11/03/2013 1 SISTEMAS DE CONSTRUCCIÓN Y DE ESTIMACIÓN PROFESOR: Dr. Carolina Stevenson Arquitecta Universidad Nacional Doctorado en Arquitectura – 2006 University Of Nottingham, UK Especialización en Enseñanza CPS: 2009 University of Liverpool, UK SUPERESTRUCTURA: FIBRAS FIBRAS Sistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson CONTENIDO Características físicas del material Métodos de producción Piezas Protección Usos históricos Tipos de madera FIBRAS Sistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson Moldeo Conformación en seco Cortar Fijar - mecánico (fijación) Tendido Conformación en húmedo Fijar - mecánico (fijación) Fijar - Químico (pegante) Fijar - Químico (pegante) Fijar - Térmico (Termofusión) Fijar - Térmico (Termofusión) Fijar - Electro/químico (Soldadura) Fijar - Electro/químico (Soldadura) Figurar mecánicamente Figurar térmicamente T E C N I C A S D E C O N S T R U C C I O N Fibras Madera Parket, pizarra Piezas de madera aserrada, Piezas de madera rolliza, Piezas de madera laminada, Lámina contrachapada (triplex, quintuplex), Lámina de partículas aglomeradas (Tablex), Lámina MDF, Lámina de virutas orientadas (OSB), Listones macizos, Listones laminados Mobiliario Interior, Mobiliario Urbano, herrajes, Carpintería, Aparatos iluminación Guadua Esterilla, Varas, listones laminados Mobiliario Interior, herrajes, Carpintería, Aparatos iluminación, Casetones, Elemento prefabricado Textiles/Papel Celulosa Papel colgadura, Tapetes, Tubos cartón, Láminas celulosa prensada Mobiliario Interior, Elemento prefabricado F O R M A D E P R E S E N T A C I O N E N O B R A Amorfo Pequeños elementos Semi-producto Componentes FIBRAS Sistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson Tradicionalmente la madera ha sido uno de los materiales de construcción mas asequibles alrededor del mundo y ha formado parte, total o parcialmente, de las edificaciones construidas por el hombre desde el mismo neolítico. USOS HISTORICOS FIBRAS Sistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson La historia de las construcciones en madera se remonta al origen de las civilizaciones nómadas en la formación de refugios. Pagoda at Horyu-ji Buddhist temple complex, Japan, 8th century Native American teppe Ancient Mongolian Yurt USOS HISTORICOS
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SISTEMAS DE CONSTRUCCIÓN Y DE ESTIMACIÓN PROFESOR: Dr. Carolina Stevenson
Arquitecta Universidad Nacional
Doctorado en Arquitectura – 2006 University Of Nottingham, UK
Especialización en Enseñanza CPS: 2009 University of Liverpool, UK
SUPERESTRUCTURA: FIBRAS
FIBRAS Sistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson
CONTENIDO
Características físicas del material
Métodos de producción
Piezas
Protección
Usos históricos
Tipos de madera
FIBRAS Sistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson
Moldeo Conformación en seco Cortar Fijar - mecánico (fijación)
Textiles/Papel Celulosa Papel colgadura, Tapetes, Tubos
cartón, Láminas celulosa prensada
Mobiliario Interior, Elemento
prefabricado
F O R M A D E P R E S E N T A C I O N E N O B R A
Amorfo Pequeños elementos Semi-producto Componentes
FIBRAS Sistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson
Tradicionalmente la madera ha sido uno de los materiales de construcción mas asequibles alrededor del mundo y ha formado parte, total o parcialmente, de las edificaciones construidas por el hombre desde el mismo neolítico.
USOS HISTORICOS
FIBRAS Sistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson
La historia de las construcciones en madera se remonta al origen de las civilizaciones nómadas en la formación de refugios.
Pagoda at Horyu-ji Buddhist temple complex, Japan, 8th century Native American teppe Ancient Mongolian Yurt
FIBRAS Sistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson
Las técnicas constructivas con la madera han ido variando para adaptase a los diferentes condiciones climáticas, sociales y culturales de cada lugar.
