple complex, Japan, 8th centuryNative American teppe Ancient Mongolian Yurt
USOS HISTORICOS
FIBRASSistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson
Las técnicas constructivas con la madera han ido variando para adaptase a los diferentes condiciones climáticas, sociales y culturales de cada lugar.
USOS HISTORICOS
Clima cálido Clima templado Clima frio
FIBRASSistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson
Las grandes ciudades de la antigüedad estuvieron formadas, sobre todo, por viviendas familiares, iglesias, templos, castillos, teatros y otras construcciones en madera.
Elizabethan house (illustrates the plaster-and-timber buildings common throughout England at that time)
USOS HISTORICOS
FIBRASSistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson
Las cosntrucciones en madera evolucionaran dramaticamente durante el siglo XX gracias al desarrollo de nuevas tecnicas de fabricacion y tratamiento y avanzados sistemas constructivos.
Sheffield Winter Gardens , UK, 2003, by Pringle Richards Sharratt Architects
Savill Garden visitor centre, UK, 2006, By Glenn Howells Architects
Weald & Downland Open Air Museum, UK, 2002, by Edward Cullinan Architects .
USOS HISTORICOS
FIBRASSistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson
La madera es un material ortótropo proveniente del tronco de un árbol compuestos por fibras de celulosa unidas con lignina.
QUE ES LA MADERA?
ALBURA ó MADERA JOVEN: Es la madera que se encuentra hacía la cara exterior del tronco. Es donde se localizan los vasos conductores que transportan sabia hacia las ramas del árbol. Es decir, es una madera porosa y de poco densidad.
DURAMEN ó MADERA DURA: Es la madera que se encuentra en el centro del tronco. Es la madera más densa y con menos capilaridad.
FIBRASSistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson
PROPIEDADES: FISICAS
La resistencia y densidad de la madera varia de acuerdo a la especie. Maderas duras como el cedro son hasta ocho veces mas resistentes a esfuerzos de flexión y seis veces a esfuerzos de compresión que maderas blandas como el balso.
Primer ano de crecimiento
Temporada lluviosa
Temporada seca
Cicatriz por fuego
Madera dura
Madera blanda
Corteza
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Existe una marcada diferencia en las propiedades mecánicas de la madera dependiendo de la distribución de las fibras (paralelas o perpendiculares). Por ejemplo la resistencia a la tension paralela a la fibra es 30 veces mayor que perpendicular a esta, mientras que la resistencia a la compresion varia en el orden de 1/6.
Propiedades: MECANICAS
FIBRASSistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson
Normalmente, la resistencia de la madera se certifica por los proveedores. Esta practica es regulada y certificada por terceros para asegurar el control de calidad.
UK CoC Number
Species BritishSpruce abbreviation
StrengthMoisture
Licencenumber
Strength grader
Load roller
Certification mark
PROPIEDADES: MECANICAS
FIBRASSistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson
Aunque la madera se consume fácilmente por el fuego (material combustible), lo hace a un ritmo predecible (de acuerdo su densidad) mientras retiene su capacidad portante durante el incendio.
Opciones de proteccion de un ntrepiso de madera con lamina de yeso cemento.
Calculo del ancho del carbón
Perfil útil después del incendio
Perfil original
La superficie de carbón ayuda a proteger el interior de la pieza de madera
PROPIEDADES: TERMALES
FIBRASSistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson
La madera tiene propiedades intrínsecas de aislamiento debido a su baja conductividad térmica, minimizando la probabilidad de puentes térmicos.
En las construcciones con madera es relativamente fácil incorporar aislamiento adicional en la cavidad.
PROPIEDADES: TERMALES
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La madera sin tratar es susceptible al ataque de hongos, insectos y el deterioro por radiación ultravioleta.
