Capitulo 1: INTRODUCCIN1.1 GENERALIDADES .................................................................................................. 11.2 ANATOMA DE LA MADERA............................................................................... 21.3 TENSIONES DE CRECIMIENTO........................................................................... 81.4 ANISOTROPA........................................................................................................ 91.5 ASPECTOS MEDIOAMBIENTALES DE LA MADERA.................................... 11CAPITULO 2: PROPIEDADES FSICAS Y MECNICAS2.1 PROPIEDADES FSICAS....................................................................................... 192.2 PROPIEDADES MECNICAS.............................................................................. 292.2.1 Introduccin.................................................................................................... 292.2.2 Propiedades mecnicas de la madera .............................................................. 302.2.3 Ensayos para la determinacin de las propiedades mecnicas........................ 362.2.4 Factores que influyen en las propiedades mecnicas ...................................... 382.2.4.1 Contenido de humedad ................................................................... 382.2.4.2 Duracin de la carga....................................................................... 402.2.4.3 Calidad de la madera.......................................................................422.2.4.4 Temperatura ....................................................................................442.2.5 Efecto del tamao de la pieza en la resistencia................................................442.3 VALORES CARACTERSTICOS DEL MATERIAL............................................462.3.1 Introduccin ....................................................................................................462.3.2 Valores caractersticos.....................................................................................46CAPTULO 3: PRODUCTOS DE MADERA CON USO EN ESTRUCTURAS3.1 INTRODUCCIN....................................................................................................533.2 MADERA EN ROLLO............................................................................................533.2.1 Introduccin ....................................................................................................533.2.2 Materiales ........................................................................................................543.2.3 Dimensiones ....................................................................................................543.2.4 Clasificacin visual .........................................................................................553.2.5 Clases resistentes.............................................................................................553.3 MADERA ASERRADA..........................................................................................573.4 MADERA EMPALMADA......................................................................................693.5 MADERA ASERRADA ENCOLADA ...................................................................713.6 MADERA LAMINADA ENCOLADA...................................................................753.7 MADERA MICROLAMINADA.............................................................................863.8 MADERA RECONSTITUIDA ............................................................................... 943.9 TABLEROS DERIVADOS DE LA MADERA...................................................... 973.10 PANELES CONTRALAMINADOS DE MADERA........................................... 103CAPITULO 4: BASES DE CLCULO4.1 INTRODUCCION................................................................................................. 1134.1.1 Normativa ..................................................................................................... 1134.1.2 Vida til. ....................................................................................................... 1144.1.3 Durabilidad ................................................................................................... 1144.1.4 Estados lmite................................................................................................ 1144.2 PROPIEDADES DEL MATERIAL...................................................................... 1154.2.1 Factores que influyen en las propiedades...................................................... 1154.2.1.1 Contenido de humedad de la madera. Clases de servicio ............. 1164.2.1.2 Duracin de la carga. Clases de duracin de la carga................... 1184.2.1.3 Calidad de la madera. Clasificacin ............................................. 1204.2.2 Aplicacin de los valores caractersticos del 5 percentil y valores medios . 1214.2.3 Valores de clculo......................................................................................... 121

1.1 GENERALIDADES

1.2 Anatoma de la madera

La madera es una sustancia fibrosa, organizada, esencialmente heterognea, producida por los rboles.Sus propiedades y posibilidades de empleo son la consecuencia de sus constituyentes, su organizacin y composicin qumica de las clulas que la constituyen.El origen vegetal de la madera, hace de ella un material con unas caractersticas peculiares que la diferencia de otros de origen mineral.Elementos orgnicos de que se componen: Celulosa: 40-50% Lignina: 25-30% Hidratos de carbono: 20-25% Resina, tanino, grasas: 5-15%

1.2.1. Anlisis de los componentes:

-CELULOSA:La celulosa es el principal componente estructural de la madera. Sera el equivalente a las armaduras en el hormign armado.La celulosa es un polmero lineal, cuya frmula es (C6 H10 O5) n siendo el valor de n varios miles de unidades.

-HIDRATOS DE CARBONO:Se considera a los hidratos de carbono como agente cementante que mantiene aglomeradas las microfibras y evita fisuras cuando las fibras de la madera son sometidas a esfuerzos de torsin, flexin o compresin que actan sobre ellas.

