Separata 13 madera tecnologia materiales para profesores

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Separata 13 madera tecnologia materiales para profesores

  1. 1. UNIVERSIDAD CÉSAR VALLEJO ESCUELA ACADÉMICA PROFESIONAL DE INGENIERÍA AMBIENTAL INGENIERÍA CIVIL SEPARATA 13 TECNOLOGÍA DE MATERIALES(GEAF206) SEMESTRE 2012- II CONTENIDO: SEMANA 13 La madera en la construcción, como elemento estructural, como acabado y en encofrados. Resistencias mecánicas en la madera. Compresión. Tracción. Corte. Medidas de la madera. AUTOR: ING. MARÍA ESTHER SÁNCHEZ LLATAS PROFESORES DEL CURSO: ING. LILIANA JANET CHAVARRÍA REYES ING. JOSÉ LUIS CURAY TRIBEÑO ING. LILIAN DÁVILA ROSALES ING. LUIS ESCOBEDO SÁNCHEZ ING. MARÍA ESTHER SÁNCHEZ LLATAS ING. CARLOS VILLEGAS MARTÍNEZ Dirección Académica| E.A.P. Ingeniería Ambiental| Telf. 202 4342 Anexo 2037 | www.ucvlima.edu.pe 1
  2. 2. FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA ACADÉMICA PROFESIONAL DE INGENIERÍA AMBIENTAL INGENIERÍA CIVIL SEPARATA 13 TECNOLOGÍA DE MATERIALES (GEAF 206) LA MADERA EN LA CONSTRUCCIÓN, COMO ELEMENTO ESTRUCTURAL, COMO ACABADO Y EN ENCOFRADOS. I. GENERALIDADES: La correspondiente asignatura está orientada a dar al estudiante de Ingeniería Civil el conocimiento necesario para que pueda ser aplicado eficazmente en la construcción y de acuerdo a las características propias de toda obra, con criterios de duración y seguridad. El estudiante deberá dominar los temas del curso, propios del ejercicio de la carrera de ingeniería civil y poder plantear innovaciones para mejorar el uso de materiales en construcción. FUNDAMENTACIÓN DEL CURSO: La asignatura Tecnología de Materiales es de carácter formativo teórico práctica, permite al estudiante reconocer y caracterizar materiales como la madera, mediante la aplicación adecuada; lo que aporta a una correcta selección de materiales principalmente de construcción. Brinda los conocimientos indispensables para que durante su futura actividad profesional pueda hacer uso de materiales de construcción de las más diversas procedencias. COMPETENCIAS. Conoce, describe y explica la naturaleza de los diferentes tipos de madera utilizados en los procesos constructivos de la Ingeniería Civil principalmente, valorando la vida útil de ellos y fomentando el uso de los mismos con mayor eficiencia lo que permitirá el desarrollo de una actitud proactiva y responsable con su entorno y proponer estudios y proyectos seguros y confiables. Dirección Académica| E.A.P. Ingeniería Ambiental| Telf. 202 4342 Anexo 2037 | www.ucvlima.edu.pe 2
  3. 3. II. INTRODUCCIÓN A LA SEPARATA Esta separata desarrolla los puntos contenidos en la programación del sílabo correspondientes a la décimo tercera semana: La madera en la construcción, como elemento estructural, como acabado y en encofrados. Resistencias mecánicas en la madera. Compresión. Tracción. Corte. Medidas de la madera.Se pretende exponer en forma clara los conceptos básicos del curso a fin de que el estudiante los pueda entender fácilmente y se sienta motivado en el campo de Tecnología de Materiales, al conocer su variedad y múltiples aplicaciones. Finalmente, sus maestros esperamos que el presente recurso (separata) contribuya a mejorar el proceso de enseñanza y aprendizaje donde intervienen el maestro, el estudiante y el sílabo. III. CONTENIDO TERCERA UNIDAD: OTROS MATERIALES USADOS EN LA INGENIERÍA CIVIL (Duración: 5 sesiones) Semana SEMANA13 13 Contenidos Capacidad La madera en la construcción, como elemento estructural, como acabado y en encofrados. Resistencias mecánicas en la madera. Compresión. Tracción. Corte. Medidas de la madera. Distingue las clases de maderas estructurales y no estructurales que participan en la construcción conociendo las propiedades de cada una de ellas. Indicador de logro Actitudes Indicador de logro Identifica las maderas estructurales más utilizadas en la construcción a través de la descripción de sus propiedades en un trabajo grupal en clase. Respeto a la diversidad cultural Asume la diversidad cultural como aceptación de sí mismo y de los demás. Dirección Académica| E.A.P. Ingeniería Ambiental| Telf. 202 4342 Anexo 2037 | www.ucvlima.edu.pe 3
