MADERA COMO MATERIAL DE LA CONSTRUCCIÓN

Madera. – Parte sólida de los árboles debajo de la corteza. Tejido principal de sostén, reserva y conducción de agua de los tallos y raíces.

Las partes de la madera son:

1. Albura: Parte exterior de la xilema constituida por células vivas y sustancias de reserva como el almidón. Su función principal es de conducir el agua y sales minerales de las raíces a las hojas. Es de color claro y de menor resistencia al ataque de hongos e insectos que el duramen.
2. Duramen: Parte interior de la xilema constituida por células muertas cuya función principal es proporcionar resistencia para sostén del árbol. Es por lo general de color más oscuro, menos permeable y de mayor resistencia al ataque de hongos e insectos que la albura. En especies de baja densidad se recomienda usarla preservada.

Según E.010 MADERA del RNE, los tipos de madera pueden ser:

a. Anhidra: Es aquella en la que se ha eliminado toda la humedad extraíble.

b. Aserrada: Pieza de una troza escuadrada, cortada longitudinalmente en secciones transversales rectangulares, denominadas comúnmente bloques o tablones. El aserrado se realiza mediante sierras circulares, sierras de cinta u hojas de sierra.

c. Clasificada: La madera aserrada se clasifica por sus defectos para uso estructural.

d. Húmeda o Verde: Es la que no ha sufrido ningún proceso de secado, cuyo contenido de humedad es superior al del equilibrio higroscópico.

e. Labrada: Es aquella pieza obtenida por medio de hacha o azuela.

f. Madera estructural o madera para estructuras: Es aquella que cumple características físico-mecánicas de clasificación estructural.

g. Preservada: Es aquella tratada con sustancias preservantes con el fin de aumentar su resistencia al ataque de los agentes biológicos degradantes.

h. Rajada: Es aquella pieza obtenida por hendido de un rollizo en varias secciones longitudinales.

i. Rolliza: Es aquella madera utilizada en forma cilíndrica con o sin corteza.

j. Seca: Es aquella cuyo contenido de humedad es menor o igual que el correspondiente al equilibrio higroscópico.

Además, las principales especies de árboles empleadas en construcción se clasifican en angiospermas o latifoliadas y coníferas.

La madera puede clasificarse según el grado de industrialización o proceso productivo utilizado pudiendo ser este el mínimo necesario o bien haber pasado por un largo proceso:

MADERA NATURAL:

1. Aserrada en forma de tabla o de sección rectangular.
2. En forma de rollizo (solo descortezada).

MADERA INDUSTRIALIZADA:

1. Madera laminada: se obtiene a partir de tablas de entre 3cm y 5cm de espesor y diferentes largos que se superponen en forma longitudinal, con las fibras siempre orientadas en la misma dirección, unas sobre otras, desfasando las uniones entre capa y capa, encoladas y secadas en prensa. Esto permite lograr largos sin límites y secciones de mayor dimensión. Usos en vigas, columnas, etc.
2. Madera compensada o contrachapada: se obtiene a partir de láminas muy finas de 2mm a 5mm de espesor que se superponen alternando la dirección de la fibra perpendicularmente, logrando tener características mecánicas similares en ambas direcciones y permitiéndole funcionar como placa. Usos: alma de vigas compuestas, cielorrasos, encofrados de losas, pisos, etc.
3. Tableros de fibras orientadas OSB: se obtiene apilando astillas de madera con un adhesivo formando placas que tienen resistencia similar en las dos direcciones. Usos: almas de vigas compuestas, cielorrasos, encofrados, pisos, etc.

Construcción ecológica con madera

Actualmente la evolución de la tecnología de la madera, permite obtener productos estructurales más fiables y económicos, y su mejor conocimiento, tanto desde el punto de vista estructural como ecológico y medioambiental, la permite competir con el resto de los materiales estructurales.

Desde el punto de vista ecológico, la energía necesaria para la fabricación de la madera es nula (el árbol utiliza la energía solar) y la energía consumida en el proceso de su transformación es muy inferior a la requerida por otros materiales:

• 1 tonelada de madera: 430 Kwh
• 1 tonelada de acero: 2.700 Kwh
• 1 tonelada de aluminio: 17.000 kwh

Propiedades de la madera

Si se comparan las propiedades de la madera como material estructural con las del acero o el hormigón, se pueden extraer las siguientes conclusiones:

1. Elevada resistencia a la flexión, sobre todo en relación a su peso propio (la relación resistencia/peso es 1,3 veces superior a la del acero y 10 veces la del hormigón).
2. Alta capacidad de resistencia a tracción y compresión en dirección paralela a la fibra.
3. Escasa resistencia a cortante. Esta limitación se presenta también en el hormigón, pero no en el acero.
4. Escasa resistencia a compresión y a tracción en dirección perpendicular a la fibra. Sobretodo en tracción, lo que supone una característica muy particular frente a los otros materiales.
5. Bajo módulo de elasticidad, mitad que el del hormigón y veinte veces menor que el del acero. Los valores alcanzados por el módulo de elasticidad inciden sustancialmente sobre la deformación de los elementos resistentes y sus posibilidades de pandeo. Este valor neutraliza parte de la buena resistencia a la compresión paralela a la cual se ha hecho referencia anteriormente.
6. Buen comportamiento en situación de incendio.

