Construcción en Metal y Madera Propiedades de la Madera La madera posee una serie de propiedades características que hacen de ella un material peculiar. Su utilización es muy amplia. La madera posee ventajas, entre otras su docilidad de labra, su escasa densidad, su belleza, su calidad, su resistencia mecánica y propiedades térmicas y acústicas. Aunque presenta también inconvenientes como su combustibilidad, su inestabilidad volumétrica y su putrefacción. Análisis estructural Al realizar un corte transversal a un tronco se aprecian las cinco diferentes capas que lo componen, algunas de las cuales se ven a simple vista, su coloración, textura y características varían según las especies. • • • • • Corteza, que es la capa exterior. Cambium, delgada capa de crecimiento. Albura o madera joven. Duramen o madera perfecta. Corazón o médula. constituye la capa central del árbol. Los anillos de crecimiento no constituyen una capa, forman parte de la albura o duramen. Su cambio de coloración y densidad permiten apreciar los ciclos vegetativos del árbol. Tipos de Madera • Maderas Blandas: Son las de los árboles de rápido crecimiento, normalmente de las coníferas, árboles con hoja de forma de aguja. Son fáciles de trabajar y de colores generalmente muy claros. Constituye la materia prima para hacer el papel. Ejemplo: Álamo, sauce, acacia, pino, etc. • Maderas Duras: Son las de los árboles de lento crecimiento y de hoja caduca. Suelen ser aceitosas y se usan en muebles, en construcciones resistentes, en suelos de parqué, para algunas herramientas, etc. Las antiguas embarcaciones se hacían con este tipo de maderas. Ejemplo: Roble, Nogal, etc. • Maderas Resinosas: Son especialmente resistentes a la humedad. Se usa en muebles, en la elaboración de algunos tipos de papel, etc. Ejemplos: Cedro, ciprés, etc. • Maderas Finas: Se utilizan en aplicaciones artísticas, (escultura y arquitectura), para muebles, instrumentos musicales y objetos de adorno. Ejemplo: Ébano, abeto, arce, etc. • Maderas Prefabricadas: La mayoría de ellas se elaboran con restos de maderas, como virutas de resto del corte. De este tipo son el aglomerado, el contrachapado, los tableros de fibras y el táblex. Propiedades Físicas de la Madera 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 la dirección de crecimiento del árbol (dirección de las fibras). La radial es perpendicular a la axial, es la dirección de los radios y corta al eje del árbol. La dirección tangencial es paralela a la radial, en la dirección de la fibra y cortando los anillos anuales. • Higroscopicidad: Es la capacidad de la madera para absorber la humedad del medio ambiente. • 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. 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. 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. • 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. • 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, Propiedades Mecánicas de la Madera Tracción: Es la fuerza que realiza la madera ante dos tensiones de sentido contrario que hacen que disminuya la sección transversal y aumente la longitud. 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. 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: El esfuerzo aplicado en la dirección perpendicular a las fibras produce un acortamiento de las fibras superiores y un alargamiento de las inferiores. 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. Propiedades Mecánicas de la Madera. Fatiga: Llamamos límite de fatiga a la tensión máxima que puede soportar una pieza sin romperse. 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. 