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C H I L EC H I L EFacultad de ArquitecturaFacultad de Arquitectura

Universidad de ValparaísoUniversidad de Valparaíso

UNIVERSIDAD DE VALPARAISO – CHILE CARRERA de ARQUITECTURA “ARQ 222” Materiales y Procesos 2 Profesor Jaime Farías Córdova

PROGRAMA de la Asignatura

DESCRIPCION DE LA ASIGNATURA Esta Asignatura entrega los conocimientos básicos sobre la naturaleza,características, propiedades, comportamiento, aplicación y puesta en Obra de distintos Materiales de Construcción, de modo de lograr en el estudiante, pormedio del dominio y análisis de las cualidades propias de ellos, desarrollar una imagen de ellos y sus respectivos procesos, como ayuda para la creación yexpresión de sus Proyectos de Arquitectura

OBJETIVOS DE LA ASIGNATURA Entregar los conocimientos necesarios para comprender la relación y coherencia existente entre la forma de la Obra de Arquitectura y las características de surealización física o materialización. Con el análisis de las propiedades,características y comportamiento de los diferentes Materiales de Edificación, asícomo su potencialidad conformadora y expresiva, se pretende desarrollar e incentivar la creatividad tecnológica como apoyo directo al Taller de Diseño Arquitectónico (Taller de Arquitectura)


PROGRAMA de la Asignatura

UNIDADES TEMÁTICAS: • La Obra del Arquitecto y su Materialización

• Análisis de Materiales de Construcción (Consideraciones,

discusión y comentarios sobre los Vidrios, Fibras y Polímeros)

• Las Maderas. Características y Propiedades, Maderas Nativas y Aclimatadas, Maderas Especiales, Maderas Laminadas, Estructuración y Sistemas de Unión, Procesos Constructivos en Madera. Consideraciones, discusión y comentarios

• Aplicaciones en el Diseño y en la materialización de la Obra de

Arquitectura

• Resumen y Conclusiones finales de la Asignatura.


UNIDAD TEMATICA MADERAS(Presentación complementaria de “Guías de Clases” correspondiente)


MADERA LAMINADA


HISTORIALa técnica de laminar madera es bastante antigua. Se utilizó inicialmente para fabricar muebles y artículos deportivos y funcionales (esquíes, raquetas de tenis, palos de golf, etc.). Su aplicación en estructuras, sin embargo, data de 1906, año en que el alemán Hetzer construye en Suiza la primera viga con este materialLa historia de la madera laminada estáindisolublemente ligada al avance en la técnica de los adhesivos desde el Fenol-formaldehído hasta la gran variedad de resinas poliméricas yelastómeros que se ocupan hoy día.


FLEXIBILIDAD en el DISEÑO y CALIDAD FINAL

En la actualidad y atendida su clara flexibilidad para adaptarse al diseño arquitectónico y su demostrada buena calidad final, la Madera Laminada constituye una técnica muy significativa para construir estructuras de grandes luces y variado diseño constructivo


Así puede conformar un elemento mayor y que funciona como una sola unidad estructural (arcos, pilares, vigas, etc.). No presenta limitaciones en la escuadría o en la sección de la pieza, como tampoco en el largo de ella

La MADERA LAMINADA es la unión de varias tablas a través de sus caras y extremos, ubicando sus fibras en la misma dirección


Se pueden utilizar tablas tanto de corte cuarteado como floreado, o bien de cara o canto, debiendoubicarse todas ellas paralelamente al eje del elemento y con sus fibras también paralelas al largo de la pieza.


La construcción con madera laminada permite diseñarelementos de diversas formas y grandes luces sin apoyos intermedios.Su moderado peso permite edificar estructuras de reducida inercia, alcanzando un óptimo comportamiento sísmico.Acepta todo tipo de fijaciones, clavos tornillos, uniones con cola vinílica o epóxica, con placas metálicas u otros conectores disponibles


COMPONENTES y procedimientos


En la determinación de los materiales componentes y según los requerimientos técnicos y arquitectónicos exigibles, se deben considerar algunos aspectos determinantes para especificar las maderas a utilizar (especies y escuadrías)

Resistencia del elemento (s)Aspecto exterior (textura, uniones, color de la madera)Disponibilidad de materia primaDurabilidad y exposición al clima y lugarFacilidad de secado para alcanzar las humedades exigiblesFacilidad para encolar (espacio y forma del elemento)Costos finales


MADERAS para Laminación:

En general cualquier especie de madera es adecuada para laminar. Sin embargo, y comoejemplo, una viga de madera laminada gana en resistencia si la tabla superior y tablas inferiores son de maderas más resistente mecánicamente que el resto.