USOS HISTORICOS
Clima cálido Clima templado Clima frio
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Las grandes ciudades de la antigüedad estuvieron formadas, sobre todo, por viviendas familiares, iglesias, templos, castillos, teatros y otras construcciones en madera.
Elizabethan house (illustrates the plaster-and-timber buildings common throughout England at that time)
USOS HISTORICOS
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Las construcciones en madera evolucionaran dramáticamente durante el siglo XX gracias al desarrollo de nuevas técnicas de fabricación y tratamiento y avanzados sistemas constructivos.
Savill Garden visitor centre, UK, 2006, By Glenn Howells Architects
Weald & Downland Open Air Museum, UK, 2002, by
Edward Cullinan Architects .
USOS HISTORICOS
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La madera es un material ortótropo proveniente del tronco de un árbol compuestos por fibras de celulosa unidas con lignina.
QUE ES LA MADERA?
ALBURA ó MADERA JOVEN: Es la madera que se
encuentra hacía la cara exterior del tronco. Es
donde se localizan los vasos conductores que
transportan sabia hacia las ramas del árbol. Es
decir, es una madera porosa y de poco densidad.
DURAMEN ó MADERA DURA: Es la madera
que se encuentra en el centro del tronco. Es
la madera más densa y con menos
capilaridad.
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PROPIEDADES: FISICAS
La resistencia y densidad de la madera varia de acuerdo a la especie. Maderas duras como el cedro son hasta ocho veces mas resistentes a esfuerzos de flexión y seis veces a esfuerzos de compresión que maderas blandas como el balso.
Primer año de crecimiento
Temporada lluviosa
Temporada seca
Cicatriz por fuego
Madera dura
Madera blanda
Corteza
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Existe una marcada diferencia en las propiedades mecánicas de la madera dependiendo de la distribución de las fibras (paralelas o perpendiculares).
Por ejemplo la resistencia a la tension paralela a la fibra es 30 veces mayor que perpendicular a esta, mientras que la resistencia a la compresion varia en el orden de 1/6.
Propiedades: MECANICAS
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Normalmente, la resistencia de la madera se certifica por los proveedores. Esta practica es regulada y certificada por terceros para asegurar el control de calidad.
UK CoC Number
Species British Spruce abbreviation
Strength Moisture
Licence number
Strength grader
Load roller
Certification mark
PROPIEDADES: MECANICAS
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Aunque la madera se consume fácilmente por el fuego (material combustible), lo hace a un ritmo predecible (de acuerdo su densidad) mientras retiene su capacidad portante durante el incendio.
Opciones de proteccion de un ntrepiso de madera con lamina de yeso cemento.
Calculo del ancho del carbón
Perfil útil después del incendio
Perfil original
La superficie de carbón ayuda a proteger el interior de la pieza de madera
PROPIEDADES: TERMALES
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La madera tiene propiedades intrínsecas de aislamiento debido a su baja conductividad térmica, minimizando la probabilidad de puentes térmicos.
En las construcciones con madera es relativamente fácil incorporar aislamiento adicional en la cavidad.
PROPIEDADES: TERMALES
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La madera sin tratar es susceptible al ataque de hongos, insectos y el deterioro por radiación ultravioleta.
PROPIEDADES: DURABILIDAD
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INSECTICIDAS: Controlan plagas como gorgojo y comején.
FUNGICIDAS: controla la aparición de hongos.
IMPERMEABILIZANTES: evita el cambio de humedad del material y por lo tanto cambios dimensionales.
SATURADORES: evita penetración humedad.
PROTECCIÓN CONTRA INCENDIO: espesor adicional
Inmersión: Sumergir la madera en una
tina de tratamiento donde se encuentra
un preservador. Se deja escurrir y secar
antes de utilizar.
Brocha: Solo se emplea como
mantenimiento o protección temporal.
PROTECCIÓN
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Con la ayuda de los detectores especializados se puede medir con gran precisión la humedad de laminados, madera forestal, listones, vigas, contra chapados, paneles, conglomerados, vigas maestras, marcos de ventanas.
