1. UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA METROPOLITANA DEL ESTADO DE CHILE
FACULTAD DE INGENIERÍA
DEPARTAMENTO DE INDUSTRIAS
ESCUELA DE INGENIERÍA EN INDUTRIA DE LA MADERA
TECNICAS MADERA I
“MADERA LAMINADA”
TECNICAS I
2° Semestre 2013
Prof. Angélica González Ruiz
1
2. GENERALIDADES
La madera laminada es la unión de tablas a
través de sus canto, caras y extremos, con su
fibra en la misma dirección, conformando un
elemento no limitado en escuadría ni largo, y
que funciona como una sola unidad estructural.
Cada lámina o lamela está unida por medio de
“finger joint” para formar un largo continuo. La
unión de las láminas se realiza mediante
adhesivos, siendo el más utilizado el resorcinol
formaldehído o urea formaldehído.
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3. Proceso Productivo
Los maderos o lamelas pasan a la sección de
encolado, que es donde por intermedio de una
máquina que posee dos rollos, se encolan con urea
formaldehído para vigas de interior, o para exterior
con resorsinol formaldehído.
Luego, los maderos son ordenadas por un
operario, el cual va posicionándolas según las
características que se requiere de la viga.
Una vez apiladas los maderos, se introducen en un
molde o cama de prensado, donde se debe tener
en cuenta su ubicación dentro de estos para dar
comienzo al prensado.
Una vez transcurrido el tiempo del prensado se
realiza un control de calidad visual de las piezas.
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4. Proceso Productivo
El proceso productivo, comienza con la
recepción
de
materias
primas,
principalmente basas de Pino radiata.
Las cuales son secadas en cámara hasta
alcanzar un CH = 12-18%
Son
llevadas
a
la
sección
de
dimensionamiento , que es donde se
realizan los cortes longitudinales y
transversales de las lamelas.
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5. PROCESO DE FABRICACIÓN
ESTÁNDAR
SELECCIÓN MATERIAS PRIMAS
NCh 2148, NCh 2165, NCh 2150 (Madera laminada encolada Clasificación mecánica y visual de madera aserrada de pino
Clasificació mecá
radiata)
La Norma NCh 2150 establece una clasificación para la
clasificació
madera aserrada de pino radiata destinada a la fabricación de
fabricació
elementos estructurales laminados encolados. Esta Norma
entrega dos métodos alternativos de clasificación:
mé
clasificació
Mecánico: Basado en la determinación experimental del
Mecá nico:
determinació
módulo de elasticidad de cada pieza de madera aserrada.
Visual: Basada en la inspección ocular de los defectos que
Visual:
inspecció
aparecen en cada pieza.
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6. Conformación de la sección transversal de
una viga laminada encolada.
Los elementos de madera laminada están formados por un
está
determinado número de láminas, ubicadas paralelamente al eje
nú
lá
del elemento. Por razones de secado y economía, el espesor
economí
de las láminas no debe ser inferior a 19 mm., ni sobrepasar los
lá
50 mm.
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7. Tipos de laminados en vigas
rectas.
Laminación Horizontal: Si las láminas son paralelas al plano neutro
Laminació
lá
de flexión del elemento se dice que la laminación es “horizontal”.
flexió
laminació
horizontal”
Laminación Vertical: Si las láminas son perpendiculares al plano
Laminació
lá
neutro de flexión, se dice que la laminación es “vertical”.
flexió
laminació
vertical”
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8. GRADOS DE CALIDAD DE LA
MADERA
La madera de pino radiata, destinada a la
fabricación de madera laminada, se clasifica en
dos grados que se denominan:
GRADO A
GRADO B
ESPECIES UTILIZADAS: Coníferas, debido a que
existe una mayor producción de esta especie. En
Chile, debido a que la mayor producción de
madera aserrada es la de Pino Radiata, y al bajo
costo de ésta, se usa dicha especie.
