madera 2014
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1
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERA
FACULTAD DE INGENIERA CIVIL
DEPARTAMENTO ACADMICO DE CONSTRUCCIN
DECIMA SESIN
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Mag. Ing. CARLOS VILLEGAS M. 2
La madera es un material muy utilizado en la construccin, por tener un peso ligero, es trabajable y
tiene buenas propiedades fsicas y mecnicas.
MADERA MATERIAL DE CONSTRUCCIN
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Mag. Ing. CARLOS VILLEGAS M. 3
Es utilizado principalmente como encofrado para la elaboracin de elementos de concreto armado.
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Mag. Ing. CARLOS VILLEGAS M. 4
Es utilizado en la construccin de edificaciones de madera.
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MADERA
La madera es un material natural, de poco peso y de buena
resistencia, y propiedades
mecnicas muy variables.
Es muy susceptible a los cambios de humedad y al ataque de
insectos; sin embargo esta
desventaja puede eliminarse con
tratamientos qumicos adecuados.
Mag. Ing. CARLOS VILLEGAS M. 5
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PRESERVACIN
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Mag. Ing. CARLOS VILLEGAS M. 6
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SUSTANCIAS PRESERVANTES
HIDROSOLUBLES
OLEOSOLUBLES
LIVIXIABLES
NO LIVIXIABLES
CRESOTA
PENTACLOROFENOL
Arseniato de Potasio
cido brico
Fluoruro de sodio
Sales de cobre
Cromo
Boro
Mag. Ing. CARLOS VILLEGAS M. 7
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PRESERVACIN A PRESIN NORMAL
BROCHA O ASPERCIN
INMERSIN
DIFUSIN
MOMENTANEA
SOLUCIONES
ACUOSAS
SOLUCIONES
OLEOSAS FRIAS
BAO CALIENTE Y
FRIO
Mag. Ing. CARLOS VILLEGAS M. 8
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PRESERVACIN EN CMARA DE VACO
CELULA LLENA
CELULA VACIA
Mag. Ing. CARLOS VILLEGAS M. 9
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CLASIFICACIN
El grupo A corresponde a las maderas de mayor resistencia, con densidades en el rango de 710 a 900 kg/m3.
El grupo B corresponde al intermedio, con densidades entre 560 y 700 kg/m3.
El grupo C es el de menor resistencia, con densidades entre 400 y 550 kg/m3.
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TIPOS DE MADERA
Maderas macizas
Se pueden comprar en tablas sueltas o ya acopladas formando tableros, se pueden clasificar bsicamente en maderas blandas y duras.
Mag. Ing. CARLOS VILLEGAS M. 11
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Tableros de fibra: Formados por fibras reconstituidas para conseguir un material barato, estable y homogneo.
Chapas: son lminas de madera muy finas (entre 0,2 y 3 mm) que pueden servir para revestir otras maderas de menor calidad de aglomerados.
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Contrachapado: Estn hechos con capas de lminas de madera encoladas entre s de alta presin para formar un tablero estable y resistente.
Aglomerados: Estn formados por virutas de madera encoladas a altas presiones.
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MADERAS
CEDRO: Semejante a la caoba, pero su textura es ms gruesa, pesa menos y algunas veces es resinosa.
FRESNO: De color blanco acremado ligeramente rosado o agrisado.
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NOGAL: Madera dura, homognea y poco porosa. Se seca muy lentamente, pero una vez seca es bastantes estable.
ROBLE: Muy utilizada en la fabricacin de muebles, es empleada en la ebanistera, en revestimientos y otros.
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I .- PARMETROS BSICOS EN EL DISEO EN MADERA
El diseo de los elementos en madera debe hacerse para cargas de servicio o mtodo de esfuerzos admisibles.
REQUISITOS DE RESISTENCIA
Los elementos estructurales deben disearse para que los esfuerzos aplicados, producidos por las cargas de servicio, sean iguales o menores que los esfuerzos admisibles.
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REQUISITOS DE RIGIDEZ
Las deformaciones deben evaluarse para las cargas de servicio.
Las deformaciones de los elementos y sistemas estructurales deben ser menores o iguales que las admisibles.
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CARGAS
Las estructuras deben disearse para soportar las; cargas provenientes del peso propio (cargas muertas) incluyendo las cargas provenientes del peso de otros componentes de la edificacin, estructurales o no.