-LIGNINA:Podramos decir que la lignina acta como impermeabilizante de las cadenasde celulosa (muy hidrfilas) y como aglomerante de las estructuras fibrilares de las clulas.

1.2.2. Estructura macroscpica:Al observar el tronco de un rbol podemos observar un materialheterogneo, formado por diversas capas superpuestas que van dotando a la medara de cada zona de unas caractersticas propias. En la figura que se muestra a continuacin se pueden observar las diferentes capas:

-Corteza: Capa exterior del tronco. Tejido impermeable que recubre laalbura y protege al rbol.

-Albura: Se encuentra en la parte externa del tronco, bajo la corteza.Constituida por tejidos jvenes en perodo de crecimiento (zona viva). Contienemucha savia y materias orgnicas. De coloracin ms clara que el duramen, ms porosa y ms ligera, con mayor riesgo frente a los ataques biticos.-Duramen: Madera de la parte interior del tronco. Constituido por tejidos que han llegado a su mximo desarrollo y resistencia (debido al proceso de lignificacin.) De coloracin, a veces, ms oscura que la exterior. Madera adulta y compacta.Es aprovechable.La duraminizacin(transformacin dealbura a duramen)de la madera secaracteriza por unaserie de modificacionesanatmicas y qumicas,oscurecimiento,aumento dedensidad y mayorresistencia frente alos ataques de losinsectos. 1.2.3 Estructura microscpica:Como se ha visto la madera no es un material homogneo, est formado por diversos tipos de clulas especializadas que forman tejidos. Estos tejidos sirven para realizar las funciones fundamentales del rbol: conducir la savia, transformar y almacenar los alimentos y formar la estructura resistente o portante del rbol.Por lo tanto, se puede considerar la madera como un conjunto de clulasalargadas en forma de tubos, paralelos al eje del rbol y muy variables, unidas entre s por una sustancia llamada materia intercelular o laminilla media, y a su vez trabadas por otro tipo de clulas, colocadas perpendicularmente a las anteriores y en el sentido radial del tronco, formando los llamados radios leosos. La variedad de tipos de clulas y la forma de unirse, definen la infinidad de especies diferentes de madera que existen.

1.3 TENSIONES DE CRECIMIENTO

1.4 ANISOTROPA

1.5 ASPECTOS MEDIOAMBIENTALES DE LA MADERA

CAPITULO 2: PROPIEDADES FSICAS Y MECNICAS

2.1 PROPIEDADES FSICASLas propiedades fsicas de la madera son aquellas que determinan su comportamiento frente a los distintos factores que intervienen en el medio natural, sin producir ninguna modificacin mecnica o qumicaBsicamente las propiedades fsicas de la madera estn determinadas por los factores inherentes a su organizacin estructural. Es decir son aquellas propiedades que determinan su comportamiento ante los distintos factores que intervienen en el medio ambiente normal, sin producir ninguna modificacin qumica en su estructura. Estos pueden resumirse en:La cantidad de sustancia presente en la pared celular en un volumen de maderadeterminado.La cantidad de agua presente en la pared celular.La proporcin de la composicin de los componentes qumicos primarios de la pared celular y la cantidad y naturaleza de las sustancias extraas presentes.El arreglo y orientacin de los materiales de la pared en la clula y en los diferentes tejidos.El tipo, tamao, proporcin y arreglo de las clulas que conforman el tejido maderable.El primero de estos factores se mide por medio del peso especfico o la densidad, y estas propiedades son los ndices ms tiles para predecir el comportamiento fsico de la madera.El segundo factor afecta profundamente el comportamiento fsico de la madera, no slo porque la adicin de agua a la pared celular cambia su densidad y dimensiones, sino tambin por su efecto sobre la plasticidad y transferencia de energa dentro de la pieza de madera.El tercero de estos factores es responsable de las propiedades especiales de algunas maderas, as como de las desviaciones o variabilidades que presentan en su comportamiento cuantitativo.Los dos ltimos factores son la causa de las grandes diferencias que se encuentran en la respuesta fsico-mecnica de la madera con respecto a la direccin del grano (fibra), o comportamiento anisotrpico de la madera.Probetas de madera, para las Propiedades Fsicas, segun la Norma Tcnica Peruana, con dimenciones de 3x3x10 cm.