  4. 4. CONTENIDO LA MADERA EN LA CONSTRUCCIÓN La Madera Es una sustancia compacta del interior de los árboles formada por células, y vasos que transportan la savia bruta. Polímero natural. Su composición química es: Celulosa Lignina Resinas y ceras Proteinas Cenizas Estructura interna de la madera El dibujo que presentan todas las variedades de madera se llama veta, y se debe a su propia estructura. Tiene diferente disposición y tamaño según la especie o variedad. La madera consiste en pequeños tubos que transportan agua, y los minerales disueltos en ella, desde las raíces a las hojas. Estos vasos conductores están dispuestos verticalmente en el tronco. Cuando cortamos el tronco en paralelo a su eje, la madera tiene vetas rectas. En algunos árboles, sin embargo, los conductos están dispuestos de forma helicoidal, es decir, enrollados alrededor del eje del tronco. Un corte de este tronco producirá madera con vetas cruzadas, lo que suele ocurrir al cortar cualquier árbol por un plano no paralelo a su eje. Dirección Académica| E.A.P. Ingeniería Ambiental| Telf. 202 4342 Anexo 2037 | www.ucvlima.edu.pe 4
  5. 5. En un árbol maduro, la sección transversal del tronco presenta las siguientes partes: Corteza Exterior: Es la cubierta que protege al árbol. De los agentes atmosféricos, en especial de la insolación; está formada por un tejido llamado floema que forma esta capa. Corteza Interior: Es la capa que tiene por finalidad conducir el alimento elaborado en la hojas hacia las ramas, tronco y raíces está constituido por el tejido flemático vivo, llamada también liber. Es filamentosa y poco resistente. Cambium: Es el tejido que se encuentra entre la corteza interior y la madera. Constituye la base del crecimiento en especial del tronco, generando dos tipos de células: hacia el interior: Madera (albura), y hacia el exterior: Liber o floema. Madera o Xilema: Es la parte leñosa del tronco se puede distinguir entre ella, la albura, el duramen, y la medula. La Albura: Es la parte exterior del Xilema cuya función principal es la de conducir el agua y las sales minerales de las raíces a las hojas; es de color claro y de espesor variable según las especies, esta es parte de xilema El Duramen: Es la parte inactiva que tiene como función proporcionar resistencia para el soporte del árbol. Madera de la parte interior del tronco. Constituido por tejidos que han llegado a su máximo desarrollo y resistencia (debido al proceso de lignificación.) De coloración, a veces, más oscura que la exterior. Madera adulta y compacta. Es aprovechable. La duraminización (transformación de albura a duramen) de la madera se caracteriza por una serie de modificaciones anatómicas y químicas, oscurecimiento, aumento de densidad y mayor resistencia frente a los ataques de los insectos. Medula: es la parte central del a sección de tronco. Constituida por tejido flojo y poroso. Tiene un diámetro muy pequeño. Madera vieja y normalmente agrietada. Se suele desechar en los procesos de elaboración de la madera. Dirección Académica| E.A.P. Ingeniería Ambiental| Telf. 202 4342 Anexo 2037 | www.ucvlima.edu.pe 5
  6. 6. Estructura Microscópica de la Madera Radios leñosos: Bandas o láminas delgadas de un tejido, cuyas células se desarrollan en dirección radial, o sea, perpendicular a los anillos de crecimiento. Contribuyen a que la deformación de la madera sea menor en dirección radial que en la tangencial. Son más blandos que el resto de la masa leñosa. Por ello constituyen las zonas de rotura a comprensión, cuando se ejerce el esfuerzo paralelamente a las fibras. Anillos anuales: Su suma, son los años de vida del árbol. Debido a la forma troncocónica del árbol, los anillos anuales se deben contar en el tronco, en zona más próxima a las raíces. Cada anillo corresponde al crecimiento anual, consta de dos zonas claramente diferenciadas: Una formada en primavera: Tienen vasos gruesos que conducen la savia bruta hasta las hojas (tejido vascular). Color claro, pared delgada y fibras huecas y blandas. Otra formado en verano: Tienen vasos más pequeños y apretados. Sus fibras forman el tejido de sostén. Color oscuro denso y fibras de paredes gruesas. En zonas tropicales (o en las zonas donde no se producen, prácticamente, variaciones climáticas con los cambios de estación, y la actividad vital del árbol es continua), no se aprecian diferencias entre las distintas zonas de anillos de crecimiento anual. Dirección Académica| E.A.P. Ingeniería Ambiental| Telf. 202 4342 Anexo 2037 | www.ucvlima.edu.pe 6
