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La madera

1. Definición

Carmelo Fernández Ibañez (2001), señala como madera al tejido leñoso de fibras

liberado de la corteza que contiene el tronco de un árbol. Este último está constituido porcélulas que tienen diferente destino en el árbol en crecimiento y por lo tanto distinta formay tamaño.

2. Estructura de la madera Por su parte Carmelo Fernández Ibañez (2001), indica que la madera no es una materia

de estructura homogénea y uniforme. Se encuentra formada por un conjunto de célulasalargadas de diferente longitud que cumplen funciones tales como la conducción de lasavia (alimento del árbol), transformación y almacenamiento de sustancias nutrientes o

bien la sustentación física.Para su examen, clasificación y análisis, sobre una determinada muestra se suelen

realizar tres tipos de cortes característicos, en los que quedan reflejados la totalidad de loscomponentes primarios y exclusivos de cada tipo de madera. Estos son: Corte Transversal: El que se realiza perpendicularmente al eje del árbol. Corte Tangencial: Tangente al radio de la circunferencia del tronco. Corte Radial: Realizado perpendicularmente (en diámetro) al eje principal del

árbol.

Carmelo Fernández Ibañez (2001), señala que las características vistas para los trestipos de cortes corresponden a la huella dactilar de cada árbol. Analizando en profundidadel primer tipo de corte (transversal), nos es posible distinguir las siguientes capas ysubcapas en las que se puede dividir el tronco de un árbol:

Figura 1: Capas y subcapas en las que se divide el tronco de un árbol.

Médula: Es el corazón o parte más interior de cualquier árbol. Sutamaño puede variar según las especies. Suele desaparecer en los árboles muyviejos.

Estructura leñosa: Es la capa más gruesa del tronco y en ella destacanlos anillos de crecimiento, cuyo espesor varía según la climatología del lugar.

1º. Se divide a su vez en dos partes, el Duramen o zona de coloraciónrosácea y oscura compuesta por los anillos viejos y cuya labor eseminentemente sustentante, y la Albura, zona interior de madera joven que se

transformará con el tiempo en duramen y que almacena las sustanciasnutrientes para el crecimiento del árbol.


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2º. Inmediatamente después y hacia el exterior se encuentra el Cambium,

que es el responsable de la formación de madera nueva y cuyas caras interna yexterna se denominan respectivamente Xilema y Floema.

3º. Finalmente la Corteza que con su dureza, forma y espesor, protege alárbol de los agentes atmosféricos.

3.

Propiedades físicasLas propiedades de la madera dependen, del crecimiento, edad, contenido de humedad,

clases de terreno y distintas partes del tronco. 1. Conductividad

Por su parte S. Fernández (2005) indica que, La madera seca es mala conductoradel calor y electricidad; su conductividad aumentara rápidamente al aumentar sucontenido de humedad, a tal punto que la puede llegar a ser conductora.

La conductividad es mayor en el sentido longitudinal que en radial o transversal, ymás en las maderas pesadas que en las ligeras o porosas, por lo cual se emplean comoaisladores térmicos en los pavimentos y paredes.

2. Transmisión y absorción del sonido

S. Fernández (2005), indica que la madera tiene buena capacidad para absorbersonidos incidentes. Esta propiedad puede ser aprovechada ventajosamente en el diseñode divisiones. El aislamiento acústico puede incrementarse notablemente si se dejanespacios vacíos entre los tabiques o se utilizan materiales aislantes tales como fibra devidrio, yeso.

Figura 2: Transmisión y absorción del sonido en la madera.

3. Contracción y Expansión

S. Fernández (2005), indica que la madera cambia de volumen según la humedadque contiene. Cuando pierde agua, se contrae o merma, siendo mínima en la direcciónaxial o de las fibras, no pasa del 0.8 por ciento; de 1 a 7.8 por ciento, en direcciónradial, y de 5 a 11.5 por ciento, en la tangencial.

La contracción es mayor en la albura que en el corazón, originando tensiones pordesecación que agrietan y alabean la madera.

El hinchamiento se produce cuando absorbe humedad. La madera sumergidaaumenta poco de volumen en sentido axial o de las fibras, y de un 2.5 al 6 por ciento


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en sentido perpendicular; pero en peso, el aumento oscila del 50 al 150 por ciento. Lamadera aumenta de volumen hasta el punto de saturación (20 a 25 por ciento de agua),y a partir de él no aumenta más de volumen, aunque siga absorbiendo agua.

