proyecto de madera parte 1
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MIDUVI CCQ
CÓDIGO ECUATORIANO PARA LA
CONSTRUCCIÓN
SECCIÓN MADERAS
PROYECTO DE NORMA
Ing. Hugo Bravo Burneo
Ing. Guillermo Gómez Orejuela
Arq. Fabián Melo Moreno
Arq. Fernando Rojas
Ing. Jorge Orbe Velalcázar
Ing. Edgar Vásquez Merino
Quito, marzo 2.010
PROLOGO
La información técnica que sustenta el proyecto de “Código de Construcción con
Madera”, es la que se encuentra en el “MANUAL DE DISEÑO PARA MADERAS DEL GRUPO ANDINO”, editado por la Junta del Acuerdo de Cartagena y es la siguiente:
- Propiedades Físico – mecánicas de madera del Grupo Andino para el diseño de vigas y columnas
- Armaduras ligeras
- Resistencias admisibles de muros de corte - Resistencias admisibles de uniones estructurales - Coeficientes para el diseño sismo-resistente
- Empuje debido al viento - Ayudas de diseño
La información del Manual está respaldada por un número grande de ensayos tecnológicos realizados en los países de la Subregión Andina (proyectos andinos de desarrollo tecnológico en el área de los recursos forestales tropicales), así como
investigaciones en otros países.
PROYECTO DE NORMA
CÓDIGO ECUATORIANO PARA LA CONSTRUCCIÓN
SECCIÓN MADERAS
CAPITULO 1
GENERALIDADES
1.1. INTRODUCCIÓN
El Ministerio de Desarrollo Urbano y Vivienda, interesado en implementar en el país, un
agresivo programa de vivienda, ha identificado la necesidad de contar con el Código
Ecuatoriano de la Construcción, para lo suscribió un convenio con la Cámara de la
Construcción de Quito, para que ésta implemente un proceso de elaboración del
mencionado Código, con el apoyo de profesionales relacionados a esta actividad.
El Ecuador como miembro de la Junta del Acuerdo de Cartagena, participó en los años
ochentas, conjuntamente con Venezuela, Colombia, Bolivia y Perú, en el Proyecto
Andino de Desarrollo Tecnológico en el Área de los Recursos Forestales PADT REFOR,
con la finalidad de desarrollar el Estudio Integral de la Madera para la Construcción, al
término del cual generó algunas publicaciones. Entre las más importantes están el
Manual de Diseño para Maderas del Grupo Andino (1.982); Manual de Clasificación
Visual para Madera Estructural; Tablas de Valores Promedio de las Propiedades Físicas
y Mecánicas de la Madera de 104 Especies del Grupo Andino (1.981), Manual del
Grupo Andino para el Secado de Maderas. Editorial Carvajal (1.988) Manual del Grupo
Andino para la Preservación de Maderas. Editorial Carvajal 1.988. Estos documentos
han servido de base para la elaboración del presente Código, en el área de maderas,
porque están sustentados en miles de ensayos efectuados en los diferentes
laboratorios de los 5 países del Pacto Andino.
En el contenido de las diferentes disposiciones, se hará referencia a valores u otra
información que los proveedores y constructores con madera deben considerar, como
elementos vinculantes de este Código.
EL RECURSO FORESTAL
Según cálculos estimativos, el país consume actualmente 5 millones de metros
cúbicos/año de madera rolliza para diferentes usos: tableros contrachapados, muebles,
construcción en general y leña y carbón; cuya fuente principal de abastecimiento es el
bosque nativo, que alcanza un 70 % (3,5 millones de m3) y el restante 30 % de
plantaciones forestales.
Lamentablemente las estadísticas forestales del país son incompletas. Algunas fuentes
oficiales expresan que existen aproximadamente 3 millones de hectáreas de bosques
nativos de producción, pero únicamente un millón de ellas se encuentran al momento
accesible. Si se considera que con un aprovechamiento sostenible, de cada hectárea de
bosque nativo se puede obtener en promedio 1,5 m3 anuales, entonces la producción
sostenida es de 1,5 millones de m3, con un déficit de 2 millones de m3, que son
cubiertos con madera de tala ilegal o de la conversión de bosque nativo a actividades
agropecuarias.
El uso de madera para la construcción, debe provenir de bosque nativo manejado
sustentablemente, de preferencia de plantaciones forestales, cuyos volúmenes
(mínimo 250 m3/ha), son mayores que de bosque nativo (20 a 25 m3/Ha)
RECURSO RENOVABLE
La madera proviene del recurso forestal (bosque nativo y plantaciones forestales), que
tiene un carácter renovable, si se manejan bajo la concepción de sustentabilidad; caso
contrario, éste se degrada y puede extinguirse. Adicionalmente en los bosques primarios
existe una amplia variedad de especies forestales potencialmente maderables de las que
solo un limitado número han sido estudiadas, de las que existe información que permite ser
usada en la industria de la construcción
Este código no pretende regular el manejo de los bosques, pero si asegurar el uso de
la madera, de procedencia legal, autorizada y supervisada por la autoridad
competente.
MANEJO FORESTAL SUSTENTABLE
El Departamento Forestal de la FAO tiene como tema de política central para promover
en el mundo, el concepto de “Manejo Forestal Sostenible” que implica regular la
extracción, de acuerdo a la productividad del bosque, sus ciclos productivos y
mantención de las condiciones de biodiversidad. Estas medidas son propiciadas por los
países desarrollados, principalmente de Europa, lo que tuvo un reconocimiento mundial
en la Cumbre de Río en 1992. Los países pertenecientes a la OIMT (Organización
Internacional de Maderas Tropicales) tienen compromisos en este mismo sentido. El
Banco Mundial y la WWF unen esfuerzos para generar programas con similar objetivo.
1.2. LA MADERA: PROPIEDADES FISICAS Y MECANICAS
La madera por su carácter orgánico- vegetal tiene características propias que la
diferencian de otros materiales de construcción por ejemplo el acero y el hormigón, en
consecuencia el diseño, cálculo y construcción con madera, debe tener en cuenta sus
particularidades
Las propiedades generales, físicas y mecánicas, aún para una misma especie, tienen
un amplio margen de variabilidad debido a las condiciones de crecimiento del árbol,
relacionados con la latitud, calidad del suelo y características del clima (altitud,
temperatura y precipitación), procedencia de bosques nativos o plantados, manejo
silvicultural, etc.
La madera proveniente de la albura del árbol posee en general, propiedades de
resistencia mecánica y de resistencia al ataque de hongos e insectos, menores que la
madera de duramen
1.3. OBJETIVO
Este Código establece las regulaciones sobre características de forma, tamaño, calidad
y tipo, así como las condiciones mínimas de uso de la madera, para garantizar una
mayor vida útil y un grado mínimo de seguridad, para los usuarios de las edificaciones.
1.4. ALCANCE DEL CÓDIGO
1.4.1. El presente Código Ecuatoriano de la Construcción es de aplicación obligatoria
en todo el territorio nacional, en todo lo que se relaciona con la construcción de
edificaciones en las que se utilice la madera escuadrada como material
estructural.
1.4.2. Las disposiciones constantes en este Código se aplicarán a todas las personas
naturales y jurídicas dedicadas a la construcción de edificaciones que utilicen
estructuras de madera, así como los proveedores de madera estructural que
dispongan la Patente de Proveedores de madera estructural.
1.4.3. Para fines del presente Código entiéndase como edificaciones a las
construcciones de viviendas, teatros, coliseos, cines; torres de control, puentes,
de carácter temporal o permanente.
1.5. DE LAS CONDICIONES DE USO DE LA MADERA
1.5.1. Procedencia del material.- La Autoridad Forestal del Ecuador deberá
controlar, en los depósitos e industrias de la madera en todo el país, la procedencia
legal de la madera a utilizarse en la construcción de viviendas y otras edificaciones,
que utilicen la madera como material estructural.
1.5.2. Establecimientos Autorizados.- La Autoridad Forestal Nacional, extenderá la
correspondiente Patente de Proveedor de Madera Estructural, a los interesados que
cumplan con los requisitos siguientes:
a) Se abastezcan de madera proveniente de Programas de aprovechamiento y
de corta, autorizados por el Ministerio del Ambiente, es decir de
procedencia legal.
b) Poseer una infraestructura de secado al horno y preservación al presión o
inmersión.
c) Estar dispuestos a asumir las responsabilidades civiles y penales que se
deriven del uso de materiales defectuosos.
Toda persona natural o jurídica, responsable de la construcción de edificaciones con
material estructural de madera, deberá proveerse del material, en los establecimientos
de comercio de madera estructural, autorizados por la Autoridad Nacional Forestal.
1.5.3. De los proveedores de madera estructural.- Los proveedores de madera
estructural, deberán entregar a los compradores, una lista de las piezas con sus
dimensiones y la certificación de sus productos estructurales, con la siguiente
información:
Identificación de la madera (nombre común, nombre científico),
Contenido de humedad de la madera secada al horno,
Densidad específica básica promedio (a un contenido de humedad del
12 %) y grupo estructural.
Retención y Penetración, y nombre del preservante utilizado, para el
caso de maderas que requieran de preservación.
Cumplimiento de la Norma de Clasificación Visual para Madera
Estructural.
1.6. DEFINICIONES DE LOS PRINCIPALES TÉRMINOS
Notas importantes:
En esta sección se indican las definiciones empleadas en el Código; sin
embargo en el Anexo No. 1. se incluyen otras definiciones que pueden
aportar a una mejor comprensión de textos.
Cuando se trate de términos que constituyen defectos en la madera, sus
límites permisibles se podrán encontrar en el Manual de Clasificación Visual
para Madera Estructural, documento elaborado en el Marco del Proyecto
PADT-REFORT, del Ex Pacto Andino, y reproducido por la CCQ)
Para efectos de la aplicación de este Código, se adoptan las siguientes definiciones
técnicas de términos, usados para la madera
ABARQUILLADO
Es el alabeo de una pieza cuando las aristas o bordes longitudinales no se encuentran
al mismo nivel de su zona central.
ACEBOLLADURA
Es la separación del leño entre dos anillos de crecimiento consecutivos.
ALABEO
Deformación de una pieza aserrada que se produce por deficiencias del secado, cuya
manifestación es la curvatura de sus ejes longitudinales (arqueadura, encorvadura),
transversal (abarquillado o acanaladura); o de ambos (torcedura o revirado).
ALBURA
Porción de madera localizada en la parte externa del tronco, frecuentemente de
coloración más clara que el duramen. procedente de los tejidos vivos del árbol, con
propiedades de resistencia mecánica y de resistencia al ataque de hongos e insectos,
menores que la madera de duramen, por lo que debe usarse como material estructural
únicamente luego de haber sido preservada mediante alguno de los métodos a
presión.
ALERO
Parte inferior del tejado que sobresale de la pared
ANHIDRO
Estado de la madera, sin contenido de humedad
ANILLO DE CRECIMIENTO
Bandas de tejido que se observan en el corte transversal de tronco y de madera
aserrada en forma de coronas sucesivas, que corresponden al tejido formado en una
etapa de crecimiento.
ANISOTROPÍA
Propiedad de ciertos materiales que, como la madera, presentan características
diferentes según la dirección que se considere
APILAR
Es el proceso de arrumar ordenadamente la madera, formando lotes o pilas más o
menos homogéneas, a fin de secarla o almacenarla.
ARISTA
Línea de unión entre dos caras adyacentes en una pieza de madera serrada.
ARISTA FALTANTE
Es un defecto que se visualiza por la ausencia de un segmento de la pieza, y que
afecta la continuidad de la pieza, reduciendo por lo tanto su resistencia mecánica.
ARMADURA
Arreglo de elementos que forman triángulos entre sí, formando estructuras para cubrir
luces mayores que si se usan vigas
ARQUEADURA
Es el alabeo o curvatura a lo largo de la cara de la pieza.
ARRIOSTRADO
Elemento unido, apoyado o reforzado por elementos simples, no principales, que sirven
de unión.
ARTICULACIÓN
Enlace de dos piezas, de tal manera que puedan existir movimientos angulares de una
de ellas respecto de la otra.
ASERRAR
Es la operación de cortar la madera a partir de una troza, y darle una escuadría
determinada con sierra manual o eléctrica.
BAHAREQUE
Sistema de paneles: pies derechos y recubrimiento de caña, guadua o madera y
enlucidos.
BASTIDOR
Armazón que sirve de base para recubrimientos, ventanas, u otros.
BOTAGUAS
Elemento final, o prolongación de otro que sirve para goteo de agua en ventanas o
cubiertas.
CABEZA
Superficie de la pieza localizada en los extremos de la misma, perpendicular a las caras
y cantos.
CANTO
Es la superficie longitudinal de una pieza aserrada, con menor área que sus caras.
CANTEAR
Es la operación destinada a obtener cantos rectos y paralelos en piezas provenientes
de trozas.
CARA
Es la superficie longitudinal de una pieza aserrada con mayor área, paralela a la
dirección de la fibra.
CARGA
Fuerza que se aplica, peso de un objeto sobre otro
CARTELA
Escuadra de madera, que sirve de unión de varios elementos en apoyos de armaduras
CELOSÍA
Armadura que se usa como viga o columna. Unión de triángulos que forman una
celosía
CEPILLAR
Es la operación mediante la cual se alisan las superficies de una pieza.
CERCHA
Armadura, generalmente triangular para cubiertas
CIELO RASO
Tumbado falso bajo cubierta u entrepiso
CIMIENTO
Parte de la estructura destinada a recibir las cargas y transmitirlas al terreno
COLUMNA
Apoyo generalmente vertical, de medida longitudinal muy superior a la transversal,
cuyo fin principal es soportar esfuerzos de compresión.
CONTENIDO DE HUMEDAD CH
El contenido de humedad (CH) de la madera es la cantidad de agua que contiene una
pieza de madera en un momento dado, que se expresa como un porcentaje de su peso
anhidro.
CONTRACCIÓN DE LA MADERA
Es la reducción de la dimensión de la madera por disminución de su contenido de
humedad durante el secado; a partir del 30 % aproximadamente hasta la condición
anhidra (CH= 0%).
CORTE LONGITUDINAL
Es el corte paralelo al eje longitudinal de una pieza, que a su vez, puede ser en el
sentido radial, tangencial u oblicuo.
CORTE RADIAL
Es el resultante de un corte longitudinal, paralelo a los radios y perpendicular a los
anillos de crecimiento.
CORTE TRANSVERSAL
Es el corte perpendicular al eje longitudinal de una pieza.
CUERDA
Elemento superior o inferior de una cercha.
CUARTÓN
Es la pieza aserrada, labrada y/o cepillada, con un espesor uniforme entre 30 y 50 mm,
un ancho mayor de 100 mm y longitud variable.
CUMBRERA
Elemento o elementos situados la parte más alta de la unión de planos de cubiertas
DEFORMACIÓN
Variación de la forma de un elemento estructural por acción de las cargas.
DEFECTO
Es la irregularidad que presenta la madera afectando sus propiedades, lo que
determina, generalmente, una limitación en su uso.
DEFECTO DE ASERRADO
Es la imperfección o irregularidad que se presenta en una madera durante el aserrío,
y, es también, la variación que ocurre en lo que tiene que ver con las dimensiones de
una pieza.
DENSIDAD DE LA MADERA
Es la relación que existe entre la masa y el volumen de una pieza de madera, a un
determinado contenido de humedad. En el Sistema Internacional se expresa en gr/cm3
o kg/m3. Según las condiciones de humedad de la madera, se conocen algunos tipos
de densidad:
DENSIDAD VERDE O SATURADA
Es la relación que existe entre la masa y el volumen de la madera en estado verde o
saturado, con un contenido de humedad mayor al 30 %.
