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LA MADERA ESTRUCTURAL
CONCEPTO DE MADERA
ESTÁ CONSTITUÍDA POR UN CONJUNTO DE TEJIDOS QUE FORMAN LA MASA DE LOS ÁRBOLES.
MATERIAL MÁS LIGERO, RESISTENTE Y D FÁCIL TRABAJO UTILIZADO POR EL HOMBRE DESDE LOS PRIMEROS TIEMPOS
ESTRUCTURA DE LA MADERA
ESTÁ CONSTITUÍDA POR UN CONJUNTO DE CÉLULAS TUBULARES DE FORMA Y LONGITUD MUY VARIABLES
AL HACER UN CORTE SE IDENTIFICA:
MÉDULA
DURAMEN
ALBURA
CAMBIUM
CORTEZA
COMPOSICIÓN QUÍMICA
CARBONO 50 %
OXÍGENO 42 %
HIDRÓGENO 6 %
NITRÓGENO 1 %
CENIZAS 1 %
PROPIEDADES FÍSICAS
DEPENDEN DEL :
CRECIMIENTO
EDAD
CONTENIDO DE HUMEDAD
CLASES DE TERRENO
DISTINTAS PARTES DEL TRONCO
HUMEDAD
LA MADERA TIENE AGUA:
DE CONSTITUCIÓN.- INHERENTE A SU NATURALEZA ORGÁNICA
DE SATURACIÓN.- IMPREGNA LAS PAREDES DE LOS ELEMENTOS LEÑOSOS
LIBRE.- ABSORVIDA POR VASOS Y TRAQUEIDAS
LA MADERA RCIÉN CORTADA TIENE DEL 50 AL 60 %
LA MADERA POR IMBIBICIÓN PUEDE TENER DE 250 AL 300 %
LA ALBURA TIENE MÁS AGUA QUE EL DURAMEN
LA MADERA SECADA AL AIRE CONTIENE DEL 10 AL 15 % DE SU PESO EN AGUA
PARA LA PRUEBA; HIGRÓMETROS ELÉCTRICOS
PROPIEDADES FISICAS
DENSIDAD:
COMPRENDE EL VOLUMEN DE HUECOS Y LOS MACIZOS
CUANTO MAYOR ES LA DENSIDAD APARENTE MAYOR ES LA RESISTENCIA
CONTRACCIÓN E HINCHAMIENTO:
LA MADERA CAMBIA DE VOLUMEN SEGÚN EL CONTENIDO DE HUMEDAD
CUANDO PIERDE AGUA SE CONTRAE
EN DIRECCIÓN TANGENCIAL: DE 5 – 11.5
EN DIRECCIÓN RADIAL: DEL 1 – 7.8%
EN DIRECCIÓN AXIAL: NO PASA DEL 0.8%
DUREZA: RESISTENCIA QUE OPONE AL DESGASTE, RAYADO, CLAVAR, ETC.
DEPENDE DE: DENSIDAD, EDAD, ESTRUCTURA Y SENTIDO DE LAS FIBRAS CLASIFICACIÓN: MUY DURAS, BASTANTE DURAS, ALGO DURAS,
BLANDAS MUY BLANDAS
TIPOS DE MADERAS
MUY DURAS: ÉBANO, SERBAL, ENCINA
BASTANTE DURAS: ROBLE, ARCE, ÁLAMO ALGO
DURAS: NOGAL, PINO, MANZANO
BLANDAS: ABETO, PINO SAUCE
MUY BLANDAS: PALO BALSA
PROPIEDADES FÍSICAS
HENDEBILIDAD: PROPIEDAD DE CORTAR LA MADERA EN SENTIDO PARALELO AL EJE DEL TRONCO
LAS MADERAS MÁS ENDEBLES SON EL PINO, EUCALIPTO
SON MÁS ENDEBLES MIENTRAS MAS DURA, DENSA, CAREZCAN DE NUDOS, TENGAN FIBRAS RECTAS Y CON EL CALOR
PROPIEDADES FÍSICAS
CONDUCTIVIDAD: LA MADERA SECA ES MALA CONDUCTORA DE LA ELECTRICIDAD
LA MADERA HÚMEDA ES CONDUCTORA
DILATACIÓN TÉRMICA: EL COEFICIENTE DE DILATACIÓN ES MUY PEQUEÑO
DURACIÓN: LA DURACIÓN DEPENDE DEL TIPO DE MADERA Y DEL MEDIO
A LA INTEMPERIE
SUMERGIDOS EN AGUA
ENTERRADA EN EL SUELO
TRATADA
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%
COMPRESIÓN
RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN POR CENTÍMETRO CUADRADO POR EL CUADRADO DE LA DENSIDAD MEDIA CON 15 % DE HUMEDAD, DÁ 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
CLASIFICACIÓN DE LAS MADERAS
Resinosas.- pino, abeto, ciprés, cedro
Frondosas.- roble, encina, eucalipto
Tropicales.- caoba, nogal, balsa, teca
Árboles frutales.- nogal, manzano, olivo
Maderas exóticas.- son aquellas que se utilizan en ebanistería y talla artística porque adquieren con el pulimento bellos colores. Ébano, caoba, teca, roble,
otros
DEFECTOS DE LA MADERA
CUADRANURA
ECEBOLLADURA
PATA DE GALLINA
CORAZÓN PARTIDO Ó ESTRELLADO
CORAZÓN HUECO
DOBLE ALBURA
CARNE DE GALLINA
ALTERACIONES DE LA MADERA
ENMOHECIMIENTO
PUDRICIÓN
DESTRUCCIÓN POR INSECTOS
DESTRUCCIÓN POR MOLUSCOS
DESTRUCCIÓN POR FUEGO
CONSERVACIÓN DE LA MADERA