  7. 7. Colores • El color es originado por la presencia de sustancias colorantes y otros compuestos secundarios y además sirve como indicador de su durabilidad. • Las claras son blandas y las oscuras son duras. Textura Se refiere al tamaño de los elementos anatómicos de la madera Olor Es producido por sustancias volátiles como resina y aceites esenciales , que en ciertas especies producen olores característicos Clasificación Por defectos Los defectos son anomalías o irregularidades que afectan el comportamiento estructural y la apariencia de la madera . Por cantidad de humedad: Secas Semisecas Húmedas. Por su dureza Duras Blandas Extracción • Es el proceso por el cual el árbol es talado y desramado, para luego trozar el tronco de acuerdo con las longitudes requeridas. • Talado y desramado, trozado, cubicado y apilado y preservado. Aserrado Es una transformación primaria de la troza y consiste en dar a la madera ,con manuales o mecánicas , una escudaría determinada para tener piezas de grandes dimensiones o tablones. Reaserrado • Es la transformación secundaria de los tablones de madera obtenidos en el aserrado, para convertirlos en piezas con secciones y largos nominales definidos de acuerdo con el uso que se destinen. • Corte longitudinal, cortes transversales y el apilado. Proceso de construcción • Construcción en el sitio • Habilidad de armado en obra • Precortado y armado en obra • Prefabricado y ensamblado en obra • Prefabricado y ensamblado en planta Dirección Académica| E.A.P. Ingeniería Ambiental| Telf. 202 4342 Anexo 2037 | www.ucvlima.edu.pe 7
  8. 8. Tipos de Madera Maderas Resinosas o Coníferas Son las más utilizadas habitualmente, sobre todo en construcción y carpintería. La mayoría pertenecen a la subdivisión de Maderas Blandas. Proporcionan las mejores calidades de madera de construcción por sus características de trabajo y resistencias mecánicas. Presentan un elevado contenido en resinas. Encontramos todas las variedades de pinos. El Pino silvestre, es la madera de carpintería y construcción por excelencia; es muy adecuada en construcción. Variedades: Pino, Abeto, Ciprés, Cedro Maderas Frondosas Son las más frecuentes en la fabricación de muebles, ebanistería y revestimientos de Madera. Presentan un bajo contenido en resinas. Variedades: Roble, Encina, Haya, Olmo, Castaño, Aliso, Fresno, Sauce ,Eucalipto Maderas de Árboles Frutales Son las Maderas procedentes de árboles frutales. Variedades: Nogal, Cerezo, Olivo Maderas Tropicales o Africanas Se denominan así a a las Maderas exóticas, de procedencia de bosques tropicales. Su extraordinaria resistencia las hace irreemplazables para ciertos usos. Variedades: Caoba, Ébano, Sapeli, Teca, Embero, Iroko Dirección Académica| E.A.P. Ingeniería Ambiental| Telf. 202 4342 Anexo 2037 | www.ucvlima.edu.pe 8
  9. 9. Propiedades Mecánicas de la Madera Dureza: Es la resistencia opuesta por la madera a la penetración o rayado. Interesa por lo que se refiere a la facilidad de trabajo con las distintas herramientas y en el empleo de la madera en pavimentos. Es mayor la dureza del duramen que la de la albura y la de la madera vieja que la de la joven. 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. Fatiga: Llamamos límite de fatiga a la tensión máxima que puede soportar una pieza sin romperse. Hendibilidad: Propiedad que presenta la madera de poderse romper a lo largo de las fibras, por separación de éstas, mediante un esfuerzo de tracción transversal. Es una cualidad interesante cuando se trata de hacer leña, en cambio es perjudicial cuando la pieza ha de unirse por clavos o tornillos a a otras adyacentes. Resistencia a la Compresión: En la cual influyen varios factores: La humedad: En general, por debajo del punto de saturación de las fibras (30%), la resistencia a compresión aumenta al disminuir el grado de humedad, no obstante, a partir de ese porcentaje la resistencia es prácticamente constante. También la dirección del esfuerzo tiene una gran repercusión en la resistencia a compresión de la madera, la máxima corresponde al esfuerzo ejercido en la dirección de las fibras y va disminuyendo a medida que se aleja de esa dirección. La rotura en compresión se verifica por separación de columnillas de madera y pandeo individual de éstas. Cuanto mayor es el peso específico, mayor es su resistencia. Dirección Académica| E.A.P. Ingeniería Ambiental| Telf. 202 4342 Anexo 2037 | www.ucvlima.edu.pe 9
