9.2 madera

SISTEMAS DE CONSTRUCCIÓN Y DE ESTIMACIÓN

PROFESOR: Dr. Carolina StevensonArquitecta Universidad Nacional

Doctorado en Arquitectura – 2006 University Of Nottingham, UKEspecialización en Enseñanza CPS: 2009 University of Liverpool, UK

SUPERESTRUCTURA: FIBRAS

FIBRASSistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson

CONTENIDO

Características físicas del material

Métodos de producciónPiezasProtección

Usos históricos

Tipos de madera


MoldeoConformación en

secoCortar

Fijar - mecánico (fijación)

TendidoConformación en

húmedoFijar - 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

Fibras

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

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


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 centuryNative American teppe Ancient Mongolian Yurt

USOS HISTORICOS

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


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 cosntrucciones en madera evolucionaran dramaticamente durante el siglo XX gracias al desarrollo de nuevas tecnicas de fabricacion 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 ano 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


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 BritishSpruce abbreviation

StrengthMoisture

Licencenumber

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


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 cavityIsolating/protection

Ventilated cavity

Condensation controlPlasterboard

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


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

TIPOS DE MADERA

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

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


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

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: viga20 x 5: Planchón20 x 2,5: Tabla burra20 x 1,25: Tabla chapa10 x 10: Cerco10 x 5: Repisa10 ó 5 x 2,5 ó 1,25: Listón5 x 5: Durmiente

PIEZAS

Plantaciones forestales en Colombia


PIEZAS

Algarrobo

Sapan

Tamarindo

Abarco

Teca Flor morado

Balso

Pino radiata


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


La orientación de las laminas se utiliza para optimizar el comportamiento estructura 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 contrachaoado 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

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=9cQXhk7JjlA


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


COMO SE PUEDE CLASIFICAR LA MADERA?

CONCLUSIONES

CUALES SON LAS PROPIEDADES PRINCIPALES DE LA MADERA COMO MATERIAL DE CONSTRUCCION?

QUE CARACTERISTICAS TIENE LA MADERA ASERRADA?

QUE CARACTERISTICAS TIENE LA MADERA COMPUESTA?


Timber Joints: BINDING & INTERLOCKING

Binding joint

Interlocking jointScarf jointFinger joint

Interlocking joint

Interlocking joint


Timber Joints: METAL STRAPPING & ADHESIVES

Metal strapping

Nail plate

Nails

Steel plate joint

Adhesive


PIEZAS


Aserrada Rolliza Laminada Pegada

Laminada Clavada

MDF: Medium density

Fiberboard (densidad según compactación en

fabricación)

OSB: Oriented strand board (6-

28.5mm)Tablex: Densidad

según compactación en

fabricación (3-30mm espesor)

Contrachapado (Plywood) Triplex,

Quintuplex, Multiplex siempre impar (3-24mm)

TODAS LA LÁMINAS:

1.22m x 2.44m

TIPOS DE MADERA

9.2 madera

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