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CLASE 1 MADERA Definición: Conjunto de células huecas, alargadas y cementadas longitudinalmente entre sí. PROPIEDADES CARACTERÍSTICAS DURACIÓN Deformación elástica y plástica que depende de cada tipo de madera. - No reacciona frente a agentes oxidantes y reductores. - Gran resistencia química, por lo que es una alternativa al hormigón y al acero en ambientes ácidos o alcalinos. - Material poroso, celular. - Compuesta por más de un tipo de célula. - Las paredes celulares están constituidas fundamentalmente de celulosa. Organismos que atacan la madera: Hongos. Causa el desecamiento de la raíz cuando la madera está húmeda. Es anisótropo: Sus propiedades no son iguales en todas las direcciones. Es heterogénea, por lo que se le asigna un valor distinto en direcciones perpendiculares. Protección: Se protege de la intemperie recubriendo su superficie con barnices y otras sustancias. Actúa como aislante: acústico, térmico, eléctrico y magnético. HIGROSCOPICIDAD: Tendencia a absorber o perder agua en función a la humedad y temperatura del ambiente. - Las dimensiones de una pieza dependen de su humedad. - La humedad del ambiente varía continuamente. - Las piezas estructurales cambian de volumen y las uniones mecánicas pueden cambiar de estado tensional. DIVISIÓN SEGÚN SISTEMAS CONSTRUCTIVOS. EJES EJE LONGITUDINAL O AXIAL (L) Corre paralelamente a lo largo del tronco o de las fibras. EJE RADIAL (R) Perpendicular al longitudinal. Paralelo a los rayos Los rayos son conjuntos de fibras que corren paralelos a una línea recta del centro del árbol a la corteza del tronco. EJE TANGENCIAL (T) Perpendicular al axial y al radial. Tangente a los anillos de crecimiento. SISTEMAS ESTRUCTURALES FORMAS QUE ADOPTAN LAS CONSTRUCCIONES DE MADERA CONSTRUCCIÓN CON MARCOS LIGEROS Utiliza miembros delgados muy cercanos entre sí para formar paredes, pisos y techos Sistema llamado “construcción con estructura de plataforma”. CONSTRUCCIÓN CON MADERA PESADA Utiliza miembros más grandes dispuestos en un sistema de postes y vigas. CUBIERTAS O TECHOS ESTRUCTURAS NORMALMENTE SENCILLAS Cubiertas tradicionales con una o dos aguas, de una sola pendiente o varias. Con el paso del tiempo demostraron durabilidad y fiabilidad. ESTRUCTURAS COMPLICADAS Cubiertas con diferentes pendientes, variedad de aguas en forma de pirámide. RETICULADOS Tipo de estructura reconocida por su amplia gama de posibilidades estructurales. Características: Sencillez, complejidad, aguanta luces de 40 metros. ESTRUCTURAS EXTERIORES Pérgolas, barandas, estacionamientos De su tratamiento depende su durabilidad. PUENTES ESTRUCTURAS Usos: deportivos, cultos, lúdicos. La madera laminada se adapta a cualquier luz. Con flexibilidad formal ilimitada. SISTEMAS MENORES. Los sistemas y métodos empleados varían de un lugar a otro en función al tipo y disponibilidad del material adecuado. ENTRAMADO LLENO ENTRAMADOS ABIERTOS Plataforma. Disposición muy próxima entre sí de troncos enteros mínimamente labrados. Trabas en las esquinas mediante diferentes tipos de ensambles. Prefabricado y montado in situ. Posteriormente cerrado mediante enlistonado. El piso se construye en una plataforma sobre la cual se construyen los muros. Las plataformas están construidas por viguetas paralelas. Viga- Columna. Paredes no portantes. Sistema constituido por vigas y columnas, pórticos que transmiten las cargas a la cimentación. Permite construcciones livianas de uno o dos pisos. Estructuras pesadas de tres o más pisos. MADERA DE CONSTRUCCIÓN ESTRUCTURAL TIPOS DE UNIONES MOTIVOS PARA CONSTRUIR CON MADERA - Posibilita la técnica de prefabricación. - Autoconstrucción. - Técnicas constructivas sencillas. - Adaptación a