  10. 10. Resistencia a la Tracción: La madera es un material muy indicado para el trabajo a tracción, su uso en elementos sometidos a este esfuerzo sólo se ve limitado por la dificultad de transmitir a dichos elementos los esfuerzos de tracción. También influye el carácter anisótropo de la madera, siendo mucho mayor la resistencia en dirección paralela que en perpendicular a las mismas. La rotura en tracción se produce de forma súbita, comportándose la madera como un material frágil. La resistencia no estará en función del peso específico. 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 dirección es alta y la madera se rompe antes por otro efecto que por éste. Resistencia a la Flexión: Puede decirse que la madera no resiste nada al esfuerzo de flexión en dirección radial o tangencial. No ocurre lo mismo si está aplicado en la dirección perpendicular a las fibras. Un elemento sometido a flexión se deforma, produciéndose un acortamiento de las fibras superiores y un alargamiento de las inferiores. Al proyectar un elemento de madera sometido a flexión no sólo ha de tenerse en cuenta que resista las cargas que sobre él actúan, es necesario evitar una deformación excesiva, que provoque un agrietamiento en el material de revestimiento o alguna incomodidad de cualquier otro tipo, bastaría con aumentar el canto de la pieza aumentando la rigidez. Variaciones relativas a las propiedades mecánicas: Dependen del grado de humedad y densidad. La resistencia varía : Por cada 1% de humedad la resistencia varía 4% Para casos reales hay que tomar la humedad promedio de 15% Dirección Académica| E.A.P. Ingeniería Ambiental| Telf. 202 4342 Anexo 2037 | www.ucvlima.edu.pe 10
  11. 11. Resistencia a la compresión por centímetro cuadrado por el cuadrado de la densidad media con 15 % de humedad, da un coeficiente llamado cota específica de la calidad. Cota de tracción: Es 2.5 veces mayor que la compresión. Cota de flexión: tiene gran importancia la presencia de nudos y fibras cortadas. VENTAJAS DE LA MADERA COMO MATERIAL DE CONSTRUCCIÓN POR SUS PROPIEDADES MECÁNICAS Cuando hablamos de las propiedades mecánicas de la madera, tenemos que hacer hincapié en su constitución anatómica. La madera es un material anisótropo formado por tubos huecos con una estructura ideal para resistir tensiones paralelas a la fibra. La madera tiene una muy elevada resistencia a la flexión. La relación resistencia/peso propio es 1.3 veces superior al acero y 10 veces superior al hormigón. La resistencia a la tracción y compresión paralelas a la fibra es buena en la madera. Las resistencias y módulos de elasticidad en la dirección paralela a la fibra son mucho más elevados que en la dirección perpendicular. El valor relativamente bajo de la densidad de la madera, comparada con su resistencia y módulo de elasticidad, la convierte en un material especialmente adecuado para aplicaciones estructurales. Las soluciones constructivas en madera resultan más ligeras que las de acero y mucho más ligeras que las de hormigón. La madera sin defectos resulta 3.6 veces más resistente que el acero a igualdad de peso en valores de rotura. Si se comparan los valores de las tensiones admisibles considerando en la madera la influencia de los defectos ambas relaciones resultan similares. La relación rigidez / peso es favorable a la madera, es decir, la madera resulta 1.3 veces más rígida a igualdad de peso frente al acero. Por último, si comparamos la energía necesaria para la fabricación del material, el resultado de la relación entre rigidez y energía necesaria para la obtener el material es 80 veces más favorable para la madera. DEFECTOS EN LA MADERA QUE AFECTAN SUS PROPIEDADES MECÁNICAS NUDOS EN EL CENTRO DE LA CARA Y ARISTAS Dirección Académica| E.A.P. Ingeniería Ambiental| Telf. 202 4342 Anexo 2037 | www.ucvlima.edu.pe 11
  12. 12. NUDOS RAJADURAS GRIETAS ALABEOS Humedad de la madera. Relaciones Agua - Madera Es la propiedad más importante, pues influye sobre todas las demás propiedades físicas, mecánicas, mayor o menor aptitud para su elaboración, estabilidad dimensional y resistencia al ataque de seres vivos. El agua es el vehículo de transporte que utilizan las plantas para su alimento, esto, unido a la higroscopicidad de la madera, hace que esta tenga normalmente en su interior cierta cantidad de agua, que es necesario conocer antes de su uso, debido a las modificaciones que produce en las características físicas y mecánicas. El agua en la madera, puede estar presente de tres formas diferentes: Agua de constitución o agua combinada: Es aquella que entra a formar parte de los compuestos químicos que constituyen la madera. Forma parte integrante de la materia leñosa (de su propia estructura), y