DESECACIÓN ADECUADA
CARBONIZACIÓN SUPERFICIAL
PINTURAS
IMPREGNACIÓN
Cloruro de zinc, sulfato de cobre
Alquitranado, tratamiento con urea
ALMACENAJE
ESCUADRÍAS DE LA MADERA
*-VIGAS
*-VIGUETAS
*-TABLONES
*-LISTONES
*-TABLAS
*-LATAS
*-CHAPAS
*-MADERA DE RAJA
APLICACIONES DE LA MADERA
EN CONSTRUCCIÓN:
CARPINTERÍA DE TALLER Y ARMAR
CIMENTACIONES CON PILOTES
SOSTENIMIENTO EN MINAS
TRAVIESAS DE FERROCARRIL
PORTES
ENCOFRADOS DE HORMIGÓN
ENCOFRADOS PARA PREFABRICADOS
APLICACIONES
MADERA LAMINADA: chapas de máquina plana de 0,3 mm de espesor, superpuestas con las fibras en el mismo sentido
MADERA COMPRIMIDA: chapas superpuestas en láminas con las fibras en el mismo sentido, adheridas con resinas sintéticas y prensadas fuertemente
en caliente
PIGMENTOS CLASIFICACIÓN
*-Minerales
*-Vegetales
*-Animales
*-Sintéticos
*-Coloreados
*-Opacos
*-Transparentes
*-Inertes
CLASES DE PINTURAS
*-A LA CAL
*-AL FRESCO
*-AL SILICATO
*-A LA COLA
*-AL ÓLEO
*-AL BARNÍZ
*-A LA CERA
*-ASFÁLTICAS
*-A LA CELULOSA
*-RESISTENTES AL CALOR
*-RESISTENTES A LOS ÁCIDOS
*-ANTIOXIDANTES
*-LUMINOSAS
*-PLÁSTICAS
PROPIEDADES FÍSICAS
*-DENSIDAD
*-VISCOSIDAD
*-PUNTO DE INFLAMACIÓN
*-FINURA
*-DUREZA
*-TIEMPO DE SECADO
*-PODER DE CUBRIMIENTO
*-INTENSIDAD DE COLOR
*-IMFLAMABILIDAD
*-CONTINUIDAD
*-ADHERENCIA Y ELASTICIDAD
*-IMPERMEABILIDAD
*-TENACIDAD
*-ELASTICIDAD
*-FLEXIBILIDAD
*-RESISTENCIA A LOS AGENTES ATMOSFÉRICOS
*-PROPIEDADES FÍSICO-QUÍICAS
LA MADERA ESTRUCTURAL
La madera es un material natural, de poco peso y buena resistencia, pero de propiedades mecánicas muy variables. Aunque es combustible, sus propiedades mecánicas no se afectan con el fuego, como sí ocurre con los materiales metálicos como el acero y el aluminio. Es muy susceptible a los cambios de humedad y al ataque de insectos; sin embargo esta desventaja puede eliminarse con tratamientos químicos adecuados mediante el proceso de inmunización.
Aunque la madera ha sido un material muy abundante en nuestro país, su uso se ha dedicado principalmente a la carpintería para muebles o acabados arquitectónicos, a la exportación, y como combustible en las regiones rurales y semi-urbanas. La madera como material estructural se usa poco e inadecuadamente en muchas de las regiones del país. No hay en el país una cultura ingenieril bien difundida para el uso de la madera como material estructural con buen conocimiento de los métodos y elementos de unión de los elementos.
Existen algunos pocos diseñadores y constructores en el país que sí aprovechan eficientemente las propiedades estructurales de nuestras maderas y algunos arquitectos que las usan ampliamente.
Tal vez debido a la popularización del acero en las estructuras de techos, se abandonó la práctica constructiva con madera. Aún existen ejemplos importantes de cubiertas soportadas por grandes arcos y cerchas de madera en nuestras ciudades. Edificaciones como la antigua estación terminal del cable Manizales-Mariquita en Manizales, donde hoy funciona la carrera de Arquitectura de la Universidad Nacional, construida en una época en que la tecnología de protección y manejo de la madera era precaria, son un ejemplo del uso y aprovechamiento de la madera como material estructural, para las actuales y futuras generaciones de ingenieros y arquitectos.