Como especies de maderas más usadas en éstas técnicas, en general se emplean las maderas Coníferas, destacando entre ellas el Pino Radiata


ADHESIVOS:En general se utilizan los siguientes, considerando para su elección, si se trata de elementos constructivos exteriores o interiores:

• Resorcinol Formaldehído• Melamina, Fenol o Urea Formaldehído• Caseína

• Encolado• Acabado• Tratamiento• Herrajes• Tornillería

PROCEDIMIENTOS A SEGUIR:


APLICACIONESFabricación y/o montaje de muros y elementos soportantes de maderaFabricación y/o montaje de envigados de madera


Fabricación y/o montaje de escaleras de maderaFabricación y/o montaje de estructura de techumbre en maderaProlongación de aleros en estructuras de madera


BALGUNOS EJEMPLOS

A


C


D

FE


G

IH


L

J

K

M


N P

O


Q


VENTAJAS


Se logran elementos homogéneos alcanzando un comportamiento ISOTROPOSe eliminan los DEFECTOS de la madera naturalDISEÑO MÚLTIPLE y variado de elementos arquitectónicosFácilmente CURVABLEUso de tablas cortas y angostas para conformar piezas estructurales de cualquier largo, espesor y ancho SIN RESTRICCIÓN DE FORMASSe pueden obtener elementos estructurales de GRANDES DIMENSIONES, con excelente resistencia mecánicaLa DENSIDAD aumenta un 45 - 50%


El método de fabricación permite el uso de láminas de menor calidad en las zonas de baja resistencia, con la consiguiente ECONOMÍA, y utilizar madera de mejor calidad solo en las zonas de mayor solicitaciones, siendo posible combinar distintas especies según estas.

Sus grandes dimensiones en la sección transversal le otorgan alta RESISTENCIA AL FUEGO, siendo ella superior a construcciones de acero diseñadas para soportar la misma carga (avance de la combustión versus fluencia).

Buena relación PESO-RESISTENCIA por lo cual pueden ser levantados y puestos en servicio con un bajo costo, además de poca sección para autosoporte.


DESVENTAJASEn algunos perfiles de vigas rectas, resultan más caras que las de madera sin laminar, especialmente en un régimen de producción no industrializado

Alto FACTOR DE PERDIDA durante de fabricación (33 a 50% en madera y en adhesivo)

Elevados COSTOS de los Adhesivos

El Adhesivo debe condicionarse AL USO que se dará al elemento (exteriores e interiores)


EQUIPOS Y HERRAMIENTAS para la fabricación, resultan de elevado costo

Se requiere una MANO DE OBRA especializada

No siempre se pueden PRODUCIR EN OBRA, implicando con ello un costo adicional por transporte

Elementos de gran longitud y curvatura son difíciles de MANIPULAR, EMBARCAR y TRANSPORTAR, impactando así el costo final del elemento


UNIONES o ENCUENTROS

Las estructuras de entramados de madera están conformadas por varios elementos de madera entrelazados entre sí. Su armado requiere el ensamble de piezas de madera en ángulos de lo más diversos. En la mayoría de los casos la resolución adecuada de estas uniones caracteriza la calidad de la construcción


Cada forma de unión corresponde a ciertas exigencias específicas. Se pueden diferenciar las uniones a nivel del entrepiso, de la cubierta, con las fundaciones, con los elementos arriostrantes, etc. En muchos casos la buena resolución del encuentro entre piezas da un sello propio a la estructura.


Según la relación de esfuerzos entre las piezas deberá elegirse el sistema más adecuado, cuidando que las dimensiones de los elementos de transmisión, generalmente metálicos, estén en una relación adecuada a la sección de los elementos de madera.