DENSIDAD SECA AL AIRE
Relación que existe entre el peso y el volumen de la madera en estado seco al aire,
con un contenido de humedad de alrededor al 12 %.
DENSIDAD SECA AL HORNO O ANHIDRA
Relación que existe entre el peso y el volumen de la madera en estado anhidro, es
decir con un contenido de humedad del 0 %.
DENSIDAD BÁSICA
Es la relación entre el peso de la madera en estado anhidro y su volumen en estado
verde o saturado (CH mínimo del 30 %). Es un indicativo de las propiedades
mecánicas que tiene una madera. Es función de la edad, a mayor edad del árbol de
donde procede la madera, su densidad aumenta.
DURAMEN
Porción de madera procedente la parte interna del tronco, de los tejidos muertos y
lignificados del árbol, con propiedades de resistencia mecánica y de resistencia al
ataque de hongos e insectos, mayores que la albura. Frecuentemente de coloración
más obscura que la albura.
DURAMEN QUEBRADIZO
Madera en una zona de aproximadamente 10 cm de diámetro adyacente a la médula,
caracterizada por una fragilidad anormal. Se presenta en forma de grietas de media
luna. Es más frecuente en árboles viejos y pueden presentar deterioro.
ENSAMBLE
Unión o acoplamiento de dos piezas que no requieren ser reforzadas por tornillos o
clavos para permitir su desmontaje
ENCORVADURA
Es el alabeo o corvadura a lo largo del canto de la pieza. Tolerancia: se permite 1 cm
por cada 300 cm o su equivalente.
ENTRAMADO
Armazón de madera que sirve para dar forma y trabazón a una pared, entrepiso o
techo de un edificio en construcción
ENTREPISO
Es el conjunto de elementos que separa un piso de otro en una edificación.
ESBELTEZ
Relación de la altura efectiva dividida por el radio de giro de la sección, en el sentido
considerado
ESCAMADURA
Se observan como escamas superficiales en las caras tangenciales de una pieza de
madera.
ESFUERZO
Carga por unidad de área.
ESCUADRÍA
Es la expresión numérica de las dimensiones de la sección transversal de una pieza.
FALLAS DE COMPRESIÓN
Se observa en las superficies bien cepilladas de una pieza y como arrugas finas
perpendiculares al grano.
GRANO
Es la dirección de las fibras y de otros tejidos longitudinales de la madera, con
respecto al eje principal de una pieza aserrada. Se conoce como Grano Recto,
cuando la dirección de la fibra es paralela al eje principal de la pieza. Grano
inclinado, cuando la fibra guarda cierta inclinación respecto del eje principal de la
pieza.
GRANO ENTRECRUZADO
Es la disposición del grano en forma ondulada y entrecruzada a lo largo de la pieza. Se
lo puede observar mediante un detector de grano.
GRIETAS SUPERFICIALES DE SECADO
Se observan como separaciones discontinuas y superficiales, de aproximadamente 1
mm de separación y 2 a 3 cm de profundidad. Este defecto se produce durante el
proceso de secado
GRUPO ESTRUCTURAL
Es el conjunto de maderas cuya densidad específica básica se encuentra dentro de un
rango de densidades básicas, superior a 0,4 gr/cm3.
HIGROSCOPIA
Propiedad que tiene la madera, mediante la cual es capaz de absorber o eliminar agua
hasta lograr un equilibrio con la humedad relativa del aire que la rodea.
HINCHAMIENTO
Incremento de las dimensiones de una pieza de madera a consecuencia del aumento
del contenido de humedad. Conocido también como expansión.
LUZ
Distancia horizontal interior entre dos puntos de apoyo de una viga, vigueta,
armadura, arco.
MADERA
Material más o menos duro, fibroso y compacto, de origen vegetal, proveniente de las
plantas leñosas (árboles, arbustos y lianas), principalmente de los troncos de los
árboles.
MADERA ROLLIZA
Es aquella susceptible de utilizarse en su forma original (redonda), con o sin corteza.
MADERA ESTRUCTURAL
Aquella que en uso, a más de soportar su propio peso, estará sujeta a esfuerzos
diversos. Por tal razón deberá tener una densidad básica mínima de 0,4 gr/cm3.
MADERA ASERRADA
Es la pieza que se obtiene de una troza de madera, mediante cortes longitudinales y/o
transversales, realizados con sierras normales o con la sierra eléctrica.
MADERA CEPILLADA
Es la pieza nivelada y alisada de una o más de sus caras y/o cantos.
MADERA NO ESTRUCTURAL
Aquella que en uso, no soporta únicamente su propio peso, pudiendo tener una
densidad básica menor a 0,4 gr/cm3.
MADERA PRESERVADA
Es la madera que ha sido sometida a un tratamiento inmunizante con algún tipo de
preservante, a efectos de aumentar su durabilidad y resistencia a los agentes
biológicos deteriorantes y/o al fuego o procesos de intemperización.
MAMPOSTERÍA
Muro o pared, obra de albañilería, construido mediante elementos o mampuestos
unidos por mortero
MANCHA DE PROCESO
Es el cambio de color que puede producirse en la madera, durante los procesos de
aserrado, cepillado y/o almacenamiento.
MANCHA BIOLÓGICA
Es el cambio de color de la madera ocasionado por hongos no xilófagos.
MARCA DE SIERRA
Es la depresión en la superficie de una pieza de madera, producida por un corte
anormal, hecho por los dientes de la sierra.
MEDIA DUELA
Es la pieza aserrada, labrada y/o cepillada, con un espesor variable entre 15 y 35 mm y
su ancho entre 50 y 100 mm.
MÉDULA
Es la pequeña zona de tejido esponjoso ubicado en el centro del duramen. Es
susceptible al ataque de hongos e insectos.
MEDIDOR DE HUMEDAD
Es un aparato destinado a medir el contenido de humedad de la madera, al que
también se lo conoce como hidrómetro.
MURO DE CORTE
Entramado constituido por pies derechos, soleras y travesaños, con forramientos en las
caras, que se construye para soportar la carga horizontal en una edificación producida
por sismo o viento
NUDO
Área de tejido leñoso proveniente de una rama cuya madera tiene propiedades físicas
y mecánicas deferentes al resto de la pieza de madera aserrada. Se conoce como
nudo sano cuando hay presencia completa de la rama que no se desprenderá durante
el secado; nudo hueco, cuando la rama se ha desprendido total o parcialmente durante
el secado.
NUDO HUECO
Son los espacios agujereados que quedan al desprenderse los nudos de la madera. A
los nudos sueltos o deteriorados se los debe considerar como nudos huecos.
PANEL
Entramado que forma parte de una pared o muro
PARÉNQUIMA EN BANDAS ANCHAS
Son células correspondientes al tejido blando, por lo general de color más claro que la
parte fibrosa del árbol. Se distribuye en bandas concéntricas y son visibles a simple
vista en la sección transversal de la pieza de madera previamente humedecida.
PESO ESPECÍFICO
Ver Densidad específica.
PERFORACIONES PEQUEÑAS
Son agujeros con diámetros iguales o menores a 3 mm producidos por insectos.
PERFORACIONES GRANDES
Son agujeros con diámetros mayores de 3mm, producidos por insectos o larvas
perforadoras tipos “broca”.
PIE DERECHO
Elemento de madera colocado en forma vertical y que forma parte de un muro o pared
PISO
Es la vigueta utilizada como soporte de entarimados o entablados.
PINGO
Es la madera redonda de longitud variable y diámetro no menor de 50 mm en la
cabeza.
PIEZA
Es el elemento de madera aserrada, labrada y/o cepillada, de forma variada.
PILOTE
Es la madera redonda de diámetro no menor de 100 mm de la cabeza y longitud
variable; generalmente se lo usa como soporte.
POSTE PARA LÍNEAS AÉREAS
Es la madera redonda, con longitud mínima de 5 m y 1 diámetro no inferior a 100 mm
en la cabeza.
PRESERVACIÓN
Acción y efecto de incorporar a la madera, substancias tóxicas para agentes biológicos
de deterioro de la madera, principalmente hongos e insectos, para alargar la vida útil
de la madera.
PUDRICIÓN
Es la descomposición de la madera por la acción de hongos xilófagos, acompañada de
un proceso gradual de cambios de sus características físicas, químicas y mecánicas.
RAJADURAS
Se observan como separaciones del tejido leñoso en la dirección del grano.
RIGIDEZ
Lo contrario a flexible, y que depende del tipo de sección, tamaño y material y
dimensión.
RIOSTRA
Elemento secundario, de apoyo o amarre entre otros
SECADO DE LA MADERA
Proceso de eliminación de la humedad de la madera, por medios naturales o al aire
libre, o bajo control de temperatura, humedad relativa del aire y remoción de aire
(secado al horno).
SISTEMA CONSTRUCTIVO
Forma de construir un sistema de entrepiso, cubierta y que tiene su particularidad
SOBRECARGA
Carga adicional aplicada
SOLERA
Pieza o elemento colocado en la base o en el techo que une varios paneles o
entramados.
TABIQUE
División o pared divisoria
TENSOR
Elemento de una estructura que está a tensión, puede ser una viga o columna o un
cable o similar
TIRANTE
Sinónimo de cable, elemento a tensión.
TIRA
Es la pieza aserrada, labrada y/o cepillada, de secciones generalmente cuadradas, de
20 a 50 mm mínimo y longitud variable.
TORCEDURA O REVIRADO
Es el alabeo que se presenta cuando las esquinas de una pieza de madera no se
encuentran en el mismo plano.
TRAVESAÑO
Pieza de madera de dimensiones similares, colocados perpendicularmente a los pies
derechos y que mejoran la esbeltez de una columna o pie derecho
UMBRAL
Pieza colocada en la parte inferior de una puerta, lo opuesto a dintel
VIGA
Es la pieza aserrada, labrada y/o cepillada, generalmente de sección rectangular, cuyas
dimensiones son mayores de 100 a 200 mm, con una longitud mínima de 2m.
VIGUETA
Es la pieza aserrada, labrada y/o cepillada, generalmente de sección rectangular, cuyas
escuadrías están comprendidas entre 50 x100 mm y 100 x 200 mm, con una longitud
mínima de 2m.
CAPITULO 2
DISEÑO ARQUITECTÓNICO
2.1 CRITERIOS GENERALES DE DISEÑO
Se debe pensar a las estructuras como un sistema desde la preparación hasta el montaje,
considerando cada pieza y cada tarea como parte integrante del conjunto.
Las pautas de diseño arquitectónico propuestas tienen en cuenta las limitaciones del
material y aseguran estabilidad, seguridad y durabilidad de las construcciones en madera.
Las normas aquí propuestas no tienen carácter restrictivo del diseño y su criterio consiste
en asegurar el buen comportamiento de aquellas.
Los requisitos establecidos en este numeral deben aplicarse a las edificaciones en las
cuales la estructura está hecha totalmente de madera. Estos requisitos son igualmente
aplicables a los elementos de madera de las edificaciones mixtas, aquella donde la
estructura está hecha parcialmente con madera complementada con otros materiales como
hormigón, acero o mampostería. 1
Características físicas.- En los diseños de madera estructural se deben tener en cuenta
las limitaciones impuestas por el origen orgánico del material: variabilidad natural y
defectos, higroscopicidad y su influencia en la estabilidad dimensional, combustibilidad y
deterioro por hongos, insectos y agentes atmosféricos, baja densidad y poco peso de las
piezas-
Características mecánicas.- Los diseñadores deben tener en cuenta en sus diseños las
características propias del material en cuanto a resistencia y rigidez, lo que necesariamente
impone restricciones de luz, excepto en vigas laminadas, carga y esfuerzos admisibles que
los hace diferentes de los diseñadores en otros materiales como el hormigón y el acero.
Limitaciones estructurales.- La dimensión limitada de las piezas de madera conduce al
diseño de estructuras en las cuales la dificultad, inherente a la madera, de ejecutar
uniones totalmente rígidas, no comprometa su estabilidad.
Sistemas constructivos.- Las características de la madera expresadas en los numerales
anteriores, la facilidad y rapidez para trabajarla, su poco peso, la disponibilidad de diversos
elementos de unión: ensambles, tornillos, grapas, etc., facilitan el empleo de sistemas
constructivos y de montaje tales como paneles precortados y la prefabricación total y
parcial, así como diversos grados de industrialización.
Diseño Modular.- La uniformidad de dimensiones de los elementos de madera
disponibles para la construcción lleva por economía al uso de elementos modulares, y esto
1 Norma Técnica colombiana NTC 2500
debe reflejarse en un diseño basado en sistemas constructivos coherentes. Hay que tener
en cuenta las tolerancias del material para su uso adecuado. El diseño modular permite
reducir el desperdicio del material.
Sus inconvenientes principales son la poca durabilidad en ambientes agresivos, que puede
ser subsanada con un tratamiento apropiado, y la susceptibilidad al fuego, que puede
reducirse sólo parcialmente con tratamientos retardantes y más efectivamente
protegiéndola con recubrimientos incombustibles. Las dimensiones y formas geométricas
disponibles son limitadas por el tamaño de los troncos; esto se supera en la madera
laminada pegada en que piezas de madera de pequeño espesor se unen con pegamentos
de alta adhesión para obtener formas estructuralmente eficientes y lograr estructuras en
ocasiones muy atrevidas y de gran belleza.
El problema de la anisotropía se reduce en la madera contrachapada en el que se forman
placas de distinto espesor pegando hojas delgadas con las fibras orientadas en direcciones
perpendiculares alternadas.
La unión entre los elementos de madera requiere especial atención, para el cual existen
diferentes procedimientos. Las propiedades estructurales de la madera son muy variables
según la especie, densidad específica y los defectos que puede presentar una pieza
determinada.
Para su uso estructural se requiere una clasificación que permita identificar piezas con las
propiedades mecánicas deseadas. En algunos países el uso estructural de la madera es
muy difundido y se cuenta con una clasificación estructural confiable; en otros su empleo
con estos fines es prácticamente inexistente y es difícil encontrar madera clasificada para
fines estructurales.
2.2 PROTECCIÓN POR DISEÑO
2.2.1 Protección contra humedad.- Por ser higroscópica y porosa la madera absorbe
agua en forma líquida o de vapor. Si la humedad se acumula en la madera afecta sus
propiedades mecánicas, se convierte en conductora de electricidad y sobre todo, queda
propensa a la putrefacción por el ataque de hongos.
La madera puede humedecerse por capilaridad, por lluvia o por condensación, por lo que
debe protegerse como se indica a continuación:
a) La madera por contacto con el suelo o con alto riesgo de humedad debe ser
preservada de acuerdo a la norma establecida.
b) El diseño mismo puede evitar la exposición directa de la madera a la lluvia; si esto
no se logra, debe protegerse con sustancias hidrófugas o con superficies
impermeables.
c) Todo elemento estructural expuesto a la intemperie debe apoyarse, con aislante,
sobre zócalos o pedestales de hormigón, metálicos o madera de tal forma que no
permanezcan en contacto con el agua estancada y debe ser protegido lo mismo
que los elementos de madera de recubrimiento de muros exteriores, por medio de
aleros y deflectores.
d) Para prevenir la condensación es necesario evitar los espacios sin ventilación,
especialmente en climas húmedos. En aquellos ambientes que por su uso estén
expuestos al vapor, como baños y cocinas, además de suficiente ventilación, deben
protegerse las superficies expuestas con recubrimientos impermeables.
