Propiedades de La Madera
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MADERA – ANALISIS – ESTRUCTURAS - PROPIEDADES La madera es un tejido exclusivo de los vegetales leñosos, que como tales tienen diferenciados y especializados sus tejidos. Estos están formados por células que se pueden asemejar a tubos huecos, en el que la pared del tubo se correspondería con la pared celular y el interior hueco con el lumen de la célula. De forma simple y general se puede decir que la madera está formada principalmente por la unión de estas células; su tamaño, forma y distribución junto con otros elementos anatómicos, como los radios leñosos, la presencia de canales resiníferos 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 FÍSICAS ANISOTROPÍA Casi todas las propiedades de la madera difieren en las tres direcciones básicas de anatomía de la madera (axial, radial, tangencial). La dirección axial es paralela a la dirección de crecimiento del árbol (dirección de las fibras). La radial es perpendicular a la axial y corta al eje del árbol. La dirección tangencial es paralela a la radial, cortando los anillos anuales.
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descripciones físicas, propiedades físicas, detalles de maderas en construcción y modelos para la edificación de una vivienda.
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MADERA – ANALISIS – ESTRUCTURAS - PROPIEDADES
La madera es un tejido exclusivo de los vegetales leñosos, que como tales tienen
diferenciados y especializados sus tejidos. Estos están formados por células que
se pueden asemejar a tubos huecos, en el que la pared del tubo se
correspondería con la pared celular y el interior hueco con el lumen de la célula.
De forma simple y general se puede decir que la madera está formada
principalmente por la unión de estas células; su tamaño, forma y distribución
junto con otros elementos anatómicos, como los radios leñosos, la presencia de
canales resiníferos 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 FÍSICAS
ANISOTROPÍA
Casi todas las propiedades de la madera difieren en las tres direcciones
básicas de anatomía de la madera (axial, radial, tangencial).
La dirección axial es paralela a la dirección de crecimiento del árbol
(dirección de las fibras).
La radial es perpendicular a la axial y corta al eje del árbol. La dirección
tangencial es paralela a la radial, cortando los anillos anuales.
MADERA – ANALISIS – ESTRUCTURAS - PROPIEDADES
HIGROSCÓPICIDAD
Es la capacidad de la madera para absorber la humedad del medio
ambiente.
Dependiendo del tipo de madera y de su punto de saturación, el exceso
de humedad produce hinchazón.
La pérdida de humedad durante el secado la madera contrae las fibras
diferente en las tres direcciones, la contracción axial es la menos
afectada (promedia el 0,3%, según las especies), la contracción
tangencial (paralelo a los anillos de crecimiento) es aproximadamente el
doble de la radial (en paralelo a los rayos).
DENSIDAD
Cuanto más leñoso sea el tejido de una madera y compactas sus fibras,
tendrá menos espacio libre dentro de sus fibras, por lo que pesará más
que un trozo de igual tamaño de una madera con vasos y fibras grandes.
La densidad de la madera varía 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
roble recién cortado es de alrededor de 1000 kg/m³ y en estado seco
(12% de humedad) baja a 670 kg/m³.
MADERA – ANALISIS – ESTRUCTURAS - PROPIEDADES
Las maderas se clasifican según su densidad aparente, en pesadas,
ligeras y muy ligeras. Las maderas duras son más densas.
HENDIBILIDAD
Es la resistencia que ofrece la madera al esfuerzo de tracción transversal
antes de romperse por separación de sus fibras. La madera de fibras
largas, con nudos o verde es más hendible.
DUREZA
La resistencia al desgaste, rayado, clavado, corte con herramientas, etc.,
varía según la especie del árbol. La madera del duramen es más dura
que la de la albura. La madera seca es más dura que la verde.
Según su dureza, la madera se clasifica en:
Maderas duras: son aquellas que proceden de árboles de un
crecimiento lento, de hoja caduca, por lo que son más densas.
Maderas blandas: las maderas de coníferas son más livianas y
menos densas que las duras.
Maderas semiduras: Muchas maderas no se las puede clasificar en
las categorías anteriores por tener una densidad y resistencia
variadas.
Algunas maderas de especies duras o blandas presentan mayor o
menor resistencia y características que las hacen más fácil o difícil
de trabajar, por lo que la clasificación es en la práctica 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 jóvenes son más flexibles
que las secas o viejas.
MADERA – ANALISIS – ESTRUCTURAS - PROPIEDADES
ESTABILIDAD
Al secarse la madera pierde humedad hasta alcanzar un equilibrio con el
medio ambiente, dependiendo de la humedad ambiental, densidad,
escuadría de las piezas, orientación de sus fibras y sección de los anillos,
se contraerá en mayor o menor grado durante y mantendrá su forma o
se deformará curvándose y rajándose.
Para reducir éstas posibles alteraciones la madera se estiba separándola
con listones finos, protegiéndola del sol, exceso de calor y humedad. Las
tablas aserradas radialmente son más estables que las aserradas
tangencialmente.
ÓPTICA
El color y la textura de la madera son estéticamente 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. Éste efecto de
la luz solar se limita a la superficie y puede ser contrarrestado
protegiéndolas con esmaltes o lacas.