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. Tipos de Madera Estructural Madera aserrada en tamaños-corrientes: secciones con espesor de 2 a 4 pulg y ancho de 2 pulg o más (utilizadas principalmente para fabricar cabrias, viguetas, pies derechos o tablones). Vigas y tirantes: Secciones rectangulares de 5 pulg o más de espesor y ancho de 2 pulg o más de espesor, clasificadas para flexión si la cargas se aplica en la cara angosta. Postes y maderas: Secciones transversales cuadradas o casi cuadradas, de 5 x 5 pulg o más grandes y ancho no más de 2 pulg mayor que el espesor, clasificadas para compresión donde hay poca flexión. Terrazas: Madera de 2 a 4 pulg de espesor, machihembrada o ranurada para lengüeta en la cara angosta, clasificada para usos planos (principalmente como terraza de tablones). Tipos de Conexiones Atornilladas Clavos Conectores de Acero Cercha: el principio fundamental de toda cercha es la triangulación, sirve para darle rigidez y estabilidad a una estructura. Ventajas de la madera Desventajas de la madera Buen aislante térmico Capacidad de combustión Buena acústica Sufre deformaciones Aislación ignífuga Requiere Mantenimiento factores atmosféricos) Bajo peso específico Requiere mucho control (humedad o insectos xilófagos) Buenas propiedades antisísmicas Resistencia a ataques externos Uniones: con el fin de prolongar longitudes y rigidizar elementos verticales. Sistemas constructivos en madera CLASIFICACION Y TIPOLOGIAS CONSTRUCTIVAS ESTRUCTURALES Secado de la madera 1. Mejora las propiedades tecnológicas 2. Reduce el peso (expuesta a 3. Mayor capacidad mecánica 4. Mejor capacidad dimensional 5. Menos ataque de microorganismos 6. Mejor capacidad de aislamiento térmico y eléctrico Tipos de secado Natural: disposición de las piezas al aire libre Autoclave: controlada Deformaciones de la Madera: abarquillamiento, arqueado, torsionado. Uniones según sus usos. IRREVERSIBLES : NO pueden ser desmontados o separados. REVERSIBLES : Posibilitan el desmontaje sin expectativa de reiteración. DESMONTABLES : Permiten reiterar las operaciones de montaje y desmontaje. Uniones según la disposicion de sus elementos. Diferenciamos 3 tipos de uniones: 1. JUNTAS 2. ENSAMBLES 3. EMPALMES JUNTAS • • • • Es la unión de 2 o más maderas por sus caras o cantos Tienen por finalidad ensanchar la madera Simples: cepilladas y encoladas Reforzadas mediante: tornillos, tarugos, esquina con ingletes, rebajadas, ranuras y lengüetas. JUNTA SIMPLE: unión poco resistente que depende del espesor de las piezas unidas y del adhesivo utilizado. JUNTA CON TORNILLO: JUNTA ENTARUGADA: Es bastante resistente. • • • • • Utilizar tarugos estriados El Diámetro de la perforación debe permitir que el tarugo sea insertado manualmente La cola debe ir solo en los tarugos y sus perforaciones La separación de los tarugos debe ser cada 15 cm. El tarugo debe quedar embutido al menos 25mm en el canto del tablero y a no menos de 50 mm de la esquina. JUNTA CON ESQUINA CON INGLETES: Resistente debido a que la superficie de unión es bastante grande. JUNTAS REBAJADAS: Resistente. • • • • Se realizan rebajes en forma de L en uno de los extremos del tablero La profundidad debe ser entre ½ y ¾ del tablero a cortar En general se encolan Requieren el uso de maquinaria especializada JUNTA DE RANURA Y LENGÜETA: Combina la unión de ranura en un elemento y de rebaje en el otro. ENSAMBLES Son uniones que se utilizan para vincular dos elementos estructurales. La finalidad es lograr una sola pieza con capacidad estructural. Pueden ser: 1. Oblicuos 2. Superficiales Oblicuos: Constituyen uniones perpendiculares, ya sean estas en ángulo o transversales. Se utiliza en uniones en LTyX ENSAMBLES SUPERFICIALES: Son piezas superficiales o generadoras de superficie. • • Se usan para unir piezas de sección muy esbeltas a partir de maderas macizas. Los ensambles más esbeltos ofrecen mayor resistencia a la COMPRESIÓN. EMPALMES Los ensambles realizados en la madera para prolongarla en su sentido longitudinal reciben el nombre de empalmes. Resuelven la continuidad de las piezas en el sentido longitudinal, para la construcción de piezas horizontales. Los tipos de empalmes son: • • • • EMPALME A TOPE CON BRIDA EMPALME ZUNCHADO EMPALME A MEDIA MADERA EMPALME A MEDIA MADERA CON TESTA EN SESGO EMPALME A TOPE CON BRIDA: • Se trata de uno de los mejores empalmes a tope. • Pueden colocarse dos o cuatro bridas, según la