Este documento presenta información sobre los sistemas de construcción y estimación con un enfoque en las fibras de madera. Explica las propiedades físicas, mecánicas y térmicas de la madera, así como los tipos comunes, piezas, técnicas de protección y secado. También resume la historia del uso de la madera en la construcción y los desarrollos recientes en tecnología y diseño de sistemas de construcción de madera.

1. 11/03/2013
SISTEMAS DE CONSTRUCCIÓN Y DE ESTIMACIÓN
SUPERESTRUCTURA:
PROFESOR: Dr. Carolina Stevenson
Arquitecta Universidad Nacional
Doctorado en Arquitectura – 2006 University Of Nottingham, UK
Especialización en Enseñanza CPS: 2009 University of Liverpool, UK
FIBRAS
FO RMA DE PRESEN TACION EN O BRA
CONTENIDO
Amorfo
Usos históricos
Características físicas del material
Tipos de madera
Métodos de producción
Piezas
Protección
Pequeños elementos
Madera
Fibras
Parket, pizarra
Guadua
Textiles/Papel
Semi-producto
Esterilla, Varas, listones laminados
Mobiliario Interior, herrajes,
Carpintería, Aparatos
iluminación, Casetones,
Elemento prefabricado
Papel colgadura, Tapetes, Tubos Mobiliario Interior, Elemento
cartón, Láminas celulosa prensada
prefabricado
Celulosa
Moldeo
Tendido
Componentes
Piezas de madera aserrada, Piezas
de madera rolliza, Piezas de
madera laminada, Lámina
Mobiliario Interior, Mobiliario
contrachapada (triplex, quintuplex),
Urbano, herrajes, Carpintería,
Lámina de partículas aglomeradas
Aparatos iluminación
(Tablex), Lámina MDF, Lámina de
virutas orientadas (OSB), Listones
macizos, Listones laminados
Conformación en seco
Conformación en húmedo
Cortar
Fijar - mecánico (fijación)
Fijar - Químico (pegante)
Fijar - Térmico (Termofusión)
Fijar - mecánico (fijación)
Fijar - Químico (pegante)
Fijar - Térmico (Termofusión)
Fijar - Electro/químico
(Soldadura)
Fijar - Electro/químico (Soldadura)
Figurar mecánicamente
Figurar térmicamente
TECNICAS DE CONSTRUC CION
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Sistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson
USOS HISTORICOS
FIBRAS
Sistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson
USOS HISTORICOS
Native American teppe
Tradicionalmente la madera ha sido uno de los materiales de construcción mas asequibles
alrededor del mundo y ha formado parte, total o parcialmente, de las edificaciones construidas
por el hombre desde el mismo neolítico.
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Ancient Mongolian Yurt
Pagoda at Horyu-ji Buddhist temple
complex, Japan, 8th century
La historia de las construcciones en madera se remonta al origen de las civilizaciones nómadas
en la formación de refugios.
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USOS HISTORICOS
USOS HISTORICOS
Elizabethan house (illustrates the plaster-and-timber buildings
common throughout England at that time)
Clima cálido
Clima templado
Clima frio
Las técnicas constructivas con la madera han ido variando para adaptase a los diferentes
condiciones climáticas, sociales y culturales de cada lugar.
Las grandes ciudades de la antigüedad estuvieron formadas, sobre todo, por viviendas
familiares, iglesias, templos, castillos, teatros y otras construcciones en madera.
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USOS HISTORICOS
Savill Garden visitor centre, UK, 2006, By Glenn
Howells Architects
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QUE ES LA MADERA?
DURAMEN ó MADERA DURA: Es la madera
que se encuentra en el centro del tronco. Es
la madera más densa y con menos
capilaridad.
ALBURA ó MADERA JOVEN: Es la madera que se
encuentra hacía la cara exterior del tronco. Es
donde se localizan los vasos conductores que
transportan sabia hacia las ramas del árbol. Es
decir, es una madera porosa y de poco densidad.
Weald & Downland Open Air Museum, UK, 2002, by
Edward Cullinan Architects .
Sheffield Winter Gardens , UK, 2003, by Pringle Richards Sharratt Architects
Las construcciones en madera evolucionaran dramáticamente durante el siglo XX gracias al
desarrollo de nuevas técnicas de fabricación y tratamiento y avanzados sistemas constructivos.