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10. CARACTERÍSTICAS A CONSIDERAR
AL SELECCIONAR MADERA PARA
LAMINADO
La resistencia, si puede ser utilizada como madera estructural; su
apariencia estética, facilidad para encolarla; resistencia al agua; durabilidad
natural; facilidad para secarse y su trabajabilidad. (Debido a que el Pino
radiata no cumple con la característica de durabilidad natural, se impregna
con Boro-Silicato.* CONFIRMAR VIGENCIA)
EL CÁLCULO ESTRUCTURAL Y DIMENSIONAMIENTO DE
ESTRUCTURA DE MADERA:
Éste se basa en las siguientes normas Chilenas:
-NCh 2149:Madera – Madera aserrada – determinación del módulo de
elasticidad en flexión – Método de ensayo no destructivo.
-NCh 2150:Madera laminada encolada – Clasificación mecánica y visual de
madera aserrada de pino radiata.
-NCh 2151:Madera laminada – Vocabulario.
-NCh 2165:Madera laminada – tensiones admisibles para la madera laminada
encolada estructural de pino radiata.
-NCh 1198:Madera – Construcciones en madera – Cálculo.
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11. Dimensiones de los Elementos Laminados
•Espesores : recomendables para obtener elementos económicos
NCh 174 e = 38 mm (aserrado)
e = 25 mm (aserrado)
e = 34 (cepillada)
e = 21 (cepillada)
•Anchos : Depende de la máquina FINGER – JOINT de las fábricas.
En Chile es común que el ancho máximo para una pieza sea : 150 mm
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13. VIGA RECTA DE MADERA LAMINADA
TRABAJANDO COMO PASARELA EN
VALPARAÍSO.
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14. VIGAS DE MADERA LAMINADA.
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15. VIGAS CURVADAS
Tomando en cuenta la dificultad
de trasporte y la luz del arco,
ellos se diseñan en una, dos, tres
diseñ
o más pares. De acuerdo a esto,
má
los de una unidad se denominan
bi –articulados; los de dos
unidades, triarticulados; los de 3
ó 4 partes, reciben el nombre de
arcos de 3 ó 4 secciones,
respectivamente.
Las uniones entre unidades se
hacen por medio de planchas
metálicas
metá
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16. RADIO DE CURVATURA
(Espesor Curvatura)
R ≥ 250 e ó (R ≥ 200e)
Para e = 36 mm R ≥ 9000
Para e = 21 mm R ≥ 5250
Anchos Comunes en Madera Aserrada :
50 mm – 63 mm – 75 mm –100 mm – 125 mm – 150 mm
Una buena fabricación debe permitir obtener los siguientes
fabricació
anchos o espesores del elemento laminado:
35 mm – 48 mm – 60 mm –85 mm – 110 mm – 135 mm
Anchos mayores a 135 mm se obtienen con dos piezas
aserradas que forman una lámina.
lá
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18. HUMEDADES
El contenido de humedad de la madera destinada a madera
laminada no debe ser superior al 16% en el momento del
encolado.
Además, entre láminas adyacentes no debe existir una
Ademá
lá
diferencia de humedad superior a 3% y, entre la lámina más
lá
má
húmeda de una sección transversal y la más seca, tal
secció
má
diferencia no debe sobrepasar del valor 5%.
Si las tablas con las cuales se construirán las láminas tienen
construirá
lá
diferentes contenidos de humedad, debe procederse a la
homogenización de ellas. De otra forma, se producirá un juego
homogenizació
producirá
en la madera que redundaría en la delaminación de las líneas
redundarí
delaminació
lí
de encolado.
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19. TENSIONES UITARIAS PARA MADERA
LAMINADA DE PINO RADIATA
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Tensiones Máximas
Má
Límite inferior con exclusión del 5%
exclusió
Tensiones básicas
bá
Clasificación de la madera
Clasificació
Grados de calidad
Factores de modificación.
modificació
Por Contenido de Humedad, KHL
Por Duración de Carga, KD
Duració
Por Temperatura, KT
Por Tratamiento Químico, KQ
Quí
Por Volcamiento, KV
Por Esbeltez, Kl
Por Condición de carga, Kql
Condició
Por razón luz/altura, KL/h
razó
Por Concentración de Tensiones, KCT
Concentració
Por Curvatura, Kcl
Factor de Modificación por Altura Khfl (longitudinal), Khf,lv (vertical).