PROPIEDADES: DURABILIDAD
FIBRASSistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson
INSECTICIDAS: Controlan plagas como gorgojo y comején.FUNGICIDAS: controla la aparición de hongos.IMPERMEABILIZANTES: evita el cambio de humedad del material y por lo tanto cambios dimensionales.SATURADORES: evita penetración humedad. PROTECCIÓN CONTRA INCENDIO: espesor adicional
Inmersión: Sumergir la madera en una tina de tratamiento donde se
encuentra un preservador. Se deja
escurrir y secar antes de utilizar.
Brocha: Solo se emplea como mantenimiento o protección temporal.
PROTECCIÓN
FIBRASSistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson
Con la ayuda de los detectores especializados se puede medir con gran precisión la humedad de laminados, madera forestal, listones, vigas, contra chapados, paneles, conglomerados, vigas maestras, marcos de ventanas.
(peso húmedo – peso seco )CH% = --------------------------------------- x 100
peso seco
PROPIEDADES: HUMEDAD
FIBRASSistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson
Las maderas pierden o ganan humedad en un intento de alcanzar un grado de equilibrio en relación a las condiciones del ambiente. La cantidad de humedad en este punto de balance es llamado contenido de humedad en equilibrio (EMC Equilibrium Moisture Content)
Cambios dimensionales según contenido de humedad
%EMC versus %HR
PROPIEDADES: HUMEDAD
FIBRASSistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson
En general la madera que conserva un grado de humedad inferior al 22% no esta en riego de deterioro por hongos. Con un diseño apropiado (con ventilación, aislamiento, drenaje y control de la condensación) se puede controlar el grado de humedad de una construcción en madera.
Ventilated cavityIsolating/protection
Ventilated cavity
Condensation controlPlasterboard
Vapour control layer
Sheathing board
Waterproof breather membrane
Insulating quilt
Stainless steel wall tie
Structural timber frame
Masonry cladding
Ventilated cavity
PROPIEDADES: HUMEDAD
FIBRASSistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson
Altos niveles de ailamiento acustico se pueden lograr al agregar masa, incorporar materiales absorventes y sellando uniones.
Materiales para absorción del sonido
Agragar masa
Sellando uniones
Elementos aislantes
PROPIEDADES: ACUSTICAS
FIBRASSistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson
Ventajas•Bajo consumo de energía en su producción.•Renovable.•Baja conductividad térmica.•La mayoría del tronco del árbol puede ser usado (con técnicas mejoradas de corte)
Desventajas•Las variedades de madera varían en cada región. Es necesario transportar ciertas maderas atreves de continentes para suplir demanda. •Algunas maderas tienen una corta vida útil.•Algunos químicos usados para proteger la madera son dañinos para el medio ambiente.
PROPIEDADES: AMBIENTALES
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Madera diseñada
Madera aserrada
Compuestos de madera
TIPOS DE MADERA Madera rolliza
Por capas
Por fibras
Por partículas
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Madera en bruto, en estado natural, tal como se corta o se cosecha, con o sin corteza, partida, escuadrada en bruto o en otras formas.
TIPOS DE MADERA: ROLLIZA
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La madera aserrada es un termino usado para describir madera cortada, pulida y tratada con dimensiones estándar.
TIPOS DE MADERA
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Los patrones de corte afectan la apariencia y el comportamiento estructural de la madera.
TIPOS DE MADERA: ASERRADA
http://www.youtube.com/watch?v=HDoW-ZYT25c
http://www.youtube.com/watch?v=tO7tRmOYRLs
FIBRASSistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson
La madera aserrada tangencialmente presenta anillos de crecimiento del tronco y es susceptible a cambios dimensionales causados por factores ambientales.
La madera aserrada de manera longitudinal presenta vetas a lo largo del corte. Este corte es más estable porque los anillos de crecimiento son menos evidentes y más densos
Tangencial Longitudinal
TIPOS DE MADERA: ASERRADA
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La madera aserrada se encuentra disponible en una gran variedad de tamaños tanto en sección como en longitud. Las dimensiones estándar varían entre 75-300mm x 22-300mm en sección y entre 1- 7m de largo.
