9.1 madera

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SISTEMAS DE CONSTRUCCIÓN Y DE ESTIMACIÓN PROFESOR: Dr. Carolina Stevenson

Arquitecta Universidad Nacional

Doctorado en Arquitectura – 2006 University Of Nottingham, UK

Especialización en Enseñanza CPS: 2009 University of Liverpool, UK

SUPERESTRUCTURA: FIBRAS

FIBRAS Sistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson

CONTENIDO

Características físicas del material

Métodos de producción

Piezas

Protección

Usos históricos

Tipos de madera


Moldeo Conformación en seco Cortar Fijar - mecánico (fijación)

Tendido Conformación en húmedo Fijar - 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

Fibr

as 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


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


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 century Native American teppe Ancient Mongolian Yurt

USOS HISTORICOS

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/en/a/a6/Timber_DonnellyMills2005_SeanMcClean.jpg

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/9/95/Catlinpaint.jpg

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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


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


Las construcciones en madera evolucionaran dramáticamente durante el siglo XX gracias al desarrollo de nuevas técnicas de fabricación 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


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.


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 año de crecimiento

Temporada lluviosa

Temporada seca

Cicatriz por fuego

Madera dura

Madera blanda

Corteza


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

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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 British Spruce abbreviation

Strength Moisture

Licence number

Strength grader

Load roller

Certification mark

PROPIEDADES: MECANICAS


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


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


La madera sin tratar es susceptible al ataque de hongos, insectos y el deterioro por radiación ultravioleta.

PROPIEDADES: DURABILIDAD


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


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

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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



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 cavity Isolating/protection

Ventilated cavity

Condensation control Plasterboard

Vapour control layer

Sheathing board

Waterproof breather membrane

Insulating quilt

Stainless steel wall tie

Structural timber frame

Masonry cladding

Ventilated cavity



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


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


Madera diseñada

Madera aserrada

Compuestos de madera

TIPOS DE MADERA Madera rolliza

Por capas

Por fibras

Por partículas


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

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/8b/Wood_from_victoria_mountain_ash.jpg

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/en/3/3b/Freshlycutlogs.JPG

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La madera aserrada es un termino usado para describir madera cortada, pulida y tratada con dimensiones estándar.

TIPOS DE MADERA


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


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



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.



COMERCIAL EN COLOMBIA

3 METROS DE LONGITUD:

20 x 20: viga

20 x 5: Planchón

20 x 2,5: Tabla burra

20 x 1,25: Tabla chapa

10 x 10: Cerco

10 x 5: Repisa

10 ó 5 x 2,5 ó 1,25: Listón

5 x 5: Durmiente

PIEZAS

Plantaciones forestales en Colombia


PIEZAS

Algarrobo

Sapan

Tamarindo

Abarco

Teca Flor morado

Balso

Pino radiata

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/8b/Wood_from_victoria_mountain_ash.jpg

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/en/3/3b/Freshlycutlogs.JPG




http://www.youtube.com/watch?v=tO7tRmOYRLs

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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


- 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


Abarquillado

Arista faltante

Arqueadura

1cm de desviación por cada 3m de longitud de la pieza



Depósito duramen

Enconvadura

Rajadura



Nudo sano

Nudo hueco

Grupo de nudos



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

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La orientación de las laminas se utiliza para optimizar el comportamiento estructural 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


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)



El tablero contrachapado 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


http://www.youtube.com/watch?v=Dh8kTRNJQk0&feature=related


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.



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


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

http://www.youtube.com/watch?v=Dh8kTRNJQk0&feature=related

http://www.youtube.com/watch?v=9cQXhk7JjlA

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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)


Timber beams with metal web

Stressed-skin panels

MADERAS DISEÑADAS (ENGINEERED TIMBER)


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


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

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