Las sobrecargas de sismo, viento y otros.
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GRUPO ESTRUCTURAL Las especies de madera adecuadas para el diseo
se han agrupado en tres grupos estructurales.
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ESFUERZOS ADMISIBLES
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MDULO DE ELASTICIDAD
Se considera para elementos en flexin, compresin y traccin.
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DIMENSIONES COMERCIALES Y REALES Las dimensiones reales (las efectivas en la pieza de madera que
funcionan como elemento estructural) son las que usan en todos los clculos de diseo.
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II. PROPIEDADES FSICAS Y MECNICAS DE LA MADERA:
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PROPIEDADES FSICAS Y MECNICAS:
Determinar las propiedades fsicas y mecnicas de las maderas, mediante en ensayos de laboratorio, realizados de acuerdo a las N.T.P. INDECOPI y las normas AFNOR (Asociacin Francesa de la Normalizacin).
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2.- DETERMINACIN DE LAS PROPIEDADES FSICAS
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2.1. CONTENIDO DE HUMEDAD (CH), N.T.P. 251.010
Cantidad de agua atrapada en el interior de la madera, el cual ser
expresada como el valor promedio obtenido en una pieza de
madera.
PROBETAS DE ENSAYO:
2 cm. x 2 cm. de seccin y 6 cm. de largo.
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2 CH = (G G1) * 100 / G1 , en (%)
G : Peso en estado natural (gr.).
G1: Peso seco, en (gr.)
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PROCEDIMIENTO A SEGUIR
1 Se obtiene el peso en estado natural (G). Se coloca las probetas al horno a una T de 103C +-2C de manera gradual (tiempo = 20 horas).
2 Retirar la muestra del horno (se deja enfriar).
3 Pesar la muestra en estado seco (G1), se repite las pesadas hasta obtener un peso constante.
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2.2. DENSIDAD (D), N.T.P. 251.011
Es la razn de dividir el peso entre el volumen de la muestra, espcimen con un determinado contenido de humedad.
PROBETAS DE ENSAYO:
3 cm. x 3 cm. de seccin y 10 cm. de largo.
3
3
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MADERA SECA AL AIRE EN AMBIENTE NORMALIZADO
Aquella que ha adquirido un equilibrio de humedad en un ambiente de
65%+- 2% de humedad relativa y 20C+- 1C de temperatura, en un
tiempo de 15 das.
D = Gsaire / V
V = Volumen ( b * h * l) , en (cm.)
D : Densidad en (gr./cm.).
G saire: Peso de la muestra secada en el aire (gr.)
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PROCEDIMIENTO A SEGUIR
1 Colocar la muestra en un ambiente de 65% 2% de humedad relativa, a una T = 20C 1C ( tiempo = 15 das )
2 Se toma el peso de la probeta, el gramos (Gaire).
3 Finalmente se toman las medidas de la probeta de manera directa, para obtener el volumen, V = ( b * h * l) en (cm.), obtenindose as la densidad (D).
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III.- DETERMINACIN DE LAS PROPIEDADES MECNICAS
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3.1. COMPRESION AXIAL O PARALELA A LA FIBRA, N.T.P.
251.014
PROBETA DE ENSAYO:
5 cm. x 5 cm. de seccin y 20.00 cm. de largo.
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PROCEDIMIENTO A SEGUIR
1 Colocar la muestra en la maquina, aplicar la carga axial sobre la seccin transversal a una velocidad de 0.60 mm./ minuto.
2 Las deformaciones vs. Carga, se tomaran inclusive despus de la rotura, el deflectmetro se montara sobre la probeta.
NOTA: La rotura debe producirse en el cuerpo de la muestra con la seccin transversal uniforme (se realizar un croquis de la forma de falla, en caso de ensayar varias probetas).
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EXPRESIN DE LOS RESULTADOS:
MODULO DE ROTURA (MOR):
MOR = P / A , en ( kg./cm. )
P: Carga de rotura en (kg.)
A: Seccin de la probeta en (cm.)
MODULO DE ELASTICIDAD (MOE): MOE = PL * L / [ A* DL ]
MOE: Es el mdulo de elasticidad, en (kg./cm.)
PL: Es la carga al lmite de proporcional en (kg.).