a. Contenido de Humedad CH:La madera es una sustancia higroscpica, es decir, tiene afinidad por el agua en forma lquida y gaseosa. Esta propiedad de la madera es dependiente de la temperatura y la humedad de la atmsfera circundante. En consecuencia, el contenido de humedad de la madera variar con los cambios en las condiciones atmosfricas que la rodean. Todas las propiedades fsicas de la madera son grandemente afectadas por las fluctuaciones en el contenido de humedad. Para utilizar la madera en forma adecuada es imprescindible conocer su contenido de humedad, entender su localizacin y el movimiento del agua a travs de ella.Estufa elctrica, secando muestras de maderas, para hallar el Contenido de Humedad. Densidad Bsica DB:Una de las caractersticas ms importantes de la madera es la densidad bsica, que se define como la relacin entre el peso seco al horno y su volumen verde. La densidad de la madera tiene gran influencia en las propiedades mecnicas.Pesando las probetas y obteniendo el volumen,para poder hallar la Densidad Bsica

c. Contraccin de la Madera:Es el cambio dimensional que experimenta la madera en el sentido tangencial, radial, longitudinal y volumtrico; cuando pierde humedad por debajo del punto de saturacin delas fibras. La contraccin de la madera se expresa en %. Este cambio dimensional que ocurre en la madera no solo est en funcin de la cantidad de agua presente, sino tambin de la cantidad de sustancia de la pared celular; mientras mayor es la cantidad de material presente, mayores sern los cambios dimensionales posibles por variaciones en el contenido de humedad.

2.2 PROPIEDADES MECNICAS

Las propiedades mecnicas de la madera pueden ofrecernos, igual que las propiedades fsicas, informaciones muy valiosas para su utilizacin e industrializacin.Las propiedades mecnicas de la madera son la expresin de su comportamiento bajo la aplicacin de fuerzas o cargas. Este comportamiento puede sufrir variadas modificaciones, dependiendo del tipo de fuerza aplicada y de las diferencias bsicas en la organizacin estructural de la madera. Una fuerza expresada por unidad de rea o volumen es un esfuerzo.

Existen tres tipos de esfuerzos primarios que pueden actuar sobre un cuerpo. La fuerza puede actuar en compresin, si reduce una dimensin o el volumen del cuerpo (esfuerzo compresivo). Si la fuerza tiende a aumentar la dimensin o el volumen, la misma ser una fuerza de tensin y entonces se desarrollar unesfuerzo de traccin. Cuando las fuerzas tienden a desplazar una porcin del cuerpo sobre la otra en direccin paralela al plano de contacto, se desarrollanesfuerzos decizallamientoo esfuerzos cortantes. Los esfuerzos de flexin resultan de la combinacin de los tres esfuerzos primarios y el efecto que producen es el de la curvatura, flexin o pandeo.La relacin del cuerpo al esfuerzo aplicado se conoce con el nombre de resistencia del material y como ya se sabe que existen diferentes esfuerzos, tambin existen diferentes resistencias, entre ellas, resistencias a la compresin, a la tensin y al cizallamiento, no a la flexin.Las propiedades mecnicas se refieren a la resistencia que ofrece la madera a los diferentes esfuerzos a que es sometida cuando est en uso. Son valores numricos promedios de resistencia, expresados en kilogramos por centmetrocuadrado,que tienen importanciaen la determinacin de los usos y, sobre todo, para calcular los valores de diseo que se emplean en el clculo estructural.

2.2.3 Ensayos para la determinacin de las propiedades mecnicasEnsayo de Flexin Esttica

La flexin esttica es la resistencia que ofrece la madera a una carga que acta sobre una viga. La resistencia de la madera a la flexin depende de variosfactores, tales como los defectos de crecimiento [nudos y desviaciones de las fibras, entre otras), densidad, contenido de humedad, temperatura y duracin de la carga.

Los valores numricos promedios de flexin esttica sirven de base para obtener los valores de diseo, que se emplean en los clculos de las vigas. La flexin esttica se expresa en kilogramos por centmetro cuadrado en los siguientes esfuerzos:

- Esfuerzo de las Fibras en el Lmite Proporcional (EFLP).-La carga aplicada al comienzo es proporcional a la deformacin producida. El momento en el cual no se cumple esta proporcionalidad se conoce como el Esfuerzo de las Fibras en el Lmite Proporcional. A partir de este momento en cualquier instante se produce la falla. Este valor se utiliza en los clculos de los valores de diseo.

