Propiedades de La Madera

PROPIEDADES DE LA MADERA

Las propiedades de la Madera dependen del crecimiento, edad, contenido de humedad, clases de terreno y distintas partes del tronco, así como su densidad

Anisotropía: Las propiedades físicas y mecánicas de la Madera no son las mismas en todas las direcciones que pasan por un punto determinado. Podemos definir tres direcciones principales en que se definen y miden las propiedades de la madera, que son la axial, la radial y la tangencial. La dirección axial es paralela a la dirección de crecimiento del árbol (dirección de las fibras). La radial es perpendicular a la axial y corta al eje del árbol. La dirección tangencial es normal a las dos anteriores.

Contenido de Humedad:

Como la Madera es higroscópica, absorbe o desprende humedad, según el medio ambiente. El agua libre desaparece totalmente al cabo de cierto tiempo, quedando, además del agua de constitución, el agua de saturación correspondiente a la humedad de la atmósfera que rodee a la Madera , hasta conseguir un equilibrio, diciéndose que la Madera está secada al aire. La humedad de la Madera varía entre límites muy amplios. En la Madera recién cortada oscila entre el 50 y 60%. Las variaciones de humedad hacen que la Madera se hinche o contraiga, variando su volumen, y, por consiguiente, su densidad.

Deformabilidad:

La Madera cambia de volumen al variar su contenido de humedad, hinchamiento y contracción. Como la madera es un material anisótropo, la variación en sentido de las fibras es casi inapreciable, siendo notable en sentido transversal. El fundamento de estos cambios dimensionales reside en la absorción de agua de las paredes de las fibras leñosas, el agua se aloja entre las células separándolas o acercándolas, el punto de saturación de las fibras corresponde al contenido de humedad, para el cual las paredes de las mismas han absorbido todo el agua que pueden absorber: es el momento de máxima separación de células, y por tanto la Madera ha alcanzado el mayor volumen (30% de humedad). La Madera puede seguir aumentando su contenido en agua pero no aumentará más de volumen, ya que ahora ocupará los vasos y traqueidas del tejido leñoso, se trata de agua libre. La deformación al cambiar la humedad de la Madera, dependerá de la posición que la pieza ocupaba en el árbol, así nos distinta deformación radial y tangencial.

• La densidad de algunas maderas:

• Caoba : 0.43 gr/cm3 • Capirona : 0.76 gr/cm3 • Casho Mohena : 0.51 gr/cm3 • Catahua : 0.41gr/cm3 • Cedro : 0.42 g/cm3 • Cumala : 0.45 gr/cm3 • Estoraque : 0.78 gr/cm3 • Ishpingo : 0.43 gr/cm3 • Lagarto Caspi : 0.56 gr/cm3 • Lupuna :0.28 gr/cm3 • Machimango blanco :0.72 gr/cm3

Densidad: La densidad es la relación entre la masa (m) de una pieza de madera con su volumen (v) y se expresa en gramos por centímetro cubico.D= m*vLa densidad se relaciona directamente con otras propiedades de la madera.Proporciona una primera indicación acerca de su comportamiento probable frente a la absorción y perdida de agua y su correspondiente grado de variación dimensional bajo el punto de saturación de las fibras.La densidad real de las Maderas es sensiblemente igual para todas las especies: 1,56. La densidad aparente varía de una especie a otra, y aun en la misma, según el grado de humedad y zona del árbol.

1.- Propiedades Físicas – Aislamiento de la Madera

a).- Propiedades Térmicas:

b).- Propiedades de Transmisión y Absorción del Sonido (Acústica)

c).- Propiedades Eléctricas

Propiedades Térmicas: Como todos los materiales, la Madera dilata con el

calor y contrae al descender la temperatura, pero este efecto no suele notarse pues la elevación de temperatura lleva consigo una disminución de la humedad: Como esto último es mayor, lo otro es inapreciable. También son mayores los movimientos en la dirección perpendicular a las fibras.

La transmisión de calor dependerá de la humedad, del peso específico y de la especie. No obstante, se efectúa mejor la transmisión en la dirección de las fibras que en las direcciones perpendiculares a ésta.

Los huecos que posee la Madera dificultan el paso del calor y la convierten en un buen aislante térmico así como también retardan el paso del fuego en el caso de vigas de Madera gruesas.