resistencia que se desee. • Las bridas están dobladas en los extremos, en forma de ángulos rectos, y penetran en unas pequeñas cajas situadas en cada madera que haya que empalmar. • Estas bridas se sujetan de dos en dos, mediante tornillos roscados. El buen resultado de este empalme depende en gran parte del grueso del hierro que se haya empleado en la fabricación de las bridas. EMPALME ZUNCHADO: • En este caso se trata de aprovechar la facultad que tiene el hierro de disminuir de volumen debido a un rápido enfriamiento del mismo. • Para ello se elabora un anillo o cerco de metal de unas dimensiones ligeramente inferiores a las de las maderas que haya que empalmar. • Este anillo se calienta para aumentar su tamaño de encaje y así permitir la fácil colocación de las maderas a unir, para después provocar un rápido enfriamiento mediante la utilización de agua para devolver al anillo o cerco de hierro sus medidas iníciales, con el consiguiente apresamiento de las maderas empalmadas. EMPALME A MEDIA MADERA: • En los empalmes a tope existe en algunos casos la posibilidad de deslizamiento de las dos superficies empalmadas. • Este efecto debilitador queda subsanado por la aplicación del encaje a media madera, el cual consiste en rebajar la mitad de cada pieza que haya que empalmar, sobreponiéndose las dos partes para luego fijarlas por medio de dos tornillos o pernos. • Esta unión actúa bien frente a los esfuerzos de compresión, siendo poco efectivo ante los trabajos de flexión, sobre todo cuando los cortes a media madera son cortos. EMPALME A MEDIA MADERA CON TESTA EN SESGO: • Es un empalme que perfecciona al anterior. • Se alarga a la media madera para que permita alojar a dos o más tornillos o pernos. • Las testas de las dos maderas se cortaran a bisel, con los que la unión se vuelve eficaz frente a una flexión lateral. ACERO El acero es una aleación de hierro con pequeñas cantidades de carbono y que adquiere con el temple gran dureza y elasticidad. Corrosión: fenómeno o patología que se da por la interacción entre el ambiente y el acero Prevención de la Corrosión: hormigón homogéneo, que el hormigón tenga el recubrimiento necesario, control en el hormigón de humedad y temperatura Efectos en el hormigón: expansión volumétrica del hormigón por desprendimiento de material de acero. Levantamiento del recubrimiento por movimiento Hierros en la construcción: las barras de acero como elemento estructural, techos , singueria, senefas, canaletas, cableado, sanitario en grifería, en gas, carpintería, elementos de fijación, detalles Clasificación del acero Liviana: Steel Framing Pesada: Los metales son elementos químicos capaces de transmitir calor y electricidad Son sólidos en temperaturas normales Son tenaces (capas de recibir esfuerzos abruptos, maleables, dúctiles, cuentan con una buena resistencia mecánica. Elementos para la construcción: Columnas , Vigas , Reticulado. Barras de acero lisos Torsionado SIMPLES Cables COMPUESTOS ESTRUCTURAS METALICAS LIVIANAS CONSTRUCCION EN UNO O DOS NIVELES PESADAS CONSTRUCCION EN MAS DE DOS NIVELES Perfiles Tubos estructurales VENTAJAS: Versatilidad – estructuras prefabricadas- fácil a la capacidad de uniones- rapidez en ejecución- ductilidad y tenacidad. DESVENTAJAS: Corrosión Límite de elasticidad: es la tensión máxima que un material elastoplástico puede soportar sin sufrir deformaciones permanentes. El límite de fluencia es el punto a partir del cual el material se deforma plásticamente. Hasta e sa tensión el material se comporta elásticamente. Límite de proporcionalidad: valor de la tensión por debajo de la cual el alargamiento es proporcional a la carga aplicada. Elasticidad: propiedad de un material de recuperar su forma después de aplicarle una fuerza. Plasticidad: es cuando un material conserva su deformación después de aplicarle una fuerza hasta su límite de rotura. Unión y fijación Por gravedad superposición colgado Chapas galvanizadas Colocar un elementos sobre otro Cielorraso una estructura con otra Unión mecánica