no se puede eliminar si no es destruyendo al propio material (por ejemplo, quemándola). Agua de impregnación o de saturación: Es la que impregna la pared de las células rellenando los espacios submicroscópicos y microscópicos de la misma. Se introduce dentro de la pared celular, siendo la causa de la contracción de la madera cuando la pierde (desorción) y de su expansión o hinchamiento cuando la recupera (sorción: retención de agua). Se puede eliminar por calentamiento hasta 100 - 110° C. Agua libre: Es la que llena el lumen de las células o tubos (vasos, traqueidas, etc.) Es absorbida por capilaridad. El agua libre, una vez perdida por la madera, ya no puede ser recuperada a partir de la humedad atmosférica. Para recuperarla, habrá Dirección Académica| E.A.P. Ingeniería Ambiental| Telf. 202 4342 Anexo 2037 | www.ucvlima.edu.pe 12
  13. 13. de ser por inmersión directa en el agua. El agua libre no tiene más repercusión que la ocupación física de los huecos, y por consiguiente no influye en la hinchazón o merma de la madera ni en las propiedades mecánicas. Las dos últimas, impregnación y libre son las que constituyen la humedad de la madera. La humedad es la cantidad de agua que contiene la madera expresada en porcentaje de su peso en estado anhidro o húmedo. Contenido de humedad. Contenido de humedad o simplemente humedad de la madera es la relación del peso del agua contenida en la madera, al peso de la madera anhidra. La humedad no es constante en todo el espesor de la pieza, siendo menor en el interior y teniendo más humedad la albura que el duramen. La madera contiene más agua en verano que en invierno. Es un material higroscópico, lo cual significa que absorbe o desprende agua en función del ambiente que le rodea. Expuesta al aire pierde agua y acaba estabilizándose a una humedad que depende de las condiciones del ambiente: temperatura y humedad. Si estas condiciones varían, también variará su contenido de humedad. La humedad de la madera tiende a estar en equilibrio con el estado del aire ambiente. Para las obras, la guía de humedad que debe de tener la madera según la naturaleza de la obra, es la siguiente: Obras hidráulicas: 30% de humedad (contacto en agua) Túneles y galerías: de un 25% a un 30% de humedad (medios muy húmedos) Andamios, encofrados y cimbras: 18% al 25% de humedad (expuestos a la humedad) En obras cubiertas abiertas: 16% a 20% de humedad. En obras cubiertas cerradas: 13% a 17% de humedad. En locales cerrados y calentados: 12% al 14% de humedad En locales con calefacción continua: 10% al 12% de humedad. Secado de la madera: La madera recién cortada contiene gran cantidad de agua, de un tercio a la mitad de su peso total. El proceso para eliminar el agua antes de procesar la madera se llama secado, y se realiza por muchos motivos. La madera seca es mucho más duradera que la madera fresca; es mucho más ligera y por lo tanto más fácil de transportar; tiene mayor poder calorífico, lo que es importante si va a emplearse como combustible; además, la madera cambia de forma durante el secado y este cambio tiene que haberse realizado antes de serrarla. La madera puede secarse con aire o en hornos; con aire tarda varios meses, con hornos unos pocos días. En ambos casos, la madera ha de estar apilada para evitar que se deforme, y el ritmo de secado debe controlarse cuidadosamente. Dirección Académica| E.A.P. Ingeniería Ambiental| Telf. 202 4342 Anexo 2037 | www.ucvlima.edu.pe 13
  14. 14. SECADO AL AIRE SECADO EN HORNOS Elasticidad – Deformabilidad: Bajo cargas pequeñas, la madera se deforma de acuerdo con la ley de Hooke, o sea, que las deformaciones son proporcionales a la las tensiones. Cuando se sobrepasa el límite de proporcionalidad la madera se comporta como un cuerpo plástico y se produce una deformación permanente Al seguir aumentando la carga, se produce la rotura. Este módulo dependerá de la clase de madera, del contenido de humedad, del tipo y naturaleza de las acciones, de la dirección de aplicación de los esfuerzos y de la duración de los mismos. Valores del módulo de elasticidad E En el sentido transversal a las fibras En el sentido de las fibras 4000 80.000 a a 5000 Kg / cm.². 180.000 Kg / cm2. Gráfico Carga-Deformación Dirección Académica| E.A.P. Ingeniería Ambiental| Telf. 202 4342 Anexo 2037 | www.ucvlima.edu.pe 14
