Fundamentos del diseño y la construcción con madera. Pablo Guindos
isótropo se puede emplear en caso modelar estructuras conformadas por elementos que están fundamentalmente sometidos a esfuerzos longitudinales. Dado que las propiedades de un material isótropo no dependen de la dirección considerada, los parámetros elásticos se reducen a tres E, G y ν, de los cuales, dos son independientes y el tercero puede ser calculado a partir de los otros dos.
Normalmente para piezas con esfuerzos axiales, es aconsejado tomar E = E||, ν =ν|| y calcular G a partir de E y ν, porque de otro modo ν adopta valores irrealistas. Pese a esto último, algunos programas estructurales tienen la opción de considerar E, G y omitir el coeficiente de Poisson.
Ejemplo: calcular las propiedades isótropas de douglas fir (Pseudotsuga menziesii) de origen norteamericano para piezas sometidas a esfuerzos axiales. Solución:
E = 10800 N/mm2, ν = 0.37 y G = 3940 N/mm2.
CAPÍTULO 4
PRODUCTOS DE INGENIERÍA DE MADERA
PRINCIPALES CONTRIBUIDORES: VANESA BAÑO (UNIV. DE LA REPÚBLICA,
URUGUAY) Y LAURA MOYA (UINV. ORT, URUGUAY)
4.1 Introducción
Los productos de madera aptos para su uso estructural, denominados habitualmente como madera estructural, pueden clasificarse en dos grandes grupos: productos de madera sólida, sin ingeniería, y productos de ingeniería de la madera (Engineered Wood Products-EWP). Estos últimos son productos de madera cuya elaboración ha incorporado cierto grado de ingeniería, lo cual habitualmente comprende el uso de madera aserrada, chapas, fibras, virutas o partículas de madera, las cuales son unidas con adhesivos estructurales o mediante otros medios de fijación. En esta sección se detallan las principales características de ambas familias de productos estructurales.
La característica esencial de estos productos es que poseen aptitudes mecánicas y de densidad conocidas, que los convierten en elementos aptos para su uso estructural. Además de dicha aptitud estructural, la calidad geométrica y el contenido de humedad son aspectos imprescindibles a tener en cuenta, como por ejemplo para poder garantizar su capacidad frente a inestabilidad frente al pandeo, estabilidad dimensional, calidad de las terminaciones y lograr, hasta donde sea posible, constancia de sus propiedades mecánicas en el tiempo. Un aspecto muy importante de estos productos es su grado de homogeneidad. Por lo general puede asumirse que cuanto menor sea el tamaño de la partícula, pieza o laminación de madera que compone un producto, mayor será su homogeneidad estructural, por lo que uno podrá esperar una dispersión inferior de los valores físicos y mecánicos.
Generalmente estos productos son regulados mediante especificaciones establecidas en documentos técnicos o normas, y se garantizan a través de certificados, sellos o rotulados de calidad estructural. Dichos sellos brindan información, entre otras cosas, de la especie de madera, de la calidad visual y de su clase resistente o grado estructural, asociado a los valores característicos de sus propiedades mecánicas. Otros datos adicionales pueden incluir el tipo de tratamiento químico y la procedencia de origen.
4.2 Productos de madera sólida
Los productos de madera sólida son:
1 Los rolos o los fustes de los árboles descortezados. Consisten en la utilización directa del elemento primario de soporte de los árboles. Dado que todas las fibras tienen continuidad, normalmente ofrecen alta resistencia mecánica.
2 La madera cilindrada, que son los fustes cilindrados a un diámetro constante en toda su longitud.
3 La madera aserrada, que son piezas sección rectangular, cortadas del fuste del árbol.
La Figura 4.2 muestra la nomenclatura para denominar estructuralmente las distintas partes de una pieza de madera de sección rectangular.
| [no image in epub file] |
| figura 4.2 Denominación de los elementos de una pieza estructural de madera aserrada. |
Las dimensiones comerciales más comunes de piezas de madera aserrada tienen un espesor (b) que varía entre 25 y 100 mm, un canto o altura (h) entre 50 y 210 mm, y una longitud (L) de 2 a 6 metros aproximadamente. En Chile, la norma NCh2824 establece las dimensiones comerciales de pino radiata, tanto con madera aserrada en bruto (Tabla 4.2.1.) como para madera cepillada (Tabla 4.2.2); esto es un proceso de lijado que ofrece una geometría y superficie con mejor acabado. Por otra parte, la NCh174 establece las dimensiones comerciales del resto de especies en lo relativo a madera aserrada en bruto (Tabla 4.2.3) y madera cepillada (Tabla 4.2.4). Los tamaños más habituales de las piezas empleadas en la construcción ligera son 2”·4” y 2”·6”. Finalmente, la NCh2122 establece las dimensiones de postes de pino radiata según su clase resistente (Tabla 4.2.5). Es importante notar que, en la práctica, se observan desviaciones importantes respecto de las tablas anteriores. En concreto es muy habitual que el espesor de las piezas varía entorno a unos pocos milímetros según el productor, también es importante que varias de las dimensiones proporcionadas en las tablas no están disponibles comercialmente. Es por ello, que en la actualidad las tablas de dimensiones de la NCh se están actualizando para reflejar de la mejor manera posible la realidad del mercado.
| tabla 4.2.1 Dimensiones comerciales de pino radiata aserrado en bruto, NCh2824.Madera aserrada en bruto de Pino radiata. Dimensiones efectivas según NCh 2824, H=12% | |||||||||||
| Ancho[mm] | 2’’45 | 2 ½’’57 | 3’’69 | 3 ½’’82 | 4’’94 | 5’’118 | 6’’142 | 7’’166 | 8’’190 | 9’’214 | 10’’235 |
| Espesor[mm] | |||||||||||
| ½’’10 | * | * | * | ||||||||
| ¾’’17 | * | * | * | * | |||||||
| 1’’21 | * | * | * | * | * | * | * | * | * | ||
| 1 ½’’36 | * | * | * | * | * | * | * | * | * | ||
| 2’’45 | * | * | * | * | * | * | * | * | * | ||
| 2 ½’’57 | * | * | * | * | * | * | * | * | * | * | |
| 3’’69 | * | * | * | * | * | * | * | * | * | ||
| 3 ½’’82 | * | * | * | * | * | * | * | * | |||
| 4’’94 | * | * | * | * | * | * | * |
| tabla 4.2.2 Dimensiones comerciales de pino radiata cepillado, NCh2824.Madera cepillada de Pino radiata. Dimensiones efectivas según NCh 2824, H=12% | |||||||||||
| Ancho[mm] | 2’’41 | 2 ½’’53 | 3’’65 | 3 ½’’78 | 4’’90 | 5’’114 | 6’’138 | 7’’162 | 8’’185 | 9’’210 | 10’’230 |
| Espesor[mm] | |||||||||||
| ½’’8 | * | * | * | ||||||||
| ¾’’14 | * | * | * | * | |||||||
| 1’’19 | * | * | * | * | * | * | * | * | * | ||
| 1 ½’’33 | * | * | * | * | * | * | * | * | * | ||
| 2’’41 | * | * | * | * | * | * | * | * | * | ||
| 2 ½’’53 | * | * | * | * | * | * | * | * | * | * | |
| 3’’65 | * | * | * | * | * | * | * | * | * | ||
| 3 ½’’78 | * | * | * | * | * | * | * | * | |||
| 4’’90 | * | * | * | * | * | * | * | ||||
| Largos nominales: 2,40m; 3,00m; 3,20m; 3,60m; 4,00m; 4,80; Tolerancias: +2mm |