Propiedades de Transmisión y Absorción del sonido(Acústicas):

La madera tiene buena capacidad para absorber sonidos incidentes. Esta propiedad puede ser aprovechada ventajosamente en el diseño de divisiones. El aislamiento acústico puede incrementarse notablemente si se dejan espacios vacíos entre los tabiques o se utilizan materiales aislantes como fibra de vidrio, yeso.Frente al sonido, sus propiedades de aislamiento son bajas, sobre todo en comparación con otros materiales más eficientes.

Propiedades Eléctricas:

La Madera seca es un buen aislante eléctrico, su resistividad decrece rápidamente si aumenta la humedad. Para un grado de humedad determinado la resistividad depende de la dirección (es menor en la dirección de las fibras), de la especie (es mayor en especies que contienen aceites y resinas) y del peso específico (crece al aumentar el mismo).  

2.- Propiedades mecánicas de la Madera

a).- Durezab).- Resistencia a la Compresiónc).- Resistencia a la Tracciónd).- Resistencia al Cortee).- Resistencia a la flexión f).- Elasticidadg).- Fatigah).- Hendibilidad

a). Dureza: Es la resistencia opuesta por la madera a la penetración o rayado.

Interesa por lo que se refiere a la facilidad de trabajo con las distintas herramientas y en el empleo de la madera en pavimentos. Es mayor la dureza del duramen que la de la albura y la de la madera vieja que la de la joven.

La Dureza de la Madera es la resistencia que opone al desgaste, rayado, clavado, etc. Cuanta más vieja y dura es, mayor resistencia opone.

Por su dureza se clasifican en:

1). Duras: Son de crecimiento lento y mayor densidad. Se puede decir sin ánimo de errar que las maderas duras son el resto de los árboles, aunque sólo algunos se utilizan con fines comerciales. Están pues distribuidas por todos los lugares del mundo. Son bastantes más caras que las maderas blandas, contando con una mayor gama de colores, granos y veteados. Muchas de ellas, dado su precio, se usan como chapas. Las maderas duras, a su vez, se clasifican en: a) durísimas (por ejemplo: shihuahuaco,). b) duras (por ejemplo: machimango blanco, estoraque). c) semiduras (casho mohena).

2:-. Blandas: Son fundamentalmente las coníferas. Las formas de estos árboles son altos, espigados y en punta. Son árboles de crecimiento rápido y escasa densidad, dando lugar a troncos rectos y largos que pueden ser cultivados rentablemente en bosques particulares (por ejemplo, las choperas). Además, las maderas blandas son fáciles de trabajar y de escasa resistencia. Son maderas bastante más económicas que las duras, por eso su uso tan extendido en la construcción, en la ebanistería o en la fabricación de papel y de tableros de fibras. Los colores de estas maderas son siempre claros, pero con la exposición

al aire y a la luz tienden a oscurecer.  Asimismo, dentro de la tipología de maderas blandas podemos encontrar: a) maderas blandas (por ejemplo: la caoba, cedro, catahua) b) muy blandas (por ejemplo: la lupuna).

b). Resistencia a la Compresión:

En la cual influyen varios factores: La humedad: En general, por debajo del punto de saturación de las fibras (30%), la resistencia a compresión aumenta al disminuir el grado de humedad, no obstante, a partir de ese % la resistencia es prácticamente constante.

También la dirección del esfuerzo tiene una gran repercusión en la resistencia a compresión de la madera, la máxima corresponde al esfuerzo ejercido en la dirección de las fibras y va disminuyendo a medida que se aleja de esa dirección. La rotura en compresión se verifica por separación de columnillas de madera y pandeo individual de éstas.

Cuanto mayor es el peso específico, mayor es su resistencia.

c).- Resistencia a la Tracción:

La madera es un material muy indicado para el trabajo a tracción, su uso en elementos sometidos a este esfuerzo sólo se ve limitado por la dificultad de transmitir a dichos elementos los esfuerzos de tracción.

También influye el carácter anisótropo de la madera, siendo mucho mayor la resistencia en dirección paralela que en perpendicular a las mismas. La rotura en tracción se produce de forma súbita, comportándose la madera como un material frágil.

La resistencia no estará en función del peso específico.

d).- Resistencia al Corte: Es la capacidad de resistir fuerzas que tienden a que una parte del

material se deslice sobre la parte adyacente a ella. Este deslizamiento, puede tener lugar paralelamente a las fibras; perpendicularmente a ellas no puede producirse la rotura, porque la resistencia en esta dirección es alta y la madera se rompe antes por otro efecto que por éste.

e).- Resistencia a la Flexión: Puede decirse que la madera no resiste nada al esfuerzo de flexión en

dirección radial o tangencial. No ocurre lo mismo si está aplicado en la dirección perpendicular a las fibras.