Protección en aleros y ventanas
Protección en aleros y recolección de agua lluvia
Protección en pilotes
Protección de entrepisos
2.2.2 Protección contra hongos.- Los hongos que atacan la madera son organismos
parásitos de origen vegetal que se alimentan de las células que la componen,
desintegrándola. Se reproducen sobre la madera húmeda bajo ciertas condiciones de
temperatura, por esporas traídas a través del aire o por el contacto directo con otros
hongos. La protección de la madera debe comenzar, desde que se corta. Sin embargo, en
la obra debe tenerse en cuenta lo siguiente:
Debe desecharse la madera con muestras de putrefacción y hongos, según se
establece en la tabla 5.
Debe evitarse el uso de clavos y otros elementos metálicos que atraviesen la
madera en las caras expuestas a la lluvia, salvo que se sellen las aberturas- Se
recomienda el uso de clavos galvanizados.
Cuando la madera se instala como enchape, cielo rasos o pisos, debe haber una
buena ventilación entre ella y la superficie del material de base, de tal forma que se
evite la formación de hongos en la parte posterior del acabado o en su defecto,
debe haber una unión completamente sellada entre ella y el material del fondo,
tales como los cielo rasos recubiertos con tela asfáltica por la parte superior.
2.2.3 Protección contra insectos.- La madera puede ser atacada, especialmente en
climas húmedos y cálidos, por insectos que perforan su estructura en busca de nutrientes.
Entre estos insectos están las termitas aladas, las termitas subterráneas y los gorgojos.
a) En zonas donde existan termitas subterráneas deben eliminarse los restos
orgánicos alrededor de la construcción y establecerse barreras de tierra tratada con
insecticidas hasta la profundidad de la cimentación.
b) Donde existan termitas subterráneas y aladas deben colocarse barreras o escudos
metálicos sobre las superficies de la cimentación en forma completamente
continua.
c) Donde el riesgo de ataque de insectos sea alto debe tratarse la madera de la
construcción con los métodos adecuados. Véase el numeral 4.
2.2.4 Protección contra el fuego.- Para el diseño debe tenerse en cuenta que la
madera es un elemento combustible que se inflama a una temperatura aproximada de 270
ºC, aunque algunas sustancias impregnantes o de recubrimiento pueden acelerar o
retardar el proceso.
a) No deben utilizarse elementos de calefacción que aumenten la temperatura de los
ambientes peligrosamente.
b) Las paredes próximas a fuentes de calor deben aislarse con materiales
incombustibles.
c) Las edificaciones adyacentes construidas con madera deben separarse como
mínimo 1,20 m entre sus partes salientes. Si la distancia es menor, los muros no
deben tener aberturas y su superficie debe estar recubierta de materiales
incombustibles con una resistencia mínima de 1h de exposición. Si están unidas, el
paramento común debe separarse con un muro cortafuego de material
incombustible. Este muro debe sobresalir en la parte superior por lo menos 0,50 m
y en los extremos por lo menos 1,00 m medidos a partir de los sitios que más
sobresalgan de las construcciones colindantes. La estabilidad de este muro no debe
sufrir con el colapso de la construcción incendiada.
d) Las piezas estructurales básicas deben sobredimensionarse 3 (5) mm en su
espesor, en sus caras expuestas.
e) Deben evitarse acabados que aceleren el desarrollo del fuego, tales como lacas y
barnices óleo solubles.
f) En el diseño de las instalaciones eléctricas debe tenerse en cuenta, un claro y fácil
acceso a los tableros de circuitos y de control-
g) En edificaciones de uso comunitario: escuelas, centros de salud, oficinas, comercios
y hoteles, por su tamaño y dada la gran velocidad de propagación del fuego en las
edificaciones de madera, se deben considerar las siguientes recomendaciones:
- Acceso rápido y señalizado a las fuentes más probables de incendio
- Distribución de extinguidores según las recomendaciones técnicas pertinentes
- Salidas de escape suficientes, de fácil acceso y claramente señalizadas
- En las edificaciones de varios pisos deben proveerse escaleras exteriores de
escape.
- Sistemas automáticos de detección, ya sea por humo o calor
h) Los depósitos para combustible de estufas y calentadores deben localizarse fuera
de las edificaciones y deben rodearse de materiales incombustibles o retardadores
del fuego.
2.3 MANTENIMIENTO
Toda edificación de madera aunque está bien construida requiere de revisiones, ajustes y
reparaciones durante su existencia.
Al poco tiempo de construida probablemente debe ser necesario arreglar fisuras en las
uniones de las maderas, desajustes de puertas y ventanas y apretar tornillos o tuercas de
pernos para corregir los desajustes debidos al asentamiento del terreno y a la
acomodación de la madera a la humedad del ambiente.
Posteriormente debe ser necesario efectuar revisiones periódicas y ejecutar los arreglos
necesarios.
a) Reclavar los elementos que por la contracción de la madera, por vibraciones o por
cualquier otra razón se hayan desajustado y apretar las tuercas en uniones hechas
con pernos y tornillos.
b) Si se encuentran roturas, deformaciones o podredumbres en las piezas
estructurales, se debe dar aviso al constructor.
c) Repintar las superficies deterioradas por efectos del viento, de la humedad y del
sol.
d) Si la madera ha sido tratado con inmunizantes colocados con brocha, aplicar un
nuevo tratamiento con la periodicidad y las precauciones que recomienda el
fabricante del producto que se use.
e) Revisar los sistemas utilizados para evitar las termitas aéreas y subterráneas. Véase
el numeral 6.2.3.
f) Fumigar por lo menos una vez al año para evitar la presencia de insectos
domésticos y ratas.
g) Mantener las ventilaciones de áticos y sobre cimientos sin obstrucciones.
h) Inspeccionar posibles humedades que puedan propiciar el crecimiento de hongos y
eliminar las causas.
i) Limpiar y, si es necesario, arreglar canales y desagües de los techos
j) Verificar la integridad de la instalación eléctrica
k) Verificar los sistemas especiales de protección contra incendios cuando los existan.
Véase el numeral 6.2.4. del Manual
l) En caso de construcciones sobre pilotes, se deben revisar el apoyo homogéneo de
la estructura, su nivelación y el estado de ella.
2.4 OTRAS CONSIDERACIONES.
Es evidente que la construcción en madera demanda un gran trabajo en el detalle, para
conseguir la seguridad que debe brindar el diseño y la construcción de una edificación. Se
exponen algunos criterios de diseño que se encuentran detallados en el “Manual de
Diseño para Maderas del Grupo Andino”:
a. PROTECCIÓN ANTE EL CALOR, diseñar la vivienda con circulación de aire y
evitando la acumulación de calor. La transmisión de calor debe preverse en la
cubierta para salida de aire y en la parte baja para ingreso de aire fresco. Debe
procurarse la utilización de Aislantes de Calor
b. PROTECCION ANTE LOS RUIDOS. Los niveles de ruido deben ser
corregidos con aislantes acústicos.
c. PROTECCION CONTRA LOS SISMOS. la flexibilidad del material, determina
un mejor comportamiento estructural en los sismos, fundamentado además en
el poco peso y su ductilidad.
2.5 IMPERMEABILIZANTE DE CIMENTACION
Protección de pisos sobre cimentación
Protección de pisos sobre loseta
CAPÍTULO 3
CONSIDERACIONES GENERALES PARA EL DISEÑO
ESTRUCTURAL
3.1 LA MADERA COMO MATERIAL DE CONSTRUCCIÓN
La madera es un material ANISOTRÓPICO, y más propiamente ORTOTRÓPICO, lo cual
obliga a tener presente la orientación de las solicitaciones con relación al material: paralela
y perpendicular a la fibra.
El comportamiento de la madera a la aplicación de los esfuerzos no sigue, en general, la
Ley de Hooke, sin embargo para los niveles de solicitación a los que normalmente se la
utiliza se puede asumir un comportamiento elástico-lineal. Por lo que se recomienda que
el diseño en Madera se lo efectúe con la clásica Teoría Elástica, ya que se cuenta con
información, respaldada con investigaciones, de las propiedades Físico - Mecánicas.
No se recomienda, al estado actual del conocimiento del material, el diseño al Estado
Límite, por no contar con información confiable que permita una razonable seguridad de
las estructuras, debido a la gran cantidad de especies latifoliadas de nuestro medio. De
manera general, que el diseño en madera se lo haga con madera aserrada. El diseño con
madera rolliza debe intentarse si se dispone de información de laboratorio que respalde el
diseño en ese estado del material. Los resultados de los ensayos de Laboratorio, en
probetas pequeñas libres de defectos son compatibles con la madera aserrada, no así con
la rolliza porque en ésta se incluyen partes del árbol, que no forman parte de las probetas
pequeñas libres de defectos, según expresamente se indican en las normas generalmente
aceptadas. De otro lado se pueden usar piezas estructurales de madera laminada, a
condición de disponer información consistente de los adhesivos y de la técnica para la
elaboración de las piezas: vigas, columnas, pórticos etc. Debe ponerse énfasis en las
uniones de las láminas que conformarán la pieza, a fin de garantizar la continuidad de su
resistencia.
El diseño Elástico se sustenta en la adopción de ESFUERZOS ADMISIBLES. Por lo que los
elementos estructurales deben diseñarse para que los esfuerzos resultantes de la
aplicación de las cargas de servicio sean menores, o a lo más iguales, a los esfuerzos
admisibles del material.
Paralelamente se deben calcular (evaluar) las deformaciones en los elementos con la
aplicación de las cargas de servicio, estas deformaciones deben ser menores, o a lo mas
igual, a las deformaciones admisibles. Sin embargo debe tomarse en cuenta las
deformaciones diferidas debido a cargas permanentes, para que la deformación total sea
adecuada como se verá en el capítulo de flexión.
Esfuerzos y deformaciones admisibles para las maderas del Grupo Andino
constan en investigaciones sobre el tema, los valores de esfuerzos admisibles, de
deformaciones admisibles y otras propiedades constan en el “MANUAL DE DISEÑO PARA
MADERAS DEL GRUPO ANDINO” editado por la Junta del Acuerdo de Cartagena. No
obstante se puede usar información de otras fuentes resultado de investigaciones.
Igualmente se recomienda usar la información sobre esfuerzos y deformaciones que
constan en la bibliografía especializada y/o de la experiencia de estructuras de madera en
servicio.
3.2. CARGAS
Las estructuras de madera, al igual que con otros materiales, deben diseñarse
(dimensionarse) para resistir la aplicación de las cargas de servicio, según las definiciones
siguientes:
Cargas muertas:
Esencialmente consisten en el peso propio del elemento, los acabados, cargas
permanentes adicionales, etc. En casos particulares, las cargas de servicio o cargas vivas
que son de aplicación continua en el tiempo (Ej.: bibliotecas, depósitos etc.) se
consideraran como muertas para el cálculo de las deformaciones diferidas. (Revisar el art.
7-4 del Manual).
Cargas vivas:
Consisten principalmente en cargas de ocupación de edificios, cubiertas, terrazas, puentes,
etc. Por tanto, son las sobrecargas de servicio, o cargas vivas, que la estructura debe
resistir conforme al uso de la misma. Se sugiere de acuerdo al caso y el lugar donde se
implante la estructura, tomar en cuenta las solicitaciones que se originen de los cambios
extremos de temperatura y/o humedad.
Cargas ambientales:
Las cargas ambientales son principalmente las de granizo, nieve, ceniza, presión y succión
de viento, y las sísmicas y de empujes de suelo.
Los valores de las cargas de servicio y sobrecargas serán las que constan en los Capítulos
4 y 5 de la Parte 1 “Requisitos Generales de Diseño” del CODIGO ECUATORIANO DE LA
CONSTRUCCION.
3.3. ESFUERZOS ADMISIBLES
Para el diseño estructural deberá usarse los esfuerzos admisibles que constan el MANUAL
DE DISEÑO PARA MADERAS DEL GRUPO ANDINO, por que son consecuencia de un
proceso de ensayos con maderas de la Subregión. Los valores indicados están respaldados
por un numero grande de repeticiones lo cual le da confiabilidad.
Debe tenerse presente que los valores referidos son validos para madera ESTRUCTURAL,
que cumple en su totalidad con la “Norma de Clasificación Visual”, que se encuentra en el
capítulo 13 del Manual mencionado. Es responsabilidad del calculista especificar madera
que cumpla con la Norma de clasificación visual; igualmente se supervisará que la madera
que se está usando en la obra cumple con la mencionada norma. Véase el MANUAL DE
CLASIFICACIÓN VISUAL, publicado por la JUNAC.
De numerosas investigaciones se tiene establecido que hay una estrecha relación entre la
densidad (densidad básica) y la resistencia a los diferentes esfuerzos del material, es así
que en el Manual de Diseño indicado constan tres grupos para madera estructural: “A”;
“B” y, “C” que corresponden a las densidades: Alta, Mediana y Baja según se indica:
“A” densidad básica comprendida entre 0.71 a 0.90
“B” densidad básica comprendida entre 0.56 a 0.70; y,
“C” densidad básica comprendida entre 0.40 a 0,55
Nuevas especies de madera cuyas Densidades básicas se conozcan, se pueden incluir en
uno de los grupos estructurales que corresponda.
3.4. MÓDULO DE ELASTICIDAD O MÓDULO DE YOUNG
Los valores del modulo de elasticidad para los tres grupos estructurales, que constan en el
Manual, serán los que se usarán para el dimensionamiento de elementos en flexión, y para
elementos en compresión y tracción paralelos a las fibras.
Se incluyen dos valores para “E”: el valor mínimo y el valor promedio; el valor mínimo
será válido para el cálculo de elementos individuales tales como vigas o columnas, el valor
promedio es adecuado para el diseño de elementos en los que exista una acción de
conjunto por ejemplo en viguetas para entablados y pies derechos en tabiques y/o
entramados.
(*) Estos esfuerzos son para madera húmeda, y pueden ser usados para madera seca.
TABLA 7.2. MODULO DE ELASTICIDAD
Grupo E mín E promedio
M Pa Kg/cm² M Pa Kg/cm²
A 9500 95,000 13000 130.000
B 7500 75,000 10000 100,000
C 5500 55,000 9000 90,000
(*) Estos esfuerzos son para madera húmeda, y pueden ser usados para madera seca.
TABLA 7.1. ESFUERZOS ADMISIBLES
Grupo
Flexión
fm
Tracción
Paralela
ft
Compresión
Paralela
fc//
Compresión
Perpendicular
fc₁
Corte Paralelo
fv
M
Pa Kg/cm² M Pa Kg/cm² M Pa Kg/cm² M Pa Kg/cm²
M
Pa Kg/cm²
A 21 (210) 14.5 (145) 14.5 (145) 4.0 (40) 1.5 (15)
B 15 (150) 10.5 (105) 11.0 (110) 2.8 (28) 1.2 (12)
C 10 (100) 7.5 (75) 8.0 (80) 1.5 (15) 0.8 (8)
CAPÍTULO 4
DISEÑO EN FLEXIÓN: VIGAS Y VIGUETAS
4.1 DISEÑO
Los elementos de madera solicitados a cargas, y otras acciones, que produzcan flexión
vigas, viguetas, entablados, etc., se diseñarán en la suposición que el material es
homogéneo, isotrópico y que cumple la ley de Hooke en consecuencia las dimensiones de
las piezas serán las que resulten del cálculo con las ecuaciones clásicas para los esfuerzos
de tracción, compresión y corte en las secciones críticas.
Las secciones escogidas deben satisfacer los esfuerzos admisibles de tracción, compresión
y corte paralelo a las fibras, recomendados en la Bibliografía especializada en particular el
Manual para diseño de maderas del Grupo Andino.
Adicionalmente las deflexiones deben limitarse a fin de no perjudicar el buen
funcionamiento y la apariencia de la estructura. Las deflexiones máximas deben calcularse
para los casos indicados:
a) Combinación más desfavorable de cargas permanentes y sobrecargas de
servicio.
b) Sobrecargas de servicio actuando solas.