La Universidad Nacional sede Manizales editó el texto: El concreto y otros materiales para la construcción, Ing. Libia Gutiérrez de López, el cual en su capítulo 5 incluye una descripción de las características físicas, defectos, clasificación visual y propiedades mecánicas de la madera, cuyo texto está disponible para el lector universitario.
El TÍTULO G de la Norma sismo resistente colombiana, incorpora las recomendaciones del Manual del Acuerdo de Cartagena, en cuanto a los grupos de clasificación de la madera estructural, esfuerzos permisibles y otros detalles para el diseño, que incluimos a continuación.
CLASIFICACIÓN DE LAS MADERAS ESTRUCTURALES La clasificación de las maderas estructurales de acuerdo a la NSR-98 se hace en función de la densidad básica (Db).
El grupo A corresponde a las maderas de mayor resistencia, con densidades en el rango de 710 a 900 kg/m.
El grupo B corresponde al intermedio, con densidades entre 560 y 700 kg/m3.
El grupo C es el de menor resistencia, con densidades entre 400 y 550 kg/m3.
Teniendo en cuenta que el peso de la madera varia con el contenido de humedad, se define la densidad básica (Db) como la relación entre la masa seca (anhidra) y el volumen húmedo de la muestra. Las especies de un mismo grupo se supone que reúnen individualmente las características del grupo, pero no siempre tienen características similares de trabajabilidad y durabilidad naturales. Puede decirse que para especies con densidades superiores a 800 kg/m3 la madera no requiere tratamientos preservadores.
UNIONES La estabilidad de las estructuras de madera depende fundamentalmente de la capacidad de las uniones. Similar a lo que sucede con las estructuras metálicas, la predicción del comportamiento de ellas es muy compleja por lo que los diseños se basan en normas obtenidas a partir de ensayos experimentales. Las uniones más usadas en nuestro medio son con puntillas y pernos; ejemplos y métodos de cálculo pueden verse en el Manual de diseño de maderas del Pacto andino, antes mencionado.
A. Características generales de la madera
La madera es poroso, combustible, higroscópica y deformable por los cambios de humedad ambiental, sufre alteraciones
químicas por efectos del sol, y es atacable por mohos, insectos y otros seres vivos. Es un material delicado, aunque hoy en
día existen tratamientos muy eficaces para paliar las desventajas nombradas anteriormente.
B. Propiedades de la madera
Características externas u organolépticas de la madera
La característica externa de la madera constituye un factor muy importante puesto que influye en la selección de esta para
su empleo en la construcción, ambientación de interiores o ebanistería, ellas son:
o El Color: es originado por la presencia de sustancias colorantes y otros compuestos secundarios. Tiene importancia en la
diferenciación de las maderas y, además, sirve como indicador de su durabilidad. Son en general, maderas más durables y
resistentes aquellas de color oscuro.
o Olor: es producido por sustancias volátiles como resinas y aceites esenciales, que en ciertas especies producen olores
característicos.
o Textura: esta relacionada con el tamaño de sus elementos anatómicos de la madera, teniendo influencia notable en el
acabado de las piezas.
o Veteado: son figuras formadas en la superficie de la madera debido a la disposición, tamaño, forma, color y abundancia de
los distintos elementos anatómicos. Tiene importancia en la diferenciación y uso de las maderas.
o Orientación de fibra o grano: es la dirección que siguen los elementos leñosos longitudinales. Tiene importancia en la
trabajabilidad de la madera y en su comportamiento estructural.
C. Densidad y contenido de humedad
o Densidad: Es la relación entre la masa (m) de una pieza de madera con su volumen (v) y se la expresa en gramos por
centímetro cúbico.
La densidad se relaciona directamente con otras propiedades de la madera. Proporciona una primera indicación acerca de
su comportamiento probable frente a la absorción y perdida de agua y su correspondiente grado de variación dimensional
bajo el punto de saturación de las fibras.
o Contenido de Humedad: Es la cantidad de agua presente en la madera; se expresa como porcentaje del peso de la madera
seca o anhidra y se calcula mediante la formula siguiente:
CH (%)= (Pi - Po) X 100
Donde:
CH= contenido de Po humedad (%)
Pi= peso inicial (g)
Po= peso en estado anhidro (g).
o Medición del contenido de humedad
En la práctica, la cantidad de agua existente en la madera se determina según métodos principales: directo, por diferencias de peso, e
indirecto, con ayuda de xilohigrómetros eléctricos.
o Contenido de humedad de equilibrio
Es el contenido de humedad que adquiere la madera cuando es expuesta al ambiente durante un tiempo prolongado. En
estas condiciones, la madera perderá o ganara agua hasta alcanzar un estado de equilibrio entre la humedad que contiene
y la del aire.
Contracción y expansión
La magnitud de la contracción varía según las características de la especie, las secciones y la orientación anatómica del
corte. Se expresa como porcentaje de la dimensión original de la pieza de madera. Se calcula mediante la formula
siguiente:
C (%)= Dv - Do X100
Donde:
C= contracción
Dv= dimensión en verde
Do= dimensión final a determinado contenido de humedad.
