2. 1. INTRODUCCIÓN.- La madera es uno de los materiales de construcción mas
antiguos y pese a ello su utilización actual es cada vez mayor
1.1 VENTAJAS
Reducido peso propio.
No es afectado por óxidos.
Las estructuras de madera pueden desmontarse
(trasladarse).
Fabricación en serie.
Baja conductividad térmica, la carbonización superficial
retrasa al efecto de la combustión.
Su utilización racional (Bosque) garantiza su uso
indefinido.
Aislante térmico. Aislante acústico que tiene la capacidad
de amortiguar las vibraciones sonoras.
Ofrece un diseño caracterizado en calidez y estética.
2
3. 1.2 DESVENTAJAS
• Su deformación es elevada
• Fácilmente combustible. Prevención en el diseño y construcción
• Es higroscópica, absorbe o desprende humedad según el medio
ambiente (aumenta su volumen al absorber H2O)
• Es atacada por agentes orgánicos (hongos, insectos)
• La explotación no controlada causa daños irreparables al medio
ambiente, destrucción de las cuencas, pérdida de capacidad de
infiltración del suelo, erosión, pérdida de tierras de cultivo,
inseguridad alimentaria.
Un adecuado uso puede contrarrestar sin mucho costo a las
desventajas.
3
4. 1.3 ESTRUCTURA DEL TRONCO MADERERO
A = medula (células muertas)
B = Duramen (células muertas)
C = albura (células vivas)
D = corteza (manto protector)
1.4 ESPECIES CONSTRUCTIVAS
Madera blanda
En el bosque boliviano este tipo de especies no es abundante, pero un
adecuado uso de nuestra tierra podría incorporar estas especies,
tomando en cuenta sus características (pino radiata) 4
5. Latifoliadas
(Madera de monte,
madera dura)
Hoja caduca
Almendrillo A
Verdolago B
Palo María C
Gabón
Ochoó
Maderas de
monte. Bosque
boliviano es
rico en estas
especies
Maderas preciosas
(Ebanistería)
Mara
Cedro
Roble
Guayacán
Las maderas preciosas no deben utilizarse
en la construcción, deben utilizarse en la
mueblería.
Hoja caduca se caen hojas. En el bosque boliviano abundan estas especies.
Para uso estructural debe siempre utilizarse madera descortezada y seca.
Independientemente de la especie, la madera puede ser considerada como
un material biológico, anisotrópico e higroscópico.
5
6. 1.5 Propiedades físicas
a) Humedad
El H2O en la madera
De constitución: se elimina solo por
carbonización
Humedad: se elimina por secado en
horno durante 24 horas a
105°C - 110°C por aeración
6
7. Debe considerarse:
1. La madera estructural para vigas puede usarse en estado verde si
el tiempo y costo del secado es excesivo.
2. La madera estructural como vigas, viguetas; será aquella cuyo CH
este cercano al CHE.
3. La madera que será utilizada en: pisos (machihembrado) parquet,
puertas, ventanas, tablas de maderamen de puentes colgantes o
puentes de madera, requiere de un secado cuyo grado de CHE
(coeficiente de humedad de equilibrio pueda ser menor).
4. Se denomina, entonces, humedad de equilibrio al porcentaje de
agua que alcanza una madera sometida durante un lapso
determinado a condiciones de temperatura y humedad en su
medio ambiente.
5. La madera Cuando la madera tiene un contenido de humedad
bajo (el punto de saturación de las fibras es menor al 30%), se
habla de madera seca. Sin embargo, para ser utilizada como
material de construcción, y específicamente con fines
estructurales, el contenido de humedad debe ser inferior al 15%. 7
8. - HUMEDAD EN LA MADERA
El agua se encuentra en la madera bajo tres formas diferentes:
1. Agua libre: es el líquido contenido en las cavidades celulares.
2. Agua higroscópica o de saturación: es el agua que se encuentra
entre las fibras de la madera, que constituyen la pared celular.
3. Agua de constitución: se encuentra como constituyente de la
célula (no puede ser eliminada sin alterar la constitución
química de la pared celular – combustión).
