MADERA
[MADERA]ESTRUCTURAS I
MATERIALES ESTRUCTURALES EN EDIFICACIONESCTEDRA: ESTRUCTURAS
ICATEDRTICO: Ing. Ricardo MalcaINTEGRANTES:ALDANA PERZ,
SandroMALLMA ESPINAL, PamelaTORALVA GARAY, Katherine
MADERALa madera es un tejido exclusivo de los vegetales leosos,
que como tales tienen diferenciados y especializados sus tejidos.
Estos estn formados por clulas que se pueden asemejar a tubos
huecos, en el que la pared del tubo se correspondera con la pared
celular y el interior hueco con el lumen de la clula. De forma
simple y general se puede decir que la madera est formada
principalmente por la unin de estas clulas; su tamao, forma y
distribucin junto con otros elementos anatmicos, como los radios
leosos, la presencia de canales resinferos o de vasos, etc. son los
que dan lugar o definen las diferentes especies de madera. Esta
estructura tubular es la que confiere las propiedades que tiene la
madera, que depende en gran medida de las propiedades de la pared
celular.
PROPIEDADES FSICAS
ANISOTROPA
Casi todas las propiedades de lamadera difieren en las tres
direcciones bsicas de anatoma de la madera (axial, radial,
tangencial).La direccin axial es paralela a la direccin de
crecimiento del rbol (direccin de las fibras).La radial es
perpendicular a la axial y corta al eje del rbol.La direccin
tangencial es paralela a la radial, cortando los anillos
anuales.
HIGROSCPICIDAD
Es la capacidad de la madera para absorber la humedad del medio
ambiente.Dependiendo del tipo de madera y de supunto de saturacin,
el exceso de humedad produce hinchazn. La prdida de humedad durante
el secado la madera contrae las fibras diferente en las tres
direcciones, la contraccin axial es la menos afectada (promedia el
0,3%, segn las especies), la contraccin tangencial (paralelo a los
anillos de crecimiento) es aproximadamente el doble de la radial
(en paralelo a los rayos).
DENSIDAD
Cuanto ms leoso sea el tejido de una maderay compactas sus
fibras, tendrmenos espacio libre dentro de sus fibras, por lo que
pesar ms que un trozo de igual tamao de una madera con vasos y
fibras grandes. La densidad de la madera vara con la humedad (12%
es la humedad normal al abrigo y climatizada). La madera verde
tiene valores ge 50% a 60% y se reduce durante el secado, por
ejemplo el peso de la madera de roblerecincortado es de alrededor
de 1000 kg/m y en estado seco (12% de humedad) baja a 670 kg/m.Las
maderas se clasifican segn su densidad aparente, en pesadas,
ligeras y muy ligeras.Las maderas duras son ms densas.
HENDIBILIDAD
Es la resistencia que ofrece la madera al esfuerzo de traccin
transversal antes de romperse por separacin de sus fibras. La
madera de fibras largas, con nudos o verde es ms hendible.
DUREZA
La resistencia al desgaste, rayado, clavado, corte con
herramientas, etc., vara segn la especie del rbol. La madera del
duramen es ms dura que la de la albura. La madera seca es ms dura
que la verde.Segn su dureza, la madera se clasifica en:
Maderas duras:son aquellas que proceden de rboles de un
crecimiento lento, de hoja caduca, por lo que son ms densas.Maderas
blandas:las maderas de conferas son ms livianas y menos densas que
las duras.Maderas semiduras: Muchas maderas no se las puede
clasificar en las categoras anteriores por tener una densidad y
resistencia variadas.Algunas maderas de especies duras o blandas
presentan mayor o menorresistencia y caractersticas que las hacen
ms fcil o difcil de trabajar, por lo que la clasificacin es en la
prctica referida a la facilidad o dificultad que en general
presentan las maderas para el trabajo con herramientas.
FLEXIBILIDAD
Es la capacidad de la madera de doblarse o deformarse sin
romperse y retornar a su forma inicial. Las maderas verdes y jvenes
son ms flexibles que las secas o viejas.