TIPOS DE MADERA: ASERRADA
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COMERCIAL EN COLOMBIA 3 METROS DE LONGITUD:20 x 20: viga20 x 5: Planchón20 x 2,5: Tabla burra20 x 1,25: Tabla chapa10 x 10: Cerco10 x 5: Repisa10 ó 5 x 2,5 ó 1,25: Listón5 x 5: Durmiente
PIEZAS
Plantaciones forestales en Colombia
FIBRASSistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson
PIEZAS
Algarrobo
Sapan
Tamarindo
Abarco
Teca Flor morado
Balso
Pino radiata
FIBRASSistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson
Distribución de la demanda anual de madera en Colombia
PIEZAS
Usos de la madera aserrada en Colombia
PRODUCCION DE MADERA EN COLOMBIA• Gran biodiversidad (Contraproducente para la productividad)• Bajos rendimientos por ha.• Deficiencias en la calidad de la madera aserrada con motosierra•Ineficiencia en transporte•Excesivo desperdicio de madera (Anatomía, proceso)•Ausencia de capacitación•No existe coherencia entre la legislación y la realidad•Desconocimiento de productos finales a elaborar
FIBRASSistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson
- El secado al aire libre en Bogotá va de 33 días en época seca a 140 días es época lluviosa.- El secado al aire libre en Medellín va de 6 días a 25.- Proporcionalidad con la temperatura media de la ciudad analizada.
PIEZAS SECADO Y DESPERFECTOS
Secado natural
Secado artificial
FIBRASSistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson
Abarquillado
Arista faltante
Arqueadura
1cm de desviación por cada 3m de longitud de la pieza
PIEZAS SECADO Y DESPERFECTOS
FIBRASSistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson
Depósito duramen
Enconvadura
Rajadura
PIEZAS SECADO Y DESPERFECTOS
FIBRASSistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson
Nudo sano
Nudo hueco
Grupo de nudos
PIEZAS SECADO Y DESPERFECTOS
FIBRASSistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson
La madera se convierte en partículas/ tiras, laminas o fibras que se pueden combinar con otros materiales para obtener un producto con características especificas .
Las maderas compuestas se clasifican de acuerdo al componente (lamina , partículas o fibra)
Pros•Trascienden las limitantes en dimensión de la madera aserrada•Mejoran las propiedades estructurales de las piezas (resistencia, rigidez, estabilidad, flexibilidad). •Se transforma un material natural en un material homogéneo. •Se minimiza el desperdicio de material.
MADERAS COMPUESTAS
FIBRASSistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson
La orientación de las laminas se utiliza para optimizar el comportamiento estructura del producto y para minimizar deformaciones e irregularidades como nudos y depósitos de duramen.
CATEGORIAS DE LAMINADOS: •Tableros de laminas paralelas(Glulam and LVL) •Tableros de laminas contrachapadas- (Plywood)•Paneles tipo Sandwich
MADERAS COMPUESTAS: LAMINADOS
FIBRASSistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson
La Madera Laminada se forma con piezas de madera, unidas con adhesivo, por sus extremos y caras, de manera tal que las fibras queden paralelas al eje del elemento. Si las láminas son paralelas al plano de flexión del elemento, se dice que la laminación es "horizontal" y cuando estas son normales al plano neutro de flexión se dice que la laminación es "vertical".
Glued laminated timber (Gluelam o Glulam) Laminated Veneer Lumber (LVL)
MADERAS COMPUESTAS: LAMINADOS
FIBRASSistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson
El tablero contrachaoado mas conocido es el plywood. La calidad y durabilidad del plywood depende del tipo de madera y adhesivo utilizado en su fabricación.