- PUNTO DE SATURACIÓN DE LA FIBRA (PSF)
Cuando la madera se seca, el agua que está en el lúmen celular
(agua libre) es la primera en evaporarse; luego de esto recién las
paredes celulares comienzan a perder agua. A este momento se le
llama PSF. Este punto fluctúa entre 25 y 45%, pero se admite, para la
generalidad de las maderas como de 30%.
Sobre el PSF todas las propiedades mecánicas de la madera son
independientes del contenido de humedad y no sufren variaciones.
Bajo el PSF hay una dependencia casi total de las propiedades
mecánicas, como contracción, peso específico, propiedades
eléctricas, térmicas y acústicas.
Propiedades de la madera importantes en el secado
8
9. 1.5.1 Secado de la madera
El secado de la madera es un proceso que se justifica para toda pieza que tenga uso
definitivo, sea con fines estructurales o de terminación.
La utilización de madera seca aporta una serie de beneficios, entre los que se
destaca:
Mejora sus propiedades mecánicas: la madera seca es mas resistente que la
madera verde.
Mejora su estabilidad dimensional.
Aumenta la resistencia al ataque de agentes destructores (hongos).
Aumenta la retención de clavos y tornillos.
Disminuye considerablemente su peso propio.
Aumenta sus valores de dureza, con lo que se mejoran las condiciones de
trabajabilidad. 9
10. Mejora la resistencia de adhesivos, pinturas y barnices.
Presenta una mayor facilidad para cortar y pulir.
Mejora la absorción de preservantes líquidos aplicados con presión.
Aumenta la resistencia de las uniones de maderas encoladas.
El secado de la madera puede ser realizado a través de dos:
Secado al aire Secado convencional en horno 10
11. b) Densidad.- Relación que existe entre la
masa y el volumen
A – Almendrillo – Curupau
B – Verdolago – Coquino
C – Palo María – Yesquero
Grupo Densidad (kg/m3)
A 750 – 850
B 700 – 750
C 550 – 700
c) Dureza.- Es la resistencia que opone al desgaste, rayado, clavado; algún material.
Depende de la densidad, edad, estructura, y si trabaja en el sentido de sus fibras o
perpendiculares a ellas.
Bolivia comercialización: Se realiza según su dureza
Duras Almendrillo, verdolago, quebracho
Semiduras Palo María, Yesquero
Blandas Ochoó (blanco y negro)
11
12. 1.6 Protección de la madera
La madera al secarse mejora sus propiedades, y estabilidad
dimensional, por ello el acondicionamiento físico antes de su empleo.
La madera aserrada se sumerge en solución preservadora de
pentaclofenato de Sodio al 2% para evitar el ataque de hongos e
insectos.
Insectos
Productos químicos
Ekatin
Multisales (no lixiviables)
CCA (Cu, Cr, As)
CCB (Cu, Cr, Boro)
Metasistox
Malathion
Mas
costosos
(mejores)
Mas
económicos
Hongos
Creosota
Pentacloro fenol
(orgánicos, hidrocarburos,
Aceites)
Multisales 12
13. 1.6.1 Métodos de preservación
a) Tratamientos sin presión
Brocha (método simple, protección limitada, poco óptima, usada solo en
mantenimiento o trabajos temporales)
Pulverización (fumigación) Penetración escasa, eficiencia media. Los preservadores
usados para brocha y fumigación son solubles en aceite o algún hidrocarburo
(malathion con diesel en proporciones)
Inmersión: se sumerge en un estanque donde se encuentra el preservante, por un
tiempo breve. Eficiencia buena, usado en maderamen de puentes colgantes y
puentes de madera, ebanistería.
Brocha Pulverización Inmersión
13
14. Baño caliente y frio: inmersión en baños sucesivos de
preservante caliente y luego frío (creosota o
pentacloro fenol). Proceso caro por la necesidad de
instalaciones con sistemas de calefacción.
b) Tratamientos con presión: Se aplica a la madera
utilizando presión distinta a la de la atmósfera, dentro
de un autoclave (impregnadores al vacío presión IMP
VP).
Mejor tratamiento, de penetración profunda y
uniforme; con mayor eficiencia y absorción.
Este procedimiento se adapta mejor a la producción
en gran escala de madera preservada, su
inconveniente radica en el elevado costo de sus
instalaciones.
Análisis de costo – Beneficio, producción y uso del
material.