ESTABILIDAD
Al secarse la madera pierde humedad hasta alcanzar un equilibrio
con el medio ambiente, dependiendo de la humedad ambiental,
densidad, escuadra de las piezas, orientacin de sus fibras y seccin
de los anillos, se contraer en mayor o menor grado durante y
mantendr su forma o se deformar curvndose y rajndose.Para reducir
stas posibles alteraciones la madera se estiba separndola con
listones finos, protegindola del sol, exceso de calor y humedad.
Las tablas aserradas radialmente son ms estables que las aserradas
tangencialmente.
PTICA
El color y la textura de la madera son estticamente agradable,
los nudos y cambios de color en algunas maderas realzan su aspecto.
Los rayos ultravioletas degradan la lignina de la madera
produciendo tonalidades en la veta de color gris sucio y
oscureciendo su superficie. ste efecto de la luz solar se limita a
la superficie y puede ser contrarrestado protegindolas con esmaltes
o lacas.
BIOLGICAS
La madera es biodegradable, pero lo tanto se pudre y es afectada
por insectos, hongos y bacterias que producen un dao permanente,
con mayor frecuencia si los niveles de humedad superan el 20%.
Algunas maderas son ms resistentes que otras debido a su contenido
de lignina que impide la penetracin de las enzimas destructivas en
la pared celular.
PROPIEDADES MECNICAS
Las propiedades mecnicas de la madera determinan la capacidad o
aptitud para resistir fuerzas externas.
RESISTENCIA
De todas las fuerzas de la madera de su resistencia a la traccin
tiene los valores ms altos, mientras que la resistencia a la
compresin de la madera alrededor del 50% y la resistencia al corte
obtenidos (resistencia al corte) slo el 10% de los valores de
resistencia a la traccin.La resistencia a la traccin del acero
convencional es 5 a 6 veces mayor que la resistencia a la traccin
de la madera, pero sta 16 veces ms ligera; por lo tanto, su relacin
de fuerza peso, es ms favorable.
TRACCIN
Es la resistencia que opone la madera a una carga de traccin en
la direccin normal a las fibras.La mayor resistencia es en direccin
paralela a las fibras y la menor en sentido perpendicular a las
mismas. La rotura en traccin se produce de forma sbita.
COMPRESIN
La resistencia a compresin aumenta al disminuir el grado de
humedad, a mayor peso especfico de la madera mayor es su
resistencia, la direccin del esfuerzo al que se somete tambin
influye en la resistencia a la compresin, la madera resiste ms al
esfuerzo ejercido en la direccin de sus fibras y disminuye a medida
que se ejerce atravesando la direccin de las fibras.
FLEXIN
Es la resistencia de la viga a una carga puntual, aplicada en el
centro de la luz, determinando la tensin en el lmite de
proporcionalidad, tensin de rotura y el mdulo de elasticidad
ELASTICIDAD
El mdulo de elasticidad en traccin es ms elevado que en
compresin. Este valor vara con la especie, humedad, naturaleza de
las solicitaciones, direccin del esfuerzo y con la duracin de
aplicacin de las cargas.
PANDEO
El pandeo se produce cuando se supera la resistencia las piezas
sometidas al esfuerzo de compresin en el sentido de sus fibras
generando una fuerza perpendicular a sta, produciendo que se doble
en la zona de menor resistencia.
FATIGA
Llamamos lmite de fatiga a la tensin mxima que puede soportar
una pieza sin romperse.
RESISTENCIA AL CORTE
Es la capacidad de resistir fuerzas que tienden a que una parte
del material se deslice sobre la parte adyacente a ella. Este
deslizamiento, puede tener lugar paralelamente a las fibras;
perpendicularmente a ellas no puede producirse la rotura, porque la
resistencia en esta direccin es alta y la madera se rompe antes por
otro efecto
DUREZA
Es la resistencia que presenta la madera a la penetracin.