ELP = 3P'L/2ae(kg/cm)

- Mdulo de Ruptura (MOR).-Es el esfuerzo en el cual se produce la falla de la viga.Es el mayor esfuerzo aplicado a las fibras externas de la madera cuando la probeta de ensayo se rompe bajo la influencia de una carga. Este criterio sirve para clasificar la madera segn su resistencia a esfuerzos de ruptura. La fuerza es aplicada en el centro de las probetas.

MOR = 3 PL/2ae(kg/cm)

- Mdulo de Elasticidad (MOE).-Es un ndice de la facilidad o dificultad que tienen las maderas para su deformacin. Cuanto mayor es el M0E,menor es su deformacin.Es la relacin lineal entre un esfuerzo y la tensin producidos en el rango de elasticidad de un material (esfuerzos sin producir deformacin), como indicador de su rigidez. Este criterio permite clasificar a la madera por su resistencia a la aplicacin de esfuerzos sin causar deformaciones.

MOE = PL/4ae(kg/cm)

Donde:

P' = Carga al lmite proporcional (kg).P = Carga mxima (Kg).L = Luz de la probeta (70 - 35 cm).a = Ancho de la probeta (cm).e = Espesor de la probeta (cm).Y = Deflexin en el centro de la luz al lmite proporcional.

ENSAYO DE FLEXIN ESTTICA EN LA PRENSA UNIVERSAL Y SUS PARTES SEALADAS.

Importancia del Ensayo de Flexin Esttica:Este ensayo en maderas, es importante porque nos ofrece la resistencia que ofrece la madera a una carga queactasobre una viga. Los valores numricos promedios sirven de base para obtener los valores de diseo, que se emplean en los clculos de las vigas de madera en las construcciones forestales.

Ensayo de Compresin Paralela al Grano

La resistencia a la compresin paralela al grano o a los elementos xilemticos, es la resistencia que ofrece la madera a una fuerza que acta en direccin paralela a las fibras. tambien se puede decir que es la capacidad de sustentar las fuerzas que tienen a acortr un cuerpo. La compresin paralela al grano se expresa en kilogramos por centmetro cuadrado en los siguientes esfuerzos:

- Esfuerzo de las Fibras en el Lmite Proporcional (EFLP).-La carga aplicada al comienzo es proporcional a la deformacin producida. el punto en el cual no se cumple esta proporcionalidad se conoce con el nombre de Esfuerzo de las Fibras en el Lmite Proporcional.

ELP = P'/A(kg/cm)

- Mdulo de Ruptura (MOR).-Tambien llamado resistencia maxima. A partir del EFLP, si se contina aplicando la carga, en cualquier momento se produce la falla. La carga que produce la falla se conoce como Resistencia Mxima a la Compresin Paralela al Grano.

MOR= P/A(kg/cm)

- Mdulo deElasticidad (MOE)

MOE= PD/Ay(kg/cm)

Donde:P'=Carga al lmite proporcional (Kg)P=Carga mxima soportada por la probeta (Kg)D= Distancia entre las abrazaderas del soporte del compresmetro (15 cm)A= Superficie de la seccin transversal de la probeta (cm2).

y= Deformacin al lmite proporcional.

ENSAYO DE COMPRESIN PARALELA AL GRANO EN LAPRENSA UNIVERSAL Y SUS PARTES SEALADAS.

Importancia del Ensayo de Compresin Paralela al Grano: Este ensayo tiene importancia en la construccin, cuando la madera se usa en puntales, postes, pilares,columnas, etc.Ensayo de Tenacidad

Es la capacidad de la madera para resistir cargas (golpe o choque) repentino o absorber energa. Generalmente las maderas de alta tenacidad, presentan grano entrecruzado por que las fibras de la madera estan entrelazadas, lo cual hace que la madera sea dificil de hendir o rajar o sla separacin de las fibras. Estas maderas se doblan o tencionan mucho ms, sin romperse o fracturarse. La tenacidad es una propiedad mecnica y como tal est afectada por las caracteristicas propias del material, es decir presenta una variabilidad depentiendo del tipo de madera que se ensaya, su contenido de humedad, la orientacin de los anillos de crecimiento y la direccin de las fifras, entre otros. Los resultados indican la capacidad de la madera para absorber energa hasta el punto de ruptura y se expresa en Kg - m.