Comportamiento al fuego de la madera

La madera y sus productos derivados están formados principalmente por celulosa y lignina, los cuales se componen de carbono, hidrógeno y oxígeno. Estos componentes la hacen combustible. Sin embargo, la madera maciza no arde rápidamente y son realmente pocos los casos en los que en un incendio haya sido el primer material en arder.

Sin la presencia de llama, la madera necesita una temperatura en la superficie superior a 400 ºC para comenzar a arder en un plazo de tiempo medio o corto. Incluso con la presencia de llama se necesita una temperatura en la superficie de unos 300 ºC durante un cierto tiempo antes de que se produzca la ignición.

A pesar de que la madera sea un material inflamable a temperaturas relativamente bajas, en relación con las que se producen en un incendio, es más seguro de lo que la gente cree por las siguientes razones:

• su baja conductividad térmica hace que la temperatura disminuya hacia el interior
• la carbonización superficial que se produce impide por una parte la salida de gases y por otra la penetración del calor, por lo que frena el avance de la combustión.
• y al ser despreciable su dilatación térmica no origina esfuerzos en la estructura ni empujes en los muros.
• Comportamiento de las piezas estructurales

La resistencia de cálculo en situación de incendio es más elevada que en la situación normal. En secciones gruesas es fácil alcanzar tiempos superiores o iguales a 30 minutos. Sin embargo, con anchuras inferiores a los 90 – 100 mm es difícil llegar a EF – 30 minutos.

• Resistencia al fuego – velocidad de carbonización:

Para simplificar este proceso se define una velocidad de carbonización eficaz, con un valor ligeramente superior al real y que permite considerar la sección residual con las aristas vivas (como si no se produjera el redondeo). Esta velocidad eficaz es de 0,8 mm/min en coníferas y 0,5 a 0,7 en frondosas.

• Comportamiento de las uniones

Las uniones en las estructuras de madera constituyen un punto débil en caso de incendio. Las mayores profundidades de carbonización se darán en los ensambles de las piezas, bien porque existen juntas que facilitan la penetración o por que se emplean elementos metálicos que conducen el calor hacia el interior. En general, de acuerdo con la norma UNE ENV 1995-1-2, la estabilidad al fuego de las uniones realizadas con elementos metálicos calculadas en situación normal, alcanzan un tiempo de 15 minutos. Para llegar a 30 o 60 minutos es necesario sobredimensionar la capacidad de carga de la unión e incluso proteger los elementos metálicos de la acción del fuego.

USOS DE LA MADERA EN ESTRUCTURAS

Barras a flexión: Se consideran de esta forma aquellos elementos donde predominan los esfuerzos de flexión y corte. Pueden ser de madera aserrada (de sección rectangular o laminada)

Usos: correas, cabios, vigas de cubierta o de entrepiso, dinteles, etc.

Placas a flexión y corte: Se denominan así a los elementos estructurales de superficie donde predominan los esfuerzos de flexión y corte. La madera debe ser utilizada de manera de distribuir los esfuerzos en una dirección o en dos direcciones, para lo cual, considerando estos requerimientos, pueden ser resueltos en el primer caso con placas de machimbre (fibras en una dirección) o en el segundo caso con OSB o COMPENSADOS fenólicos (fibras trabajando en dos direcciones)

Usos: cielorrasos, pisos o paneles estructurales.

USOS DE LA MADERA EN ESTRUCTURAS

Barras a compresión o flexo compresión: Denominamos así a los elementos barra donde predominan los esfuerzos de compresión pura o acompañados de flexión producto de las acciones del viento o sismo. Estos elementos necesitan que la madera tenga la fibra orientada en una dirección (longitudinal) y generalmente son resueltos con secciones aserradas rectangulares simples o compuestas (con tacos o presillas) o con secciones circulares.

Usos: Columnas o cordones de vigas reticuladas

Barras a esfuerzos axiles puros: Denominamos así a aquellos elementos lineales sometidos a esfuerzos de tracción o compresión puros. Generalmente se resuelven con elementos de madera aserrada de sección rectangular, simples o compuestos.