CLASIFICACIN DE LA MADERA
MADERA BLANDA
La madera blanda se divide en tres grupos: madera de patio,
madera de taller y vigas.Madera De Patio: En general la madera
blanda se clasifica de la mejor calidad a la menor en este orden:
Selecta A, B. C y D. Siguiendo los grados de seleccin, estn los
grados comunes que se usan para la construccin en general. Se
identifican en este orden: N0 1 comn, N0 2, N0 3, N0 4 etc.Madera
De Taller: La madera de taller se usa en las industrias para
fabricar marcos de ventanas, puertas, trabajo especial de gabinetes
o para cualquier cosa para la cual se requieran dimensiones
diferentes de 1 y 2 pulgadas (2,5 y 5 cm) de grueso. Ejemplos de
gruesos especiales: 13/8, 11/2, 15/8 y 13/4 pulgadas (3,4; 3,5; 4,1
y 4,3 cm) de Peso.Vigas: Las vigas se usan en postes o en
construccin o donde quiera que se necesite fuerza extra. Las vigas
en tamao, empezando de 4 por 4 pulgadas (10 por 10 cm).
MADERA DURA
La madera dura se clasifica de la misma manera que la blanda,
con una pocas variaciones debido a los diferentes tipos de
madera.Nota: Los mtodos de clasificar la madera varan de costa a
costa debido a la variedad del clima y las condiciones del suelo
que afectan las caractersticas de un rbol.
MADERA ACABADA
La madera puede comprarse del aserradero ya sea en bruto o
acabada. Deben entenderse las siguientes designaciones cundo se
ordena la madera.A 1 L. Acabada de un lado o S 1 S Cepillada de un
lado.A 2 L. Acabada de los dos lados.A 4 L. Acabada de los cuatro
lados.Al comprar madera acabada debe recordarse que las tablas de 1
por 6 pulgadas (2,5 por 15 cm) miden en realidad por 51/2 pulgada (
1,8 por 13,8 cm), y que el tabln de 2 por 8 pulgada ( 5 por 20 cm)
mide en realidad 15/8 por 71/2 pulgada ( 4 por 19 cm) o de otra
manera, las dimensiones en bruto no son las dimensiones exactas.
Luego si se requiere una tabla de 1 por 6 pulgada (2,5 por 15cm)
exactamente, debe asegurarse que las dimensiones en bruto sean de
11/4 por 8 pulgada (3,1 por 20 cm) y que se acaben a las
dimensiones exactas.
MADERA LAMINADA
La madera laminada o terciada se fabrica remojando troncos en
agua caliente (aproximadamente 650 C, o sea, 1500 F) por cuatro o
cinco das. Se quita la corteza y se cortan los troncos a longitudes
estndar de 102, 90 y 86 pulgadas (2,55, 2,25 y 2,15 m). El tronco
se coloca luego en un gran torno rotatorio donde se rebanan hojas
delgadas de madera el grueso deseado. Estas hojas se secan y se
cortan en secciones. Se esparce goma sobre toda la superficie de
estas hojas y luego se colocan en una enorme prensa hasta que se
seca el pegante.La madera laminada se usa mucho para fabricar
muebles, botes y para la mayor parte de la construccin de casas. La
direccin alterada de la veta de cada capa hace que la madera
laminada sea, kilo por kilo, ms fuerte que el acero.La contraccin y
la hendidura en la madera laminada es despreciable, lo que la hace
ideal para un trabajo de formas para concreto, recubrimientos y
tableros.PARTES ESTRUCUTRALES La estructura de una vivienda est
conformada por la fundacin, los entramados horizontales plataforma
primer piso, entrepiso en el caso de una vivienda de dos pisos y
cielo), entramados verticales (tabiques soportantes y
autosoportantes), y estructura de techumbre.