14
15. Eficiencia de la protección
Utilización de brocha (poco óptima)
Atomización (fumigar, media)
Inmersión en estanque (buena)
Tratamientos con presión (óptima)
1.7 MERCADO MADERERO
i) Rollizos Bolillos Ø ≥ 3“
ii) Aserrada Listones 2“x 2“
Viguetas 3“x 4“
Vigas 5“x 6“
Tablas 12“x 1“
Bazas (grandes vigas, horcones)
30 cm x 40 cm ......
Tablones 15“x 2“
Longitud variable, Medidas comerciales
L máxima = 8 metros, diámetro de 20“ = 50 cm
para elementos de una sola pieza. 15
16. iii) Contrachapada (Madera reconstituida): Constituida por laminas
delgadas (pegadas y prensadas). Recomendable para este tipo de
producto, que las maderas unidas sean de la misma especie.
Estos tableros pueden ser utilizados en una amplia gama de soluciones
que van desde requerimientos estructurales hasta fines decorativos y
equipamiento (muebles, clóset y otros).
iv) Maderas terciada: Constituida por 2 laminas externas y un relleno
encolado y prensado de viruta (aserrín). 16
17. 1.8 MADERA DE CONSTRUCCIÓN ESTRUCTURAL
Madera que constituye el esqueleto de la edificación, constituida como
elemento estructural (columnas, vigas) o como madera de cierre
(muros, entramados, pisos).
1.8.1 Requisitos generales: La madera debe satisfacer:
1. Debe ser material clasificado y de calidad, debe cumplir con la
norma de clasificación visual por defectos (Manual de Maderas
Pacto Andino).
2. El provenir de especies forestales adecuadas para construir.
3. Piezas de madera dimensionadas (escuadrías). Existan en el
mercado, y correspondan del análisis y del cálculo del elemento
estructural. 17
18. a) Defectos relativos a la constitución anatómica
Albura: Se considera como defecto cuando ha sido atacada y presenta
pudrición.
Bolsa: Cavidad dentro la madera conteniendo resina.
Nudo: Área de tejido leñoso, resulta del rastro de desarrollo de la rama.
b) Defectos relativos al ataque de agentes biológicos
Atabacado: Proceso de pudrición interna, desintegración del leño.
Pudrición: CASTAÑA (coloración por descomposición de la celulosa);
CLARA (coloración por descomposición de la lignina); INCIPIENTE:
Descomposición inicial en la cual pierde sus características mecánicas.
c) Defectos originados durante el transporte y almacenamiento
Desgarramiento: Producido en la parte de la base del tronco al ser
cortado.
Rajadura: Que afecta el espesor del tronco al no permitir una
recuperación de toda la pieza en la madera. 18
19. CONTROL DE DEFECTOS
Constitución anatómica: Defecto no controlable por ser característica
de la especie; no vendría a ser un defecto sino una característica de
crecimiento.
Ataques biológicos: Es controlable la infección de la pieza, con
preservantes hidrosolubles y óleo solubles.
Apeo, transporte y aserrío: Controlar con mano de obra calificada,
mantenimiento de maquinaría y equipo, control riguroso en
operaciones de extracción, transporte; aserrío y apilado.
Secado de la madera: Controlar el sistema de apilado y
almacenamiento; así como también monitorear el programa de secado.
19
20. 1.8.2 Clasificación visual por defectos para madera estructural
Se analiza madera aserrada para uso estructural, por personal
capacitado (entrenado).
En el entendido de que el 40% de la producción marcada por un nivel
medio de eficiencia de un aserradero, podría ser madera clasificada.
20
Escuadría: Expresión numérica de
las dimensiones de la sección
transversal de una pieza. En
Bolivia esta arraigado el uso de
las pulgadas. Ejemplo: 2“x 2“ o en
cambio según: b”x h”x L (m)
21. Norma de clasificación visual
a) Alabeo: (Defecto originado durante el secado)
Es la deformación de una pieza de madera por la curvatura de sus ejes
longitudinal, transversal o ambos. Se tiene:
21
Abarquillado: (Acanaladura)
Es el alabeo de las piezas cuando
las aristas o bordes longitudinales
no se encuentran al mismo nivel
que la zona central.