El cálculo y limitación de las deflexiones es responsabilidad del calculista, sin embargo para
construcciones residenciales se usarán los valores indicados en la tabla 8.1 del Manual.
Los valores de la columna (a) son adecuados de usar cuando se tenga cielo raso que
pueda ser afectado por las deflexiones de las vigas. Para construcciones industriales se
pueden usar limitaciones menos exigentes que los indicados.
Para el calculo de las deflexiones en vigas (elementos individuales) se recomienda usar el
valor de E mínimo indicado en la tabla 8.2 del Manual. Para viguetas y entablados se
puede usar el valor de E promedio indicado en la misma tabla, si se tiene por lo menos
cuatro elementos que funcionan simultáneamente y exista una acción garantizada de
conjunto o distribución de cargas.
TABLA 8.2. MODULO DE ELASTICIDAD
GRUPO A GRUPO B GRUPO C
M Pa G Pa Kg/cm² M Pa G Pa Kg/cm² M Pa G Pa Kg/cm²
E mínimo 9500 9.5 95,000 7500 7.5 75,000 5500 5.5 55,000
E promedio 13000 13 130,000 10000 10 100,000 9000 9.0 90,000
Para elementos cuya relación de luz, L/h, es mayor que 14 las deformaciones de corte
pueden despreciarse. G puede considerarse, consecuentemente, como E/25.
4.2 DEFORMACIONES DIFERIDAS
Los elementos de madera sujetas a flexión incrementa las deflexiones (flechas) cuando la
carga se mantiene largos períodos de tiempo al diseñar las vigas, viguetas, entablados, se
debe tener en cuenta el efecto indicado. Las deflexiones totales pueden entonces
estimarse como aquellas debidas a las cargas de aplicación continua multiplicadas por 1.8,
más aquellas producidas por el resto de las cargas sin modificación.
4.3 REQUISITOS DE RESISTENCIA
Los esfuerzos de tracción y compresión producto de los momentos flectores no deben
exceder los valores admisibles de la tabla 8.3 del Manual de acuerdo al grupo de madera
escogido para el diseño.
TABLA 8.3. ESFUERZO MAXIMO ADMISIBLE EN FLEXION, fm
M Pa Kg/cm²
GRUPO A 21 210
GRUPO B 15 150
GRUPO C 10 100
Estos esfuerzos pueden incrementarse en un 10% al diseñar entablados o viguetas si hay
una acción de conjunto garantizada.
Con las hipótesis mencionadas al inicio de este capítulo, el máximo esfuerzo normal se
produce en la fibra más alejada del plano neutro. Para elementos cargados en la dirección
de uno de los ejes principales de la sección: (Fig. 8.3).
Los valores constantes en la tabla se pueden incrementar el 10% en el diseño de
entablados y viguetas si existe una acción garantizada de conjunto.
Los máximos esfuerzos de tracción, compresión y corte se calcularán con las ecuaciones
clásicas de la Resistencia de Materiales, suponiendo material homogéneo, isotrópico y que
cumple la Ley de Hooke. El esfuerzo cortante máximo admisible, paralelo a las fibras,
consta en la tabla 8.4 del Manual. Igualmente si hay una acción garantizada de conjunto
los valores de la tabla se pueden incrementar un 10%. El esfuerzo cortante perpendicular
a las fibras es mucho mayor que el esfuerzo paralelo a las fibras y en consecuencia no
necesita verificación.
En donde b y h, son las dimensiones de la sección transversal.
TABLA 8.4. ESFUERZO MAXIMO ADMISIBLE PARA CORTE PARALELO
A LAS FIBRAS, fv
M Pa Kg/cm²
GRUPO A 1.5 15
GRUPO B 1.2 12
GRUPO C 0.8 8
Estos esfuerzos pueden incrementarse en un 10% al diseñar entablados o viguetas si hay
una acción de conjunto garantizada. La resistencia al corte en la dirección perpendicular a
las fibras es mucho mayor y por lo tanto no requiere verificarse. El esfuerzo de corte en
una sección transversal de un elemento sometido a flexión y a una cierta distancia del
plano neutro puede obtenerse mediante:
El esfuerzo cortante paralelo a las fibras se verificará para una sección crítica, distante del
apoyo, en una dimensión igual al peralte (altura) del elemento en cuestión según se indica
en la figura 8.5 del manual.
En las superficies de apoyo de las vigas y viguetas se desarrolla un esfuerzo de compresión
perpendicular a la fibra; El esfuerzo promedio de calculará con ecuación s= R/ab
en la que R es la reacción y a x b es el área de apoyo. El esfuerzo calculado no debe
exceder los valores de la tabla 8.5. En ningún caso se permite el uso de sistemas de
apoyo en vigas y viguetas que produzcan esfuerzos de tracción perpendiculares a la fibra
por la baja resistencia de la madera a esta solicitación.
4.4 ESTABILIDAD LATERAL
Los elementos en flexión, especialmente si su relación peralte (altura) a su ancho es
significativa, deben arriostrarse adecuadamente para evitar el pandeo lateral (fuera del
plano del elemento) en la zona de compresión.
Los elementos de sección rectangular (ancho b y altura h) pueden arriostrarse en función
de la relación h/b y se recomienda usar los valores de la tabla 8.6.
Los criterios de la tabla 8.6 pueden también aplicarse para vigas construidas con dos o
más piezas del mismo peralte, h, considerándose el ancho total, siempre y cuando los
elementos componentes estén adecuadamente conectados entre sí. (Fig. 8.6.)
CAPÍTULO 5
ELEMENTOS A COMPRESIÓN: COLUMNAS
5.1 DISEÑO
Los elementos de madera solicitados a carga axial, y carga axial más momento flector
deben diseñarse con las hipótesis y ecuaciones tradicionales para columnas. Se asume
que el material cumple la ley de Hooke, es isotrópico y homogéneo, esta hipótesis es
aceptable para los niveles de esfuerzo que normalmente se tienen en las columnas en
servicio.
Las columnas son, en general, de madera sólida o maciza, sin embargo se pueden usar
columnas de madera laminada, formadas por la unión de piezas que permitan alcanzar un
mayor momento de inercia de la sección transversal, en cuyo caso garantizaran la
condición anterior. Pueden usarse adhesivos y/o elementos metálicos (tornillos, pernos
etc.) que garanticen el funcionamiento integral de la sección.
En general las columnas de madera son de sección rectangular, sin embargo se pueden
usar otras secciones y considerar esa sección, y el momento de inercia para el cálculo
respectivo.
Los entramados, muros, son conjuntos de columnas ( en general de sección pequeña)
llamados comúnmente pies-derechos, unidos en sus extremos por soleras, (superior e
inferior) y arriostrados por elementos horizontales generalmente a media altura; el
revestimiento, cualquiera que fuere, no se considera colaborante para cargas verticales. El
revestimiento es la parte resistente para cargas horizontales: viento y/o sismo.
Los entramados (muros, tabiques) deben diseñarse para la combinación de cargas
verticales mas cargas horizontales, por ejemplo las de viento perpendicular al plano del
entramado, en ese caso los pies-derechos están solicitados a flexo-compresión y deben
diseñarse para esa condición de cargas.
El diseño de elementos de madera sometidos a compresión o flexo-compresión está
controlado por: resistencia, combinación de resistencia y estabilidad, o simplemente
estabilidad y en consecuencia se tienen columnas: cortas, intermedia y largas.
Las columnas deben diseñarse con su longitud efectiva y ésta es la longitud teórica de una
columna doblemente articulada. La longitud efectiva interviene en la determinación de la
carga máxima por pandeo (flambeo) que puede soportar la columna. La longitud efectiva
se calcula multiplicando la longitud no arriostrada de la columna por un factor “k” que
considera las restricciones o grado de empotramiento de los extremos. Pueden usarse los
valores de la tabla 9.1 que se incluye. No obstante el diseñador debe evaluar las
restricciones reales que los apoyos proporcionan a la columna en cada caso en particular.
En cualquier caso el valor se “k” siempre será mayor que la unidad.
En los entramados los pies-derechos están arriostrados por elementos horizontales,
normalmente a media altura, según se muestra en la figura 9.1 en ese caso deben
considerarse dos longitudes efectivas según se indica.
En algunos casos el revestimiento del entramado está unido a los pies-derechos en toda su
altura y como consecuencia el pandeo en el plano no tiene lugar, el pandeo ocurrirá fuera
del plano y la carga se calculará para la longitud efectiva fuera del plano.
5.2 ESBELTEZ
La relación de la longitud efectiva de la columna para la dimensión de la sección
transversal considerada se denomina esbeltez.
Para secciones rectangulares las esbelteces se ilustran en la figura 9.2.
TABLA 9.2. ESFUERZOS MAXIMOS ADMISIBLES
Grupo Compresión Paralela fc// Tracción Paralela ft Flexión fm
M Pa Kg/cm² M Pa Kg/cm² M Pa Kg/cm²
A 14.5 145 14.5 145 21.0 210
B 11.0 110 10.5 105 15.0 150
C 8.0 80 7.5 75 10.0 100
En entramados puede considerarse un incremento del 10 % a estos valores.
Para entramados las esbelteces son diferentes en las dos direcciones en concordancia con
la figura 9.1 y por lo tanto se tienen cargas admisibles diferentes, la menor de ellas
corresponde a la mayor esbeltez.
5.3 CLASIFICACIÓN DE LAS COLUMNAS
Las columnas se clasifican en: corta, intermedias, y largas según su esbeltez:
a) Columnas cortas
b) Columnas intermedias
c) Columnas largas
No se recomienda, en columnas de madera, esbelteces mayores a 50.
5.4 ESFUERZOS ADMISIBLES
Los esfuerzos admisibles máximos que deben usarse para el diseño de elementos
solicitados a compresión y flexo-compresión se indican en la tabla 9.2.
TABLA 9.2. ESFUERZOS MAXIMOS ADMISIBLES
Grupo Compresión Paralela fc// Tracción Paralela ft Flexión fm
M Pa Kg/cm² M Pa Kg/cm² M Pa Kg/cm²
A 14.5 145 14.5 145 21.0 210
B 11.0 110 10.5 105 15.0 150
C 8.0 80 7.5 75 10.0 100
En entramados puede considerarse un incremento del 10% a estos valores.
5.5 MÓDULO DE ELASTICIDAD
En la tabla siguiente (9.3) se incluyen los valores del Modulo de Elasticidad0: Emin. Para
usarse en columnas (individuales) y E.prom. Para usarse en entramados.
TABLA 9.3. MODULO DE ELASTICIDAD
Grupo Columnas E mínimo Entramados E promedio
M Pa G Pa Kg/cm² M Pa G Pa Kg/cm²
A 9500 9.5 95,000 13000 13 130,000
B 7500 7.5 75,000 10000 10 100,000
C 5500 5.5 55,000 9000 9 90,000
Los elementos sometidos a cargas axiales de compresión deben diseñarse sin considerar
una excentricidad mínima, si se utilizan las ecuaciones siguientes:
Columnas cortas:
Las columnas cortas (10 > ג) fallan por compresión o aplastamiento. Su carga admisible
puede calcularse como:
En donde:
A = área de la sección transversal
fc = esfuerzo máximo admisible de compresión paralela a las fibras (Tabla 9.2)
Nadm = carga axial máxima admisible.
Columnas Intermedias:
Las columnas intermedias (10 < ג < Ck) fallan por una combinación de aplastamiento e
inestabilidad lateral (pandeo). Su carga admisible puede estimarse como:
En donde:
relación de esbeltez (considerar soló lo mayor) = ג
Ck = 0.7025√𝐸
𝑓𝑐 (para secciones rectangulares)
E=módulo de elasticidad (Tabla 9.3)
Columnas Largas:
La carga admisible de columnas largas (Ck < 50 > ג) se determina por consideraciones de
estabilidad.
Considerando una adecuada seguridad al pandeo la carga crítica Ncr según la teoría de
Euler se reduce a:
ELEMENTOS SOMETIDOS A FLEXOCOMPRESION
Cuando existe flexión y compresión combinadas, los flectores se amplifican por acción de
las cargas axiales. Se multiplicará el momento flector máximo por:
ELEMENTOS SOMETIDOS FLEXOTRACCION
CAPÍTULO 6
MUROS DE CORTE
Son entramados compuestos por pies derechos, solera superior e inferior y travesaños
rigidizantes. Estos paneles o muros de corte, están revestidos por diferentes materiales en
las dos caras generalmente, logrando dar una buena rigidez y por tanto resistencia a las
fuerzas horizontales en su plano que producen esfuerzos de corte, de ahí su nombre. Su
resistencia varía de acuerdo al tipo de recubrimiento y material usado.
Como es de suponer, estos muros especialmente se usan como paredes o tabiques que
actúan en buena forma ante cargas sísmicas o de viento, y también de caras verticales. Su
comportamiento ha sido tradicionalmente bueno en las construcciones en nuestros países,
denominándose de diferente forma en casa lugar, como por ejemplo si es de carrizo o
bambú chancado y revestido por barro, se lo llama Bahareque o Quincha. En otros países
los revisten con tableros de madera terciada, entablados o enlucidos.
Normalmente se deberán tomar todas las precauciones para su uso, y su protección para
cada finalidad. Mayor información se consigna en el Manual y se resumen varios tipos de
muros con su resistencia característica que son resultados de muchos ensayos realizados
en los 5 países del Pacto Andino y se recomienda su uso como base para el diseño de una
edificación. El Diseñador si tiene informaciones adicionales verificadas, lo podrá usar bajo
los mismos lineamientos que allí se consignan.
Su análisis y diseño es muy semejante al de mampostería resistente y bajo las teorías
elásticas, utilizando los esfuerzos característicos de la madera con la clasificación A, B o C
del Manual.
6.1 REQUISITOS DE RESISTENCIA Y RIGIDEZ
En una edificación, el conjunto de diafragmas y/o muros de corte, deberán diseñarse para
resistir el 100% de la solicitación horizontal, sea de viento o sismo y deberá tomarse en
cuenta los siguientes aspectos:
a) Limitar los desplazamientos laterales para no dañar otros elementos de menor
resistencia. b) Reducir la vibraciones de los muros y los pisos a límites aceptables para no afectar
a los usuarios, y
c) Los muros deberán ser elementos que arriostren a otros y entre sí de tal forma que se impida su pandeo lateral. En conjunto se deberá proporcionar muros de forma simétrica para evitar la torsión en planta.
Hay detalles que deben ser tomados en cuenta para lograr una edificación segura,
diseñando conexiones adecuadas entre muros, sujetos al piso en forma correcta, al igual
que con los pisos o cubiertas que soportarán, con la finalidad de transmitir efectivamente
el corte y otros esfuerzos que produzcan las cargas y solicitaciones consideradas.
Por otro lado se deberá verificar la esbeltez perpendicular al plano del muro. En el Manual
se especifica que si la relación de altura a longitud es mayor a dos, no se deberían
considerar como muros resistentes.
Las aberturas en los muros disminuyen considerablemente la resistencia, por lo que se
deberá reforzar en su contorno.
Por último tanto la definición de las solicitaciones de viento y sismo, así como los
desplazamientos o derivas, se someterán a lo especificado en este Código en su capítulo
correspondiente.
6.2 VERIFICACIÓN DE LA CAPACIDAD DE MUROS PARA CARGA LATERAL
Es importante la verificación de la capacidad de resistencia de los muros que debe ser
mayor a la demanda en cada dirección. Para la estructuración de una edificación, existen
recomendaciones en el Manual, para muros espaciados a no más de 4 metros y uniformes,
considerando rigideces similares entre ellos, proporcionales a su área de influencia.