Modificació
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20. PROPIEDADES MECÁNICAS
ADMISIBLES
Tensión Admisible de Flexión:
Tensió
Flexió
5.5 MPa a 8.2 MPa.
Tensión Admisible de Compresión paralela:
Tensió
Compresió
6.0 MPa a 10.5 MPa
Tensión Admisible de Cizalle:
Tensió
1.3 MPa
Tensión Admisible de Compresión normal:
Tensió
Compresió
2.8 MPa
Tensión Admisible de Tracción paralela:
Tensió
Tracció
3.0 MPa a 5.9 MPa
Tensión Admisible de Tracción normal:
Tensió
Tracció
0.2 MPa
Módulo de Elasticidad en Flexión:
Flexió
8850 MPa a 10450 MPa
Módulo de Elasticidad en Comprensión Paralela:
Comprensió
7500 MPa a 10200 MPa
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25. RESISTENCIA AL FUEGO
La Madera no se inflama, normalmente, hasta que ha alcanzado
una temperatura de 250°C. Una vez que alcanza esta
temperatura, el socarrar comienza y continúa proporcional a la
densidad de la madera. El elemento de Madera Laminada
reduce lentamente de tamaño, mientras se quema en la
superficie expuesta al fuego generándose una capa de
carbón que actúa como defensa al avance del fuego (Char
Layer). Por esto, el restante del elemento de Madera
Laminada (Normal Wood) sin quemar es inafectado por el
fuego y continuará apoyando cargas, manteniendo el núcleo de
la pieza sus propiedades mecánicas intactas, garantizando la
estabilidad de la estructura durante más tiempo que el que
ofrecen otros materiales.
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27. Si comparamos la
Resistencia al Fuego de
la Madera Laminada
con el Acero Estructural,
este pierde rápidamente
su resistencia a medida
que la temperatura
aumenta.
Tras alcanzar los
550°C conserva alrede
dor del 50% de su
resistencia de flexión
original y en los 750°C
ha perdido
prácticamente el 90%.
Esta temperatura en
fuegos normales de
un edificio se logra
dentro tiempos muy
cortos.
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28. •
Propiedades Aislantes
La madera actúa como aislante a todo nivel: acústico, térmico,
eléctrico y magnético, logrando espacios confortables y
seguros.
Estructuras Más Ligeras y Resistentes:
La Madera Laminada tiene un peso específico de 500 Kgf /m3,
peso comparativamente inferior al acero y hormigón, lo que
permite, reducir el costo de las fundaciones y su utilización en
terrenos poco resistentes.
No sufre alteraciones ante la acción de agentes químicos. Por
su naturaleza, la madera, es un material prácticamente
inalterable a agentes químicos y temperaturas extremas.
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29. VENTAJAS VIGAS LAMINADAS
El adhesivo permite el uso de Tablas cortas y angostas que, unidas eficientemente, pueden
unidas
conformar piezas estructurales de cualquier espesor, largo, ancho y de forma no restringidas.
ancho
El espesor de las Tablas, menor que 50 mm, permite secarlas fácilmente, al contenido de
fá
humedad deseado, antes de usarlas, con menos defectos de secado y, por lo tanto de la
estructura misma.
El método de fabricación permite el uso de láminas de menor calidad en las zonas de baja
mé
fabricació
lá
resistencia con la consiguiente economía, y utilizar madera de mejor calidad sólo en las zonas de
economí
só
mayor solicitación (mayor esfuerzo unitario). Además, es posible usar combinaciones de distintas
solicitació
Ademá
especies.