  15. 15. Determinación de Propiedades Mecánicas Se realiza mediante los ensayos que se mencionan: Ensayos de compresión paralelas a las fibras Compresión perpendicular a las fibras Tracción perpendicular a las fibras Dirección Académica| E.A.P. Ingeniería Ambiental| Telf. 202 4342 Anexo 2037 | www.ucvlima.edu.pe 15
  16. 16. Cizalle o corte paralelo a las fibras Clivaje Dureza Extracción de clavo Flexión Según normas nacionales o extranjeras. Dirección Académica| E.A.P. Ingeniería Ambiental| Telf. 202 4342 Anexo 2037 | www.ucvlima.edu.pe 16
  17. 17. APLICACIONES DE LA MADERA En construcción Edificaciones: En la construcción de edificaciones existen dos apartados en los que la utilización de madera es muy importante.  El primero, en la denominada carpintería de armar, o sea, como elementos resistentes en columnas, armados, vigas.  El segundo en carpintería de taller, como: marcos, puertas. Estructuras (carpintería de armar) • Estructura de pisos • Columnas • Entramados • Pórticos • Techos Dirección Académica| E.A.P. Ingeniería Ambiental| Telf. 202 4342 Anexo 2037 | www.ucvlima.edu.pe 17
  18. 18. ESTRUCTURAS (CARPINTERÍA DE ARMAR) Acabados (carpintería de taller) Mampara de madera caoba Escalera y barandas de madera caoba Techo de madera caoba Closet Ventana con marcos de madera caoba Puertas, ventanas y balcones de madera Otros usos: Cimentaciones con pilotes Sostenimiento en minas Traviesas de ferrocarril Portes Encofrados de hormigón Encofrados para prefabricados Dirección Académica| E.A.P. Ingeniería Ambiental| Telf. 202 4342 Anexo 2037 | www.ucvlima.edu.pe 18
  19. 19. SENTIDOS ANATÓMICOS Y PLANOS DE CORTE EN LA MADERA Debido al comportamiento estructural tan diferente de la madera de acuerdo a sus direcciones se ha hecho necesario establecer: Eje tangencial Eje radial Eje axial o longitudinal LOCALIZACION DE ESFUERZOS EN LA SECCION TRANSVERSAL DE UN ÁRBOL El eje tangencial, como su nombre lo indica, es tangente a los anillos de crecimiento y perpendicular al eje longitudinal de la pieza. El eje radial es perpendicular a los anillos de crecimiento y al eje longitudinal. El eje longitudinal es paralelo a la dirección de las fibras y por lo tanto, al eje longitudinal del tronco. Dirección Académica| E.A.P. Ingeniería Ambiental| Telf. 202 4342 Anexo 2037 | www.ucvlima.edu.pe 19
  20. 20. MEDIDAS DE LA MADERA En el Perú debido a la informalidad y la falta de criterios ingenieriles hay una total diversidad de dimensiones en secciones de maderas. Existen secciones que tienen más demanda que otras por sus múltiples aplicaciones. Existen medidas que utilizan las personas para sus vigas, viguetas y otros, en sus casas de acuerdo a un uso tradicional más que por un cálculo adecuado. A continuación se presenta una tabla con las dimensiones más usadas. Dirección Académica| E.A.P. Ingeniería Ambiental| Telf. 202 4342 Anexo 2037 | www.ucvlima.edu.pe 20
  21. 21. El Ing. PADT-REFORT (“Manual de diseño para madera del Grupo Andino “) da una clasificación en tres grandes grupos que se resumen en el cuadro: En el mercado Peruano los comercializadores tienen desconocimiento de esa clasificación, distinguen las maderas como: madera buena, madera mala. Madera buena es la que cuesta más porque es la más pesada, la más dura y la más durable. Madera mala es aquella que es la más barata, es fácil de cortar, fácil de obtener y menos durable, pero a la vez es la que ellos más utilizan. La mejor madera a su criterio es el cedro o la caoba. Pero si se les pregunta por la madera más resistente responden el huayruro, la capirona o la copaiba. Dirección Académica| E.A.P. Ingeniería Ambiental| Telf. 202 4342 Anexo 2037 | www.ucvlima.edu.pe 21
  22. 22. Entonces, ¿es la mejor madera la más dura?, ¿es la mejor madera la más resistente? La verdad es que la mejor madera es aquella que desde un principio se le ha hecho un buen corte, se le ha dado un secado adecuado y que el resultado combine resistencia y durabilidad, estos son principalmente el cedro y la caoba. USOS RECOMENDADOS DE MADERA ESPECIE Encofrado Pisos Carpintería Cedro X Puente X Caoba Estructura Catahua X X Tahuari X Pumaquiro X Pashaco X Ubos X X X X X X X Cachimbo X Capirona Cumala X X X Huayruro X X X Moena Tornillo X X X X X X X Dirección Académica| E.A.P. Ingeniería Ambiental| Telf. 202 4342 Anexo 2037 | www.ucvlima.edu.pe 22