BIOLÓGICAS
La madera es biodegradable, pero lo tanto se pudre y es afectada por
insectos, hongos y bacterias que producen un daño permanente, con
mayor frecuencia si los niveles de humedad superan el 20%. Algunas
maderas son más resistentes que otras debido a su contenido de lignina
que impide la penetración de las enzimas destructivas en la pared
celular.
MADERA – ANALISIS – ESTRUCTURAS - PROPIEDADES
PROPIEDADES MECÁNICAS
Las propiedades mecánicas 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 tracción tiene los
valores más altos, mientras que la resistencia a la compresión de la
madera alrededor del 50% y la resistencia al corte obtenidos (resistencia
al corte) sólo el 10% de los valores de resistencia a la tracción.
La resistencia a la tracción del acero convencional es 5 a 6 veces mayor
que la resistencia a la tracción de la madera, pero ésta 16 veces más
ligera; por lo tanto, su relación de fuerza peso, es más favorable.
TRACCIÓN
Es la resistencia que opone la madera a una carga de tracción en la
dirección normal a las fibras.
La mayor resistencia es en dirección paralela a las fibras y la menor en
sentido perpendicular a las mismas. La rotura en tracción se produce de
forma súbita.
MADERA – ANALISIS – ESTRUCTURAS - PROPIEDADES
COMPRESIÓN
La resistencia a compresión aumenta al disminuir el grado de humedad,
a mayor peso específico de la madera mayor es su resistencia, la
dirección del esfuerzo al que se somete también influye en la resistencia
a la compresión, la madera resiste más al esfuerzo ejercido en la
dirección de sus fibras y disminuye a medida que se ejerce atravesando
la dirección de las fibras.
FLEXIÓN
Es la resistencia de la viga a una carga puntual, aplicada en el centro de
la luz, determinando la tensión en el límite de proporcionalidad, tensión
de rotura y el módulo de elasticidad
MADERA – ANALISIS – ESTRUCTURAS - PROPIEDADES
ELASTICIDAD
El módulo de elasticidad en tracción es más elevado que en compresión.
Este valor varía con la especie, humedad, naturaleza de las solicitaciones,
dirección del esfuerzo y con la duración de aplicación de las cargas.
PANDEO
El pandeo se produce cuando se supera la resistencia las piezas
sometidas al esfuerzo de compresión en el sentido de sus fibras
generando una fuerza perpendicular a ésta, produciendo que se doble
en la zona de menor resistencia.
FATIGA
Llamamos límite de fatiga a la tensión máxima que puede soportar una
pieza sin romperse.
RESISTENCIA AL CORTE
MADERA – ANALISIS – ESTRUCTURAS - PROPIEDADES
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 dirección es
alta y la madera se rompe antes por otro efecto
DUREZA
Es la resistencia que presenta la madera a la penetración.
CLASIFICACIÓN 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 selección, están los grados comunes que se usan para la
construcción en general. Se identifican en este orden: N0 1 común, 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 construcción o donde quiera
que se necesite fuerza extra. Las vigas en tamaño, empezando de 4 por
4 pulgadas (10 por 10 cm).
MADERA – ANALISIS – ESTRUCTURAS - PROPIEDADES
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 métodos de clasificar la madera varían de costa a costa
debido a la variedad del clima y las condiciones del suelo que afectan
las características de un árbol.
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 ¾ por 51/2 pulgada ( 1,8
por 13,8 cm), y que el tablón 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
días. Se quita la corteza y se cortan los troncos a longitudes estándar 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 construcción de casas. La dirección alterada de la
veta de cada capa hace que la madera laminada sea, kilo por kilo,
más fuerte que el acero.
La contracción y la hendidura en la madera laminada es despreciable,
MADERA – ANALISIS – ESTRUCTURAS - PROPIEDADES
lo que la hace ideal para un trabajo de formas para concreto,
recubrimientos y tableros.
PARTES ESTRUCUTRALES
La estructura de una vivienda está conformada por la fundación, 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.
CLASIFICACIÓN:
Estructuras de luces menores
Estructuras de luces mayores
ESTRUCTURAS DE LUCES MENORES:
ESTRUCTURA MACIZA:
Sistema constructivo que por su aspecto de arquitectura, solución
estructural y constructiva, es particularmente diferente. Su
presentación es de una connotación 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 aislación térmica, garantizada por la masa de
la madera, pero presenta problemas en la variabilidad
dimensional por efecto de los cambios climáticos.
ESTRUCTURA DE PLACAS:
Consiste en la fabricación de paneles que están conformados por
bastidores de perfil de madera. A cada nivel que corresponde se
MADERA – ANALISIS – ESTRUCTURAS - PROPIEDADES
le incorpora la instalación eléctrica, sanitaria, aislación térmica,
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 éstos 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 flexión y corte.
MADERA – ANALISIS – ESTRUCTURAS - PROPIEDADES
Vigas Maestra: también 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 solución
de un entramado de piso requieren ser
ancladas a la fundación continua o aislada de
pilotes de madera o poyos de hormigón. La
conexión debe ser cuidadosamente resuelta,
debido a los esfuerzos laterales a que estará
sometida la estructura en servicio.