La madera laminada permite diseñar elementos que son prácticos y artísticos, en los cuales la
diseñ
prá
artí
sección transversal puede variar con los esfuerzos a que queda sometido el elemento. El
secció
sometido
elemento terminado no necesita estar oculto o tener una caja de ubicación, como es el caso de
ubicació
otras construcciones debido a que es estéticamente agradable.
esté
Sus grandes dimensiones en la sección transversal, la hacen más resistentes al fuego, el avance
secció
má
de la carbonización es muy lento (0,8 mm/min.).
carbonizació
Los elementos laminados tienen una baja razón peso / resistencia., por lo cual pueden ser
razó
levantados y puestos en servicio con un bajo costo, además de necesitar muy poco de la sección
ademá
secció
transversal para autosoportarse.
Alrededor de un 40 a un 50% de ganancias netas. Considerando que en el mercado las vigas
laminadas están alrededor de 28 a 35 UF m3, dependiendo de la dificultada de fabricación.
está
fabricació
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30. DESVENTAJAS VIGAS LAMINADAS
Muy a menudo son muy pesadas respecto al uso que se les da
Comparadas con la madera sin laminar, son más costosas, especialmente en vigas
má
rectas; en vigas curvas no hay comparación. El factor económico comprende tres
comparació
econó
rubros: Adhesivo, Mano de Obra y Madera. Lo más caro es la madera, luego está el
má
está
adhesivo, y por último mano de obra. (65%-25%-10%).
(65%- 25%El factor pérdida durante su fabricación es bastante elevado, alrededor de 50%, tanto
pé
fabricació
en madera como en adhesivo, debido a las uniones de extremos terminaciones y
terminaciones
consideraciones de diseño.
diseñ
El adhesivo debe estar condicionado al uso que se le va a dar al elemento. Así, los
Así
adhesivos que se requieren para estructuras que van al exterior son de elevado
costo. En Chile hay que importarlos.
Elementos de gran longitud y gran curvatura son difíciles de manipular, embarcar y
difí
transportar lo que incide en el costo final del elemento de madera.
madera.
Se necesita, para su fabricación, de equipos y técnicas especiales. Los
fabricació
té
equipos son caros. Se debe conocer el proceso de fabricación y contar con mano de
fabricació
obra especializada.
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31. Proceso Productivo
Las piezas prensadas, van directamente a las
sierra-escuadradora para dar escuadría a los
extremos o ángulo, que es donde se realizan los
cortes para comenzar a darle forma a las piezas y
partes solicitadas.
Estas, pueden seguir elaborándose en la sierra
circular, en el taladro o simplemente derivarlas a
la lijadora para darle un acabado más minucioso.
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32. PROCESO DE PRODUCCIÓN DE
VIGAS LAMINADAS
Recepc. de M.
Primas. basas
Selección de
Material
Secado
En cámara
Trozado
Ingleteadora
Pre-cepillado
2-caras
Prensado
Cama de prensado
Cepillado
Corte final
Escuadradora
Lijadora
Taladro
pedestal
Finger
Automática /
mecánica
LAMELAS
2-caras
Sierra Circular
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33. MÁQUINAS DEL PROCESO
Sierra escuadradora y de
formato electrónica y de eje
inclinable hasta 45° marca
GRIGGIO SC 3200E
Máquina multifunciones: canteadora,
cepilladora, sierra circular, tupi y
escopleadora.
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34. MÁQUINAS DEL PROCESO
Taladro de pedestal
marca EIGENMANN AG
Ingleteadora marca ELU
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35. MÁQUINAS DEL PROCESO
Lijadora de banda oscilante para
cantos y piezas curvas marca
GRIGGIO GL-150
Prensa de piso para vigas laminadas
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48. DISEÑOS
La Madera Laminada ofrece una
versatilidad sin limites para la creación
arquitectónica, siendo especialmente
adecuada en grandes luces. La flexibilidad
en la elección de las formas permite
alcanzar cotas estéticas únicas, tanto a
nivel interior como exterior, incrementadas
por la belleza natural de la madera.
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