Basicamente existen tres equipos especializados para realizar el ensayo de tenacidad que son: Pendulo Americano, creado por la Un iversidad de Madison EEUU, el Pendulo Aleman y la Maquina AMSLER.

ENSAYO DE TENACIDAD, EN EL PERNDULO AMERICANO.

Importancia del Ensayo de Tenacidad:Este ensayo tiene importancia para determinar si la madera ensayada tiene la capacidad de ser usada en artculos que requieren ser capaces de adsorber cargas de impacto aplicadas repentinamente, as determinar sise puede utilizar como mangos deherramientas (martillos, hachas, escabadoras, etc), artculos deportivos(bates de bisbol, cachas de pistola, etc).

Ensayo de Clivaje

El ensayo de clivaje tambin llamado ensayo de rajadura, es un ensayo mecnico, que muestra cual es la resistencia que ofrece la madera al rajado; dependiendo de la ubicacin de los anillos de crecimiento, con respecto a plano de falla, el clivaje puede ser tangencial: cuando el plano de falla es tangencial a los anillos de crecimiento y radial: cuando el plano de falla es perpendicular a los anillos de crecimiento.Se aplica la siguiente formula:Cl = P/A (kg/cm)Donde:P = Carga maxima (kg).A = Ancho de la probeta (cm).ENSAYO DE CLIVAJE ENLAPRENSA UNIVERSAL Y SUS PARTES SEALADAS.

La importancia del ensayo mecnico de Clivaje,es sobre todo cuando se va a unir la madera con conectores metlicos (clavos y tornillos), como la elaboracin de cajas de empaque clavadas, porque si no se tiene resistencia adecuada cuando se hace penetrar el clavo o tornillo este ejercer un efecto de cua propagando la grieta haciendo una unin dbil.

Defectos de la maderaRecibe este nombre cualquier irregularidad fsica, qumica o fsico-qumica de la madera, que afecte los aspectos de resistencia o durabilidad, determinando generalmente una limitante en su uso o aplicacin. El identificar los defectos de la madera permite clasificarla por aspecto o resistencia. La norma NCh 993 Of. 72 Madera- Procedimiento y criterios de evaluacin para clasificacin, establece diez niveles de defectos de la madera (de la A a la J) en la clasificacin por aspecto. En una clasificacin por resistencia, cada nivel est vinculado a una razn de resistencia y se clasifica segn el grado estructural. Se distinguen, adems, defectos por manipulacin de la madera (secado y elaboracin) y los inherentes a ella, los cuales influyen al momento de clasificarla por aspecto y por resistencia. Sus definiciones y mtodos de clasificacin se encuentranestablecidos en la norma NCh 992 E Of. 72 Madera- Defectos a considerar en la clasificacin, terminologa y mtodos de medicin. A continuacin se exponen los defectos propios de la madera por elaboracin y cuidados en el almacenamiento y proteccin en pie de obra, que repercuten en la resistencia o desempeo de las piezas en servicio. Es importante conocer los trminos relacionados con la geometra de una pieza, extrados de la norma chilena NCh 992, indispensable para comprender las definiciones y mtodos de medicin de los defectos de la madera.Arista: Lnea recta de interseccin de las superficies que forman dos lados adyacentes.Cabeza: Seccin transversal de cada extremo de una pieza.Cantos: Superficies planas, menores y normales a las caras paralelas entre s y al eje longitudinal de una pieza.Caras: Superficies planas mayores, paralelas entre s y al eje longitudinal de una pieza o cada una de las superficies planas de una pieza de seccin cuadrada.Borde de una cara: Zona de la superficie de una cara que abarca todo el largo de una pieza y que queda limitada en el ancho, por una arista y por una lnea imaginaria paralela a la arista y a una distancia de sta igual a la cuarta parte del ancho de la pieza.Zona central de una cara: Zona de la superficie de una cara que abarca todo el largo de una pieza que queda comprendida entre los bordes de la cara. El ancho de esta zona es igual a la mitad del ancho de la pieza. Escuadra: Expresin numrica de las dimensiones de la seccin transversal de una pieza. Se debe especificar en milmetros (mm) de acuerdo a la norma vigente. Como en Chile est arraigado el uso de las pulgadas, se ha considerado conveniente especificar las escuadras de las piezas indistintamente en ambos sistemas, como por ejemplo: 2" x 4" 2x4 41 x 90 mm.

PRODUCTOS DE MADERA CON USO EN ESTRUCTURAS