variaciones de proyectos. - Aislación térmica. - Reutilización. CLASE 2 POSIBLES FUENTES DE VARIACIÓN DEL LEÑO: - Tipos de células presentes y sus proporciones. - Tamaños de los diferentes tipos de células. - Composición de la pared celular. - Proporción de un tipo de células con respecto a otro. - Naturaleza y presencia de materiales extraños. - Espesor de la pared celular. COMPOSICIÓN QUÍMICA Celulosa: 50% del peso total de la madera. Lignina: Entre 23% y 33% de la madera de coníferas, entre 16% y 25% de la madera de frondosas. (Dichos % se expresan en pesos) COMERCIALIZACIÓN La madera de construcción debe ser seca, de tronco sano, sin fibras reviradas, libre de pudriciones y poco nudosa. No debe tener resquebrajaduras ni manchas. MADERAS BLANDAS MADERAS DURAS Proveniencia: Árboles de crecimiento rápido. (Hojas con forma de aguja) Proveniencia: Árboles de crecimiento lento. (Hojas achatadas y largas) En PY: Cedro, pino, Paraná, eucalipto, timbo colorado, cancharana. En PY: Lapacho, quebracho colorado y blanco, yvyrapyta, trébol, urundey. Usos: Estructuras, laminadas, placas, tirantes, puertas, muebles, coberturas. Usos: Pilares, vigas, tirantes, cabriadas, estructuras permanentes. Maderas denominadas por su sección transversal: Maderas Macizas: DISEÑO DE LOS MATERIALES ORIENTADO HACIA LAS PROPIEDADES MECÁNICAS Lo mejor es combinar el material con su macroforma o macrofigura para obtener la mejor eficiencia mecánica. Entre el material, la función y su proceso resulta la forma. PRINCIPALES MADERAS PROVENIENTES DE PARAGUAY TRÉBOL CEDRO GUATAMBÚ PETEREVY YVYRA RO YVYRA PYTA LAPACHO NEGRO PEROBA EUCALIPTO Características - Moderadamente pesada - Proceso de secado normal, sin problemas de rajaduras o deformaciones. - Fácil trabajabilidad - Estable y de buen comportamiento físico - Madera liviana a moderadamente pesada - Secado natural, bastante rápido y sin deformaciones - Fácil trabajabilidad - Toma satisfactoriamente clavos, tornillos, etc. - Excelente para la resistencia a la intemperie - Secado natural lento y cuidadoso para evitar rajaduras o grietas - Propensa al ataque de hongos - Se trabaja fácilmente - Apta para lustrar y barnizar - Excelentes cualidades de flexibilidad y tenacidad - Madera moderadamente pesada - Puede secarse fácilmente al aire - Se trabaja con facilidad - Susceptible al ataque de insectos - Madera moderadamente pesada - Altamente elástica, tenaz, resistente - Secado lento - Excelente comportamiento sumergido en agua - Madera pesada elástica - Presenta dificultades al secado en horno, siendo susceptible a rajaduras, torceduras y colapso - Algo abrasiva y dura de trabajar - Tendencia a rajarse con el uso de clavos y tornillos - Madera fuerte y tenaz - Elevada dureza - Resistente al desgaste - Secado natural lento - Difícil de aserrar - Difícil de clavar y atornillar - Resiste golpes sin astillarse - Madera dura y pesada - Secado natural lento - Tendencia a deformarse en piezas tangenciales - Durable a la intemperie - Puede ser atacada por termitas - Madera dura y pesada - Susceptible al ataque de hongos e insectos. - Difícil de clavar y atornillar - Retiene bien los elementos de unión Usos - Muebles finos - Láminas decorativas - Revestimientos interiores - Cofres - Carpintería - Terciados - Revestimiento interno - Puertas, ventanas, persianas. - Muebles - Láminas - Mangos de herramientas - Revestimientos internos - Muebles finos - Enchapados - Decoraciones interiores - Revestimientos - Molduras - Instrumentos musicales - Construcciones navales - Carrocería - Muebles de lujo - Terciadas - Molduras - Pisos - Carpintería - Carrocería - Construcciones hidráulicas - Marcos de puertas y ventanas - Pisos - Construcciones civiles y navales - Rayos de ruedas - Postes - Estructuras de puentes - Parquets - Construcciones pesadas - Parquets - Marcos - Molduras - Piezas industriales- Vigas - Viguetas - Soleras - Columnas - Pisos - Parquets - Encofrados CLASE 3 El estudio de las propiedades mecánicas y las propiedades físicas ayudan a determinar los usos a los que será destinada una madera. Las características mecánicas de la madera se utilizan durante el diseño y cálculo de estructuras. XILOLOGÍA: Es el estudio de las características. o Caracteres estéticos u organolépticos: Se aprecian con los sentidos (color, olor, sabor) o Caracteres anómalos o anomalías de la madera: Defectos, alteraciones, deformaciones. PROPIEDADES FÍSICAS POLARIDAD (Mezclable con agua) Puede estar contenida en la madera como Agua de sorción Agua libre Fatiga de la madera RETRACTILIDAD Reducción de las dimensiones de una pieza Debido a la salida del agua de impregnación Su opuesto es el hinchamiento DENSIDAD Masa específica convencional Cociente de masa seca y volumen saturado DENSIDAD APARENTE Se determina por la humedad Patrón de referencia 12% CONDUCTIVIDAD TÉRMICA HENDIDURA Facilidad a partirse o rajarse en el sentido de la fibra DUREZA (Resistencia al corte) Depende de la mayor o menor cohesión de sus fibras ENSAYOS PARA DETERMINAR LAS PROPIEDADES MECÁNICAS - Flexión estática y flexión de impacto - Compresión perpendicular a la veta y cortante paralela a la veta - Compresión paralela a la veta - Tracción paralela a la veta - Tracción perpendicular a la veta - Extracción de clavos - Contracción radial y tangencial - Exfoliación - Determinación del grado de humedad TIPOS DE ESFUERZOS MECÁNICOS PROPIEDADES MECÁNICAS RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN La madera es sometida a una fuerza que tiende a aplastar las fibras en sentido axial o perpendicular RESISTENCIA A LA TRACCIÓN Dos fuerzas de signo contrario tienden a romper la pieza Alargando su longitud Y reduciendo su sección transversal RESISTENCIA A LA FLEXIÓN Se coloca la pieza entre dos apoyos se le somete un peso en uno o varios puntos RESISTENCIA AL CIZALLAMIENTO O CORTE Acción de fuerzas paralelas tienden a cortar la sección transversall RESISTENCIA A LA TORSIÓN Opone una pieza fijada a un extremo a la deformación producida por un giro normal a su eje RESISTENCIA AL PANDEO Dos fuerzas se aplican longitudinalmente en sus extremos la pieza tiende a doblarse CLASE 4 SISTEMAS ESTRUCTURALES 1) VECTOR ACTIVO Es un sistema estructural portante compuesto por barras unidas de tal forma que las fuerzas aplicadas son transferidas de forma bidimensional o tridimensional. La transmisión de fuerzas se realiza por descomposición vectorial, a través de una subdivisión multidireccional de las fuerzas. Características: - Las barras trabajan a tracción o a compresión, pero no a flexión. - Las fuerzas exteriores solo se aplican en los nudos. - Los nudos se consideran como articulación a efectos de cálculo. - Características estructurales típicas: triangulación y unión mediante nudos. Clasificación: Reticulados planos: Estructura de esqueleto formada por barras unidas en sus extremos por pernos o nudos. Trabaja por lo general por tracción o compresión. o Condiciones: Las barras están contenidas en un mismo plano. Las acciones y reacciones se aplican a los nudos. Todos los nudos son articulaciones perfectas. o Uso: Techos de espacios que precisan gran espacio libre en su interior. o Clasificación: Reticulados Espaciales: Usan el tetraedro como extensión espacial del triángulo. Las uniones son los elementos más elaborados y en algunos casos se usan esferas. o Usos: Cubrir y soportar cargas distribuidas sobre una superficie. Techos de grandes luces, como centrales de transporte, auditorios y estaciones de servicio. 