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Las maderas pierden o ganan humedad en un intento de alcanzar un grado de equilibrio en relación a las condiciones del ambiente. La cantidad de humedad en este punto de balance es llamado contenido de humedad en equilibrio (EMC Equilibrium Moisture Content)
Cambios dimensionales según contenido de humedad
%EMC versus %HR
PROPIEDADES: HUMEDAD
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En general la madera que conserva un grado de humedad inferior al 22% no esta en riego de deterioro por hongos. Con un diseño apropiado (con ventilación, aislamiento, drenaje y control de la condensación) se puede controlar el grado de humedad de una construcción en madera.
Ventilated cavity Isolating/protection
Ventilated cavity
Condensation control Plasterboard
Vapour control layer
Sheathing board
Waterproof breather membrane
Insulating quilt
Stainless steel wall tie
Structural timber frame
Masonry cladding
Ventilated cavity
PROPIEDADES: HUMEDAD
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Altos niveles de ailamiento acustico se pueden lograr al agregar masa, incorporar materiales absorventes y sellando uniones.
Materiales para absorción del sonido
Agragar masa
Sellando uniones
Elementos aislantes
PROPIEDADES: ACUSTICAS
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Ventajas •Bajo consumo de energía en su producción. •Renovable. •Baja conductividad térmica. •La mayoría del tronco del árbol puede ser usado (con técnicas mejoradas de corte) Desventajas •Las variedades de madera varían en cada región. Es necesario transportar ciertas maderas atreves de continentes para suplir demanda. •Algunas maderas tienen una corta vida útil. •Algunos químicos usados para proteger la madera son dañinos para el medio ambiente.
PROPIEDADES: AMBIENTALES
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Madera diseñada
Madera aserrada
Compuestos de madera
TIPOS DE MADERA Madera rolliza
Por capas
Por fibras
Por partículas
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Madera en bruto, en estado natural, tal como se corta o se cosecha, con o sin corteza, partida, escuadrada en bruto o en otras formas.
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La madera aserrada es un termino usado para describir madera cortada, pulida y tratada con dimensiones estándar.
TIPOS DE MADERA
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Los patrones de corte afectan la apariencia y el comportamiento estructural de la madera.
TIPOS DE MADERA: ASERRADA
http://www.youtube.com/watch?v=HDoW-ZYT25c
http://www.youtube.com/watch?v=tO7tRmOYRLs
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La madera aserrada tangencialmente
presenta anillos de crecimiento del tronco
y es susceptible a cambios dimensionales
causados por factores ambientales.
La madera aserrada de manera
longitudinal presenta vetas a lo largo del
corte. Este corte es más estable porque
los anillos de crecimiento son menos
evidentes y más densos Tangencial Longitudinal
TIPOS DE MADERA: ASERRADA
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La madera aserrada se encuentra disponible en una gran variedad de tamaños tanto en sección como en longitud. Las dimensiones estándar varían entre 75-300mm x 22-300mm en sección y entre 1- 7m de largo.
TIPOS DE MADERA: ASERRADA
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COMERCIAL EN COLOMBIA
3 METROS DE LONGITUD:
20 x 20: viga
20 x 5: Planchón
20 x 2,5: Tabla burra
20 x 1,25: Tabla chapa
10 x 10: Cerco
10 x 5: Repisa
10 ó 5 x 2,5 ó 1,25: Listón
5 x 5: Durmiente
PIEZAS
Plantaciones forestales en Colombia
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Distribución de la demanda anual de madera en Colombia
PIEZAS
Usos de la madera aserrada en Colombia
PRODUCCION DE MADERA EN COLOMBIA • Gran biodiversidad (Contraproducente para la productividad) • Bajos rendimientos por ha. • Deficiencias en la calidad de la madera aserrada con motosierra •Ineficiencia en transporte •Excesivo desperdicio de madera (Anatomía, proceso) •Ausencia de capacitación •No existe coherencia entre la legislación y la realidad •Desconocimiento de productos finales a elaborar
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- El secado al aire libre en Bogotá va de 33 días en época seca a 140 días es época lluviosa.
- El secado al aire libre en Medellín va de 6 días a 25.
- Proporcionalidad con la temperatura media de la ciudad analizada.