Hay que tener muy presente estas variaciones de volumen en las piezas que hayande estar sometidas a oscilaciones de sequedad y humedad, dejando espacios necesarios

para que los empujes que se produzcan no comprometan la estabilidad de la obra.

Las dimensiones de la madera comienzan a disminuir en los tres ejes anteriormentedescritos: tangencial, radial y longitudinal. Sin embargo, en este proceso lacontracción tangencial es mayor a la que se produce en un árbol. Las consecuencias dedicho proceso en beneficio de las propiedades resistentes de la madera, dependerán delas condiciones y método de secado aplicado. La contracción por secado provocadeformaciones en la madera. Sin embargo con un adecuado método, los efectos son

beneficiosos sobre las propiedades físicas y mecánicas de la madera.

Figura 3: Dimensiones en verde y en seco de la madera.

Bibliografía:

Universidad de Cantabria, UNICAN, Carmelo Fernández Ibañez (2001),Boletín del Museo de las Villas Pasiegas, Asociación de Estudios Pasiegos, Santander.Tomado de: http://grupos.unican.es/acanto/aep/BolPas/la_madera_BMVP-2001.htm

Universidad Católica de Chile, UCN, Materiales de construcción,“Propiedades físicas de la madera”, S Fernández (2005). Tomado de:http://www3.ucn.cl/FacultadesInstitutos/laboratorio/Propiedades%20f%EDsicasm3.htm

4) Hendibilidad

Propiedad Física que presenta la madera de poderse romper a lo largo de las fibras, porseparación de éstas, mediante un esfuerzo de tracción transversal. Es una cualidad interesantecuando se trata de hacer leña, en cambio es perjudicial cuando la pieza ha de unirse por clavoso tornillos a otras adyacentes.(ALICIA, 2011)

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La madera tiene cierta facilidad para hendirse o separarse en el sentido delas fibras. Unacuña, penetra fácilmente en la madera, al vencer por presión la fuerza de cohesión de lasfibras (no las corta). Es fácil observar esta propiedad al cortar madera para hacer leña, en ladirección de las fibras se separa en dos fácilmente. La madera verde es más hendible que laseca.

Cuando se van a realizar uniones de piezas de madera por medio de tornillos o clavos nosinteresa que la madera que vamos a usar tenga una gran resistencia a la hienda.

Hendibles: Castaño, alerce y abeto.

Poco hendibles: Olmo, arce y abedul. (Carmen, 2010)

5) Humedad

La madera contiene agua de constitución, inerte a su naturaleza orgánica, agua desaturación, que impregna las paredes de los elementos leñosos, y agua libre, absorbida porcapilaridad por los vasos y traqueidas.

Como la madera es higroscópica, absorbe o desprende humedad, según el medio ambiente.El agua libre desaparece totalmente al cabo de un cierto tiempo, quedando, además del aguade constitución, el agua de saturación correspondiente a la humedad de la atmósfera que rodee

a la madera, hasta conseguir un equilibrio, diciéndose que la madera esta secada al aire.

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La humedad de la madera varia entre limites muy amplios. En la madera recién cortadaoscila entre el 50 y 60 por ciento, y por imbibición puede llegar hasta el 250 y 300 por ciento.La madera secada al aire contiene del 10 al 15 por ciento de su peso de agua, y como lasdistintas mediciones físicas están afectadas por el tanto por ciento de humedad, se haconvenido en referir los diversos ensayos a una humedad media internacional de 15 porciento.

La humedad de las maderas se aprecia, además del procedimiento de pesadas, de probetas,húmedas y desecadas, y el colorimétrico, por la conductividad eléctrica, empleandogirómetros eléctricos. Estas variaciones de humedad hacen que la madera se hinche ocontraiga, variando su volumen y, por consiguiente, su densidad.(Carmen, 2010)

6) Densidad y Peso específico

Depende como es lógico de su contenido de agua. Se puede hablar de una densidadabsoluta y de una densidad aparente. La densidad absoluta viene determinada por la celulosa ysus derivados. Su valor oscila alrededor de 1550 kg/m3, apenas varía de unas maderas a otras.

(A.I.T.I.M)La densidad aparente viene determinada por los poros que tiene la madera, ya que

dependiendo de si están más o menos carentes de agua crece o disminuye la densidad.