2) MASA ACTIVA Sistemas que actúan por continuidad de masa. Son aquellas que, frente a las cargas de servicio, los elementos que componen el sistema están solicitados a flexión simple, plana o compuesta. Tienen por objeto solucionar el conflicto direccional entre la horizontal del desplazamiento humano y la vertical de gravedad terrestre, optimizando el espacio para su uso. El espacio de uso se encuentra solo interrumpido por los elementos verticales de apoyo. Sistema de transmisión de fuerzas: Las fuerzas externas se transmiten a través de la sección del material. Mecanismo de trabajo: Resistencia a flexión. o Flexión: La suma de las cargas y reacciones que hacen girar los puntos de apoyo y ocasionan una curva en el eje longitudinal. CLASE 5 USO ESTRUCTURAL PROVISORIO DE LA MADERA ENCOFRADO ANDAMIO ESTRUCTURA DE CONTENCIÓN Sistema de moldes que se utilizan para dar forma al hormigón u otros materiales similares. Armazón desmontable constituido por tablas y pilares que se levanta provisoriamente para subir a lugares altos y poder trabajar. Estructuras que se realizan para ejecutar excavaciones verticales y deben soportar los empujes del terreno que sostiene, las posibles fuerzas exteriores y su propio peso. USO NO ESTRUCTURAL DE LA MADERA VENTANAS PUERTAS PISOS PASAMANOS DENSIDAD DE LAS MADERAS CLASE 6 UNIONES DE MADERA Estas uniones deberán ser lo suficientemente rígidas como para que la deformación total de la estructura no exceda ciertos valores estimados como admisibles. Comportamientos: o Uno totalmente rígido presentado por las colas, o Otro sumamente flexible presentando grandes deformaciones (caso de los pernos) UNIONES CLAVADAS Son las más económicas. Usadas en especial para viviendas y edificaciones pequeñas construidas en base a entramados. Todas las especies pueden clavarse fácilmente, más aún cuando la madera se encuentra en condición verde. En cualquier unión se debe usar como mínimo 2 clavos. Maderas de mayor dureza: Es conveniente hacer un calado con un diámetro del orden de 0.8 veces el diámetro del clavo. Cargas admisibles: depende del tipo de madera utilizada, su condición, calidad, longitud, cantidad de clavos, espesores de los elementos de penetración. FACTORES MODIFICATORIOS DE LAS CARGAS ADMISIBLES PARA UNIONES CLAVADAS SOMETIDAS A CORTE Espesores mínimos y penetración de los clavos: El espesor más delgado de la madera contiene la cabeza del clavo y debe ser por lo menos 6 veces el diámetro del mismo. La penetración debe ser por lo menos 11 veces el diámetro. Si se tienen espesores o penetraciones menores, las cargas admisibles deben reducirse. o Factor de reducción: Espesor del elemento más delgado dividido entre 6d. Penetración del elemento que contiene la punta dividido 11d. En ningún caso deben aceptarse espesores o penetraciones menores que el 50% de los antes indicados (6d, 11d) Si no se cumplen estos requisitos, las cargas admisibles deben reducirse. o Factor de reducción: Espesor del elemento central dividido 10d. Espesor del elemento adyacente a la cabeza, dividido 5d. Penetración del elemento que contiene la punta dividido 5d. Si se clavan la mitad de los clavos desde cada lado, el espesor y la penetración pueden promediarse a efectos de establecer la relación con la longitud 5d. ESPACIAMIENTOS MÍNIMOS Son necesarios para evitar rajaduras al clavar la madera. En uniones para maderas orientadas en direcciones diferentes, se deben verificar por separado los requisitos de espaciamiento en cada uno de ellos, resultando para la unión los que sean mayores en cada dirección. a) Para CORTE SIMPLE: b) Para CORTE DOBLE: Varían de acuerdo a la dirección del clavado: Si todos los clavos son colocados al mismo lado (los