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PROPIEDADES: FISICAS
La madera es un material ortótropo proveniente del tronco de un árbol
compuestos por fibras de celulosa unidas con lignina.
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Propiedades: MECANICAS
Corteza
Madera blanda
Madera dura
Primer año de crecimiento
Temporada lluviosa
Temporada seca
Cicatriz por fuego
La resistencia y densidad de la madera varia de acuerdo a la especie. Maderas duras como el
cedro son hasta ocho veces mas resistentes a esfuerzos de flexión y seis veces a esfuerzos de
compresión que maderas blandas como el balso.
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Existe una marcada diferencia en las propiedades mecánicas de la madera dependiendo de la
distribución de las fibras (paralelas o perpendiculares).
Por ejemplo la resistencia a la tension paralela a la fibra es 30 veces mayor que perpendicular a
esta, mientras que la resistencia a la compresion varia en el orden de 1/6.
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PROPIEDADES: MECANICAS
Licence
number
Strength
Moisture
Species British
Spruce abbreviation
PROPIEDADES: TERMALES
UK CoC
Number
Calculo del ancho
del carbón
Load roller
Certification mark
Perfil útil después
del incendio
La superficie de
carbón ayuda a
proteger el interior
de la pieza de
madera
Perfil original
Strength grader
Opciones de proteccion de un ntrepiso de madera con lamina de
yeso cemento.
Normalmente, la resistencia de la madera se certifica por los proveedores. Esta practica es
regulada y certificada por terceros para asegurar el control de calidad.
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Aunque la madera se consume fácilmente por el fuego (material combustible), lo hace a un
ritmo predecible (de acuerdo su densidad) mientras retiene su capacidad portante durante el
incendio.
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PROPIEDADES: TERMALES
PROPIEDADES: DURABILIDAD
En las construcciones con madera es
relativamente fácil incorporar aislamiento
adicional en la cavidad.
La madera tiene propiedades intrínsecas de aislamiento debido a su baja conductividad térmica,
minimizando la probabilidad de puentes térmicos.
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La madera sin tratar es susceptible al ataque de hongos, insectos y el deterioro por radiación
ultravioleta.
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PROPIEDADES: HUMEDAD
PROTECCIÓN
INSECTICIDAS: Controlan plagas como gorgojo y comején.
FUNGICIDAS: controla la aparición de hongos.
IMPERMEABILIZANTES: evita el cambio de humedad del material y por lo tanto cambios dimensionales.
SATURADORES: evita penetración humedad.
PROTECCIÓN CONTRA INCENDIO: espesor adicional
(peso húmedo – peso seco )
CH% = --------------------------------------- x 100
peso seco
Inmersión: Sumergir la madera en una
tina de tratamiento donde se encuentra
un preservador. Se deja escurrir y secar
antes de utilizar.
Brocha: Solo se emplea como
mantenimiento o protección temporal.
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Con la ayuda de los detectores especializados se puede medir con gran precisión la humedad de
laminados, madera forestal, listones, vigas, contra chapados, paneles, conglomerados, vigas
maestras, marcos de ventanas.
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PROPIEDADES: HUMEDAD
PROPIEDADES: HUMEDAD
Plasterboard
Vapour control layer
Insulating quilt
Condensation control
Ventilated cavity
Stainless steel wall tie
Sheathing board
Cambios dimensionales según contenido de humedad
Structural timber frame
Waterproof breather membrane
Ventilated cavity
Isolating/protection
Ventilated cavity
%EMC versus %HR
Masonry cladding
Las maderas pierden o ganan humedad en un intento de alcanzar un grado de equilibrio en
relación a las condiciones del ambiente. La cantidad de humedad en este punto de balance es
llamado contenido de humedad en equilibrio (EMC Equilibrium Moisture Content)
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En general la madera que conserva un grado de humedad inferior al 22% no esta en riego de
deterioro por hongos. Con un diseño apropiado (con ventilación, aislamiento, drenaje y control
de la condensación) se puede controlar el grado de humedad de una construcción en madera.
FIBRAS
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PROPIEDADES: ACUSTICAS
PROPIEDADES: AMBIENTALES
Ventajas
•Bajo consumo de energía en su producción.
•Renovable.
•Baja conductividad térmica.