Como la densidad aparente comprende el volumen de los huecos y los macizos,cuanto mayor sea la densidad aparente de una madera, mayor será la superficie de suselementos resistentes y menor el de sus poros. (Barno, 2013)

Depende pues del grado de humedad, de la época de apeo, de la zona vegetal, etc. Ambasdensidades unidas dan la densidad real de la madera.

Las maderas se clasifican por su densidad aparente en:

- Pesadas, si es mayor de 0.8.

- Ligeras, si esta comprendida entre 0.5 y 0.7.

- Muy ligeras, las menores de 0.5.

La densidad aparente de las maderas mas corrientes, secadas al aire, son:


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(Carmen, 2010)

7) Dureza

La dureza de la madera es la resistencia que opone al desgaste, rayado, clavar, etc.Depende de su densidad, edad, estructura y si se trabaja en sentido de sus fibras o en el

perpendicular. Cuanta más vieja y dura es, mayor la resistencia que opone. La madera decorazón tiene mayor resistencia que la de albura: la crecida lentamente obtiene una mayorresistencia que la madera que crece de prisa.

Está relacionada directamente con la densidad, a mayor densidad mayor dureza. Al estarrelacionada con la densidad, la zona central de un tronco es la que posee mayor dureza, pueses la más compacta La humedad influye de manera cuadrática en la dureza. Si la humedad eselevada la dureza disminuye enormemente. Por el contrario si la madera se reseca, carece dehumedad y se vuelve muy frágil.(Propiedades de la Madera, 2013)

Por su dureza se clasifican en:

Muy duras; ebano, serbal, encina Bastante duras; roble, arce, fresno, álamo, acacia, cerezo, teca, caña guadua

Algo duras; castaño, haya, nogal, peral eucalipto.

Blanda; Abeto, alerce, pino, sauce. Muy blandas; tilo, chopo.


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Bibliografía

A.I.T.I.M. (s.f.). PROPIEDADES FISCIAS DE LA AMDERA PESOESPECÍFICO. INFOMADERA.

ALICIA, D. C. (18 de 12 de 2011). WORDPRESS.COM . Obtenido deHENDIBILIDAD: https://aliciadiazcobo.wordpress.com/2011/12/18/hendibilidad/

Autor, S. (2013). Propiedades de la Madera. Obtenido de arqhys:http://www.arqhys.com/contenidos/madera-propiedades.html

Barno. (2013). http://www.construmatica.com. Obtenido de madera:http://www.construmatica.com/construpedia/Madera

Carmen, G. (23 de 05 de 2010). www.ucl.com. Obtenido de materiales deConstrución Madera:http://www3.ucn.cl/FacultadesInstitutos/laboratorio/Propiedades%20f%EDsicasm3.htm

Propiedades mecánicas de la madera

“Las propiedades mecánicas de la madera miden la capacidad o aptitud para resistir fuerzas

externas.Se entiende por fuerza externa cualquier solicitación que actuando exteriormente, altere su

tamaño, dimensión o la deforme” (Corporación Chilena de la Madera, 2007, p.23).Las propiedades mecánicas de la madera se obtiene atreves de la experimentación de lamadera por los diferentes esfuerzos que pueden estar sometidos

Las principales características mecánicas de la madera útiles en el proceso de edificaciónCon madera son:El Módulo de Elasticidad: Característica que cuantifica la capacidad de la madera a deformarse en el dominio elástico

cuando una solicitación mecánica es aplicada durante un periodo determinado.El Módulo de Rigidez Particularidad que manifiesta la aptitud de deformación elástica de la madera expuesta a

esfuerzos de tipo cortante.El Módulo de Ruptura, parámetro que expresa el esfuerzo máximo en el momento que

falla mecánicamente un elemento en un proceso de carga – deformación.La Resistencia al Límite Elástico

Dato que señala la máxima capacidad de resistencia mecánica elástica del material.(Brooks Lewis, 2002-2007)

Las propiedades mecánicas de la madera varían dependiendo de la orientación de las fibrasque componen la madera (anisotropía) en su estructura, siempre hay que distinguir siempreentre la dirección perpendicular y la dirección paralela a la fibra. (Sotomayor Castellanos,2002)

Anisotropía


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La madera, está formada por diferentes tejidos que originan que su estructura no seahomogénea. Esta heterogeneidad da lugar a lo que se conoce con el nombre de anisotropía,que es el diferente el comportamiento de sus propiedades mecánicas según la dirección que seconsidere, es decir, no se comporta igual en todas las direcciones de las fibras; se habla de dosdirecciones, la dirección paralela a las fibras (que coincide con la longitudinal) y la dirección

perpendicular a las fibras (que engloba a la tangencial y radial, cuyas propiedades mecánicassuelen tener valores similares). (Madera generalidaes, 2011, p.4 ).

