Madera como Elemento Estructural.

 

La madera como Elemento Estructural. 

Uno de los desafíos importantes al momento de abordar proyectos de arquitectura y construcción es la elección de la materialidad de la estructura. Se trata de un proceso que implica definir las características de resistencia y parámetros de propiedades mecánicas, tales como la elasticidad, la linealidad de su comportamiento y rangos plásticos, entre otros factores, que permitan el buen desarrollo del proyecto y un desempeño apropiado de la construcción. Por ello, hoy exploraremos un material que es usado en diversas estructuras, la madera. 

¿Que es la Madera?

La madera, es el material por excelencia que se ha utilizado tanto en la industria como en la construcción. Se pueden crear miembros estructurales tales como columnas y vigas. Desde un punto de vista estructural la madera es el producto de un proceso evolutivo de millones de años encaminado a soportar esfuerzos de flexión y compresión con el menor gasto energético posible.

Por todo ello la madera ha sido (y continua siendo en la actualidad) ampliamente usada en la construcción de diferentes tipologías estructurales, las cuales se especifican a continuación:

• Estructura horizontal (vigas y forjados).
• Vuelos, aleros, balcones y otros elementos en voladizo.
• Formando parte de muros portantes y de carga.
• Estructura de cubierta (configurando las armaduras de las cerchas).
• Zuncho y atado de muros.
• Estructuras auxiliares y provisionales (andamios, apeos, cimbras o encofrados).

Caracteristicas de las Estructuras de Maderas. 

Las estructuras de madera, tienen diversas caracteristicas, las mas resaltantes son:

• El comportamiento de la madera en dirección perpendicular a la fibra es del orden de diez a treinta veces menos eficaz que en dirección paralela. Esto implica directamente a la resolución de los detalles constructivos y de las uniones.

•  En las uniones se producen concentraciones de tensiones que con frecuencia dan lugar a tensiones perpendiculares a la fibra. Especial atención merecen las tracciones perpendiculares ala fibra en zonas cercanas a los bordes de las piezas, tanto caras como testas. 

•  La inestabilidad dimensional de la madera por efecto de los cambios de humedad puede ser una limitación en determinados elementos estructurales y en determinadas localizaciones. En la actualidad la utilización de la madera en la construcción, en particular como material estructural, está asistiendo a un resurgimiento importante. -La primera aplicación es la de la madera aserrada. 

• La construcción tradicional está siendo muy empleada en viviendas unifamiliares y en locales públicos en los que se valora la madera por su estética y confort.

Uso de la madera en Estructuras 

• Barras a flexión: Se consideran de esta forma aquellos elementos donde predominan los esfuerzos de flexión y corte. Pueden ser de madera aserrada (de sección rectangular o laminada) Usos: correas, cabios, vigas de cubierta o de entrepiso, dinteles, etc. 

• Placas a flexión y corte: Se denominan así a los elementos estructurales de superficie donde predominan los esfuerzos de flexión y corte. La madera debe ser utilizada de manera de distribuir los esfuerzos en una dirección o en dos direcciones, para lo cual, considerando estos requerimientos, pueden ser resueltos en el primer caso con placas de machimbre (fibras en una dirección) o en el segundo caso con OSB o COMPENSADOS fenólicos (fibras trabajando en dos direcciones) Usos: cielorrasos, pisos o paneles estructurales. 

• Barras a compresión o flexo compresión: Denominamos así a los elementos barra donde predominan los esfuerzos de compresión pura o acompañados de flexión producto de las acciones del viento o sismo. Estos elementos necesitan que la madera tenga la fibra orientada en una dirección (longitudinal) y generalmente son resueltos con secciones aserradas rectangulares simples o compuestas (con tacos o presillas) o con secciones circulares. Usos: Columnas o cordones de vigas reticuladas

•  Barras a esfuerzos axiles puros: Denominamos así a aquellos elementos lineales sometidos a esfuerzos de tracción o compresión puros. Generalmente se resuelven con elementos de madera aserrada de sección rectangular, simples o compuestos. Usos: Diagonales, montantes o cordones de vigas reticuladas.

Ventajas del uso de la Madera como elemento Estructural

Ventajas

Las ventajas del uso de la madera como material de construcción son muchas, y en particular:

• Renovable: Se hace uso de la madera como materia prima desde hace miles de años. Sin embargo este recurso continua disponible, y sigue creciendo en nuevos asentamientos forestales. Estos nuevos árboles se plantan de forma concienzuda y sin comprometer los recursos naturales.