CLASIFICACIN:
Estructuras de luces menoresEstructuras de luces mayores
ESTRUCTURAS DE LUCES MENORES:
ESTRUCTURA MACIZA:
Sistema constructivo que por su aspecto de arquitectura, solucin
estructural y constructiva, es particularmente diferente. Su
presentacin es de una connotacin de pesadez y gran rigidez por la
forma en que se disponen los elementos que lo constituyen, en este
caso rollizo o basa.Ofrece es la buena aislacin trmica, garantizada
por la masa de la madera, pero presenta problemas en la
variabilidad dimensional por efecto de los cambios climticos.
ESTRUCTURA DE PLACAS:
Consiste en la fabricacin de paneles que estn conformados por
bastidores de perfil de madera. A cada nivel que corresponde se le
incorpora la instalacin elctrica, sanitaria, aislacin trmica,
barreras de vapor y humedad, puertas y ventanas.
ESTRUCTURAS DE ENTRAMADOS:
Conformado por vigas, pilares o columnas, postes y pie
derecho.
DE POSTE Y VIGA: Aquellos en que las cargas son transmitidos por
las vigas que trasladan a los postes y stos a los fundaciones.
VIGAS: Elementos estructurales lineales (horizontales o
inclinados), que salvan luces y que son solicitados por reacciones
tales como: peso propio, sobrecargas de uso, viento, nieve y
montaje, entre otros. Trabajan principalmente en flexin y
corte.
Vigas Maestra: tambin conocido como viga principal, aquello
sobre la cual apoyan otros elementos estructurales, directamente e
indirectamente. Soporta el conjunto del sistema y transmite las
cargas a tabiques soportantes, columnas o fundaciones.Las vigas
maestras que conforman la solucin de un entramado de piso requieren
ser ancladas a la fundacin continua o aislada de pilotes de madera
o poyos de hormign. La conexin debe ser cuidadosamente resuelta,
debido a los esfuerzos laterales a que estar sometida la estructura
en servicio.
Vigas de piso: Tambin llamadas vigas secundarias o viguetas,
conforman el entramado de piso, soportan las sobrecargas del primer
nivel y normalmente son las que reciben el tablero estructural base
de la solucin de piso, o el entablado como solucin definitiva de
pavimento.
Vigas de entrepiso: Vigas que conforman entramado de entrepiso,
separando dos niveles de una vivienda unifamiliar o edificio.
Generalmente en la superficie superior estn revestidos por la
solucin de pavimento y en la inferior, por la solucin de cielo.
Vigas de cielo: Vigas que en conjunto con otras conforman el
entramado de cielo y que separan el espacio habitable del
entretecho.Son vigas de menor seccin a las de plataformas, ya que
no soportan sobrecargas de uso (no estn calculadas para ser
solicitadas, en caso de ser utilizado el entretecho, como espacio
para guardar), slo las de su propio peso y las de solucin de cielo
(normalmente placa de yeso cartn o molduras de madera).
DINTELES:
Corresponde al conjunto de una o ms piezas horizontales que
soluciona la luz en un vano de puerta o ventana. En el caso de
tabiques soportantes, puede tratarse de dinteles de ambos tipos de
vano. En el caso de tabiques auto-soportantes, por lo general, se
trata slo de dinteles de puertas. Su estructuracin depender de la
luz y de la carga superior que recibe.
TABIQUES
Los tabiques son elementos entramados compuestos por piezas
verticales y horizontales de madera que se distribuyen de forma
similar e independiente del tipo de servicio que presten, ya sea
como elemento constructivo resistente o de separacin entre
recintos.
TABIQUE AUTOSOPORTANTE:
Es todo elemento vertical que cumple funciones de separacin
entre los recintos interiores de una vivienda y que slo puede
recibir cargas de magnitud reducida.
TABIQUE SOPORTANTE PERIMETRALES:
Son aquellos que conforman todo el permetro exterior en forma
continua y cerrada con una de sus caras expuestas a la intemperie y
son parte de la estructura resistente de la vivienda.