Como la humedad influye de manera notable en estas propiedades, convencionalmente seutilizan maderas de entre 12 y 15% de humedad a la hora de la determinación de estas

propiedades. La presencia de defectos y nudos en la madera cambian notablemente losvalores.

Higroscopicidad

La madera es un material higroscópico que tiende a absorber o perder agua según lascondiciones del ambiente. De esta forma a cada estado ambiental corresponde un grado de

humedad de la madera, llamado humedad de equilibrio higroscópico (HEH).

La madera deberá tener la humedad correspondiente a la humedad de equilibriohigroscópico de las condiciones higrotérmicas de servicio. De esta manera se reducen losmovimientos que podrían ocasionarse a causa de la variación de su grado de humedad.(Madera generalidades, 2011, p.5)

COMPRESION Y TRACCION

Grafico 1: tensión de compresión y tensión de tracción.Fuente: Urban Brotons, P. (2011). CONSTRCCION DE ESTRUCTURAS DE MADERA. Alicante:

Club universitario.

Compresión perpendicular a la fibra


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Figura 1: compresión perpendicular a la fibraFuente: Corporación Chilena de la Madera. (2007). Carpinteria manual de construcción de

viviendas en madera. Chile.

La resistencia a compresión perpendicular a la fibra de la madera es muy inferior a la de ladirección paralela de las fibras. Los valores característicos de resistencia varían entre 4,3 y 5,7 N/mm2, lo que representa la cuarta parte de la resistencia en dirección paralela a la fibra de lamadera. (Urban Brotons, 2011)

La madera se comporta a manera de un conjunto de tubos alargados que sufriera una presión perpendicular a su longitud; sus secciones transversales serán aplastadas y, enconsecuencia, sufrirán disminución en sus dimensiones bajo esfuerzos suficientemente altos.(Bouchasie, 2016)

Resistencia al cizallamiento

Representa resistencia al rompimiento de la madera cuando se aplican dos fuerzas opuestasque tienden a seccionarla (Bouchasie, 2016)

BibliografíaBouchasie, S. (2016). COMPRESIÓN PERPENDICULAR A LA FIBRA. Obtenido de

http://www.academia.edu/7258736/COMPRESI%C3%93N_PERPENDICULAR_A_LA_FIBRA

Brooks Lewis, K. A. (2002-2007). Obtenido de

http://www.biblioises.com.ar/Contenido/600/690/Tecnologia%20de%20la%20madeera%20

%20mecanica%20.pdf

Consejo Superior de Arquitectos. (6 de Junio de 2011 ). Madera - Generalidades .Obtenido de

http://infomadera.net/uploads/productos/informacion_general_2_Madera%20Generalidade

s_06.06.2011.pdf

Corporación Chilena de la Madera. (2007). Carpinteria manual de construcción de

viviendas en madera. Chile.

Sotomayor Castellanos, J. (2002). Características Mecánicas de la Madera y su aplicación

en la Industria de la. Características Mecánicas de la Madera y su aplicación. México.

Urban Brotons, P. (2011). CONSTRCCION DE ESTRUCTURAS DE MADERA. Alicante: Club

universitario.


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Compresión paralela a la fibra

En la madera la resistencia a compresión paralela ala fibra es elevada, alcanzando valores característicos enla madera clasificada de 16 a 23 N/mm2. Esta propiedadresulta importante en una gran cantidad de tipos de

piezas, como pilares, montantes de muros entramados, pares de cubierta, etc. (Mecánica Estructural, 2010)

Por estas razones, los elementos estructurales hechoscon madera como por ejemplo en columnas de maderalas fibras de la misma deben estar en sentido vertical yaque la carga cae verticalmente entonces se somete a

compresión y la columna va a adquirir una mayorresistencia. (Urbán, 2012)

Figura 1. Esquema de ensayo de compresión paralelaa las fibras

Ensayo de compresión paralela.

