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CLASE 10 MC - 2014

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ingenieria civil - materiales

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UNIVERSIDAD ANDINA DEL CUSCOMATERIALES DE CONSTRUCCIONING. MILAGROS OLAZAVAL1LA MADERA EN LA CONSTRUCCIONINTRODUCCIONLa madera es el recurso natural ms antiguo empleado por el hombre. Desde siempre le ha proporcionado combustible, herramientas y proteccin.En un polmero natural de origen orgnico.Se obtiene del interior del tronco de los rboles.Es un recurso natural que podemos utilizar, pero debemos ir renovando para garantizar la sostenibilidad de su uso y para la conservacin del medio ambiente, ya que los bosques desempean un papel fundamental en el ciclo del carbono minimizando los efectos adversos del cambio climtico.Los rboles son plantas leosas, de tallo sencillo y normalmente desnudo en su base. A parte de las races, destacamos las siguientes partes del rbol:

- El tronco.- La copa, que engloba ramaje, hojas, flores y frutos.CLASIFICACIONDependiendo de la aplicacin que se le d a los rboles pueden ser:

Adornos, medicinales, frutales y maderables, siendo estos ltimos los ms importantes desde el punto de vista tecnolgico.Combustibles, materia prima para fabricacin de enseres domsticos, material de trabajo artstico, material de construccin y para la obtencin de productos derivados (papel). PARTES DE LA MADERASi viramos un corte transversal de un tronco de rbol distinguiramos las siguientes zonas (de dentro hacia fuera).

Duramen: es la madera vieja con vasos conductores llenos de celulosa y lignina.

Albura: madera recientemente formada, con vasos conductores de agua y savia en funcionamiento.Cambium: son clulas vivas que, al dividirse, forman hacia adentro, madera nueva y hacia afuera nueva corteza.

Corteza: formada por clulas muertas, cuya funcin es la de proteger el rbol de las inclemencias del tiempo.COMPOSICION QUIMICA DE LA MADERASustancias presentes en la madera

Las clulas y tejidos vegetales que constituyen la madera contienen dos sustancias: celulosa y lignina.

Adems del agua, existen otros componentes, como resinas, taninos, azucares, almidn y otros.PROPIEDADES FISICAS DE LA MADERALa madera posee una serie de propiedades caractersticas que hacen de ella un material peculiar.Su utilizacin es muy amplia.La madera posee ventajas, entre otras su docilidad de labra, su escasa densidad, su belleza, su calidad, su resistencia mecnica y propiedades trmicas y acsticas.Aunque presenta tambin inconvenientes como su combustibilidad, su inestabilidad volumtrica y su putrefaccin.- Anisotropa. Es un material anistropo, es decir no se comporta igual en todas las direcciones de las fibras. Es ms fcil cepillar longitudinalmente al sentido de las fibras que transversalmente, y ocurre a la inversa con el aserrar.

- Resistencia. La madera es uno de los materiales ms idneos para su trabajo a traccin, por su especial estructura direccional, su resistencia ser mxima cuando la solicitacin sea paralela a la fibra y cuando sea perpendicular su resistencia disminuir.

En esta solicitacin juegan un papel importante las fibras cortas o interrumpidas y los nudos, que minoran la resistencia. El esfuerzo de flexin, origina uno de traccin y otro de compresin separados por una zona neutra, por lo cual la resistencia a flexin ser mxima cuando la fuerza actuante sea perpendicular al hilo y mnima cuando ambos sean paralelos.

- Flexibilidad. La madera puede ser curvada o doblada por medio de calor, humedad, o presin. Se dobla con ms facilidad la madera joven que la vieja, la madera verde que la seca. Las maderas duras son menos flexibles que las blandas.

- Dureza. Est relacionada directamente con la densidad, a mayor densidad mayor dureza. La zona central de un tronco es la que posee mayor dureza, pues es la ms compacta. Si la humedad es elevada la dureza disminuye enormemente. Por el contrario si la madera se reseca sta se vuelve muy frgil.

- Peso especfico o densidad. Depende como es lgico de su contenido de agua. Se puede hablar de una densidad absoluta y de una densidad aparente. La densidad absoluta viene determinada por la celulosa y sus derivados. Su valor oscila alrededor de 1550 kg/m3, apenas vara de unas maderas a otras.La densidad aparente viene determinada por los poros que tiene la madera, ya que dependiendo de si estn ms o menos carentes de agua crece o disminuye la densidad. Depende pues del grado de humedad, de la poca de apeo, de la zona vegetal, etc.La madera es un material blando cuya dureza es proporcional al cuadrado de la densidad, decayendo en proporcin inversa con el grado de humedad. Ambas densidades unidas dan la densidad real de la madera. Conductividad trmica. La madera seca contiene clulas diminutas de burbujas de aire, por lo que se comporta como aislante calorfico; el coeficiente l vale 0,03 en sentido perpendicular a la fibra y vale 0.01 en sentido paralelo a la fibra. Lo cual quiere decir que su capacidad aislante es mayor en este ltimo sentido.