Un elemento sometido a flexión se deforma, produciéndose un acortamiento de las fibras superiores y un alargamiento de las inferiores. Al proyectar un elemento de madera sometido a flexión no sólo ha de tenerse en cuenta que resista las cargas que sobre él actúan, es necesario evitar una deformación excesiva, que provoque un agrietamiento en el material de revestimiento o alguna incomodidad de cualquier otro tipo, bastaría con aumentar el canto de la pieza aumentando la rigidez.

f).- Elasticidad: El módulo de elasticidad en tracción es más elevado que en compresión. Este

valor varía con la especie, humedad, naturaleza de las solicitaciones, dirección del esfuerzo y con la duración de aplicación de las cargas.

g).- Fatiga: Llamamos límite de fatiga a la tensión máxima que puede soportar una pieza sin

romperse.

h).- Hendibilidad: Propiedad que presenta la madera de poderse romper a lo largo de las fibras, por

separación de éstas, mediante un esfuerzo de tracción transversal. Es una cualidad interesante cuando se trata de hacer leña, en cambio es perjudicial cuando la pieza ha de unirse por clavos o tornillos a otras adyacentes.

REGLAMENTO NACIONAL DE EDIFICACIONES (RNE)

TITULO III .- EDIFICACIONESIII. 2. ESTRUCTURASNORMA E.010 MADERAS:

CAPITULO I :

AGRUPAMIENTO DE MADERAS PARA USO ESTRUCTURAL

CAPITULO II :

DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN CON MADERA

CAPITULO I:AGRUPAMIENTO DE LA MADERA PARA USO ESTRUCTURAL

ARTICULO I: NORMAS A CONSULTAR

ITINTEC 251.001 MADERAS. Terminologías. ITINTEC 251.011 MADERAS. Método de determinación de la densidad. ITINTEC 251.104 MADERAS ASERRADAS. Maderas para uso Estructural. Clasificación

Visual y Requisitos. ITINTEC 251.107 MADERAS ASERRADAS. Maderas para uso Estructural. Método de

ensayo de flexión para vigas a escala natural.

ARTICULO 2: OBJETIVOS Esta Norma establece el agrupamiento de las maderas para uso

estructural, en tres clases denominadas A, B y C y fija los requisitos y procedimientos que se deberá seguir para la incorporación de especies a los grupos establecidos.

ARTUCULO 3: CAMPO DE APLICACIÓN 3.1. Los valores establecidos en esta Norma son aplicables a madera aserrada, que cumplen con los requisitos establecidos en la norma ITINTEC 251.104. Maderas coníferas de procedencia extranjera podrán agruparse siempre que cumplan con normas de calidad internacionalmente reconocidas y que resulten en características de resistencia mecánica similares a las de los grupos establecidos en esta Norma.3.2. Los valores establecidos en esta Norma son aplicables a madera aserrada en condiciones normales. Para condiciones especiales los requisitos serán establecidos en las normas correspondientes.

ARTICULO 4: DEFINICIONES Para los fines de esta Norma se define:

4.1. Densidad Básica.- Es la relación entre la masa anhidra de una pieza de madera y su volumen verde. Se expresa en gr/cm3.4.2. Esfuerzo Básico.- Es el esfuerzo mínimo obtenido de ensayos de propiedades mecánicas que sirve de base para la determinación del esfuerzo admisible. Este mínimo corresponde a un límite de exclusión del 5% (cinco por ciento).4.3. Esfuerzos Admisibles.- Son los esfuerzos de diseño del material para cargas de servicio, definidos para los grupos estructurales.4.4. Madera Estructural o Madera para Estructuras.- Es aquella que cumple con la Norma ITINTEC 251.104 , con características mecánicas aptas para resistir cargas.4.5. Madera Húmeda.- Es aquella cuyo contenido de humedad es superior al del equilibrio higroscópico.4.6. Madera Seca.- Es aquella cuyo contenido de humedad es menor o igual que el correspondiente al equilibrio higroscópico.4.7. Módulo de Elasticidad Mínimo (E mínimo) .- Es el obtenido como el menor valor para las especies del grupo, correspondiente a un límite de exclusión del 5% (cinco por ciento) de los ensayos de flexión.4.8. Módulo de Elasticidad Promedio (E Promedio) .- Es el obtenido como el menor de los valores promedio de la especies del grupo. Este valor corresponde al promedio de los resultados de los ensayos de flexión.