L: Longitud o altura de la probeta en cm. (representa la separacin entre las abrazaderas del deflectmetro).
DL: Deformacin experimentada en el lmite proporcional (cm.).
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3.2. COMPRESIN PERPENDICULAR AL GRANO, N.T.P. 251.016
PROBETA DE ENSAYO: 5 x 5 de seccin y 15 cm. de largo
PROCEDIMIENTO A SEGUIR:
1 Colocar la muestra en la maquina de compresin, aplicar la carga axial sobre la seccin transversal a una velocidad de 0.30 mm./ minuto.
2 Las lecturas de las deformaciones para cada carga se tomarn inclusive hasta despus de la rotura de la probeta.
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EXPRESIN DE LOS RESULTADOS:
Con los valores obtenidos de carga vs. Deformacin se deber de elaborar la respectiva grfica, sobre el cual se determina el punto que termina la parte recta y comienza la parte curva del mismo.
Este punto corresponde a la carga lmite proporcional ( PL )
MODULO AL LIMITE PROPORCIONAL (MLP):
Se obtiene de la dividir la carga de falla entre la seccin transversal
de la probeta.
MLP = PL / A
MLP: Es el mdulo al lmite proporcional, en ( kg./cm. )
PL : Carga al lmite proporcional en ( kg. ).
A : Area impresa sobre la probeta en (cm.)
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3.3. ENSAYO DE FLEXIN ESTATICA, N.T.P. 251.017
PROBETA DE ENSAYO:
De; 2.50 cm. x 2.50 cm. de seccin y 41 cm. de largo,
ubicndose sobre una longitud entre apoyos de 35 cm. (viga
simplemente apoyada).
De; 5 cm. x 5 cm. de seccin y de 75 cm. de largo, ubicndose
sobre una longitud entre apoyos de 70 cm. (viga simplemente
apoyada).
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2.5(5)
L= 41(75)
2.5(5)
Lea = 35(70)
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PROCEDIMIENTO A SEGUIR:
1 Colocar la muestra en la maquina Universal (viga simplemente apoyada) sobre dos apoyos metlicos. Aplicar una carga central a una velocidad de 1.30 mm./ minuto, para las probetas de ( 2.5 x 2.5 x 41.00 cm.) y de 2.50 mm./ minuto para probetas de ( 5 x 5 x 75 cm.).
2 Graficar la curva (Carga vs. Deformacin). Las cargas se obtendr a una progresin aritmtica creciente, de 100 200 kg., con la finalidad de determinar el lmite de proporcional ( PL ).
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EXPRESIN DE LOS RESULTADOS:
DETERMINACIN DE LA CARGA (P1) AL LIMITE PROPORCIONAL:
Se determina sobre la curva carga-deformacin, trazando una tangente desde cero y corresponde al punto donde la tangente se separa de la curva.
ESFUERZO DE LA FIBRA AL LMITE PROPORCIONAL (MLP):
Se calcula segn la siguiente expresin;
MLP = (3/2) * P1 * L / [ a * e ]
MLP: Es el mdulo al lmite proporcional, en (kg./cm.)
P1: Carga al lmite proporcional en (kg.)
L : Distancia entre los soportes, luz libre en (cm.)
a : Ancho de la probeta en (cm.)
e : Espesor de la probeta en (cm.)
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MDULO DE RUPTURA (MOR):
MOR = (3/2) * P * L / [ a * e ]
MOR : Es el mdulo de ruptura, en ( kg./cm.2 )
P: Carga mxima en (kg.)
L: Distancia entre los soportes, luz libre entre apoyos, (cm.)
a: Ancho de la probeta (cm.)
e: Espesor de la probeta (cm.)
MODULO DE ELASTICIDAD (MOE):
MOE = P1 * L / [ 4* a * e * Y ]
MOE : Es el mdulo de elasticidad, en (kg./cm.)
P1: Es la carga al lmite de proporcional en (kg.)
Y: Deflexin en el centro de luz al lmite proporcional en (cm.)
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PROBETA DE ENSAYO:
5 cm. x 5 cm. de seccin y 6.50 cm. de altura, el cual debe de
presentar un recorte sobre la seccin transversal de la muestra,
de 2 cm. x 5 cm. y de 1.50 cm. de altura. 5
3
2
6.5
5
5 5
5
1.5
PROCEDIMIENTO A SEGUIR:
1 Colocar la muestra en la mquina Universal y preparar el sistema de carga con el accesorio metlico denominado cizalla, para luego aplicar la carga axial sobre la seccin recortada, a una velocidad de 0.60 mm. por minuto.