  23. 23. Ejemplo numérico: Cálculo de materiales para Encofrados En construcción civil son muy usados los encofrados de madera, aún cuando la industria está reemplazando rápidamente la madera por los de plancha de acero, más duraderos y de mejor acabado, pero más caros. Las maderas de construcción suelen usarse para varias obras, dependiendo de: la calidad de la madera utilizada, la destreza de los operarios para encofrar y desencofrar y otros factores ambientales. Se estima que las maderas podrían ser usadas entre cuatro a seis obras, pero también se debe considerar que la cantidad de usos depende de la experiencia del constructor. Esto es útil para el cálculo de costos de encofrado. Metraje o cubicación de la madera: En el Perú la madera se vende por pies tablares. Un pie tablar equivale a una pieza de madera de las siguientes dimensiones: 12 pulgadas de largo por 12 pulgadas de ancho, por una pulgada de espesor (30.5 cm x 30.5 cm x 2.54 cm). Los elementos de madera que son usados generalmente en construcción son tablas con espesores de 1”; 1 ½” y 2” con anchos de 4”; 6”; 8”; 10” y 12”. Los pies derechos o puntales en secciones de 2”x3”; 3”x3”; 3”x4”; 6”x4”. Para encontrar el total de pies cuadrados de una pieza de madera, se multiplica el espesor (e) en pulgadas por el ancho (a) en pulgadas por el largo (L) en pies lineares y se divide entre doce TOTAL DE PIES CUADRADOS = e x a x L’ x 12 12 x 12 Total de pies = e”x a”x L’ 12 Ejemplo: Una pieza de madera de e=2”; e=5 cm; a=3” a=7,5 cm y y L=36”=3’ L=91.44 cm Total de pies =e”x a”x L’ 12 TOTAL PIES CUADRADOS = 2 X 3 X 3 = 1,5 pies2 12 Tiene 1,5 pies cuadrados Dirección Académica| E.A.P. Ingeniería Ambiental| Telf. 202 4342 Anexo 2037 | www.ucvlima.edu.pe 23
  24. 24. IV. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Reglamento nacional de Construcción PADT-REFORT “Manual de Diseño para madera del Grupo Andino” Reglamento Nacional de Edificaciones Perú- Revisado 2012 Norma E010 Estructuras Capítulo 1. Madera ZONAS VIRTUALES http://www.elprisma.com/apuntes/ingenieria_civil/madera/default7.asp www.maderasperuanas.com.pe www.perumarketplace.com.pe Dirección Académica| E.A.P. Ingeniería Ambiental| Telf. 202 4342 Anexo 2037 | www.ucvlima.edu.pe 24
  25. 25. Ç ANEXOS Dirección Académica| E.A.P. Ingeniería Ambiental| Telf. 202 4342 Anexo 2037 | www.ucvlima.edu.pe 25
  26. 26. Ventajas de la Madera La madera tiene un comportamiento excepcional en zonas sísmicas, pues absorbe mejor las fuerzas dinámicas de los temblores dada su flexibilidad, elasticidad y poco peso. De hecho, una estructura de madera puede ser 5 veces más liviana que una en concreto, lo que reduce la inercia evitando la aceleración de la estructura y su colapso. Por otro lado, la madera también actúa como material aislante del frío o calor, ya que conduce mal la temperatura. En el ámbito de costos de fabricación, la madera puede ser más económica que la mampostería dependiendo de la variedad empleada. Los costos de la madera para su empleo en construcción están directamente relacionados con el desarrollo de la industria forestal de cada país. Las construcciones de madera permiten tener un ahorro en el tiempo de ejecución, ya que por su ligereza y flexibilidad se reducen considerablemente la duración de los trabajos de construcción. Permite la combinación con otros materiales cómo el ladrillo, adobe, etc.,así cómo la utililización del interior de las paredes para conducir las tuberías de electricidad y plomería. Facilidad de Trabajarse: La madera se puede cortar y trabajar en diversas formas y tamaños, con la ayuda de sencillas herramientas manuales o de máquinasherramientas de fácil transporte y utilización en el sitio de la construcción. Belleza: Por su textura y color, la madera ofrece una gran y variada belleza natural. Por la facilidad con que se trabaja y con la aplicación de los diferentes tintes y barnices, se pueden lograr viviendas con acabados de gran impacto y belleza. Adicionalmente, se presta con gran facilidad para lograr diversas soluciones arquitectónicas urbanas y rurales Adaptabilidad: La madera se puede adaptar en cualquier sitio, sin importar el clima y las condiciones ambientales. Se puede utilizar en estructuras de gran complejidad tales como: cubiertas espaciales, puentes, teatros, auditorios, etc." Así como en estructuras habitacionales de solución sencilla. Uniones Eficientes: La madera se puede ensamblar y pegar con adhesivos apropiados, unir con clavos, tornillos, pernos y conectores especiales, utilizando herramientas sencillas y produciendo uniones limpias resistentes y durables. Durabilidad: La madera no es un material eterno, al igual que otros materiales, sin embargo, si se toman las medidas de