•La mayoría del tronco del árbol puede ser usado
(con técnicas mejoradas de corte)
Elementos aislantes
Agragar masa
Desventajas
•Las variedades de madera varían en cada
región. Es necesario transportar ciertas maderas
atreves de continentes para suplir demanda.
•Algunas maderas tienen una corta vida útil.
•Algunos químicos usados para proteger la
madera son dañinos para el medio ambiente.
Materiales para
absorción del sonido
Sellando uniones
Altos niveles de ailamiento acustico se pueden lograr al agregar masa, incorporar materiales
absorventes y sellando uniones.
FIBRAS
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FIBRAS
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TIPOS DE MADERA
TIPOS DE MADERA: ROLLIZA
Madera rolliza
Madera aserrada
Por capas
Compuestos de madera
Por partículas
Por fibras
Madera diseñada
FIBRAS
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Madera en bruto, en estado natural, tal como se corta o se cosecha, con o sin corteza, partida,
escuadrada en bruto o en otras formas.
FIBRAS
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5. 11/03/2013
TIPOS DE MADERA
TIPOS DE MADERA: ASERRADA
http://www.youtube.com/watch?v=HDoW-ZYT25c
http://www.youtube.com/watch?v=tO7tRmOYRLs
La madera aserrada es un termino usado para describir madera cortada, pulida y tratada con
dimensiones estándar.
FIBRAS
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Los patrones de corte afectan la apariencia y el comportamiento estructural de la madera.
FIBRAS
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TIPOS DE MADERA: ASERRADA
TIPOS DE MADERA: ASERRADA
La madera aserrada tangencialmente
presenta anillos de crecimiento del tronco
y es susceptible a cambios dimensionales
causados por factores ambientales.
La madera aserrada de manera
longitudinal presenta vetas a lo largo del
corte. Este corte es más estable porque
los anillos de crecimiento son menos
evidentes y más densos
Tangencial
Longitudinal
FIBRAS
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La madera aserrada se encuentra disponible en una gran variedad de tamaños tanto en sección
como en longitud. Las dimensiones estándar varían entre 75-300mm x 22-300mm en sección y
entre 1- 7m de largo.
FIBRAS
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PIEZAS
PIEZAS
Flor morado
Pino radiata
Teca
Sapan
Tamarindo
Plantaciones forestales en Colombia
COMERCIAL EN COLOMBIA
3 METROS DE LONGITUD:
20 x 20: viga
20 x 5: Planchón
20 x 2,5: Tabla burra
20 x 1,25: Tabla chapa
10 x 10: Cerco
10 x 5: Repisa
10 ó 5 x 2,5 ó 1,25: Listón
5 x 5: Durmiente
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Algarrobo
Abarco
FIBRAS
Balso
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PIEZAS
PIEZAS SECADO Y DESPERFECTOS
Distribución de la demanda anual de madera en Colombia
Usos de la madera aserrada en Colombia
PRODUCCION DE MADERA EN COLOMBIA
• Gran biodiversidad (Contraproducente para la productividad)
• Bajos rendimientos por ha.
• Deficiencias en la calidad de la madera aserrada con
motosierra
•Ineficiencia en transporte
•Excesivo desperdicio de madera (Anatomía, proceso)
•Ausencia de capacitación
•No existe coherencia entre la legislación y la realidad
•Desconocimiento de productos finales a elaborar
Secado artificial
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Secado natural
- El secado al aire libre en Bogotá va de 33 días en época seca a 140 días es época lluviosa.
- El secado al aire libre en Medellín va de 6 días a 25.
- Proporcionalidad con la temperatura media de la ciudad analizada.
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PIEZAS SECADO Y DESPERFECTOS
PIEZAS SECADO Y DESPERFECTOS
Abarquillado
Depósito duramen
Arista faltante
Enconvadura
Arqueadura
Rajadura
1cm de desviación por cada 3m de longitud de la pieza
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FIBRAS
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PIEZAS SECADO Y DESPERFECTOS
MADERAS COMPUESTAS
Nudo sano
Pros
•Trascienden las limitantes en dimensión
de la madera aserrada
•Mejoran las propiedades estructurales de
las piezas (resistencia, rigidez, estabilidad,
flexibilidad).
•Se transforma un material natural en un
material homogéneo.
•Se minimiza el desperdicio de material.