espaciamientos mínimos son los mismos que para simple cizallamiento), o si se colocan alternadamente de ambos lados. UNIONES SOMETIDAS A TRACCIÓN En lo posible el diseño debe evitar que los clavos queden sometidosa fuerzas de extracción. La fuerza de extracción depende de: o Tipo de madera utilizada y su contenido de humedad. o Longitud y diámetro de los clavos. o Ubicación de los clavos en relación a los elementos de la madera. o Penetración de los clavos en la madera que contiene la punta. Clavo perpendicular al grano: OTRAS UNIONES UNIONES ENCOLADAS UNIONES CON PERNOS EMBARBILLADOS Son uniones rígidas de efecto resistente superficial proveniente de acciones mecánicas y químicas. Son uniones desmontables de tipo puntual. Estas uniones deberán realizarse de manera que exista contacto efectivo entre las piezas unidas. Una de las pocas formas de unión que pueden ser desarrollados matemáticamente. Ventajas: Fases en la transmisión de fuerzas: Facilita la prefabricación. Permiten un consumo económico de la madera. Neutralizan las fallas naturales de la madera. Alta resistencia al fuego. No debilitan las piezas al unir. a) Especialmente para pernos fuertemente apretados, la unión trabaja por roce. Luego los pernos se ubican contiguos a la madera presionando las paredes de los agujeros. Funcionan como rótulas imperfectas ejecutadas en forma de cuña y pueden transmitir únicamente fuerzas de compresión. b) Se generan concentraciones localizadas de tensiones en los bordes de la madera. El perno deformado se incrusta en la madera. c) La deformación del perno es tal que los corrimientos que ha experimentado la unión superan las deformaciones admisibles en uniones estructurales. CLASE 7 PATOLOGÍA DE ESTRUCTURAS DE MADERA PATOLOGÍA: Lesiones que surgen en elementos cuyos orígenes pueden ser: sobrecarga, fuerzas externas o internas. PATOLOGÍA ESTRUCTURAL: Estudio sistemático y ordenado del comportamiento irregular de una estructura o de los elementos que la componen, cuando ésta presenta algún tipo de lesión o daño. El calor del sol puede considerarse como principal causa de los males que atentan contra la integridad de la estructura, porque calienta y resquebraja la estructura de la madera, al evaporar el agua ocluida, y por los rayos ultravioleta que decoloran la superficie. Como consecuencia de esto aparecen las grietas. PATOLOGÍAS DE ORIGEN BIOLÓGICO CAUSAS ATAQUE POR INSECTOS PUDRICIÓN PRODUCIDA POR HONGOS ORIGEN CONSTRUCTIVO Y ESTRUCTURAL Causan pérdidas del material que merman la capacidad portante de las secciones de madera. Condicionada a la presencia de agua. Los daños son muy importantes, llegando a la destrucción total de las piezas. Condicionada por cargas superiores a las previstas o esfuerzos no previstos en el proyecto. ETAPAS DEL ANÁLISIS DE PATOLOGÍAS DIAGNÓSTICO Implica Antecedentes constructivos Características del sistema Necesidades de ejecución requeridas EVALUACIÓN De la condición tecnológica de la madera Del estado mecánico de la estructura De la condición de los sistemas contiguos RESTAURACIÓN Abarca Tratamientos de preservación Obras de consolidación Tareas de mantenimiento CLASE 8 DEFECTOS DE LA MADERA NUDOS FENDAS QUEMADURAS DEFORMACIONES Bases de las ramas que han quedado incorporadas en la madera. Degradan las propiedades mecánicas, afectando su resistencia a flexión y tracción. Separaciones en la madera en sentido longitudinal. Pueden deberse a vientos fuertes. Áreas oscurecidas por un sobrecalentamiento durante su proceso de secado. Distorsiones de la madera con respecto al plano deseado. Nudos muertos: se presentan cuando el crecimiento diametral del tronco envuelve ramas muertas. No forman parte integral de la madera. Perjudican su apariencia física