Vigas de piso: También 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
solución de piso, o el entablado como solución
definitiva de pavimento.
MADERA – ANALISIS – ESTRUCTURAS - PROPIEDADES
Vigas de entrepiso: Vigas que conforman
entramado de entrepiso, separando dos
niveles de una vivienda unifamiliar o edificio.
Generalmente en la superficie superior están
revestidos por la solución de pavimento y en la
inferior, por la solución de cielo.
MADERA – ANALISIS – ESTRUCTURAS - PROPIEDADES
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 sección a las de
plataformas, ya que no soportan sobrecargas
de uso (no están calculadas para ser
solicitadas, en caso de ser utilizado el
entretecho, como espacio para guardar), sólo
las de su propio peso y las de solución de cielo
(normalmente placa de yeso cartón o
molduras de madera).
MADERA – ANALISIS – ESTRUCTURAS - PROPIEDADES
DINTELES:
Corresponde al conjunto de una o más 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 sólo de dinteles
de puertas. Su estructuración dependerá de la luz y
de la carga superior que recibe.
MADERA – ANALISIS – ESTRUCTURAS - PROPIEDADES
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 separación entre
recintos.
TABIQUE AUTOSOPORTANTE:
Es todo elemento vertical que cumple
funciones de separación entre los recintos
MADERA – ANALISIS – ESTRUCTURAS - PROPIEDADES
interiores de una vivienda y que sólo puede
recibir cargas de magnitud reducida.
TABIQUE
SOPORTANTE
PERIMETRALES:
Son
aquellos
que conforman todo el perímetro 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 están diseñados para resistir
cargas en el interior de la vivienda
provenientes desde niveles superiores, y al
mismo tiempo, la transmisión de esfuerzos
horizontales producidos por sismo o viento y
son parte de la estructura resistente.
MADERA – ANALISIS – ESTRUCTURAS - PROPIEDADES
CERCHA
La cercha es de fácil y rápida confección, puede ser
prefabricada o armada a pie de obra y su diseño le
permite salvar grandes luces. El tamaño no está limitado
por el largo de las piezas comerciales, puesto que existen
sistemas de unión 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.
MADERA – ANALISIS – ESTRUCTURAS - PROPIEDADES
REGLAMENTO NACIONAL DE EDIFICACIONES
DENSIDAD BÁSICA: Masa anhidra/ Vol.Verde
ESFUERZO BÁSICO: Límite de exclusión 5%
ESFUERZOS ADMISIBLES: Esfuerzos de diseño para cargas de diseño.
MADERA HÚMEDA: C.H > eq. Higroscópico
MADERA SECA: C.H < equilibrio higroscópico
MADERA DE ELASTICIDAD MÍNIMO: L. exclusión 5%
MADERA DE ELASTICIDAD PROMEDIO
MADERA EN USO ESTRUCTURAL
MADERA – ANALISIS – ESTRUCTURAS - PROPIEDADES
MADERA ASERRADA: según 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.
PROYECTO
La concepción estructural deberá hacerse de acuerdo a los criterios
indicados en la Norma Técnica de Edificación E.030 Diseño
Sismorresistente.
La determinación de las cargas actuantes se hará de acuerdo a
la Norma Técnica de Edificación E.020 Cargas y la Norma Técnica
de Edificación E.030 Diseño Sismorresistente.
El proyectista puede elegir los procedimientos de análisis. El diseño
de la estructura deberá cumplir con los requerimientos de esta
Norma
Los planos del proyecto estructural deberán contener información
completa de la ubicación, nomenclatura y dimensiones de los
componentes, e lementos y detalles. Los planos contendrán
información para la fabricación de cada una de sus partes, así
como vistas, ampliaciones y detalles necesarios.
Los planos indicarán también la calidad de los materiales, grupo
estructural al que pertenece la madera, materiales de los
elementos de unión, la capacidad portante del terreno y la
sobrecarga de diseño.
MÉTODO DE DISEÑO
El diseño de los elementos de madera en conformidad a esta Norma
deberá hacerse para cargas de servicio o sea usando el método de
esfuerzos admisible.
Los esfuerzos admisibles serán exclusivamente aplicables a madera
estructural que cumple con la Norma ITINTEC 251.104.
Los elementos estructurales deberán diseñarse teniendo en cuenta
criterios de resistencia, rigidez y estabilidad. Deberá considerarse en
cada caso la condición que resulte más crítica.
Requisitos de resistencia
o Los elementos estructurales deben diseñarse 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.
MADERA – ANALISIS – ESTRUCTURAS - PROPIEDADES
Requisitos de rigidez
o El diseño de elementos estructurales debe cumplir las siguientes
consideraciones de rigidez a) Las deformaciones deben evaluarse para las cargas de
servicio.
b) Se consideran necesariamente los incrementos de
deformación con el tiempo (deformaciones diferidas) por
acción 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 incluirán adicionalmente las
deformaciones en la estructura debidas a las uniones, tanto
instantáneas como diferidas.