• Excelente Aislante: El aislamiento es un aspecto importantísimo para la reducción de la energía utilizada en la calefacción y climatización de edificios. La madera es un aislante natural que puede reducir la cantidad de energía necesaria para la climatización de espacios especialmente cuando se utiliza en ventanas, puertas y suelos. Presenta buenas condiciones naturales de aislamiento térmico y absorción acústica.

• Fácil de Trabajar: se trata de una materia prima muy versátil que puede ser usada de forma muy variada y que cumple con ciertas especificaciones, de acuerdo con el tipo de aplicación deseada. Permite conexiones y empalmes fáciles de ejecutar.

• Durabilidad: Los arqueólogos investigan piezas antiguas que todavía existen construidos en madera tales como: sarcófagos, embarcaciones, esculturas, utensilios domésticos, armas, instrumentos musicales, elementos de construcciones. Es posible observar algunas de estas piezas en perfecto estado.

• Versatilidad de uso: puede ser producida en piezas con dimensiones estructurales que pueden ser rápidamente desplegadas en piezas pequeñas, de una delicadeza excepcional.

• Reutilizable : Capacidad de ser reutilizada varias veces.

• Propiedades físico-mecánicas : Fue el primer material empleado, capaz de resistir tanto a esfuerzos de compresión como de tracción. Tiene una baja masa, baja densidad y alta resistencia mecánica. Puede presentar la misma resistencia a compresión de un hormigón de resistencia razonable. La resistencia a la flexión puede ser aproximadamente diez veces superior a la del hormigón, así como la resistencia al corte.No se deshace cuando se le somete a golpes bruscos que pueden provocar daños a otros materiales de construcción.

• Textura:  en su aspecto natural ofrece una gran variedad de patrones.

Desventajas

• La madera presenta las siguientes desventajas que deben ser cuidadosamente tenidas en cuenta en su empleo como material de construcción:

• Variabilidad: es un material fundamentalmente heterogéneo y anisotrópico. La madera es muy sensible al medio ambiente, aumentando o disminuyendo de tamaño con las variaciones de humedad.

• Vulnerabilidad: es muy vulnerable a los agentes externos, y su durabilidad es limitada, cuando no se toman medidas preventivas.

• Dimensiones: son limitadas: formas alargadas, de sección transversal reducida. Estos inconvenientes hicieron que la madera fuera, en una época determinada, superada por el acero y el hormigón armado, y se sustituye en la ejecución de estructuras provisionales, como por ejemplo encofrados.

Arquitectura en Madera: Principales Técnicas

Existen diferentes métodos para utilizar la madera como elemento constructivo. Desde la de apilar troncos (típica de las cabañas), pasando por los clásicos entramados, hasta llegar a los paneles de madera contralaminada que están haciendo de la construcción con madera el futuro de la construcción de casas y edificios.

• Construcción a Base de Entramados

Esta forma de construcción en madera consiste es fabricar entramados, estructuras o esqueletos utilizando vigas o piezas lineales. Podemos distinguir entre entramados ligeros, aquellos donde se usan piezas, normalmente macizas, de tamaños o envergaduras limitadas. Y hablamos de entramados pesados cuando para la fabricación de estas estructuras se utilizan vigas laminadas, las cuales permiten piezas de mayor espesor y longitud.

Construcción con Madera Contralaminada o Estructuras Masivas

Los paneles de madera contralaminada son básicamente varias capas de tablillas unidas en direcciones alternas. Con ellos se consiguen piezas de grandes dimensiones, excelente estabilidad y resistencia.

Las construcciones en madera contralaminada consisten en utilizar estos paneles para fabricar los elementos constructivos: suelos, paredes, techos… Son todos fabricados en taller y posteriormente unidos en su localización final con la ayuda de grúas. Incluso los huecos de puertas y ventanas son hechos en taller. Este tipo de construcción en el lugar se parece mucho a lo que sería hacer un puzle, ya que todas y cada una de las piezas ocupan un único lugar.

Esta técnica constructiva permite la fabricación de edificios de grandes dimensiones, incluso rascacielos. Además, presenta múltiples ventajas entre las que destacan un mejor aislamiento y reducciones considerables en los tiempos de construcción.

Como es usual en este blog, ahora dejaremos algunos videos, sobre este tema tan interesante. 

Autor: Lorena Moreno Hernandez. 29.549.592