Es importante señalar que estas recomendaciones son aplicables a edificaciones
relativamente pequeñas, de uno o dos pisos, que resisten toda la carga lateral por medio
de muros de corte. En caso de que no se tengas estas condiciones, se deberá hacer un
análisis detallado de la distribución de fuerzas cortantes, considerando la flexibilidad de los
diafragmas horizontales.
V resistente > V actuante,
Donde:
V resistente: fuerza cortante total de todos aquellos muros considerados como resistentes
en una dirección determinada, y
V actuante: fuerza cortante total para el piso y la dirección considerada.
La fuerza actuante será la que se recomiende el C.E.C y su capítulo correspondiente.
En el Manual se da un método para determinar la fuerza sísmica de la siguiente manera: la
Fuerza cortante debida al sismo puede evaluarse por la multiplicación de los coeficientes
consignados en la tabla 10.9 por el área techada. El área depende de si la estructura es
de uno o dos pisos. Ver figura 10.5 del manual.
V actuante sismo = coef. Tabla 10.9 x Área Techada
De igual manera para cargas de viento, que podrán ser utilizados para diseño de
construcciones menores. Fuerza cortante de viento será igual al coeficiente consignado en
la tabla 10.10 multiplicado por el área proyectada sobre un plano perpendicular a la
dirección del viento.
V actuante = coef. Tabla 10,10 x Área Proyectada
CAPITULO 7
SISMICIDAD
7.1 SISMOLOGÍA REGIONAL
En general la Sismología ha determinado que los terremotos tienen dos orígenes
principalmente: el origen tectónico o de movimiento de placas en todo el planeta, que
produce choques entre sí teniendo Subducción, deslizamiento relativo y creación o
destrucción de corteza; y el otro es de origen volcánico, producto también del anterior que
por el choque de placas, producen pliegues en zonas generalmente interiores de los
continentes, creando cordilleras montañosas con chimeneas de desfogue o volcanes, con
su actividad peculiar que produce movimientos. Estas cadenas forman por ejemplo el
cordón circunpacífico del cual formamos parte.
Como consecuencia de lo anterior, toda América del Sur en la región occidental está
afectada por la subducción de la placa de Nazca hacia la placa, afectando sísmicamente
por la fricción de las placas entre sí liberando energía. La actividad de los volcanes de la
cordillera de Los Andes y las fallas producidas por el movimiento constante de las placas,
son lo que afecta a nuestra región.
7.2 SISMICA LOCAL Y RIESGO SÍSMICO
Históricamente el país ha sido afectado por terremotos siendo los más importantes los de
origen tectónico. Identificando las fuentes más probables responsables de estos sismos se
tiene la Fuente Costera hacia el norte y hacia el sur; la Cordillera de Los Andes de Norte a
Sur y la Faja Oriental tras la Cordillera de los Andes. Ver estadísticas del Ingeniero Egred
de la Politécnica Nacional en estas regiones.
En nuestros países y en particular el Ecuador ha utilizado las edificaciones en madera como
las más eficaces para resistir los sismos, como ejemplo podemos citar las viviendas en
madera de la costa y las de Bahareque en la sierra que históricamente han sido sometidas
a un largo listado de terremotos, con buenos resultados, por el bajo peso, flexibilidad en
su conjunto, el amortiguamiento y la ductilidad que presentan, ante un sismo, permitiendo
una gran disipación de la energía mediante deformaciones que se producen por
movimientos locales en uniones clavadas o atornilladas, que permiten aceptar daños en
elementos no estructurales, sin afectar mayormente su estructura. Estas características
también permiten reparaciones rápidas y fáciles de ejecutarlas, al contrario de otros
materiales.
Recurriendo al Código Ecuatoriano de la Construcción, Parte 1: Requisitos generales de
Diseño, en lo referente a las cargas contempladas con las que se debe planificar una
edificación, de acuerdo al uso que se le dé y llegando la Capítulo 12 en lo referente a la
determinación del coeficiente sísmico, y tomando en cuenta la estructuración de la
edificación en cuestión, se podrá llegar a valorar la carga sísmica, al que podrá someterle a
la estructura.
Generalmente los daños por efectos sísmicos en estructuras de madera, son atribuibles a
dos causas importantes:
- La madera se degrada por efectos climáticos o por ataque de insectos o xilófagos. Esto se puede evitar por medio de tratamientos de preservación adecuados o por aislamiento de los agentes en forma eficaz, especialmente a estructuras en
contacto con el suelo. - Las estructuras de madera se han visto afectadas por los sismos, por conexiones
inadecuadas entre elementos. Es muy importante el diseño y detalla miento eficaz para proporcionar la capacidad suficiente de transmitir esfuerzos. Adicionalmente
entra en este aspecto el deficiente anclaje de la estructura con la cimentación.
7.3 CONSIDERACIONES DE DISEÑO
En edificaciones de madera, considerando que es la unión de muchos elementos que
actúan entre sí, considerando su flexibilidad y la forma de transmisión de las cargas
horizontales a la estructura (sismo o viento), es importante como resistir estas cargas, y la
mejor forma es con muros de corte que no son sino paredes situadas convenientemente y
paralelas a la dirección actuante considerada. Estos elementos están constituidos por
entramados de pies derechos o viguetas, con elementos perimetrales y riostras o
rigidizadores intermedios, y por algún tipo de revestimiento. Ver figs. 10.1 y 10.2 del
manual. El comportamiento interno de un muro es complejo y depende de uniones
clavadas entre elementos, unidos a un revestimiento que en definitiva es el que resistirá la
fuerza horizontal. El entramado además generalmente está sometido también a fuerzas
verticales y de flexión. El diseño de estos muros está regido generalmente por las cargas
verticales antes que las horizontales.
Los muros resistentes o de corte, se tratan en el capitulo 10 del Manual de Diseño, donde
se publican varios tipos de muros que se pueden usar y que han sido probados en ensayos
teniendo valores de esta resistencia por unidad de longitud de muro o la rigidez de cada
uno por unidad de longitud.
El análisis se torna nuevamente elástico y estático a fin de considerar la verdadera
resistencia de cada elemento de la estructura. Los métodos serán los apropiados de
acuerdo a la estructuración de la edificación y se lo realizará como lo exige la práctica
usual. De igual manera el diseño se ceñirá a las normas de este código y Manual,
utilizando la madera del grupo A, B o C consignada en el manual de acuerdo a su densidad
básica. En el Manual existen ejemplos y ayudas de diseño.
Ver Manual, DETALLES CONSTRUCTIVOS 5, y PROTECCION POR DISEÑO 6.5.
CAPÍTULO 8
ARMADURAS
Las armaduras de madera han sido utilizadas desde mucho tiempo atrás en cubiertas de:
viviendas, edificaciones religiosas, en naves industriales e inclusive puentes. La principal
ventaja de las armaduras de madera radica en que los elementos que las conforman están
solicitados a cargas axiales y en algunos casos a momentos flectores, acciones a las que la
madera ha demostrado ser eficiente. En la solución de cubiertas o techados las armaduras
de madera permiten cubrir luces mayores que si se usan vigas y/o viguetas, evitando
apoyos intermedios: columnas o paneles portantes interiores con más flexibilidad en el
diseño arquitectónico. El relativo poco peso, con relación a otros sistemas, las hace
ventajosas durante el montaje. En las armaduras es posible utilizar elementos de
longitudes cortas que en el mercado, en general son de menor precio.
El diseño inicial debe considerar dos aspectos:
a) La forma exterior o contorno como solución arquitectónica relativo a la luz y
altura, o su pendiente,
b) La distribución interna de los elementos (barras) debe tener en cuenta la
máxima longitud recomendable y la necesidad de la triangulación para
transmitir las cargas a los apoyos. La ubicación y número de las correas, que
reciben el material de la cobertura, debe tener presente la ubicación de los
nudos en la cuerda superior, ello condiciona el número de vanos. La forma o
contorno exterior depende del tipo de material de cobertura, el diseño
arquitectónico y la luz a cubrir.
Para evitar momentos flectores, en la cuerda superior, la ubicación de los nudos debe ser
coherente con la posición, espaciamiento, de las correas.
La Pendiente de una armadura se define como la inclinación de la cuerda superior o lo que
es lo mismo en ángulo que hace ésta con la cuerda inferior y se expresa como una fracción
según se ve en la figura.
𝐻
𝐿= 𝑃𝐸𝑁𝐷𝐼𝐸𝑁𝑇𝐸 =
𝐴𝐿𝑇𝑈𝑅𝐴 𝐴𝑅𝑀𝐴𝐷𝑈𝑅𝐴
𝐿𝑂𝑁𝐺𝐼𝑇𝑈𝐷 𝐷𝐸𝐿 𝑇𝑅𝐴𝑀𝑂 𝐶𝑂𝑁𝑆𝐼𝐷𝐸𝑅𝐴𝐷𝑂
8.1. CÁLCULO
Las armaduras se calculan con los métodos tradicionales de la mecánica, Los
elementos concurren en un punto y forman triángulos; los elementos se calculan para
resistir tracción o compresión y eventualmente flexión y compresión (flexo-
compresión). No se considera la restricción (empotramiento) que ocasiona la unión de
los elementos en los nudos. Las cargas que actúan en la cuerda superior, son: peso
propio, cargas de montaje, carga viva, ceniza, granizo y viento, estas cargas son
transmitidas por las correas. En la cuerda inferior ocasionalmente existe carga de cielo
raso.
El espaciamiento más económico depende del costo relativo de las armaduras, las
correas y el material de cobertura. Es conveniente usar el mayor espaciamiento de las
armaduras, en la práctica es igual a la máxima luz que cubren las correas disponibles.
La configuración de los elementos internos debe ser tal que permita reducir el número
de uniones por el costo de mano de obra. Debe, además, tenerse en cuenta la esbeltez
de los elementos comprimidos, a mayor esbeltez se reduce significativamente la
capacidad del elemento.
La flexión en las cuerdas superiores - por carga en los tramos - no debe ser excesiva
ya que el flexo-compresión le resta eficiencia al elemento considerado.
El ángulo interno entre las cuerdas y entre éstas y los elementos no debe ser muy
pequeño por que resulta en solicitaciones grandes en las barras y requiere uniones
reforzadas.
8.2. CONFIGUARACIÓN DE LOS ELEMENTOS
El tipo y configuración de los elementos esta condicionado por las cargas y la luz de la
armadura; en general para cargas ligeras conviene elementos individuales (únicos) que
se unen en los nudos con carteleras de madera sólida, terciada o laminada, etc. y en
algunos casos metálicas. Con cargas de mayor magnitud es conveniente usar
elementos formados por dos piezas que se separen por los montantes, diagonales o
viceversa, en ese caso pueden evitarse las cartelas en las uniones. Adicionalmente un
elemento compuesto por dos piezas mejora su desempeño a compresión si se usan
uniones como separadores a distancias intermedias a lo largo del elemento.
8.3. TIPOS DE UNIONES
En el diseño y la construcción de los nudos se pueden usar varias soluciones: clavos,
pernos, cartelas de madera sólida o contrachapada placas metálicas, etc. En la
bibliografía especializada se encuentran sugerencias sobre el tema.
8.4. CARGAS
Las armaduras deben diseñarse para resistir las cargas según el uso de la misma, en
ocasiones se debe tener presente las cargas ocasionales debido al montaje. Si la
cuerda inferior recibe la carga del cielo raso se debe incluir en el diseño una carga
mínima de 30 Kg/m².
8.5. DEFLEXIONES
Las armaduras, con las cargas de diseño actuando, deben cumplir las máximas
deflexiones recomendadas, por ejemplo si hay cielo raso de yeso o material similar, la
deflexión máxima no debe exceder al valor de la luz/300. En cualquier caso será
responsabilidad del proyectista fijar las deflexiones máximas según el uso. De ser
necesaria una contra flecha y se recomienda un valor del orden de 1/300.
El cálculo de las deflexiones de las armaduras se basará en los métodos de análisis
habituales en la buena práctica de la ingeniería. Estas son deflexiones elásticas
correspondientes al cálculo por métodos de trabajos virtuales que suponen las uniones
como articulaciones perfectas e indeformables. Sin embargo, en armaduras de madera,
los nudos empernados o clavados se deforman, contribuyendo a incrementar la
deformación final. Además todas las deformaciones crecen con el tiempo debido a
cambios en el contenido de la humedad de la madera. Estas consideraciones deben
tomarse en cuenta al verificar la tolerancia de deformaciones (Ver Parte II:
COMENTARIOS).
En el caso de que el espaciamiento entre armaduras sea igual o menor que 60 cm se
recomienda considerar como módulo de elasticidad el Epromedio, en caso contrario, se
deberá considerar el módulo de elasticidad mínimo Emín. En las armaduras ligeras
generalmente no se considera la contraflecha, pero si por una razón específica, es
necesaria, se recomienda que sea del orden de 1/300 de la luz de la armadura.
Figura 11.3
8.6. CRITERIOS DE DISEÑO
Las cargas admisibles de los elementos se determinarán considerándolos como
columnas según las recomendaciones del Cap.9. Los elementos sometidos a la acción
de las fuerzas axiales y de flexión, deben ser diseñados a flexo-compresión o flexo-
tracción según el sentido de la fuerza axial (Cap.9, Secc. 9.8 y 9.9).
Material.- Es recomendable el uso de maderas del grupo C, pues debido a su baja
densidad son fáciles de clavar y livianas para su montaje. Maderas de otras especies
de grupos más densos pueden usarse también con uniones ensambladas y/o
empernadas.
Dimensiones Mínimas.- Las secciones de los elementos no deben ser menores de
6.5 cm de peralte y 4 cm de ancho (dimensiones reales secas), a menos que se usen
cuerdas de elementos múltiples, en cuyo caso pueden considerarse anchos más
pequeños. Los elementos de unión deben cumplir con los requisitos que se presentan
en el Cap. 12 (Secc. 12.2).
Se recomienda que en el caso de usar cartelas de madera contrachapada, ésta sea de
un espesor no menor a 10 mm. De preferencia la densidad básica de la madera de las
chapas debe ser mayor de 0.4 para permitir a los clavos desarrollar sus cargas de
trabajo sin aplastar rápidamente la cartela. Si no se dispone de manera contrachapada
de calidad estructural (fabricada con colas resistente a la humedad) las cartelas de
madera sólida son más recomendables.
Esfuerzos Admisibles y Módulo de Elasticidad.- En caso de que el espaciamiento
entre armaduras sea de 60 cm o menos, los esfuerzos admisibles pueden ser
incrementados en 10% y se puede usar el módulo de elasticidad promedio, Eprom. En
caso contrario, se considerarán los esfuerzos admisibles sin ningún incremento y el
módulo de elasticidad mínimo, Emín.
8.7. HIPÓTESIS USUALES
Los elementos que constituyen las armaduras pueden ser considerados rectos de
sección transversal uniforme, homogéneos y perfectamente ensamblados en las
uniones. Las cargas de la cobertura se transmiten a través de las correas. Estas a su
vez pueden descansar directamente en los nudos o en los tramos entre nudos de la
cuerda superior originando momentos flectores en estos elementos. Las fuerzas axiales
en las barras de la armadura pueden calcularse suponiendo las cargas aplicadas
directamente en los nudos. Cuando éste no sea el caso, se podrá reemplazar la acción
de las cargas repartidas por su efecto equivalente en cada nudo. Basta con suponer las
cuerdas simplemente apoyadas en los nudos donde se desea concentrar su acción. En
las bridas o cuerdas superior e inferior los efectos de flexión debidos a las cargas en el
tramo se superpondrán a las fuerzas axiales de tracción o compresión para diseñar los
elementos como viga-columna.