2 Se registrar solo la fuerza mxima.
3.4. CORTE CIZALLAMIENTO PARALELO AL
GRANO, N.T.P. 251.013
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EXPRESION DE LOS RESULTADOS:
MODULO DE ROTURA POR CIZALLAMIENTO (MOR):
MOR = P / A
MOR : Mdulo de rotura por cizallamiento en (kg./cm.)
P : E s la carga mxima soportada por la probeta en (kg.)
A: Area del plano en que se produce el cizallamiento en (cm.)
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3.5. IMPACTO TENACIDAD, N.T.P. 251.018:
PROBETA DE ENSAYO:
2 cm. x 2 cm. de seccin y 28 cm. de longitud.
PROCEDIMIENTO A SEGUIR:
1 Colocar la probeta (como una viga simplemente apoyada) a una longitud entre apoyos de 24 cm. Alrededor de su parte media se coloca un aro que la conecta con la cadena que transmite la energa generada por la cada de la pesa.
2 La probeta a ensayar se orientara de tal forma que el impacto se produzca en el centro de la probeta alternativamente sobre las caras radial y tangencial.
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3 La posicin del peso en el pndulo y el ngulo inicial (30, 45 60) del mismo, depende de la madera a ensayar.
4 Los resultados ms satisfactorios se obtienen cuando la diferencia entre el ngulo inicial y final es por lo menos 10.
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EXPRESIN DE LOS RESULTADOS:
Estar expresado en (kg.- m.)
L= 28 cm.
Lea = 24 cm.
2 cm.
2 cm.
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3.6. TRCCION PERPENDICULAR A LA FIBRA (ET), N.T.P. 251.086 AFNOR NF B51-010:
PROBETA DE ENSAYO:
2 cm. x 2 cm. de seccin y de 7 cm. de longitud, estas probetas tienen unas ranuras centrales en forma de gancho que hacen posible adaptarse a la mquina de ensayo.
La direccin de las fibras estarn dispuestas perpendiculares al eje de carga de la probeta.
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PROCEDIMIENTO A SEGUIR:
1 Se miden las dimensiones de las probetas en los ejes de la misma, luego se ubicar la probeta en la mordaza y se centrar correctamente.
2 Luego se aplica la carga progresivamente hasta la falla. La velocidad de carga ser de 2.50 mm./ minuto.
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EXPRESIN DE LOS RESULTADOS:
El esfuerzo unitario de traccin o tensin
se debe de expresar en (kg./cm.) y se
calcular de la siguiente manera;
ET = P / A
P: Carga de rotura, en (kg.)
A: Area de la seccin mnima, en (cm.)
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ENSAYO DE TRACCIN ASTM D143:
El esfuerzo unitario de traccin se expresar en (kg./cm.).
Se calcular con la siguiente frmula;
ET = P / A
P: Carga de rotura, en (kg.)
A: Area de la seccin, en (cm.)
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La madera se vende por (pies )
Los pies , se obtiene de multiplicar las dimensiones de la seccin transversal (ancho () por el alto () ) y por el largo
expresado en (pies), todo dividido entre 12
IV.- COMPRA DE MADERA:
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EJEMPLO:
Se tiene un cuartn de 2 x 4 x 9 , calcular cuanto me costara 10 unidades similares, si el (pie ) cuesta S./ 8.00 nuevos
soles.
METRADO = 2 x 4 x 9 = 6 pies
12
Me costara: 6 pies x (S./ 8.00 / pie ) x 10 = S./ 480 soles.
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METRADO DE MADERA
OBRA :
PROPIETARIO:
FECHA :
NUMERO NUMERO SECCION LONGITUD METRADO METRADO
DESCRIPCION UNIDAD ELEMENTOS DE PIEZAS b " H " ( m.) ( pies ) ( pies. 2 ) TOTAL
IGUALES POR ELEMENTO ( pies. 2 )
REALIZADO POR: LONGITUD TOTAL:
REVISADO POR:
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GRACIAS POR
SU ATENCIN
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