En muchos casos, especialmente en el sistema de columna y viga, estas uniones quedan a la vista y van formando parte del espacio construido. Estos elementos no pasan desapercibidos; además de resolver un problema técnico deben ser pensados como un elemento más del diseño arquitectónico y su impacto en la percepción espacial


ESTRUCTRACION

MADERA LAMINADAen

FORMAS SIMPLES


APOYOS, ANCLAJES y UNIONESSe requiere que las piezas sean resistentes a la humedad debido a que la solución elemental está constituida por un cimiento de Hormigón en el cual se inserta el pilar o columna

La profundidad del empotramiento estará en relación a la altura del pilar y a la carga que estará soportando

EMPOTRADOS


ARTICULADOS


CERCHAS, PORTICOS y ARCOS


EJEMPLOS DE VIGAS RECTAS, CURVAS y de SECCION VARIABLE


ESPECIFICACIONES TECNICAS para MADERA LAMINADA ESTRUCTURAL de PINO RADIATAEJEMPLO

1. DESCRIPCION DEL PRODUCTOPiezas de madera de Pino radiata aserradas, dimensionadas y clasificadas, para ser unidas entre si por medio de adhesivos especiales, formando elementos estructurales verticales (pilares y columnas), y horizontales (vigas)Se utilizan principalmente en la construcción de edificios y galpones de grandes luces, estructuras en base a pórticos y sistema constructivo poste-viga.


2. CRITERIOS BASICOS DE ESPECIFICACIONPara la especificación de madera laminada estructural con Pino Radiata, se deben tener en consideración los siguientes criterios:

Clasificación de la madera de Pino Radiata a utilizar según NCh 2150

Calidad y certificación de los Adhesivos según utilización exterior o interior de los elementos laminados

Tensiones básicas para la madera laminada encolada según NCh 2165

Diseño estructural según NCh 1198


3. MADERASEspecie maderera utilizada: Pino Radiata (como ejemplo)

Clasificación de la madera utilizada: Según NCH 2150

Espesor neto de la madera aserrada utilizable: 50mm. máximo

4. ADHESIVOSInterioresRequisitos establecidos en ASTM D 3024Exteriores Requisitos establecidos en ASTM D 2559


5. REQUISITOS PARA LAS UNIONES EN EXTREMOS Referencia: NCh 2148

La presión requerida debe ser mantenida en toda la superficie de la unión hasta que el adhesivo fragüe. Se logra así el desarrollo total de la resistencia de la unión.

El diámetro de los nudos y agujeros que existan en la superficie inclinada del corte, no debe exceder ¼ del ancho normal de la madera ocupada en las laminas de los elementos traccionados y en las zonas exteriores de elementos flexionados.

Si la unión encolada se materializa con el proceso general de encolado de láminas, asegurar la posición de las piezas a unir con clavos o tarugos de madera.

La inclinación mínima de bisel debe ser 1:10


NORMATIVAS para MADERA LAMINADA(Para la industria a nivel internacional)

La producción de madera laminada encolada, será acorde con los requerimientos y bajo el control de calidad de:

DIN 68140 Uniones y entalladuras múltiples para la unión de testas en madera de construcciónDIN 4074 Condiciones de calidad para madera aserrada en construcciónDIN 4102 Comportamiento al Incendio de Materiales de ConstrucciónDIN 52183 Determinación del grado de humedad de la maderaDIN 68800 Protección de la madera en la construcción


DIN 68141 Ensayos de colas y uniones encoladasDIN 931/933 TornilleríaDIN 934 TuercasDIN 126 ArandelasDIN 1052 Construcción en madera. Cálculo y

ejecución:• Tensiones admisibles a flexión 14 N/mm2• Tensiones admisibles a compresión 11 N/mm2• Tensiones admisibles a compresión transversal 2,5 N/mm2• Tensiones admisibles a cortadura longitudinal 0,9 N/mm2• Tensiones admisibles a cortadura transversal 1,2 N/mm2• Módulo de elasticidad paralela a fibra 11.000 N/mm2• Módulo de elasticidad ortogonal a fibra 300 N/mm2• Módulo de elasticidad tangencial 500 N/mm2


Certificado de HomologaciónCertificado "DIN 1052 - A" de calificación.

Control - Ensayos - GarantíasSe realizarán los controles y ensayos externos e internos que a continuación se indican:

• Control de humedad• Pruebas de encolado• Pruebas de cizallamiento de las juntas de cola• Clasificación


Registro - Memoria de Encolado• Cliente y Fecha• Número de prensada• Especie y Calidad• Dimensiones de la estructura• Contenido en humedad de la madera y su registro• Tiempo para el inicio de la aplicación del adhesivo• Tiempo para el inicio y final del proceso de prensa• Temperatura ambiente en la nave de prensado• Contenido de humedad del ambiente en la nave de prensado• Presión en la prensa• Número de partida de la resina• Número de partida del catalizador• Gramos por m2 de la mezcla ( resina + catalizador )• Firma del responsable autorizado de la prensa


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