Propiedades físicas de la madera
AISLAMIENTO
Térmico: por su estructura anatómica, así como por su constitución lignocelulósica, la madera es un excelente aislante
térmico. La cantidad de calor conducida por la madera varia con la dirección de la fibra, el peso especifico, la presencia de
nudos y rajaduras y con su contenido de humedad.
Acústico: la madera tiene buena capacidad para absorber sonidos incidentes. Esta propiedad puede ser aprovechada
ventajosamente en el diseño de divisiones. El aislamiento acústico puede incrementarse notablemente si se dejan espacios
vacíos entre los tabiques o se utilizan materiales aislantes tales como fibra de vidrio, yeso.
Eléctrico: la madera seca es mala conductora de la electricidad. Su conductividad aumentara rápidamente al aumentar su
contenido de humedad, a tal punto que la madera saturada puede llegar a ser conductora. La capacidad aislante de la
madera tiene numerosas aplicaciones prácticas en la transmisión y protección de la energía eléctrica.
Propiedades mecánicas
Compresión y tracción
Compresión Perpendicular al grano
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, en consecuencia, sufrirán disminución en sus dimensiones bajo esfuerzos
suficientemente altos.
Compresión Paralela al grano
La madera se comporta como si el conjunto de tubos alargados sufriera la presión de una fuerza que trata de aplastarlos.
Su comportamiento ante este tipo de esfuerzos es considerado dentro de su estado elástico, es decir, mientras tenga la
capacidad de recuperar su dimensión inicial una vez retirada la fuerza.
Tracción Perpendicular al grano
Es asumida básicamente por la lignina de la madera que cumple una función cementante entre fibras. La madera tiene
menor resistencia a este tipo de esfuerzo en relación con otras solicitaciones.
Tracción Paralela al grano
La madera tiene resistencia a la tracción paralela a las fibras, debido a que las uniones longitudinales entre las fibras son de
30 a 40 veces más resistentes que las uniones transversales.
Corte y flexión
Corte o Cizallamiento
El corte o Cizallamiento de la estructura interna de la madera es semejante al comportamiento de un paquete de tubos que
se hallan adheridos entre ellos; por esta razón, en el caso de “corte o Cizallamiento paralelo al grano”, el esfuerzo de corte
es resistido básicamente por la sustancia cementante, es decir, la lignina, mientras que el esfuerzo de corte o Cizallamiento
perpendicular al grano”, son fibras las que aumentan la resistencia al Cizallamiento. La madera es mucho mas resistente al
corte perpendicular que al corte paralelo.
Flexión
El comportamiento en flexión de una pieza de madera combina, simultáneamente, los comportamientos a tracción,
compresión y corte, repitiéndose los mismos fenómenos anteriormente descritos. La madera es un material particularmente
apto para soportar tracción y comprensión paralela, debido a su alta capacidad por unidad de peso.
Tipos de maderas
Las maderas de acuerdo al árbol de que se obtenga, se clasifican en duras y blandas. Así como se muestra en la Fig. N° 03
Maderas Duras
Se obtienen de los árboles que pierden las hojas en otoño (caducifolios). De toda esta gran variedad de árboles, sólo 200
existen en cantidad suficiente y son lo bastante flexibles para la carpintería. Las maderas duras, como nuestra piel, tienen
poros microscópicos en la superficie. El tamaño de estos poros es lo que determina el dibujo de la veta y la textura. Debido
a estas características, las maderas duras se clasifican según la apertura del poro en: maderas de poros cerrados (poros
pequeños), entre las cuales las más usadas son el cerezo y el arce, y maderas de poros circulares (poros más grandes),
entre las cuales las más usadas son el roble, el fresno y el álamo.
Clasificación de las maderas duras
La madera se clasifica en función del número de defectos que haya en una sección dada del largo y el ancho del tablero. Al
igual que en las maderas blandas, una madera de clase inferior puede ser perfectamente aceptable dependiendo del lugar
donde se vaya a colocar y el uso que se le vaya a dar.
Entre las maderas duras tenemos:
o Roble: Es de color pardo amarillento. Es una de las mejores maderas que se conocen; muy resistente y duradera. Se utiliza
en muebles de calidad, parqué...
o Nogal: Es una de las maderas más nobles y apreciadas en todo el mundo. Se emplea en mueble y decoración de lujo.
o Cerezo: Su madera es muy apreciada para la construcción de muebles. Es muy delicada por que es propensa a sufrir
alteraciones y a la carcoma.
o Encina: Es de color oscuro. Tiene una gran dureza y es difícil de trabajar. Es la madera utilizada en la construcción de cajas
de cepillo y garlopas.
o Olivo: Se usa para trabajos artísticos y en decoración, ya que sus fibras tienen unos dibujos muy vistosos (sobre todo las
que se aproximan a la raíz.
o Castaño: se emplea, actualmente, en la construcción de puertas de muebles de cocina. Su madera es fuerte y elástica.
o Olmo: Es resistente a la carcoma. Antiguamente se utilizaba para construir carros.