Consiste en aplicar sobre una sección extremade la probeta y en dirección paralela a las fibrasde la madera una carga continua, en la cual semiden las deformaciones producidas por laaplicación de la carga hasta llegar a un punto defalla de la probeta. Posteriormente para laexpresión de los resultados, se realiza un gráficocon las cargas y las deformaciones, esto se realiza

para la determinación del límite de proporcionalidad de la curva y la cargacorrespondiente a este límite, y junto con esto la

deformación que a él le corresponde.Foto 1. Ensayo de compresión paralela.

Resistencia a la Flexión

Se denomina resistencia flexión al esfuerzo que opone la viga o pieza de madera a sudeformación, ante una carga que actúa sobre ella. Si e esfuerzo a flexión no sobrepasa ellímite de elasticidad de la madera, una vez cese el dicho esfuerzo, recupera su forma

primitiva.

En trabajo a flexión la tensión es máxima en las fibras de la cara inferior, que son las quesufren el mayor alargamiento, trabajando a tracción. Las fibras situadas en la parte superior de


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la fibra neutra, es decir en la cara superior de la viga, sufren un acortamiento, trabajando porlo tanto a compresión. Por ello, podemos decir que el trabajo a flexión origina en la vigaesfuerzos de tracción y de compresión

Figura 2. Esquema de ensayo de resistencia de flexión

La forma y disposición de las piezas de madera influye notablemente en la resistencia aflexión de las mismas

Las piezas rectangulares, colocadas decanto con las fibras verticales, son las másresistentes (A)

Las piezas cuadradas con las fibrasverticales (B) son más resistentes que si sedisponen con las fibras horizontales(C)

Figura 3. Esquema forma y disposición delas piezas de madera

Su resistencia a flexión es muy elevada, sobre todo comparada con su densidad. Susvalores característicos para las coníferas, que se utilizan habitualmente en estructuras, varíanentre 14 y 30 N/mm2.

En madera es preciso hablar de una resistencia a la flexión, aunque esté formada por lacombinación de una tracción y una compresión, ya que el comportamiento mecánico de estasdos propiedades es diferente, y por tanto resulta más práctico referirse al efecto conjunto de

ambas en el caso de flexión.

Esta propiedad es importanteen piezas tales como vigas,viguetas de forjado, pares decubierta, etc.

Foto 2. Ensayo de flexiónestática.

Tracción perpendicular a la fibra

Su resistencia a la tracción perpendicular a la fibra esmuy baja (del orden de 30 a 70 veces menos que en ladirección paralela). Su valor característico es de 0,3 a 0,4

N/mm2 .

En la práctica y aplicado a las estructuras, estasolicitación resulta crítica en piezas especiales de directrizcurva (arcos, vigas curvas, etc) o en zonas de cambio bruscode directriz (zonas de vértice). Estas tensiones de tracción,también se pueden producir como consecuencia de lacoacción del libre movimiento transversal de la madera en


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soluciones constructivas incorrectas, que pueden ser evitadas fácilmente con el conocimientodel material.

Figura 4. Esquema de ensayo de tracción perpendicular a las fibras

Cizalle

Es la medida de la capacidad de la pieza pararesistir fuerzas que tienden a causar deslizamiento deuna parte de la pieza sobre otra.

Figura 5. Esquema de ensayo de cizallelongitudinal

Se clasifican según la dirección de la fuerza que la produce en:

Cizalle paralelo tangencial

La solicitación es paralela a las fibras y produceun plano de falla, tangente a los anillos decrecimiento.

Figura 6. Esquema de ensayo de cizalle paralelotangencial

Cizalle paralelo radial

La solicitación es paralelo a las fibras y produce un plano de falla perpendicular a los anillos de crecimiento.

Figura 7. Esquema de ensayo de cizalle paraleloradial

Clivaje tangencial y radial

El clivaje es la resistencia que ofrece la madera alrajamiento. Puede ser tangencial y radial, dependiendode la ubicación de los anillos de crecimiento.

Clivaje tangencial


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El plano de fallas es tangente a los anillos de crecimiento.

Clivaje radial

Es aquel en que el plano de fallas es normal a los anillos de crecimiento.

Figura 8. Esquema de ensayo de clavije

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