Usos: Diagonales, montantes o cordones de vigas reticuladas.

CRITERIOS DE DISEÑO DE ELEMENTOS A FLEXIÓN (E.010)

Estabilidad

• Los elementos tales como vigas, viguetas o similares deben arriostrarse adecuadamente para evitar el pandeo lateral de las fibras en compresión. La longitud no arriostrada no debe exceder de 50 veces el espesor del elemento.
• Para asegurar un arriostramiento adecuado de elementos de sección rectangular se deben cumplir las relaciones indicadas en las Figuras 1, 2, 3 y 4 de la presente norma técnica.

CRITERIOS DE DISEÑO DE ELEMENTOS EN COMPRESIÓN Y FLEXO-COMPRESIÓN (E.010)

Diseño de elementos de sección compuesta a compresión y flexo-Compresión

Los elementos o columnas de sección compuesta están constituidos por dos piezas espaciadas por medio de bloques o tacos sólidos interrumpidos, con distintos modos de conexión como clavos, pernos o cola.

REQUISITOS DE HABILITACIÓN Y MONTAJE PARA LA CONSTRUCCIÓN (E.010)

Prácticas de habilitación de la madera

1. Las maderas estructurales de los grupos A o B pueden ser trabajadas en estado verde para facilitar el proceso constructivo.
2. Las piezas de madera deben tener las secciones y longitudes especificadas en los planos, tomando como referencia lo establecido en el numeral 4. Requisitos de la Norma Técnica Peruana 251.103 – MADERA ASERRADA. Madera aserrada y cepillada para uso estructural. Dimensiones u otras normas que brinden un nivel de seguridad equivalente o superior.
3. Las perforaciones y rebajos que se ejecuten en las piezas de madera no deben disminuir su resistencia estructural. No debe perforarse las secciones de los elementos de madera para la colocación de tuberías, ductos, llaves de paso u otras. (Ver Figura 4. Perforaciones y rebajos en elementos de madera.)
4. Las tolerancias permitidas en la habilitación de piezas de madera deben ser las siguientes:

1. En la sección transversal para dimensiones menores de 0.15 m (150 mm) debe ser de – 1 mm a + 2 mm y para dimensiones mayores de 0.15 m (150 mm) debe ser de – 2 mm a + 4 mm.
2. b. En longitud debe ser de – 1 mm a + 3 mm para todas las piezas.

UNIONES (E.010)

Factores de modificación de las cargas

La carga admisible para un clavo sometido a doble cizallamiento, clavos lanceros y clavos a tope se debe determinar multiplicando los valores de la tabla anterior por los factores correspondientes a cada caso que se presentan en la Tabla 20, Factores modificatorios de las cargas admisibles para uniones clavadas sometidas a cizallamiento de la presente norma. (Ver Figura 8. Factores modificatorios de las cargas admisibles para uniones clavadas sometidas a cizallamiento simple.)

Espaciamientos mínimos entre clavos a cizallamiento

Los espaciamientos mínimos especificados en esta sección deben cumplirse para evitar rajaduras al clavar la madera. En uniones constituidas por elementos de madera orientados en direcciones diferentes se debe verificar por separado los requisitos de espaciamiento en cada uno de ellos, resultando para la unión los que sean mayores en cada dirección.

Espaciamientos mínimos entre clavos a cizallamiento

USOS DE LA MADERA EN ACABADOS

En primer lugar, debemos destacar la cantidad de posibilidades decorativas que nos ofrece este material. Existen maderas de todo tipo y colores. Por tato podemos instalarla fácilmente sin necesidad de aplicar ningún tratamiento en ella.

Además, aporta diseño y confort en la estancia donde se aplica. El revestimiento de madera puede suponer un detalle de calidad por la elegancia de sus acabados y su calidez.

Puede combinarse perfectamente con cualquier tipo de material para crear un diseño interior único. Por ejemplo: si combinamos una madera natural con elementos metálicos, podemos crear un estilo moderno, dotando a nuestro local de una atmósfera elegante y relajada.

la madera ofrece una serie de ventajas como material de acabado en la construcción, incluyendo su estética, durabilidad, facilidad de instalación y reparación, y su sostenibilidad. Al elegir acabados de madera adecuados y mantenerlos correctamente, se puede lograr un aspecto estético atractivo y duradero en los espacios construidos.

Se puede emplear para elementos arquitectónicos como: puertas, ventanas, pérgolas, etc. Así como en acabados: zócalos, contrazócalos, marcos, revestimiento en pisos, techos y paredes, etc.

Ventajas y desventajas del uso de la madera en la construcción.