Clasificacin de la durezaTipo de rbolDursimasbano, encima, lumaDurasCerezo, arce, olmo, robleSemidurasHaya, nogal, castao, abedul, peralBlandasAbeto, aliso, pinoMuy blandasPino, chopo, tilo, sauce, balsaPROPIEDADESFISICO - MECANICAS DE LA MADERAResistencia a la comprensin. Se produce cuando la madera est sometida a una fuerza que tiende a aplastar las fibras en un sentido axial o perpendicular a ellas. La resistencia ser mayor en el primer caso.

Resistencia a la traccin, se da cuando dos fuerzas de signo contrario tienden a romper la pieza, alargando su longitud y reduciendo su seccin transversal.

Resistencia a la flexin,se coloca una pieza entre dos apoyos y se le somete un peso en uno o varios puntos.

Resistencia al cizallamiento o cortura. Es la accin de fuerzas paralelas que tiende a cortar la seccin transversal de la madera.

Resistencia a la torsin. Resistencia que opone una pieza fijada a un extremo, a la deformacin producida por un giro normal a su eje.

Resistencia al pandeo, cuando dos fuerzas se aplican longitudinalmente en sus extremos y la pieza tiende a doblarse.

PROPIEDADESFISICO QUIMICASDE LA MADERALa madera es una estructura esencialmente tubular, en que sus ejes y fibras principales siguen la direccin del eje del rbol, mientras que las fibras radiales y tangenciales sirven para amarrar las primeras.

Seccin de un tronco de rbolLas paredes de estos tubos estn recubiertas por dos sustancias capitales como son la lignina y la celulosa.Estos son los dos elementos tubulares, estructuras huecas de gran resistencia.El porcentaje de espacios huecos en la madera, variar segn la especie, ya que, por ejemplo, e l roble tendr un 58%, el pino un 67% y la balsa un 90%.PROPIEDADESPARTICULARESDE LA MADERAAcsticas: maderas como el fresno, arce, cedro, picea, bano y el abeto, refuerzan el sonido y son utilizadas para hacer cajas acsticas; por el contrario hay maderas que absorben el sonido, actuando como aislante.Trmicas: la madera es un buen aislante trmico. Las maderas ligeras, blandas y con mucha porosidad son las ms aislantes del calor, y las duras, densas y compactas son las menos aislantes.Varias de las propiedades de la madera pueden constituir un problema para su uso tcnico: - La humedad: Si el ambiente es hmedo, la madera al absorber el agua, se dilata, se hincha y se curva. Si est seca, se contrae. A esta propiedad se le llama higroscopicidad. Tambin, bajo un ambiente hmedo puede pudrirse. Por eso, necesita tratamientos como pinturas y barnices. A menor humedad, menor deterioro, y ms larga ser la vida de la madera.

- La putrefaccin: Al aire libre, la madera es fcilmente atacada por los hongos, y se pudre. Para evitarlo, existen barnices contra los hongos, y es conveniente que haya luz y buena ventilacin.

- La combustin: La madera arde fcilmente. Cuando no deseemos que se convierta en cenizas, se le aplica un tratamiento de pintura ignfuga.

- El ataque de los insectos: Hay insectos que ponen huevos en la madera, y las larvas se la van comiendo (carcoma). Por eso, se debe barnizar la madera con productos especiales.

OBTENCIN DE LA MADERAPara obtener la madera hay que seguir una serie de pasos: 1. Talar los rboles, cuando los rboles son adultos, y en invierno, que es cuando el flujo de savia es menor. 2. Quitar la corteza y las ramas, que slo sirven como combustible, en jardinera y para tableros duros. 3. Antes de transportar al aserradero, la madera se cura, es decir se deja secar al aire libre. 4. Transportar al aserradero. 5. Aserrar segn el uso que se le vaya a dar en distintas formas comerciales: listones, tableros, etc. mediante mquinas dirigidas a distancia por ordenadores. El aserrn se puede utilizar para obtener papel o aglomerado. 6. Secar por mtodos artificiales (corrientes de aire, rayos infrarrojos, etc.) 7. Limpiar, cepillar, lijar. 8. Aplicar tratamientos y acabado para optimizarla, que no sufra alteraciones y daos, embellecerla, cambiar el aspecto, hacerla atractiva, aadiendo: tinte, aceite, barniz, pintura y protectores qumicos: para aislar y fortalecer. Son compatibles con barnices y pinturas. DEFECTOS DE LAS MADERAS65La madera puede presentar ciertas irregularidades que limiten sus caractersticas al introducir modificaciones en su estructura, lo que puede provocar que no pueda ser empleada para algunos usos.66

67Los defectos que se toman en cuenta para la clasificacin de la madera son:ALABEOS:Encorvadura.Arqueadura.Torcedura.Abarquillado.ALBURA SANA.ARISTA FALTANTE.DURAMEN QUEBRADIZO. 68ESCAMADURA.FALLA DE COMPRESION. GRIETAS.INCLINACION DEL GRANO. MEDULA. NUDOS.BANDAS DE PARENQUIMA. PERFORACION DE INSECTOS.RAJADURAS.69Mediante el uso de la regla de clasificacin visual por defectos, el usuario puede escoger la madera adecuada para utilizarla en estructuras o como componente no estructural. As tenemos que las piezas que no cumplan con la regla de clasificacin visual y cuya magnitud de defectos no sea tan grand