Tolerancia: no debe ser mayor el
d (central) al 1% del ancho de la
pieza.
22. Arqueadura
Es el alabeo o curvatura a lo
largo de la cara de la pieza.
Tolerancia
Se permite 1 cm por cada 300
cm de longitud o su equivalencia
d/L < 0.33%
22
Encorvadura
Es la curvatura a lo largo del
canto de la pieza
La tolerancia
1 cm por cada 300 cm de
longitud o d/L < 0.33%
23. Torcedura:
Es el alabeo o curvatura que se
presenta cuando las esquinas de una
pieza de madera no se encuentra en el
mismo plano.
Tolerancia:
Cuando el defecto es leve y en una sola
arista se permite 1 cm de d para pieza
de 3 metros.
23
b) Arista Faltante
Se conoce por canto muerto o arista
faltante a la falta de madera en una o más
aristas de una pieza.
Tolerancia
Una sola arista, las dimensiones de la cara
y el canto deben de estar por lo menos en
¾ partes de h o de b (x=1/4 a)
24. c) Medula: Parte central del duramen, tejido
blando o células muertas.
Tolerancia: No se permite.
d) Nudo: Área de tejido leñoso, rastro del
desarrollo de una rama, cuyas propiedades
difieren de la madera circundante.
Se tienen:
- Nudo sano (sujeto a verificación)
- Nudo hueco
- Nudos arracimados
Tolerancias: evitar en zona de tracción, en L/3
de la pieza (parte central), tamaño hasta 1/8 a
(de la cara) o 2 cm de diámetro.
“Si es nudo arracimado no usar la pieza de
madera”
24
25. e) Rajaduras:
Separación natural entre los elementos de la
madera.
Tolerancia:
Solo uno de los extremos de la pieza y de una
longitud no mayor al ancho o cara de la pieza
(e).
“La tolerancia a la rajadura debería ser cero”
25
1.8.3 AGRUPACIÓN DE MADERAS EN GRUPOS ESTRUCTURALES
GRUPO ESPECIE MADERABLE
A Almendrillo
B Verdolago
C Palo María, Yesquero
26. 2. MÉTODOS DE ANÁLISIS
La madera es un material anisotrópico, sus propiedades mecánicas varían según las
diferentes direcciones.
En el análisis de elementos lineales como vigas y columnas puede considerarse el
material como si fuera homogéneo e isotrópico.
Para elementos estructurales de madera, debemos analizar niveles de carga que
produzcan esfuerzo por debajo de los admisibles, por lo cual el comportamiento es
netamente lineal.
26
Considerar:
- Diagrama controlado por la rigidez
(limitación de deformaciones)
- La deformación gobierna el diseño
(Es el efecto mas desfavorable en las
maderas)
27. 3. MÉTODOS DE DISEÑO
Es el diseño de elementos estructurales de madera, se lo realiza para
cargas de servicio o MÉTODO DE ESFUERZOS ADMISIBLES.
- Requisitos de la resistencia
Se debe diseñar para que los esfuerzos aplicados, producidos por la
carga de servicio sean iguales o menores que los esfuerzos admisibles
del material.
Esfuerzos aplicados ≤ esfuerzos admisibles
- Requisitos de Rigidez
Las deformaciones deben analizarse para las cargas de servicio.
27
28. Debe analizarse los incrementos de las deformaciones con el tiempo (luego de
aplicada la carga – deformaciones diferidas)
Deformación esperada ≤ Deformación admisible
△ ≤ △ 𝑎𝑑𝑚
4. CARGAS: La estructura se diseña para soportar las cargas derivadas de:
- Peso propio y otras cargas permanentes (carga muerta)
- Cargas vivas o sobrecarga de servicio, se considera cargas actuantes que no sea el
peso de las permanentes.
- Sobrecarga de: viento, nieve, lluvia, sismo; todas las cargas deben estar
relacionadas con la región de análisis.
5. ESFUERZOS ADMISIBLES
28
GRUPO
FLEXIÓN
(kg/cm2)
CORTE
(kg/cm2)
DEFORMACIÓN (flechas)
A 210 15 Adf = L (cm)/250 - 350
B 150 12 Adf = L (cm)/225 - 275
C 100 8
No debe utilizarse para
resistir cargas (solo para
estructuras provisionales)