protección adecuadas contra la humedad, intemperismo y el ataque de los organismos destructores, la vida de una estructura de madera pueden ser superiores a un siglo, como lo atestiguan muchas aún existentes. El nogal, la secuoya, el cedro, la caoba y la teca son algunas de las maderas duraderas más conocidas. Otras variedades son resistentes al ataque de otros organismos. Algunas maderas, como la teca, son resistentes a los organismos perforadores marinos, por eso se utilizan para construir embarcaderos. Muchas maderas resisten el ataque de la terme, como la secuoya, el nogal negro, la caoba y muchas variedades de cedro. En la mayoría de estos casos, las maderas son aromáticas, por lo que es probable que su resistencia se deba a las resinas y a los elementos químicos que contienen. Para conservar la madera hay que protegerla químicamente. El método más importante es impregnarla con creosota o cloruro de cinc. Este tratamiento sigue Dirección Académica| E.A.P. Ingeniería Ambiental| Telf. 202 4342 Anexo 2037 | www.ucvlima.edu.pe 26
  27. 27. siendo uno de los mejores, a pesar del desarrollo de nuevos compuestos químicos, sobre todo de compuestos de cobre. También se puede proteger la madera de la intemperie recubriendo su superficie con barnices y otras sustancias que se aplican con brocha, pistola o baño. Buen aislante eléctrico, térmico y acústico: Como la madera es un material compuesto de fibras huecas, alineadas axialmente a la longitud del árbol, estos huecos o espacios contienen aire atrapado que le imparten excelente cualidades como aislante del sonido y del calor. En lo que se refiere al aislamiento acústico, la madera tiene valores superiores a 10 veces el hormigón armado y a 5 veces el tabique. El aislamiento acústico puede incrementarse, si se dejan espacios vacíos entre las maderas, o se utilizan materiales aislantes, tales como fibra de vidrio, yeso, etc. En relación con el aislamiento térmico, la madera es excelente, En este aspecto, es aproximadamente unas seis veces más eficiente que el tabique o ladrillo de barro cocido, quince veces más que el hormigón o la piedra y 400 veces, más que el acero. Como aislante eléctrico es eficiente, cuando la madera está seca, o sea, cuando su contenido de humedad es inferior al punto de saturación de la fibra. Alta resistencia: La madera tiene una excelente rigidez y resistencia. Es resistente a muchos productos químicos que son altamente corrosivos a otros materiales. Posee una gran capacidad para absorber energía y para resistir cargas de impacto, lo que hace un buen material de construcción en zonas sísmicas. Bajo costo: Debido a la ligereza de la madera, se ahorran energéticos en los procesos de elaboración y en el costo de transporte de los elementos, respecto a los costos correspondientes de otros materiales y sistemas constructivos. Resistencia al fuego: Uno de los factores que más ha elevado el rechazo de la madera como material de construcción en nuestro país, es su combustibilidad. Sin embargo, como lo demuestra la experiencia de otros países, las estructuras de madera con determinadas técnicas de tratamiento, exhiben un comportamiento bajo la acción de los incendios, superior al de muchas estructuras de materiales incombustibles. Desventajas de la madera. . Uno de los prejuicios más comunes tiene que ver con la resistencia del material frente al fuego. Una segunda sombra que se extiende sobre la madera como material estructural, es el prejuicio con respecto a la humedad, y frente a ella son claros los mecanismos de seguridad: construir relativamente elevado del suelo de manera que las bases permanezcan aisladas de plantas y zonas pastosas y además, utilizar barreras como telas asfálticas, polietileno, entre la madera y los cimientos, esto garantiza gran impermeabilidad. La humedad conduce generalmente a problemas de hongos e insectos, el tercer factor de rechazo para su uso en construcción. Frente a este inconveniente los sistemas de inmunización ofrecen amplias garantías ya que las sustancias utilizadas por las inmunizadoras reconocidas son realmente efectivas. Otro factor tiene relación con la cultura en madera, por parte del usuario, que considera a ésta como un material ligero y temporal en la vivienda, prefiriendo los sistemas tradicionales como albañilería y hormigón. Dirección Académica| E.A.P. Ingeniería Ambiental| Telf. 202 4342 Anexo 2037 | www.ucvlima.edu.pe 27

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