y calidad. Fendas de secado: Son agrietamientos que se producen a lo largo de la veta y se desarrollan durante el curado. Tipos de deformación: Arqueado, encorvado, abarquillamiento, alabeo. Nudos vivos: El crecimiento diametral del tronco envuelve ramas vivas. Forman parte integral de la madera. Pero sus propiedades se verán afectadas. Los nudos vivos a diferencia de los muertos no presentan problemas durante la industrialización. DIFERENCIA ENTRE GRIETA Y FISURA Principalmente es el ancho y la profundidad de la abertura. Las fisuras no suponen un riesgo para la capacidad mecánica de la madera ya que son estéticas y superficiales. Las grietas ya suponen un riesgo para la capacidad mecánica de la madera ya que son profundas. Se debe diferenciar una grieta de una fisura cuando la abertura es mayor a 0,30 mm. CONTACCIÓN DE LA MADERA Es la variación de las dimensiones de la madera, y como consecuencia, varía su volumen. Sucede cuando la madera cambia su contenido de humedad. También puede suceder cuando el secado no es el adecuado. PRESERVACIÓN Medidas preventivas y curativas para el control de agentes biológicos, físicos y químicos que afectan las propiedades de la madera. Principales preservantes: pinturas, disoluciones basadas en petróleo y óxidos hidrosolubles. Tratamientos: Superficiales o permanentes. ORGANISMOS QUE DEGRADAN LA MADERA HONGOS: Producen manchas y/o descomposición de la madera. Prevención: mantener seca la madera utilizando algún tipo de recubrimiento, almacenarla en lugar adecuado. BACTERIAS: Pueden provocar que la madera se humedezca y se ennegrezca el duramen en los arboles vivos. INSECTOS: Pérdida de masa de madera. CLASES DE RIESGO Intentan valorar el riesgo de ataque a la madera por los agentes que la degradan en función del lugar donde se va a utilizar. MÉTODOS DE TRATAMIENTO DE LA MADERA Es el procedimiento por el que se aplica un protector a la madera. Objetivo: Conseguir introducir la cantidad definida de producto en un volumen de madera determinado y que éste alcance la penetración especificada. PINCELADO PULVERIZACIÓN INMERSIÓN TRATAMIENTOS CON VACÍO – PRESIÓN (AUTOCLAVE) MADERA TERMO TRATADA Protección superficial contra agentes bióticos y contra la foto degradación. Protección superficial contra la acción de agentes bióticos y contra la foto degradación. Es más eficaz que el pincelado. INMERSIÓN BREVE: Periodo entre 10 segundos y 10 minutos. Protección superficial contra la acción de agentes bióticos y contra la foto degradación. Se usa un cilindro metálico cerrado en el que se introduce la madera y el protector de la madera. La madera se somete a unas determinadas temperaturas (alrededor de los 200 °C) durante un cierto periodo de tiempo. INMERSIÓN PROLONGADA: Periodo superior a 10 minutos. Protección media contra agentes bióticos. Por medio de la aplicación de vacío, se extrae el aire de la madera. Mediante la aplicación de presión, se forja la entrada del producto en el interior de la madera. Se consigue una protección profunda contra la acción de agentes bióticos. PROCEDIMIENTOS DE CONSTRUCCIÓN QUE REDUCEN LA POSIBILIDAD DE DESCOMPOSICIÓN DE LA MADERA 1. Construir las estructuras con la madera seca, libre de muestras de descomposición, de una cantidad excesiva de manchas y otras señales. 2. Utilizar diseños que mantengan los componentes de la madera secos, empleando madera tratada con agentes preservantes. 3. Utilizar el duramen de especies resistentes a la descomposición en aquellas secciones que estén expuestas a condiciones que favorezcan la descomposición por encima del suelo. 4. Utilizar madera tratada a presión para aquellos componentes que estén en contacto con el suelo.
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