Maderas Blandas
Se obtienen de los árboles de hoja perenne (coníferas). En carpintería sólo se usa el 25 % de todas las maderas blandas.
Todas las maderas blandas tienen poros cerrados (poros pequeños) que apenas se perciben en el producto acabado. Las
maderas blandas más usadas son el cedro, el abeto, el pino y la picea.
Clasificación de las maderas blandas
Las maderas blandas se dividen en dos categorías: madera dimensional, clasificada en función de la resistencia, y paneles
aparentes, que se utilizan habitualmente en proyectos de carpintería. La clasificación de las maderas blandas es obra de
varias agencias, así que encontrará algunas variaciones en la terminología. Las distintas clases están ordenadas de la clase
más alta a la más baja.
Entre las maderas blandas tenemos:
o Álamo: Es poco resistente a la humedad y a la carcoma. En España existen dos especies: El álamo blanco (de corteza
plateada) y el álamo negro, más conocido con el nombre de chopo.
o Abedul: Árbol de madera amarillenta o blanco-rojiza, elástica, no duradera, empleada en la fabricación de pipas, cajas,
zuecos, etc. Su corteza se emplea para fabricar calzados, cestas, cajas, etc.
o Aliso: Su madera se emplea en ebanistería, tornería y en carpintería, así como en la fabricación de objetos de pequeño
tamaño. De su corteza se obtienen taninos.
o Alnus glutinosa: Su madera se emplea en ebanistería, tornería y en carpintería, así como en la fabricación de objetos de
pequeño tamaño. De su corteza se obtienen taninos.
o Alnus incana: Su madera es blanda y ligera, fácil de rajarse. Es utilizada en tallas, cajas y otros objetos de madera.
Defectos más comunes en las maderas
Fig. N° 04
ALABEADO: comba de la cara del tablero en sentido longitudinal.
ABARQUILLAMIENTO: concavidad de la cara del tablero en sentido transversal.
ARQUEAMIENTO: comba del canto, conocido también como corona.
NUDO o AGUJERO DE NUDO: un nudo apretado, por regla general, no es problemático. Un nudo suelto o muerto, rodeado de un anillo oscuro, puede desprenderse o puede haber dejado ya un agujero.
HENDIDURA: grieta que atraviesa toda la pieza de madera, generalmente en los extremos.
RETORCIMIENTO: el tablero está combado por muchos lugares.
GRIETA EN CABECERA: grieta paralela a los anillos de crecimiento anuales que no atraviesa toda la madera.
RAJADURA: separación de las fibras entre los anillos de crecimiento, que frecuentemente se extiende a lo largo de la cara del tablero y a veces por debajo de su superficie.
CANTO REDONDEADO: falta de madera o corteza no recortada a lo largo del canto o las esquinas de la pieza.
Tableros a base de madera
Los laminados y aglomerados son recursos a los que se ha llegado por motivos económicos y ecológicos y para evitar los
problemas del comportamiento natural de la madera maciza. Están hechos de residuos y fibras no utilizados de los troncos
de los árboles, a los que se añaden resinas y se prensan formando tableros de distintos espesores. Son fabricados en
dimensiones mayores a las que se pueden obtener en maderas aserradas.
Los principales tipos de tableros hechos a base de maderas son los siguientes:
Contraenchapados
Están formados por láminas o chapas encoladas de maderas (cola o resina sintética). Sus dimensiones: 0,90 a 1,20 mts de
ancho por 2,10 a 2,44 de largo y su espesor normal varía entre 4 y 19 mm, aunque se fabrican de mayor espesor. Se usa
para recubrimiento de paredes y techos, para la elaboración de muebles y puertas.
Enlistonados o Panforte
Están formados con alma de listones de madera y chapas exteriores, se usan para la elaboración de muebles.
De Partículas
Es un material elaborado a base de madera o fibra de bagazo y aglomerado con resinas sintéticas, con aplicación de
presión y calor, por ejemplo el “tablopan”. Las de densidad baja (de 0,25 a 0,40 grs/cm3), su uso es de paneles aislantes o
en piezas complejas en las cuales es necesario. Las de densidad media (de 0,40 a 0,80 grs/cm3), su uso es igual al anterior
y se emplea en la fabricación de muebles y en la construcción. Las de densidad alta (mayor de 0,80 grs/cm3) su uso es el
mismo de los anteriores y en general, son apropiados para ambientes interiores, pues se descomponen en contacto con la
humedad y con el tiempo con cargas de larga duración.
Fibra
Es un material fabricado con fibra o lana de madera y cemento. Las hay de tres tipos: las blandas (0,40 grs/cm3), semiduras
y duras (densidad superior a 0,40 grs/cm3) y las entramadas y tableros con dos caras lisas. Estas se fabrican de 2,44 por
1,22 mts y de 3mm de espesor, es posible conseguirlos en medidas mayores.