•ARTICULO 5: AGRUPAMIENTO5.1. El agrupamiento está basado en los valores de la densidad básica y de la resistencia mecánica.5.2. Los valores de la densidad básica, módulos de elasticidad y esfuerzos admisibles para los grupos A, B y C serán los siguientes.

5.21. Densidad Básica

Grupo Densidad Básica g/cm3

A 0,71

B 0,56 a 0,70

C 0,40 a 0,55

GrupoMódulo de Elasticidad (E)

MPa (kg/cm2)

Emínimo Epromedio

A 9 316 (95 000) 12 748 (130 000)

B 7 355 (75 000) 9 806 (100 000)

C 5 394 (55 000) 8 826 (90 000)

Nota: el módulo de elasticidad (E) es aplicable para elementos en flexión, tracción o compresión en la dirección paralela a las fibras.

5.22. Módulo de Elasticidad*

(*) Estos valores son para madera húmeda, y pueden ser usados para madera seca.

Grupo

Esfuerzos Admisibles MPa (kg/cm2)

Flexionfm

Tracción Paralela

ft

CompresiónParalela

fc//

Compresión Perpendicular

fc

Corte Paralelo

fv

A 20,6 (210) 14,2 (145) 14,2 (145) 3,9 (40) 1,5 (15)

B 14,7 (150) 10,3 (105) 10,8 (110) 2,7 (28) 1,2 (12)

C 9,8 (100) 7,3 (75) 7,8 (80) 1,5 (15) 0,8 (8)

Nota: Para los esfuerzos admisibles en compresión deberán considerarse adicionalmente los efectos de pandeo

(**) Estos valores son para madera húmeda, y pueden ser usados para madera seca.

5.2.3Esfuerzos Admisibles **

ARTICULO 6: INCORPORACIÓN DE ESPECIES A LOS GRUPOS A, B Y C

6.1. REQUISITOS6.1.1. El procedimiento a seguir para la incorporación de especies a los grupos A, B y C deberá ser el establecido en el acápite 6.2 de esta Norma.6.1.2. La incorporación de especies a los grupos establecidos se hará en función de la densidad básica y de la resistencia mecánica obtenida mediante ensayos de flexión de vigas de madera de tamaño natural, según la Norma ITINTEC 251.107. se deberá ensayar un mínimo de 30 vigas provenientes por lo menos de 5 árboles por especie.6.1.3. La identificación de la especie y los ensayos estructurales deberán se efectuados por laboratorios debidamente reconocidos, los que emitirán y garantizaran los resultados correspondientes, de conformidad con los requisitos exigidos por el Instituto Nacional de Investigación y Normalización - ININVI

6.2. PROCEDIMIENTO6.2.2. Se identifican las especies en forma botánica y se efectúa la descripción anatómica de las muestras de madera.6.2.3. Se determina la densidad básica promedio de las especie ITINTEC 251.011) y se la compara con los valores establecidos en 5.2.1, obteniéndose así un agrupamiento provisional.6.2.4. Se determinan los valores de la rigidez (Módulo de Elasticidad) y de la resistencia (Esfuerzo Admisible por flexión), a partir de vigas a escala natural que cumplan con los requisitos de la Normal ITINTEC 251.104, ensayadas de acuerdo a la Norma ITINTEC 251.107.6.2.5. Se comparan los módulos de elasticidad y los esfuerzos admisibles en flexión obtenidos según la Norma ITINTEC 251.107,con los valores establecidos en 5.2.2 y 5.2.3.6.2.6. Si los valores obtenidos son superiores a los valores del grupo provisional obtenido por la densidad, se clasifica a la especie en dicho grupo, si los valores alcanzan los de un grupo más resistente se la clasifica en el grupo superior. En caso contrario, si los valores no alcanzan a los del grupo provisional se la clasifica en el grupo inferior.6.2.7. Agrupada la especie, podrán adoptarse para el diseño todos los esfuerzos admisibles indicados en 5.2.3.

ARTICULO 7: REGISTRO DE GRUPOS DE ESPECIES DE MADERA PARA USO ESTRUCTURAL

7.1. SENCICO mantendrá un Registro actualizado de los grupos de especies de madera aserrada para uso estructural.7.2. La incorporación de especies que cumplan con lo establecido en esta Norma al Registro señalado en 6.1. será autorizada por SENCICO.

GRACIAS