TABIQUE SOPORTANTES INTERIORES:
Son aquellos que estn diseados para resistir cargas en el
interior de la vivienda provenientes desde niveles superiores, y al
mismo tiempo, la transmisin de esfuerzos horizontales producidos
por sismo o viento y son parte de la estructura resistente.
CERCHA
La cercha es de fcil y rpida confeccin, puede ser prefabricada o
armada a pie de obra y su diseo le permite salvar grandes luces. El
tamao no est limitado por el largo de las piezas comerciales,
puesto que existen sistemas de unin que permiten conformar
elementos de dimensiones mayores. Su uso en viviendas evita
sobrecargar la estructura de los pisos inferiores, y la necesidad
de tabiques estructurales interiores.
REGLAMENTO NACIONAL DE EDIFICACIONES
DENSIDAD BSICA: Masa anhidra/ Vol.VerdeESFUERZO BSICO: Lmite de
exclusin 5%ESFUERZOS ADMISIBLES: Esfuerzos de diseo para cargas de
diseo.MADERA HMEDA: C.H > eq. HigroscpicoMADERA SECA: C.H <
equilibrio higroscpicoMADERA DE ELASTICIDAD MNIMO: L. exclusin
5%MADERA DE ELASTICIDAD PROMEDIO
MADERA EN USO ESTRUCTURAL
MADERA ASERRADA: segn grupo estructural MADERA ROLLIZA: con o
sin corteza, correspondiente a alguno de los grupos estructurales.
MADERA LAMINADA ENCOLADA: Tablas unidas con adhesivos, grano
paralelo al eje del elemento. C.H. entre 8% a 12% (Diferencia no
mayor de 5% entre las tablas). Adhesivos resistentes al agua.
PROYECTOLa concepcin estructural deber hacerse de acuerdo a los
criterios indicados en la Norma Tcnica de Edificacin E.030 Diseo
Sismorresistente.
La determinacin de las cargas actuantes se har de acuerdo a la
Norma Tcnica de Edificacin E.020 Cargas y la Norma Tcnica de
Edificacin E.030 Diseo Sismorresistente. El proyectista puede
elegir los procedimientos de anlisis. El diseo de la estructura
deber cumplir con los requerimientos de esta Norma Los planos del
proyecto estructural debern contener informacin completa de la
ubicacin, nomenclatura y dimensiones de los componentes, elementos
y detalles. Los planos contendrn informacin para la fabricacin de
cada una de sus partes, as como vistas, ampliaciones y detalles
necesarios. Los planos indicarn tambin la calidad de los
materiales, grupo estructural al que pertenece la madera,
materiales de los elementos de unin, la capacidad portante del
terreno y la sobrecarga de diseo.
MTODO DE DISEO
El diseo de los elementos de madera en conformidad a esta Norma
deber hacerse para cargas de servicio o sea usando el mtodo de
esfuerzos admisible. Los esfuerzos admisibles sern exclusivamente
aplicables a madera estructural que cumple con la Norma ITINTEC
251.104. Los elementos estructurales debern disearse teniendo en
cuenta criterios de resistencia, rigidez y estabilidad. Deber
considerarse en cada caso la condicin que resulte ms crtica.
Requisitos de resistencia
Los elementos estructurales deben disearse para que los
esfuerzos aplicados, producidos por las cargas de servicio y
modificados por los coeficientes aplicables en cada caso, sean
iguales o menores que los esfuerzos admisibles del material.
Requisitos de rigidez
El diseo de elementos estructurales debe cumplir las siguientes
consideraciones de rigideza) Las deformaciones deben evaluarse para
las cargas de servicio. b) Se consideran necesariamente los
incrementos de deformacin con el tiempo (deformaciones diferidas)
por accin de cargas aplicadas en forma continua. c) Las
deformaciones de los elementos y sistemas estructurales deben ser
menores o iguales que las admisibles d) En aquellos sistemas
basados en el ensamble de elementos de madera se incluirn
adicionalmente las deformaciones en la estructura debidas a las
uniones, tanto instantneas como diferidas.