PIEZAS SECADO Y DESPERFECTOS
Secado natural Secado artificial
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Abarquillado
Arista faltante
Arqueadura
1cm de desviación por cada 3m de longitud de la pieza
PIEZAS SECADO Y DESPERFECTOS
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Depósito duramen
Enconvadura
Rajadura
PIEZAS SECADO Y DESPERFECTOS
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Nudo sano
Nudo hueco
Grupo de nudos
PIEZAS SECADO Y DESPERFECTOS
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La madera se convierte en partículas/ tiras, laminas o fibras que se pueden combinar con otros materiales para obtener un producto con características especificas . Las maderas compuestas se clasifican de acuerdo al componente (lamina , partículas o fibra)
Pros •Trascienden las limitantes en dimensión de la madera aserrada •Mejoran las propiedades estructurales de las piezas (resistencia, rigidez, estabilidad, flexibilidad). •Se transforma un material natural en un material homogéneo. •Se minimiza el desperdicio de material.
MADERAS COMPUESTAS
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La orientación de las laminas se utiliza para optimizar el comportamiento estructural del producto y para minimizar deformaciones e irregularidades como nudos y depósitos de duramen.
CATEGORIAS DE LAMINADOS: •Tableros de laminas paralelas(Glulam and LVL) •Tableros de laminas contrachapadas- (Plywood) •Paneles tipo Sandwich
MADERAS COMPUESTAS: LAMINADOS
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La Madera Laminada se forma con piezas de madera, unidas con adhesivo, por sus extremos y caras, de manera tal que las fibras queden paralelas al eje del elemento. Si las láminas son paralelas al plano de flexión del elemento, se dice que la laminación es "horizontal" y cuando estas son normales al plano neutro de flexión se dice que la laminación es "vertical".
Glued laminated timber (Gluelam o Glulam) Laminated Veneer Lumber (LVL)
MADERAS COMPUESTAS: LAMINADOS
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El tablero contrachapado mas conocido es el plywood. La calidad y durabilidad del plywood depende del tipo de madera y adhesivo utilizado en su fabricación.
Ejemplos de tableros de plywood Contrachapado (Plywood) Triplex, Quintuplex,
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CATEGORIAS DE COMPUESTOS AGLOMERADOS CON PARTICULAS: •Compuestos estructurales (Parallel Strand Lumber) •Tableros de partículas (chipboard, cement-bonded particleboard ) •Tableros de astillas orientadas
Los compuestos de partículas son fabricados con pequeños fragmentos de material producidos al cortar o fracturar la madera.
MADERAS COMPUESTAS: LAMINADOS
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Tableros de partículas (Chipboard): producidos con partículas secas mezcladas con resina y suradas en un proceso de prensado al calor.
Tableros de tiras orientadas (OSB: Oriented strand board): fabricados con astillas de madera en todas las direcciones pegadas con resina. (6-8.5mm) Densidad según compactación en fabricación (3-30mm espesor)
Compuestos estructurales (Parallel Strand Lumber): son fabricados con astillas de madera (approx. 2.4 m largo, 3 mm grosor) orientados con las fibras paralelas y prensados y pegados formando un elemento continuo.
MADERAS COMPUESTAS: PARTICULAS
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Los tableros de fibra son producidos con la pulpa de la madera usando procesos mecánicos, de presión y con calor para su extracción.
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Complejas piezas estructurales son posibles de diseñar usando elementos de madera sólidos, maderas compuestas y otros materiales adicionales. Esto hace posible la especificación precisa de elementos.
MADERAS DISEÑADAS (ENGINEERED TIMBER)
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Timber beams with metal web
Stressed-skin panels
MADERAS DISEÑADAS (ENGINEERED TIMBER)
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VENTAJAS : •Relativamente fácil de conseguir a un bajo costo. •Generalmente de bajo peso y densidad. •Buen aislante térmico. • Buenas credenciales ecológicas/ambientales •Se puede refinar y diseñar para mejorar sus características.
CONSIDERACIONES DE DISEÑO
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DESVENTAJAS: •Sus propiedades varían entre las diferentes especies. •Las propiedades estructurales de cada espacie varían ya que cada árbol es diferente. •La sección de la madera aserrada esta limitada por las dimensiones del árbol. •La madera debe ser secada y tratada para evitar su pronto deterioro o deformación.