Nudo hueco
La madera se convierte en partículas/ tiras, laminas o fibras que se pueden combinar con otros
materiales para obtener un producto con características especificas .
Grupo de nudos
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Las maderas compuestas se clasifican de acuerdo al componente (lamina , partículas o fibra)
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7. 11/03/2013
MADERAS COMPUESTAS: LAMINADOS
MADERAS COMPUESTAS: LAMINADOS
CATEGORIAS DE LAMINADOS:
•Tableros de laminas paralelas(Glulam and LVL)
•Tableros de laminas contrachapadas- (Plywood)
•Paneles tipo Sandwich
Glued laminated timber (Gluelam o Glulam)
La orientación de las laminas se utiliza para optimizar el comportamiento estructural del
producto y para minimizar deformaciones e irregularidades como nudos y depósitos de
duramen.
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Laminated Veneer Lumber (LVL)
La Madera Laminada se forma con piezas de madera, unidas con adhesivo, por sus extremos y
caras, de manera tal que las fibras queden paralelas al eje del elemento. Si las láminas son
paralelas al plano de flexión del elemento, se dice que la laminación es "horizontal" y cuando
estas son normales al plano neutro de flexión se dice que la laminación es "vertical".
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MADERAS COMPUESTAS: LAMINADOS
MADERAS COMPUESTAS: LAMINADOS
CATEGORIAS DE COMPUESTOS AGLOMERADOS CON PARTICULAS:
•Compuestos estructurales (Parallel Strand Lumber)
•Tableros de partículas (chipboard, cement-bonded particleboard )
•Tableros de astillas orientadas
Blockboard
Ejemplos de tableros de plywood
Contrachapado (Plywood) Triplex, Quintuplex,
Multiplex siempre impar (3-24mm)
LÁMINAS: 1.22m x 2.44m
http://www.youtube.com/watch?v=Dh8kTRNJQk0&feature=related
Laminboard
El tablero contrachapado mas conocido es el plywood. La calidad y durabilidad del plywood
depende del tipo de madera y adhesivo utilizado en su fabricación.
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Los compuestos de partículas son fabricados con pequeños fragmentos de material producidos
al cortar o fracturar la madera.
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MADERAS COMPUESTAS: PARTICULAS
MADERAS COMPUESTAS: FIBRAS
MDF: Medium density Fiberboard (densidad
según compactación en fabricación)
Particle composite board
Compuestos estructurales (Parallel Strand
Lumber): son fabricados con astillas de madera
(approx. 2.4 m largo, 3 mm grosor) orientados
con las fibras paralelas y prensados y pegados
formando un elemento continuo.
Tableros de partículas (Chipboard): producidos con
partículas secas mezcladas con resina y suradas en
un proceso de prensado al calor.
Tableros de tiras orientadas
(OSB: Oriented strand board):
fabricados con astillas de madera
en todas las direcciones pegadas
con resina. (6-8.5mm)
Densidad según compactación en
fabricación (3-30mm espesor)
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Fibre composite board
Sistema de piso laminado con HDF
http://www.youtube.com/watch?v=9cQXhk7JjlA
Los tableros de fibra son producidos con la pulpa de la madera usando procesos mecánicos, de
presión y con calor para su extracción.
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8. 11/03/2013
MADERAS DISEÑADAS (ENGINEERED TIMBER)
MADERAS DISEÑADAS (ENGINEERED TIMBER)
Stressed-skin panels
Timber beams with metal web
Complejas piezas estructurales son posibles de diseñar usando elementos de madera sólidos,
maderas compuestas y otros materiales adicionales. Esto hace posible la especificación precisa
de elementos.
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CONSIDERACIONES DE DISEÑO
CONSIDERACIONES DE DISEÑO
VENTAJAS :
•Relativamente fácil de conseguir a un bajo
costo.
•Generalmente de bajo peso y densidad.
•Buen aislante térmico.
• Buenas credenciales ecológicas/ambientales
•Se puede refinar y diseñar para mejorar sus
características.
DESVENTAJAS:
•Sus propiedades varían entre las diferentes
especies.
•Las propiedades estructurales de cada espacie
varían ya que cada árbol es diferente.
•La sección de la madera aserrada esta
limitada por las dimensiones del árbol.
•La madera debe ser secada y tratada para
evitar su pronto deterioro o deformación.
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