8.8. LONGITUD EFECTIVA
La longitud efectiva de los distintos elementos de una armadura se determinará según
lo estipulado en la Tabla 11.1 y las Figuras 11.4 y 11.5. Para las cuerdas o bridas
superior e inferior deberán considerarse tanto la longitud efectiva fuera del plano como
en el mismo plano de la armadura. Por lo general, estas dos longitudes efectivas son
diferentes, ya que las condiciones de arriostramiento en ambas direcciones o planos
son distintas.
Figuras 11.4 y 11.5
8.9. ESBELTEZ
El valor máximo de la relación de esbeltez (1ef/d) en el diseño de elementos sometidos
a cargas axiales de compresión o tracción será de 50 y 80 respectivamente.
En el caso de las cuerdas sometidas a compresión, se considerarán dos relaciones de
esbeltez: una en el plano de la armadura y otra fuera del mismo. En el plano, la
dimensión resistente al pandeo será el peralte o alto de la cuerda, h. fuera del plano lo
será el ancho de la escuadría, b si se trata de una sección única de madera sólida.
Cuando se trata de cuerdas con más de escuadría (elementos compuestos o múltiples)
el ancho equivalente para el pandeo dependerá de la forma de conexión de los
elementos múltiples y de sus espaciadores. (Ver Secc. 11.9). El diseño debe hacerse en
función de la mayor relación de esbeltez que se presente, considerando a su vez la
longitud efectiva en cada dirección. (Fig. 11.4).
8.10. CUERDAS CON CARGA EN EL TRAMO
Estos elementos deben diseñarse a flexo- compresión. Las cargas axiales son las
obtenidas del análisis primario con cargas concentradas en los nudos y los momentos
flectores determinados como se indica a continuación.
Los momentos de flexión generados por las cargas aplicadas en las cuerdas pueden ser
determinados suponiendo que las cuerdas se comportan como vigas continuas
apoyadas en los extremos de las diagonales o montantes.
Para los casos que se ilustran pueden usarse las fórmulas de la Tabla 11.2 (6), donde
w es la carga repartida por unidad de longitud.
Figura 11.6.
8.11. ESTABILIDAD Y ARRIOSTRAMIENTO
Para garantizar que las armaduras puedan desarrollar toda su capacidad de diseño es
necesario que sus apoyos y arriostres sean adecuados. En las Fig. 11.7 y 11.8 se
presentan algunas soluciones de apoyo de armaduras sobre muros de madera y otros
materiales.
Figura 11.7
El arriostramiento es necesario no solamente para permitir a las armaduras desarrollar
toda su capacidad de diseño, sino para impedir una falla conjunta por inestabilidad.
Esta puede presentarse cuando las armaduras de los extremos no encuentran puntos
fijos exteriores donde transferir las cargas fuera de su plano. Para garantizar un
adecuado comportamiento de las armaduras, tanto local como global, es recomendable
la colocación de arriostres en los siguientes planos.
Cuerda Superior.- En el plano definido por las cuerdas superiores la colocación de
arriostres es necesaria porque esta zona, en cada una de las armaduras, está sometida
a fuerzas de compresión, dando origen a una tendencia al pandeo que es indispensable
restringir. Si sobre las armaduras se coloca un entablado o cobertura similar a base de
tableros es decir elementos que están debidamente unidos a las armaduras a todo lo
largo de la cuerda superior- no será necesario un sistema de arriostramiento adicional,
ya que este revestimiento constituye un diafragma rígido que resiste el movimiento
lateral.
Cuando se colocan que soportan a su vez la cobertura, éstas proveen arriostramiento
longitudinal siempre y cuando estén adecuadamente unidas a la cuerda superior. Su
espacio máximo debe ser tal que la esbeltez resultante fuera del plano sea menor o
igual a la esbeltez en el plano, que es generalmente la usada en el diseño de los
elementos de la cuerda (Secc. 11.5.3). Del o contrario estas piezas desarrollarán una
carga menor que la de diseño reduciendo su seguridad al pandeo.
Adicionalmente debe colocarse un sistema de arriostre diagonal que impida el pandeo
de todas las armaduras al mismo tiempo. Esto puede suceder, a pesar de la presencia
de las correas, ya que éstas restringen el movimiento de una armadura con respecto a
la otra, pero no impiden por sí solas el movimiento del conjunto. Este arriostramiento
diagonal se logra con riostras colocadas debajo de la cuerda superior, definiendo una
zona o paño rígido debidamente triangulado (Fig. 11.9). El arriostramiento debe
colocarse en ambos extremos del techado, y cuando la edificación mide más de 18 m
de largo debe repetirse cada 6 m. Las piezas deben tener un ancho mínimo de 4 cm
para los espaciamientos usuales de armaduras (80 cm a 1 m).
Figura 11.9
º
Cuerda Inferior.- Para tener el espaciamiento de las cuerdas inferiores es
conveniente la colocación de riostras longitudinales continuas espaciadas a cada 2.4 a
3 m (Fig. 11.10). Estas riostras deben extenderse a todo lo largo de la edificación,
aseguradas debidamente a la cuerda inferior. Adicionalmente y para dar estabilidad
global a este sistema longitudinal se debe colocar un arriostramiento diagonal en
ambos extremos. Cuando la edificación es larga estas riostras diagonales deben
repetirse cada 6m.
Línea de Cumbreras.- En el plano vertical definido por la línea de cumbreras es
recomendable la colocación de un sistema de arriostres diagonales en forma de cruz de
San Andrés (dobles diagonales cruzadas) espaciadas a cada 6m o al doble del largo
horizontal de las diagonales. (Fig. 11.1o).
CAPÍTULO 9
UNIONES
9.1 Antecedentes:
En uniones o conexiones de elementos metálicos, por ejemplo acero, se usan pernos,
remaches, y pasadores, el cálculo y diseño supone una distribución uniforme de la
carga de los elementos sometidos a corte directo (remaches, pernos, o pasadores).
Los ensayos de laboratorio determinan que las fallas son de tracción y/o compresión en
los elementos que forman la unión. La falla en los remaches, pernos o pasadores es
por corte directo, supuesto que éste esfuerzo es uniformemente distribuida en todas
las secciones solicitadas a este esfuerzo.
Las uniones de elementos de madera, con clavos o pernos, no se comportan como se
describió anteriormente, al aplicar la carga, los clavos o pernos no se cortan, por obvia
razón que la madera no tiene la misma resistencia que el acero para hacerlos fallar en
corte directo, en la uniones de madera los clavos o pernos se doblan, flexionan, en
forma propia de cada unión.
Con este antecedente el diseño de uniones con elementos de madera, con clavos o
pernos, se sustenta en los resultados experimentales realizados en muchos
Laboratorios. Adicionalmente la resistencia de uniones de madera se relaciona según
si los elementos que la componen recibe la carga en el sentido paralelo o perpendicular
a las fibras.
La carga asignada a cada clavo (de caña lisa) es función de su diámetro y longitud y
tiene en cuenta la densidad de las piezas de madera que se unen.
Una situación similar ocurre en las uniones con los pernos, la carga asignada a cada
perno es función de la relación longitud/diámetro y de la densidad de la madera.
Por lo enunciado se considera adecuado seguir las recomendaciones que constan en la
bibliografía especializada por estar, en general respaldada en investigaciones sobre el
tema. Particularmente se puede usar la información del Capítulo 12 del “MANUAL DE
DISEÑOS PARA MADERAS DEL GRUPO ANDINO” Parte de la información sugerida es
el resultado de ensayos realizados por el PADT- REFORT con maderas de la Subregión.
Además de resultados de investigaciones en otros países, que constan en publicaciones
especializadas.
ANEXO 1
SECADO DE LA MADERA
Madera estructural
La madera estructural soporta algún tipo de esfuerzo en una construcción, es decir, forma
la parte resistente de ciertos componentes, como: muros, paredes, pié derechos,
columnas, vigas, pisos, techos y otros.
Este material reúne las siguientes condiciones: a) debe ser material clasificado como de
calidad estructural; b) debe provenir de especies maderables correspondientes a
cualquiera de los tres Grupos Estructurales (A, B o C), en que se la ha clasificado destinada
a estos fines; c) deben ser piezas de madera dimensionadas de acuerdo a las secciones
más usuales; d) conviene que las construcciones se las efectúe con madera seca; e) la
madera estructural debe ser de buena durabilidad natural, o, en su defecto, debe ser
preservada adecuadamente.
Influencia de la humedad en la madera
El contenido de humedad es un factor muy importante en el uso de la madera, puesto que
de él depende una buena parte de sus propiedades físicas y mecánicas y su estabilidad
dimensional cuando se halla en servicio, así como su resistencia al ataque de hongos e
insectos y su mayor o menor facilidad para ser trabajada.
Variación del porcentaje de humedad
En madera verde, la humedad de la madera varía del 30 al 200 % o más. Normalmente, la
albura contiene más humedad que el duramen, pero el duramen de algunas frondosas es
también muy húmedo.
Variación del porcentaje de humedad en madera secada al aire
Se debe a factores, tales como: diferencia de las condiciones climáticas, al tiempo de su
apilamiento, a la posición de la pila y a la especie maderable.
Contenido de humedad de madera almacenada
La madera almacenada llega a tener normalmente un contenido de humedad uniforme, o
sea que las piezas de mayor contenido disminuyen, mientras que las que están más secas
aumentan.
Contenido de humedad de la madera en servicio
La madera en servicio presenta variaciones de contenido de humedad causadas por los
cambios climáticos a los que está expuesta.
Contenido de humedad
El contenido de humedad en una pieza de madera, es la relación que existe entre el peso
del agua que contiene y su peso en estado seco (anhidro), expresado en porcentaje.
Para su cálculo se utiliza la siguiente fórmula:
P.V - P.S.
C.H.% = ------------- x 100
P.S.
Donde:
C.H. = Contenido de humedad de la madera, en porcentaje.
P.V. = Peso de la madera en estado verde o peso inicial, en gramos.
P.S. = Peso de la madera seco el horno o anhidro, en gramos.
Humedad de la madera en estado verde
Cuando la madera contiene agua en dos formas: agua libre y agua ligada o higroscópica,
se dice que se halla en estado verde. Esta es la condición de las trozas o de una madera
recién cortada.
En una madera en estado verde, proveniente de árboles recién cortados, la humedad
puede variar desde aproximadamente 35 % hasta más del 200 %.
Punto de saturación de las fibras
La humedad de la madera en estado verde se presenta de dos maneras: 1) en las
cavidades celulares y 2) en las paredes celulares. Al secarse la madera, las cavidades
celulares se pierden el agua libre antes que la de las paredes celulares. Cuando las células
están vacías y las paredes celulares se hallan saturadas de agua higroscópica, es que la
madera ha llegado al denominado “Punto de Saturación de las Fibras” (P.S.F.), que es
alrededor del 30 % de contenido de humedad. A partir de este porcentaje, empiezan a
aparecer los defectos que suele presentar la madera.
Detectores eléctricos para medir la humedad de la madera
Estos aparatos, denominados también higrómetros, sirven para medir de manera rápida y
fácil la humedad de una madera y se lo emplea con éxito para el control en las industrias
madereras. Si al artefacto se lo emplea correctamente, es una excelente ayuda para el
industrial y para el constructor con madera
Contenido de humedad de equilibrio de la madera
Es el contenido de humedad que una madera alcanzará si se la deja indefinidamente bajo
condiciones de temperatura y humedad relativa constantes. Por ser la madera
higroscópica, trata siempre de alcanzar el contenido de humedad de equilibrio (C.H.E.) del
sitio o zona donde se encuentre en servicio.
Densidad y peso de la madera
La densidad es una de las características de la madera que sirve de guía para conocer su
mayor o menor resistencia. Cuanto más densa o dura es una madera, tanto más difícil es
secarla. A un mismo contenido de humedad, las maderas de mayor densidad (densidad
básica) requieren de mayor tiempo para secarse y llegar a su contenido de humedad de
equilibrio.
Recomendaciones para ponerla a una madera en servicio:
1.- Si no se sabe de antemano en qué localidad va a ser empleada una determinada
madera, la misma deberá ser secada hasta un porcentaje de humedad menor al contenido
de humedad de equilibrio que registre esa zona.
2.- Prácticamente, toda madera que vaya a ser empleada en interiores, como: pisos,
revestimientos, muebles, se aconseja secarla al horno.
3.- La madera secada al aire, es apropiada para ser utilizada en elementos en los que las
variaciones dimensionales no sean importantes.
4.- La madera verde debe limitarse a ser empleada donde se mantenga un alto grado de
humedad, o donde la contracción hubiera sido considerada al momento de realizar el
proyecto de una construcción.
Secado de la madera al aire
Se lo lleva a cabo exponiendo la madera aserrada al aire libre en un patio de secado. Este
proceso se desarrolla normalmente, excepto cuando la humedad relativa del ambiente es
demasiado alta. El secado al aire libre es la forma más sencilla y barata. El objeto de secar
al aire libre es llegar al menor contenido de humedad que permita las condiciones
climáticas de una determinada localidad.
Defectos del secado
Entre los defectos del secado, constan los siguientes: reventazón; colapso; rajaduras;
grietas superficiales; alabeos, entre los que se encuentran: el acanalamiento o
abarquillado, la arqueadura, la encorvadura y la torcedura o revirado.
Secado artificial de la madera
El secado artificial de la madera se lo lleva a cabo, básicamente, por las siguientes
razones: para reducir su peso y los gastos que implica el transporte; evita la mancha azul
de la madera, las manchas producidas por hongos xilófagos (propios de la madera) y
también evita el ataque de insectos.
ANEXO 2
PRESERVACION DE LA MADERA
Agentes destructores de la madera
a) Hongos xilófagos
Son aquellos capaces de desintegrar las paredes celulares, y por lo tanto, sus
características físicas, químicas y mecánicas, ocasionando la pudrición de la madera, que
generalmente viene en forma de trozas, postes, tablas, tablones, etc.
b) La mancha azul
No ataca directamente las paredes celulares, no es en sí una pudrición; sin embargo,
puede ser el inicio de una pudrición verdadera. La mancha azul o azulado como también se
la conoce, presupone la presencia de agua o humedad mayor al 24 %.
Pudrición
Todas las maderas están expuestas a sufrir el ataque de agentes destructivos (hongos
xilófagos) antes o después de su utilización, ya que la infección puede producirse cuando
la madera se encuentra en forma de trozas, tablas, leña, etc., almacenada para su
transporte o industrialización.
Durabilidad natural
La madera como todo material orgánico, está sujeta a destrucción por diversos agentes,
influenciados éstos a su vez por numerosos factores de variada índole. La durabilidad o
resistencia natural de la madera es una característica que varía en función de la especie,
clima, suelo, uso.
Durabilidad natural y tratabilidad de la madera
A fin de determinar la relación que existe entre la durabilidad natural y la tratabilidad de
una madera, se han establecido 5 categorías, las cuales se basan en porcentajes de
pérdidas de peso por la acción de los hongos.
Las 5 categorías de durabilidad establecidas, son las siguientes: 1) altamente resistentes,
2) resistentes, 3) moderadamente resistentes, 4) muy poco resistentes, y 5) no resistentes
Insectos xilófagos
Existe un sinnúmero de variedades de insectos xilófagos, que en forma, casi exclusiva,
atacan la madera. Hacen perforaciones, especialmente en la albura, porque el duramen
tiene una resistencia mayor al ataque y a la penetración. Las perforaciones producidas
contribuyen a acelerar el proceso de pudrición ocasionado por esta clase de hongos.