Ejemplos de tableros de plywood Contrachapado (Plywood) Triplex, Quintuplex,
Multiplex siempre impar (3-24mm) LÁMINAS: 1.22m x 2.44m
Blockboard
Laminboard
MADERAS COMPUESTAS: LAMINADOS
http://www.youtube.com/watch?v=Dh8kTRNJQk0&feature=related
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CATEGORIAS DE COMPUESTOS AGLOMERADOS CON PARTICULAS: •Compuestos estructurales (Parallel Strand Lumber) •Tableros de partículas (chipboard, cement-bonded particleboard )•Tableros de astillas orientadas
Los compuestos de partículas son fabricados con pequeños fragmentos de material producidos al cortar o fracturar la madera.
MADERAS COMPUESTAS: LAMINADOS
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Tableros de partículas (Chipboard): producidos con partículas secas mezcladas con resina y suradas en un proceso de prensado al calor.
Tableros de tiras orientadas (OSB: Oriented strand board): fabricados con astillas de madera en todas las direcciones pegadas con resina. (6-8.5mm)Densidad según compactación en fabricación (3-30mm espesor)
Compuestos estructurales (Parallel Strand Lumber): son fabricados con astillas de madera (approx. 2.4 m largo, 3 mm grosor) orientados con las fibras paralelas y prensados y pegados formando un elemento continuo.
MADERAS COMPUESTAS: PARTICULAS
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Los tableros de fibra son producidos con la pulpa de la madera usando procesos mecánicos, de presión y con calor para su extracción.
Sistema de piso laminado con HDF
Fibre composite board
Particle composite board
MADERAS COMPUESTAS: FIBRAS
MDF: Medium density Fiberboard (densidad según compactación en fabricación)
http://www.youtube.com/watch?v=9cQXhk7JjlA
FIBRASSistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson
Complejas piezas estructurales son posibles de diseñar usando elementos de madera sólidos, maderas compuestas y otros materiales adicionales. Esto hace posible la especificación precisa de elementos.
MADERAS DISEÑADAS (ENGINEERED TIMBER)
FIBRASSistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson
Timber beams with metal web
Stressed-skin panels
MADERAS DISEÑADAS (ENGINEERED TIMBER)
FIBRASSistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson
VENTAJAS : •Relativamente fácil de conseguir a un bajo costo.•Generalmente de bajo peso y densidad.•Buen aislante térmico.• Buenas credenciales ecológicas/ambientales•Se puede refinar y diseñar para mejorar sus características.
CONSIDERACIONES DE DISEÑO
FIBRASSistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson
DESVENTAJAS: •Sus propiedades varían entre las diferentes especies.•Las propiedades estructurales de cada espacie varían ya que cada árbol es diferente. •La sección de la madera aserrada esta limitada por las dimensiones del árbol.•La madera debe ser secada y tratada para evitar su pronto deterioro o deformación.
CONSIDERACIONES DE DISEÑO
FIBRASSistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson
COMO SE PUEDE CLASIFICAR LA MADERA?
CONCLUSIONES
CUALES SON LAS PROPIEDADES PRINCIPALES DE LA MADERA COMO MATERIAL DE CONSTRUCCION?
QUE CARACTERISTICAS TIENE LA MADERA ASERRADA?
QUE CARACTERISTICAS TIENE LA MADERA COMPUESTA?
FIBRASSistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson
Timber Joints: BINDING & INTERLOCKING
Binding joint
Interlocking jointScarf jointFinger joint
Interlocking joint
Interlocking joint
FIBRASSistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson
Timber Joints: METAL STRAPPING & ADHESIVES
Metal strapping
Nail plate
Nails
Steel plate joint
Adhesive
FIBRASSistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson
TIPOS DE MADERA: ASERRADA
FIBRASSistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson
PIEZAS
FIBRASSistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson
Aserrada Rolliza Laminada Pegada
Laminada Clavada
MDF: Medium density
Fiberboard (densidad según compactación en
fabricación)
OSB: Oriented strand board (6-
28.5mm)Tablex: Densidad
según compactación en
fabricación (3-30mm espesor)
Contrachapado (Plywood) Triplex,
Quintuplex, Multiplex siempre impar (3-24mm)
TODAS LA LÁMINAS:
1.22m x 2.44m
TIPOS DE MADERA
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