De Lana de madera:
Están formadas por viruta de madera aglutinadas con adhesivos minerales, en la mayoría de los casos cemento Pórtland
resultando un papel rígido. Su densidad de 0,30 a 0,65 grs/cm3, de acuerdo a su densidad se pueden usar como cielo
pasos los de menor densidad y en paredes y techos los de mayor densidad. Sus espesores varían entre 15 y 100 mm y sus
dimensiones entre 0,50 mts por 2 mts hasta 1,50 por 3 mts. Esta posee múltiplos usos en la construcción tales como en
muebles, tablas, vigas, columnas, etc. Es mas indicado para utilizarse como pavimentos para hogares comerciales con
poco transito, existen también tarimas especiales para instalaciones deportivas.
Dimensiones comerciales
La unidad de comercialización de la madera es el pie tablar o pie cuadrado, equivalente en volumen a una pieza cuadrada
de un pie lineal de lado y una pulgada de espesor. Las secciones o escuadrías se designan en pulgadas, por ejemplo 1” x
8”, 2”x 4”, 3” x3”,etc. La longitud se expresa en pies.
Formas comerciales
Como es un material muy utilizado, la madera, puede encontrarse en gran variedad de formas comerciales:
o Tableros macizos: Pueden estar formados por una o varias piezas rectangulares encoladas por sus cantos.
o Chapas y láminas: Formadas por planchas rectangulares de poco espesor.
o Listones y tableros: Que son prismas rectos, de sección cuadrado o rectangular, y gran longitud.
o Molduras o perfiles: Obtenidos a partir de listones a los que se les da una determinada sección.
o Redondos: Que son cilindros de maderas generalmente muy largos.
o Tableros contrachapados: Son piezas planas y finas que pueden trabajarse bien con herramientas manuales, como la
segueta. Están formados por láminas superpuestas perpendiculares entre sí.
o Tablero de fibras: Está formado por partículas o fibras de maderas que se prensan. Los hay de densidad baja (DB) y de
densidad media (DM). Estos tableros pueden usarse en el taller de tecnología en los proyectos en los que intervienen
piezas de madera.
o Tableros anglomerados: Se forman a partir de residuos de madera que se prensan y encolan. En algunos casos estos
tableros se cubren con una lámina muy fina (de 2 o 3mm de espesor) de una madera más vistosa (cerezo, roble, etc.) o de
plástico.
Principales usos de la madera en la construcción
o En la construcción existen dos apartados en los que la utilización de madera es muy importante.
o El primero, en la denominada carpintería de armar, o sea, como elementos resistentes en cerchas, armados, vigas.
o El segundo en carpintería de taller, como: marcos, puertas, decoraciones y pisos.
Tipos de madera en el Perú
o Perú dispone de 67.5 millones de hectáreas de bosques naturales tropicales. Es el séptimo país en el ámbito mundial en
superficie boscosa y el segundo en Latinoamérica después de Brasil en cuanto a la presencia de bosques tropicales, con un
potencial de corta bajo manejo sostenible de aproximadamente 18 millones de hectáreas. SIn embargo, la producción
forestal es ínfima pese a los extensos bosques con los que cuenta el país. Existen 600 empresas dedicas a la extracción de
madera, siendo Pucallpa, Iquito, Satipo, Puerto Maldonado y Lima los mayores centros de producción industrial. Los
principales productos están siendo agrupados en 14 categorías: Madera acerrada, Puertas y ventanas, Carpintería de obra,
Lámina y enchapes decorativos, Triplay, Pisos de madera, Preparquet, Molduras, Partes y piezas para muebles, Muebles,
Embalajes, Carrocerías, Parihuelas y Tarugos.
o Bosques de Producción Permanente
o De acuerdo a la R.M. Nº 0549-2002-AG se crea en el departamento de San Martín, Huanuco, Pasco, Junín, Ayacucho,
Cusco y Puno bosques de producción permanente.
La estadística
Una las características de estos bosques es la heterogeneidad, producto la gran variedad de especies arbóreas que en
ellos se encuentran y de las cuales muy pocas son aprovechadas.
En el Perú debido a la informalidad y la falta de criterios ingenieriles por parte de algunas personas para querer construir
sus casas, causan una total diversidad de dimensiones en secciones de maderas, que se les hace difícil a los mismos
comercializadores en responder:“¿qué secciones son las que más demandas tiene usted?, ¿qué secciones ofrece usted?,
¿cuáles son las medidas que utilizan las personas para sus vigas, viguetas y otros, en sus casas?”.Dicho lo anterior se
recoge que: las personas tratan de acomodar las medidas de dichas piezas de madera según sus gustos, según las
dimensiones de terreno que se tiene y por una cuestión de
Esquema N° 01
Fuente INRENA 2005
Clasificación de la madera estructural por usos.
Debido a que los efectos de los defectos naturales sobre la resistencia de la madera dependen del tipo de carga a la cual se
sujeta una pieza individual, la madera para construcción se clasifica según sus dimensiones y uso. Las cuatro
clasificaciones principales son madera de sierra, vigas y largueros, postes y vigas grandes y madera par piso y cubiertas.