En la mayoría de construcciones en que interviene la madera como material estructural;
con mucha frecuencia se han tenido que cambiar vigas, columnas, pisos, etc., debido,
precisamente, a los daños ocasionados por los insectos xilófagos.
Preservantes para la madera
Son sustancias químicas que al aplicarlas adecuadamente en la madera, la hacen
resistente al ataque de hongos, insectos y otros agentes de deterioro. La protección se
consigue haciendo que la madera se torne venenosa y por lo tanto repelente a los
diferentes agentes biológicos de deterioro.
Clasificación de los preservantes
De acuerdo a su origen o naturaleza, los preservantes para madera se clasifican
básicamente en: oleosolubles u orgánicos y los hidrosolubles o inorgánicos.
Preservantes oleosolubles
Son de gran toxicidad para los agentes biológicos, y presentan cualidades muy
importantes, como: no son corrosivos, tienen gran poder de penetración y no son
inflamables una vez que el solvente se ha evaporado.
Preservantes hidrosolubles
El agua presenta varias ventajas como solvente para los preservantes de madera; la
mayor, es su bajo precio y su abundancia, así como la buena penetración en la madera y
encontrarse libre de los peligros del fuego, y además, no es perjudicial para la salud.
Entre los principales preservantes hidrosolubles, se pueden mencionar los siguientes:
Sales de C.C.A.
Es un compuesto de cobre, cromo y arsénico. Estas sales son las que predominan en el
mercado mundial entre las sales hidrosolubles. Son muy eficaces en la protección de la
madera en contacto directo con el suelo y bajo condiciones de mucha humedad. Sin
embargo se debe tener presente su alta toxicidad para seres vivos.
Ventajas: a) es tóxico para hongos e insectos; b) eventualmente puede tratarse madera en
estado húmedo, c) el solvente (agua) es barato y no es inflamable, d) la madera puede
recibir pintura después de tratada, e) su aplicación es bastante más rápida en relación a
los preservantes oleosos.
Últimamente, hay la tendencia de reemplazar el arsénico, por el boro (sales de CCB),
porque se ha llegado a determinar, que aquel (arsénico), resulta nocivo para la salud
humana.
Secado de la madera a preservar
La madera que va a ser destinada a tratamientos de preservación, a través de
procedimientos, como: a presión, inmersión en frío, requiere de un previo secado hasta
alcanzar el contenido de humedad de equilibrio, el que normalmente se encuentra entre el
11 y el 16 % en nuestro medio. Contenidos de humedad mayores al 20 % no son
recomendables para este tipo de tratamientos.
La práctica más usual para secar madera que se la destina a la construcción, como:
postes, tablas, tablones, etc., consiste en armar pilas al aire libre, con dos objetivos
fundamentales: 1) reducir al máximo los daños causados por hongos e insectos, y 2) para
acelerar el proceso de reducción del contenido de humedad.
Métodos de preservación de la madera
Dependen de la durabilidad natural de las diversas especies maderables. Hay maderas muy
durables, como la teca, el chanúl, que tienen elementos químicos que los protegen contra
los agentes destructores por muchos años. Otras, de durabilidad mediana, como el cedro,
el laurel, etc. Y, por último, otras que son susceptibles, como el sande, el pino.
Métodos sin presión:
De estos procedimientos, los más conocidos son aquellos en que se aplica el preservante
con brocha, por aspersión, por inmersión, y por difusión.
Con brocha y por aspersión
Mediante estos dos procedimientos, apenas una pequeña cantidad del líquido preservativo
penetra en la madera. La ligera absorción que ocurre con este tipo de tratamientos, se
debe, en parte, a la resistencia natural de la madera a la penetración, pero también influye
la escasa cantidad de preservante que realmente aprovecha.
Inmersión prolongada
Este tratamiento se hace en frío. Se lo emplea generalmente, para tratamientos de
maderas que se las destina a la elaboración de ventanas, marcos de puerta, vigas y otros
trabajos en que no se halle la madera en contacto directo con el suelo. El tratamiento
consiste, en sumergir la madera por espacio mínimo de 24 horas, y un máximo de 48
horas, en que, prácticamente, ya no absorbe más.
Inmersión momentánea
La efectividad de este tipo de preservación, es muy limitada y no se recomienda para
tratamientos de madera que luego estará en contacto directo con el suelo o expuesta a la
intemperie. No obstante, dicho procedimiento se lo ha utilizado satisfactoriamente en
tratamientos de ventanas, puertas, marcos y otros trabajos de carpintería. El tratamiento
consiste en sumergir la madera dentro del producto preservativo por espacios de tiempo
muy cortos, que van desde varios segundos hasta 10 a 15 minutos. Para ello, obviamente,
la madera debe estar seca.
Tratamiento por difusión
Este tratamiento tiene como fundamento aprovechar el desplazamiento de la sabia a
través de la madera. Para ello se utiliza madera rolliza, preferentemente de pequeño
diámetro, recién cortada y descortezada. Uno de los extremos se lo sumerge en un
preservante hidrosoluble. Se puede preparar una solución, mezclando 4 Kg de sales en 100
lt de agua.
Métodos a presión
Los métodos a presión que se utilizan para impregnar preservantes en la madera al interior
de cilindros cerrados herméticamente; básicamente son dos: el de célula llena y el de
célula vacía. Son, indudablemente, los más efectivos pero también los más costosos
a) De célula llena o de Bethell
Con este tratamiento se trata de retener en la madera la mayor cantidad posible del líquido
preservativo, permitiendo de esta manera que se produzca una absorción máxima en el
material tratado.
b) De célula vacía
Con este procedimiento se pretende recuperar parte de la solución inyectada a presión en
la madera. Este método da buen resultado cuando se trata de lograr una penetración
bastante profunda pero con una escasa absorción final del líquido preservativo.
Método Boucherie
Es un procedimiento de tratamiento de la madera basado en el reemplazo de la sabia por
un preservante hidrosoluble, cuyos componentes tengan similar velocidad de difusión.
Como condición principal se requiere que los elementos a tratarse se encuentren en estado
verde, es decir, con un contenido de humedad de por lo menos el 30 %; debiéndose, eso
sí, mantener la corteza durante el tratamiento.
Para el funcionamiento del proceso, se requiere 1 atmósfera de presión, que se la consigue
por diferencia de niveles a una altura de aproximadamente 10 metros. La madera rolliza, al
momento del tratamiento se la coloca en posición inclinada, a fin de facilitar el
desplazamiento del preservante a través de los sistemas de conducción de la sabia. Los
elementos van sujetos en su extremo superior, mediante un casquete de caucho.
Productos caseros
Existen varios productos caseros que utilizan ciertos madereros y constructores como
preservantes de madera; entre los cuales, se encuentran: el aceite quemado, el diesel,
incluso la gasolina, y otros, que suelen emplearlos con este fin, lo cual es una creencia
totalmente equívoca; puesto que en la práctica, no causan efectos preservativos en la
madera.
Factores que influyen en la absorción y penetración del preservante
El criterio más importante que debe ser considerado en un tratamiento de preservación, es
la cantidad del inmunizante que absorbe la madera y la profundidad a la que penetra;
también es necesario considerar, la buena distribución del preservante en toda el área
tratada.
La absorción o retención del preservante, se la mide, mediante la siguiente fórmula:
P1 – P0
Al = --------- x 1000
Vp
C (P1 – P0)
As = ------------- x 10
Vp
Donde:
Al = Absorción líquida en lt/m3
As = Absorción sólida en Kg/m3
P0 = Peso antes del tratamiento en Kg
P1 = Peso después del tratamiento en Kg
Vp = Volumen de la pieza en m3
C = Concentración del preservante en %
Cuadro referencial de escalas de absorción, destinado a la clasificación de las maderas:
Tipo de absorción Pentaclorofenol Sales de CCA
---------------------- -------------------- ------------------
Absorción alta + de 150 Kg/m3 + de 200 Kg/m3
Absorción moderada 101 a 150 Kg/m3 151 a 200 Kg/m3
Absorción pobre 51 a 100 Kg/m3 101 a 150 Kg/m3
Absorción nula - de 50 Kg/m3 - de 100 Kg/m3
Penetración del preservante
La penetración del preservante en la madera se clasifica en 4 tipos: 1) penetración total;
2) penetración parcial periférica; 3) penetración parcial irregular, y 4) penetración nula
Clasificación de la madera por su tratamiento
Está hecha en función de la absorción y tipo de penetración que se presenta en la madera
tratada. En este sentido, se establecen 4 categorías de tratabilidad: 1) fácil de tratar; 2)
moderadamente tratable; 3) difícil de tratar, y 4) imposible de tratar.
Aspectos económicos de la preservación
La preservación de la madera se torna viable siempre y cuando sea ventajosa desde el
punto de vista económico. Es necesidad imperiosa que se preserve una madera que va a
ponérsela en servicio, lo que contribuirá a aumentar, no solamente su vida útil sino
también su resistencia y durabilidad.
ANEXO 3
CONTENIDO DE HUMEDAD DE EQUILIBRIO DE LA MADERA EN VARIAS LOCALIDADES
DEL ECUADOR
Por ser la madera higroscópica, siempre trata de alcanzar el contenido de humedad de equilibrio
(C.H.E).
El contenido de humedad de equilibrio de la madera, es la humedad que la madera alcanzará si se
la deja indefinidamente bajo condiciones de temperatura y humedad relativa constante.
Si una madera está completamente seca y se halla expuesta a un ambiente de humedad relativa y
temperatura determinada, las moléculas o partículas de agua del medio ambiente penetran por los
espacios existentes en su estructura y quedan retenidas en ellos; éste proceso continúa hasta que
se produce un estado de equilibrio entre las partículas de agua que entran y salen de la madera.
Este fenómeno llamado sorción es típico de sólidos con una estructura celular compleja, como es el
caso de la madera.
Si se mantiene constante la temperatura y varía la humedad relativa del aire, se obtendrá una serie
de valores de humedad de la madera que corresponderán a los diferentes equilibrios que se van
presentando según los valores cambiantes de la humedad relativa. El poder de higroscopicidad de la
madera tiende a disminuir con la elevación de la temperatura.
Existe un equilibrio entre el agua ligada, o sea, aquella que se halla pegada a las paredes celulares,
y el estado higrotérmico (humedad relativa más temperatura) del medio ambiente, llamado
equilibrio higroscópico de la madera.
1. Importancia de la humedad de equilibrio
Para lograr la estabilidad dimensional de una madera, es necesario que su humedad sea igual a la
humedad de equilibrio correspondiente a las condiciones de temperatura y humedad relativa del
aire en el sitio donde se encuentra en servicio. En la práctica, una madera expuesta al aire libre,
jamás permanece estabilizada a un determinado grado o contenido de humedad; pues, ella
aumenta o disminuye según las variaciones de la temperatura y la humedad relativa del ambiente.
A cualquier madera se la debería secar hasta un contenido de humedad que equivalga al valor
promedio entre el valor mayor y el valor menor (mensuales) de la humedad de equilibrio de un sitio
determinado; por ejemplo, consideremos a Tulcán: ésta ciudad presenta los siguientes valores
extremos, 18,4 y 16,6 %, cuya media corresponde al 17,5 % de contenido de la humedad de
equilibrio, porcentaje al que normalmente debería recomendarse secar la madera en dicha zona.
En el secado al aire libre, la humedad de equilibrio indica la humedad límite a la que se puede llegar
utilizando este método de secado; en cambio, en el secado al horno, en el que se pueden cambiar
las condiciones de la cámara, se consigue sin problema que el porcentaje de humedad final de la
madera puede descender aún más, debajo de la humedad de equilibrio.
2. Variaciones del contenido de humedad de equilibrio (C.H.E.) en diferentes localidades del
Ecuador
Mediante un cuadro, se presenta de todas y cada una de las provincias, un listado de 140
localidades del país con los datos de temperatura, humedad relativa y el correspondiente promedio
anual del contenido de humedad de equilibrio de la madera:
MEDIA ANUAL DEL C.H.E. DE LA MADERA EN VARIAS LOCALIDADES DEL ECUADOR
1. Provincia del Carchi
Localidad
Temperatura
media anual
ºC
Humedad
relativa
promedio
anual %
Humedad de
equilibrio de la
madera (media
anual)%
Tulcán 11,3 80,0 17,5
El Ángel 11,7 72,5 14,6
El Carmelo 12,2 87,5 20,8
San Gabriel 12,4 82,9 19,0
Mira 17,2 78,3 16,8
2. Provincia de Imbabura
Localidad
Temperatura
media anual
ºC
Humedad
relativa
promedio
anual %
Humedad de
equilibrio de la
madera (media
anual)%
Salinas 19,4 76,7 16,0
Ibarra 15,4 80,8 17,8
Cahuasquí 16,9 83,0 18,7
Sigsicunga 9,9 81,1 17,6
Atuntaqui 15,4 77,7 16,5
Otavalo 14,4 74,6 15,3
San Pablo del Lago 13,6 82,4 18,5
3. Provincia de Pichincha
Localidad
Temperatura
media anual
ºC
Humedad
relativa
promedio
anual %
Humedad de
equilibrio de la
madera (media
anual)%
Malchinguí 13,3 76,2 16,0
Olmedo 10,9 77,5 16,5
Ascázubi 15,1 76,0 15,9
Cochasquí 12,4 73,8 15,1
Perucho 18,5 74,3 15,2
Tabacundo 13,1 75,7 15,8
Quito 13,5 74,6 15,4
Mindo 19,2 90,8 22,4
San Miguel de los Bancos 20,0 93,7 24,4
Tumbaco 16,7 76,9 16,2
Conocoto 15,2 77,2 16,3
Uyumbicho 13,6 85,0 19,7
Machachi 12,5 81,6 18,1
Santo Domingo de los
Sáchilas
22,0
90,8
22,2
Alluriquín 22,2 88,1 21,0
Chiriboga 16,3 88,6 21,3
Puerto lla 23,1 88,5 21,1
4. Provincia de Cotopaxi
Localidad
Temperatura
media anual
ºC
Humedad
relativa
promedio
anual %
Humedad de
equilibrio de la
madera (media
anual)%
Estación Cotopaxi 7,8 91,1 22,5
Latacunga 13,0 75,4 15,6
La Maná 23,9 88,2 21,2
Pilaló 12,6 91,3 22,9
El Corazón 17,7 94,3 25,0
Pujilí 12,7 75,4 15,6
Salcedo 13,9 74,7 15,4
5. Provincia de Tungurahua
Localidad
Temperatura
media anual
ºC
Humedad
relativa
promedio
anual %
Humedad de
equilibrio de la
madera (media
anual)%
Pisayambo 7,2 88,7 21,2
Píllaro 13,4 79,2 17,1
Ambato 14,1 76,0 15,9
Patate 15,8 87,7 21,0
Pedro F. Cevallos 12,6 83,4 18,9
Baños 16,7 83,0 18,7
6. Provincia de Bolívar
Localidad
Temperatura
media anual
ºC
Humedad
relativa
promedio
anual %
Humedad de
equilibrio de la
madera (media
anual)%
San Simón 14,2 80,8 17,8
San Pablo de Atenas 13,4 88,2 21,1
Chillanes 13,3 87,5 20,5
Balzapamba 20,2 94,0 24,6
7. Provincia de Chimborazo
Localidad
Temperatura
media anual
ºC
Humedad
relativa
promedio
anual %
Humedad de
equilibrio de la
madera (media
anual)%
Riobamba 13,4 71,4 14,1
Guaslán 14,1 78,2 16,8
Guamote 13,0 82,7 18,6
Pangor 9,0 84,8 19,6
Tixan 7,8 86,4 20,3
Alausí 14,7 77,3 16,4
Chunchi 14,8 86,5 20,4
8. Provincia de Cañar
Localidad
Temperatura
media anual
ºC
Humedad
relativa
promedio
anual %
Humedad de
equilibrio de la
madera (media
anual)%
Biblián 14,5 73,2 14,8
Manuel J. Calle 24,7 84,3 19,0
Cañar 10,8 76,2 15,9
9. Provincia del Azuay
Localidad
Temperatura
media anual
ºC
Humedad
relativa
promedio
anual %
Humedad de
equilibrio de la
madera (media
anual)%
Paute 17,1 75,3 15,6
Cuenca 14,9 70,5 13,8
El Labrado 8,5 87,8 20,9
Ucubamba 15,6 71,6 14,1
Gualaceo 17,0 72,8 14,6
Santa Isabel 19,5 74,2 15,1
10. Provincia de Loja
Localidad
Temperatura
media anual
ºC
Humedad
relativa
promedio
anual %
Humedad de
equilibrio de la
madera (media
anual)%
Saraguro 12,9 83,3 18,9
La Toma 23,8 63,2 11,8
Loja 15,4 72,4 14,5
Catacocha 18,4 82,7 18,5
Malacatos 20,7 74,2 15,0
Célica 15,1 84,5 19,5
Gonzanamá 17,1 83,5 18,9
Vilcabamba 20,4 76,5 15,9
Cariamanga 18,1 79,4 17,2
Yangana 18,9 82,3 18,4
Macará 24,9 67,3 12,8
11. Provincia de Esmeraldas
Localidad
Temperatura
media anual
ºC
Humedad
relativa
promedio
anual %
Humedad de
equilibrio de la
madera (media
anual)%
San Lorenzo 25,5 86,0 19,8
Borbón 25,4 85,7 19,7
Esmeraldas 25,6 84,5 19,1
Cayapas 25,8 89,5 21,5
Muisne 24,7 85,8 19,7
Quinindé 24,6 90,5 21,9
12. Provincia de Manabí
Localidad
Temperatura
media anual
ºC
Humedad
relativa
promedio
anual %
Humedad de
equilibrio de la
madera (media
anual)%
El Carmen 23,7 86,6 20,1
La Concordia 23,8 86,4 20,1
Jama 24,8 82,7 18,3
Charapotó 25,3 83,1 18,5
San Vicente 24,6 81,2 17,7
Bahía de Caraquez 24,7 81,1 17,6
Pedernales 24,8 82,3 18,2
Chone 25,5 86,8 20,3
Tosagua 25,7 83,6 18,8
Calceta 25,6 76,8 15,8
Rocafuerte 25,2 79,5 17,0
Flavio Alfaro 24,6 85,5 19,7
Manta 25,0 77,6 16,2
Portoviejo 24,7 76,4 16,0
Poza Honda 25,3 82,1 18,0
Santa Ana 25,5 77,8 16,3
Jipijapa 21,6 80,8 17,7
13. Provincia de Los Ríos
Localidad
Temperatura
media anual
ºC
Humedad
relativa
promedio
anual %
Humedad de
equilibrio de la
madera (media
anual)%
Quevedo 24,4 83,6 18,8
Vinces 25,2 79,6 17,0
Babahoyo 25,5 81,8 17,9
La Clementina 24,3 85,2 19,5
Isabel María 25,0 80,6 17,4
14. Provincia del Guayas
Localidad
Temperatura
media anual
ºC
Humedad
relativa
promedio
anual %
Humedad de
equilibrio de la
madera (media
anual)%
Balzar 25,5 82,0 18,0
Daule 25,7 79,6 17,0
Milagro 24,6 80,9 17,6
Bucay 22,8 90,0 21,7
Salinas 23,2 80,9 17,6
Guayaquil 25,0 79,5 17,0
San Carlos 24,9 82,5 18,2
Ancón 23,7 89,1 21,3
Taura 25,4 78,1 16,4
Playas 24,2 79,0 16,8
Naranjal 25,0 85,8 19,7
Tenguel 25,0 88,2 21,0
15. Provincia de El Oro
Localidad
Temperatura
media anual
ºC
Humedad
relativa
promedio
anual %
Humedad de
equilibrio de la
madera (media
anual)%
Machala 25,0 79,5 17,0
Pasaje 23,8 83,3 18,6
Arenillas 25,1 82,1 18,1
Zaruma 22,0 83,7 19,0
Marcabelí 23,0 83,5 18,8
Santa Rosa 25,0 87,8 20,8
16. Provincia del Napo
Localidad
Temperatura
media anual
ºC
Humedad
relativa
promedio
anual %
Humedad de
equilibrio de la
madera (media
anual)%
Putumayo 25,3 85,3 19,5
El Coca 25,5 88,7 21,1
Limoncocha 24,6 89,0 21,3
Tiputini 25,3 87,4 20,5
Lago Agrio 25,4 84,9 19,3
El Chaco 18,3 88,2 21,1
Baeza 16,7 88,8 21,4
Tena 23,1 89,2 21,4
Papallacta 9,4 92,4 23,6
17. Provincia de Pastaza
Temperatura
media anual
Humedad
relativa
promedio
Humedad de
equilibrio de la
madera (media
Localidad ºC anual % anual)%
Pastaza 20,1 85,8 19,8
Puyo 20,4 86,2 20,1
Curaray 24,9 88,0 20,9
18. Provincia de Morona Santiago
Localidad
Temperatura
media anual
ºC
Humedad
relativa
promedio
anual %
Humedad de
equilibrio de la
madera (media
anual)%
Macas 20,9 86,7 20,3
Taisha 24,0 87,0 20,4
Sucúa 21,8 87,2 20,5
Méndez 24,4 94,5 24,9
19. Provincia de Zamora -Chinchipe
Localidad
Temperatura
media anual
ºC
Humedad
relativa
promedio
anual %
Humedad de
equilibrio de la
madera (media
anual)%
Zamora 21,0 83,4 18,8
20. Provincia Insular Galápagos
Localidad
Temperatura
media anual
ºC
Humedad
relativa
promedio
anual %
Humedad de
equilibrio de la
madera (media
anual)%
Seymur 24,2 74,4 14,9
Santa Cruz 23,8 91,2 22,5
San Cristóbal 23,9 79,5 17,0
Isabela 23,5 85,4 19,6
Nota: En este listado de Provincias, no constan como tales, las tres provincias nuevas que se
crearon en estos últimos años; ellas son: Sucumbíos, Santo Domingo de los Sáchilas y Santa Elena;
no obstante ello, sí consta la información que hoy interesa, la cual se encuentra dentro de la
información de las Provincias a las que antes pertenecieron las tres Provincias en cuestión.
BIBLIOGRAFÍA:
ORBE VELALCAZAR, J. Contenido de humedad de equilibrio de la madera en varias localidades
del Ecuador. Ministerio de Agricultura y Ganadería, Dirección Nacional Forestal, Sección
Tecnología de la Madera, Centro de Capacitación e Investigación Forestal. Conocoto-Ecuador.
1989. 48
ANEXO 4
PROPIEDADES FISICAS DE LA MADERA
Cuadro de propiedades físicas correspondiente a 46 especies maderables de otros países, que
también existen en el Ecuador:
Nombre
común
Nombre
científico
Dens.
bás.
g/cm3
C o n t r a c c i ó n
Rad.
12%
C.H.
Rad.
seco al
horno%
Tang.
12% C.H.
Tang.
seco al
horno %
Volu-
métrica
%
Algodonci
llo
Dendropanax
sp.
0,41 2,8 5,1 5,6 8,3 13,8
Almendro Dussia sp 0,46 2,3 4,5 4,9 8,5 12,3
Anime Protium sp. 0,48 2,2 3,9 5,8 8,6 12,4
Anime
pulgande
Trattinickia sp. 0,41 2,4 4,0 4,4 6,7 10,0
Ardita,
caoba
Beilshmiedia
sp.
0,50 2,2 4,1 4,9 8,1 12,7
Arrayán Eugenia sp. 0,84 4,1 7,2 9,9 14,1 20,1
Canelo Licaria sp. 0,42 1,5 3,3 5,2 8,4 11,7
Casca Miconia sp. 0,61 2,2 4,3 6,9 9,5 13,6
Cascarilla
picante
Drymis
granadensis
0,47 - 3,6 - 14,4 -
Caucho
blanco
Sapium sp. 0,50 1,4 3,1 3,1 5,7 8,0
Ceibo Bombacopsis
quinata
0,45 - 3,4 - 6,2 10,0
Colorado Pouteria sp. 0,59 2,9 5,5 6,8 11,0 16,5
Coquito de
montaña
Guarea
trichilioides
0,52 1,6 3,4 3,6 7,0 11,2
Cuángare Dialyanthera
sp.
0,41 2,2 4,2 6,4 9,4 12,0
Chirimoyo Didymopanax 0,53 3,8 7,0 6,0 9,2 15,2
morototoni
Guabo Inga sp. 0,56 1,2 2,8 2,6 5,5 9,5
Guarapo Terminalia sp. 0,58 2,3 4,5 3,6 6,5 11,2
Guasca Eschweilera sp. 0,78 3,2 5,6 5,2 9,5 15,9
Guayacán Tabebuia
guayacan
0,85 2,6 6,0 3,8 8,1 14,0
Guayacán
pechiche
Minquartia
guianensis
0,75 1,7 3,9 4,4 8,4 10,3
Guión, chimi Pseudolmedia
sp.
0,59 2,4 4,4 6,3 10,4 15,1
Káa Hasseltia
floribunda
0,54 1,9 4,0 4,9 8,5 12,8
Kaki de Asia Diospyros sp. 0,41 1,3 2,7 4,1 7,0 10,9
Laurel Cordia
alliodora
0,44 1,4 3,1 4,5 6,7 8,7
Machare Symphonia
globulifera
0,55 2,2 4,3 5,6 9,4 13,5
Madroño Calophyllum
brasiliense
0,47 3,2 5,3 5,9 8,7 13,4
Mangle
colorado
Rhizophora
mangle
0,83 2,4 5,0 6,1 10,7 14,3
Marcelo Laetia sp. 0,59 1,8 4,2 6,9 11,3 14,9
Matache Weinmannia
sp.
0,49 - 5,8 - 10,5 -
Matasarna,
cushispa
Cassia sp. 0,59 2,5 4,7 4,2 7,6 12,2
Motilón Hieronyma
alchornoides
0,60 3,4 5,7 6,1 9,2 13,6
Motón Andira sp. 0,64 2,2 4,6 5,6 9,8 12,5
Nato Mora oleifera 0,74 2,6 5,0 4,3 7,8 12,5
Sisín Podocarpus
oleifolius
0,46 - 3,5 - 8,2 -
Palo de rosa Cornus sp. 0,53 - 4,3 - 12,1 -
Pechiche Vitex
giganteum
0,52 1,3 2,9 3,4 7,1 9,4
Pegapega Pisonia sp. 0,42 3,0 5,8 5,6 9,6 15,5
Pialde Cupania sp. 0,55 3,0 5,4 5,5 8,9 14,5
Quemape-
cho
Tetragastris sp. 0,64 2,4 4,7 4,7 8,1 11,6
Quiebra
hacha
Lecythis
tuyrana
0,61 2,6 4,5 6,6 10,3 14,4
Quillucaspi Centrolobium
sp.
0,65 1,5 3,6 2,9 6,4 9,7
Quishuar Bludleia alpina 0,52 - 3,4 - 9,8 -
Quisiquin-
che
Pithecelo-bium
sp.
0,52 1,7 3,6 3,9 7,2 9,5
Salsal Enterolobium
sp.
0,60 1,7 3,5 3,4 6,7 10,3
Schungui Symplocos sp. 0,49 2,8 4,9 5,9 9,8 17,9
Tangare Carapa
guianensis
0,56 2,7 5,4 5,3 8,2 14,6
Yumbingue Terminalia
amazonia
0,68 3,8 6,4 5,4 8,7 14,9
PROPIEDADES MECÁNICAS DE LA MADERA
Cuadro de propiedades mecánicas correspondiente a 46 especies maderables de otros países, que
también existen en el Ecuador:
Nombre
común
Nombre
científico
Dens
bás.
g/cm3
Flexión estática
E.L.P. M.O.R. M.O.E.
Kg/cm2Kg/cm2 Ton/cm2
Dureza
Lados Extremos
Kg Kg
Algodoncillo Dendropanax
sp.
0,41 397 732 115 330 458
Aliso Alnus sp. 0,41 516 755 120 285 475
Almendro Dussia sp. 0,46 466 782 132 292 440
Anime Protium sp. 0,48 475 892 130 319 483
Anime
pulgande
Trattinickia sp. 0,41 384 757 114 243 404
Ardita, caoba Beilschmiedia
sp.
0,50 501 856 120 288 349
Arrayán Eugenia sp. 0,84 1035 1765 216 1730 1760
Canelo Licaria sp. 0,42 445 800 135 276 394
Capulí Prunus sp. 0,58 672 1092 159 680 908
Casca Miconia sp. 0,61 808 1254 176 597 877
Cascarilla
picante
Drymis
granadensis
0,47 629 1012 145 360 595
Caucho
blanco
Sapium sp. 0,50 373 844 151 395 510
Ceibo Bombacopsis
quinata
0,45 489 735 98 294 298
Colorado Pouteria sp. 0,59 738 1282 213 623 790
Coquito de
montaña
Guarea
trichilioides
0,52 712 1124 146 457 676
Cuángare Dialyanthera
sp.
0,41 465 730 134 240 440
Chirimoyo Didymopanax
morototoni
0,53 630 920 164 415 616
Guabo Inga sp. 0,56 354 656 76 164 233
Guarapo Terminalia sp. 0,58 810 1280 164 568 827
Guasca Eschweilera sp. 0,78 962 1560 204 1100 1280
Guayacán Tabebuia
guayacan
0,85 963 1978 236 1444 1704
Guión, chimi Pseudolmedia
sp.
0,59 770 1143 160 561 872
Káa Hasseltia
floribunda
0,54 559 811 117 452 644
Kaki del asia Diospyros sp. 0,41 303 608 87 231 405
Laurel Cordia
alliodora
0,44 376 613 82 336 372
Machare Symphonia
globulifera
0,55 644 1170 167 508 654
Madroño Calophyllum
brasiliense
0,47 554 926 126 456 610
Mangle
colorado
Rizophora
mangle
0,83 1083 1690 230 1188 1365
Marcelo Laetia sp. 0,59 576 1158 187 671 871
Matache Weinmania sp. 0,49 606 977 141 395 630
Matasarna,
cushispa
Cassia sp. 0,59 596 768 136 515 694
Motilón Hieronyma
alchornoides
0,60 632 1049 143 663 846
Motón Andira sp. 0,64 927 1470 186 655 822
Nato Mora oleifera 0,74 698 1247 155 795 960
Palo de rosa Cornus sp. 0,53 535 1027 132 445 680
Pechiche Vitex
giganteum
0,52 664 1168 144 529 714
Pegapega Pisonia sp. 0,42 325 611 110 213 343
Pialde Cupania sp. 0,55 746 1094 161 500 773
Quemapecho Tetragastris sp. 0,64 860 1340 177 728 1000
Quiebra
hacha
Lecythis
tuyrana
0,61 475 993 130 488 648
Quillucaspi Centrolobium
sp.
0,65 640 1217 175 636 842
Salsal Enterolobium
sp.
0,60 767 1285 191 611 789
Schungui Symplocos sp. 0,49 645 1060 154 427 577
Tangare Carapa
guianensis
0,56 670 1132 177 476 648
E.L.P. = Esfuerzo al límite proporcional
M.O.R. = Módulo de ruptura.
M.O.E. = Módulo de elasticidad.