Se las define como sigue:
Madera de sierra:
Los elementos tienen secciones transversales rectangulares con dimensiones nominales de 2 a 4 pulgadas de ancho. Esta
clasificación se subdivide en clases para marco liviano de 2 a 4 pulgadas de ancho y viguetas y tablones de 5 pulgadas de
ancho o mayores.
Vigas y largueros:
Las secciones transversales rectangulares de 5 pulgadas o mas de grueso y un ancho mayor que le grueso por mas de 2
pulgadas, se clasifican según su resistencia ala flexión cuando soportan la carga sobre la car angosta.
Postes y vigas grandes:
Las secciones transversales cuadradas o casi cuadradas con dimensiones nominales de 5 x 5 pulgadas o mayores se
utilizan, principalmente, en postes o columnas, pero se adaptan a otros usos si la resistencia a la flexión no es en especial
importante.
Cubiertas: La madera par cubiertas consta de elementos de 2 pulgadas a 4 pulgadas de grueso, de 6 pulgadas o mas de
ancho, con orillas de lengüeta o ranura o con ranura par lengüeta postiza en la cara angosta. La madera para piso se usa
con la cara ancha colocada de plano en contacto con los miembros de apoyo.
Existe alguna confusión en los términos que usan para referirse a las dimensiones de una sección transversal rectangular
de madera. En las clasificaciones por uso descritas anteriormente, el término Grueso se usa para la dimensión más
pequeña y ancho se usa para la dimensión más grande de una sección o blonga
Secciones comerciales
Interesa este aspecto para la adopción de las medidas a utilizar ya que sabemos que la madera es aserrada mucho antes
ser utilizada. La madera es vendida por unidad de medida arbitraria que puede ser entre nosotros el pie cuadrado de
madera o más común (respecto al sistema métrico decimal como lo fijan las normas) el metro cuadrado; el pie cuadrado es
la cantidad de madera necesaria para construir un tablero idal de 12” (305 mm) por 12”, con espesor de 1” (25,4 mm);el
metro cuadrado tiene la cantidad de madera suficiente para hacer un tablero de 1m por 1m yun espesor de 2,5 cm. Para
establecer el precio de la madera se mide el volumen y después se reduce a tantos pies o metros cuadrados. Como
ejemplo se puede decir que 1m3 de madera permite hacer 40 tablas de 2,5 cm de espesor. Pero la madera en viga o en
rollizo se expende bajo otras unidades como son la tonelada o el metro cúbico (en nuestro país es más común el último).
En otros casos no se unas ninguno de estos sistemas de unidades, vendiéndose la madera por kilogramos y ellos
corresponde a la madera de alto costo, como el palo santo que se caracteriza por su veta y es usado en muebles pequeños,
herramientas, etc.; lo mismo ocurre con el BOJ que es una madera sólo usada en los lugares donde se requiere un bajo
coeficiente de rozamiento como puede ser en los cojinetes para máquinas.
La designación corriente de la madera de acuerda su tamaño es variable y se acostumbra a referirla a las dimensiones de la
sección transversal; se toma como módulo la pulgada inglesa siendo todas las dimensiones múltiplos o submúltiplos de ella.
Se da el nombre de Tabla al ancho y de canto al espesor. Las denominaciones usuales para las diversas formas
comerciales de la madera en nuestro país son: rollizo, viga, poste, tirante, tirantillo, tablón, tabla, alfajía, listón.
Rollizo:
se llama así al tronco abatido una vez despojado de las ramas y de la corteza, cualquiera sean sus dimensiones. El valor se
establece por peso.
Viga:
es el rollizo recuadrado o escuadrado en las dimensiones máximas posibles. Conserva los ángulos redondeados cuando ha
sido escuadrado a mano. Cuando lo fue a máquina sus aristas son vivas.
Poste:
Es una variante del rollizo y se obtiene de un tronco delgado o de grandes ramas secundarias.
Tirante:
Se denomina así a las piezas escuadradas cuyo largo es mayor de 3 m. y cuya escuadría mínima es de 3”x 6”
Tirantillo:
Es un tirante cuya escuadría es menor , por ejemplo de 3”x 4” y de 4”x 4”. Tanto el tirante como el tirantillo se venden por
forma lineal.
Tablón:
Se llama así a la pieza que tenga un ancho mínimo de un pie (30 cm) y un espesor, también mínimo, de 2” (5 cm). En el
comercio se vende por metro lineal.
Tablas:
son menores que las anteriores; sus medidas de ½” de espesor y 6” de ancho. Se venden también por metro lineal.
Alfajía:
Son piezas derechas y cepilladas, de medidas tales como ½”x 3”; 2”x 3”; 1”x 2”, 1 ½”x1½” y ½”x 2”. Estas son las piezas
que suelen emplear los albañiles como regla. Se venden por metro lineal.
Listón:
Son alfajías de secciones menores; se venden en atados de 48 piezas y con un largo aproximado entre 11 y 18 pies.
Secciones de 1”a 1 ½ “de ancho por 1/ 3” a ½” de espesor.
Molduras o perfiles:
Obtenidos a partir de listones a los que se les da una determinada sección.
Diseño de madera
NORMAS PARA EL CÁLCULO DE LAS PIEZAS
Para que el cálculo sea útil y ofrezca las necesarias garantías de exactitud, es indispensable darse cuenta primero del
sentido de la carga (compresión, tracción, etc.) que deberá soportar la pieza, ya que todo error sobre la clase de esfuerzo
que realiza una pieza, podría tener fatales resultados. Se tendrá en cuenta que las maderas estén exentas de nudos,
grietas, u otros defectos considerables que puedan comprometer la solidez de la pieza. Además, siendo la madera un
material de resistencia tan variable e incierta, es mejor aumentar siempre el margen de seguridad. En la tabla que
presentamos a continuación vemos las cargas en Kg/cm2 , que producen la rotura en las diferentes clases de madera. A la
vista de la tabla, observamos las notables diferencias de resistencias que pueden existir entre las distintas clases de
maderas, diferencias que se manifiestan también con frecuencia entre maderas de la misma especie, según su procedencia
y su estado. Por esto, como nunca se conoce perfectamente la madera que se emplea, es preferible tomar como carga de
seguridad 1/10 de la carga que determina la rotura.
PROPIEDADES MECÁNICAS DE LA MADERA, CON LA CARGA DE ROTURA EN Kg/cm2
A. CÁLCULO DE LAS PIEZAS A COMPRESIÓN
En el cálculo de piezas a compresión, pueden darse dos casos; Que la madera trabaje a Compresión Cúbica, o a
Compresión Prismática. En estos cálculos, la carga está centrada sobre la sección de la pieza.
- COMPRESIÓN CUBICA
Se llama así, cuando la longitud de la pieza de madera es inferior a doce veces la sección mínima; en este caso no existe el
fenómeno de pandeo. Para calcular la sección o escuadria necesaria de una pieza según el peso que deba soportar.
- COMPRESIÓN PRISMÁTICA
Llamada también flexo-presión o pandeo, es aquella en que el peso que gravita sobre la longitud de la pieza de madera es
superior a doce veces la sección mínima, uniéndose a la vez un esfuerzo de compresión y otro de flexión, con riesgo de
romperse antes que aplastarse. El cálculo de piezas que trabajan a flexo-presión es muy corriente, especialmente en pies
derechos. En el trabajo de compresión, los pies derechos pueden disponer de tres modos:1ºQue la pieza este empotrada
en sus dos extremos. 2ºQue la pieza este empotrada en un extremo y libre en el otro. 3ºQue la pieza este libre en sus dos
extremos, es decir, que simplemente este apoyada. Esta es la forma adoptada en los cálculos que damos a continuación.
FÓRMULA DE RONDELET
Rondelet, de sus experiencias sobre maderas empleadas para pies derechos o postes, deduce que: la resistencia
disminuye a medida que aumente la relación existente entre la altura L de la pieza y la menor dimensión “d” de la sección
transversal. Según esto el coeficiente de resistencia admisible, será igual al resultado de multiplicar el coeficiente de trabajo
de la madera por K R C, siendo K R C la Resistencia Proporcional dada por la Tabla 5 que insertamos a continuación:
Coeficiente de reducción según la relación existente entre la altura l y la menor dimensión
Uniones en piezas de madera
Normalmente las distintas piezas que forman una estructura deben unirse para transmitir los esfuerzos.
1) Empalmes:
Las piezas se unen por sus testas.
2) Ensambles:
Las piezas forman un ángulo.
3) Acoplamientos:
Las piezas se unen por sus cantos.
UNIONES POR COMPRESIÓN (ELEMENTOS VERTICALES SOMETIDOS A COMPRESIÓN).
A tope recto.
Corte de la pieza perfecto, con posible relleno de juntas en las testas. Para PILARES. (necesita referencia).
DESTAJES:
Espiga sencilla.
No evita el pandeo. Caja y espiga.
A media madera.
Puede ser de dos tipos:1) Cortes rectos.2) Cortes oblicuos (malo).
Espiga o montaje.
Espiga = 1 / 3 del grueso.
Espiga múltiple.
F
Fig. N° 05
UNIONES A TRACCIÓN
Es imposible unir piezas a tracción pura. Se transforma el esfuerzo en cortante o compresión en la unión.
Diente de perro. Rayo de Júpiter.
Los ensambles de dientes de perro y rayo de Júpiter, se aplican en 1/3 de la longitud, ya que si se utilizaría en el centro, el
momento flector seria máximo, y abría riesgo de rotura.
UNIONES EN FLEXIÓN
Cuando necesitamos vigas con escuadras mayores de las disponibles, necesitamos que las vigas actúen como una sola.
Superposición y Laminadas
Uniones por canto. Tope recto.(parquet)Tope oblicuo. Traslapado. Machihembrado. Falsa lengüeta.
Fig. N° 06
UNIONES CLAVADAS O ATORNILLADAS.
La resistencia de una unión clavada o atornillada se debe al rozamiento entre las piezas. Como la madera se deforma la
adherencia merma. Un clavo NO admite esfuerzo cortante.
