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MADERAS ESTRUCTURALES

Coníferas: también llamadas gimnospermas, árboles de hoja perenne en forma de aguja con semi- llas alojadas en sus conos. Su madera está constituida esencialmente por un tipo de células denomi- nadas traquedias (pino, roble, nogal, etc.)

Latifoliadas: también llamadas angiospermas, árboles de hoja caduca de forma ancha que producen sus semillas dentro de frutos. Su madera está constituida por células denominadas vasos, fibras y rarénquima (tropicales: caoba)

Madera contrachapeada: placa compuesta de un conjunto de chapas o capas de madera unidas con adhesivo, generalmente en número impar, en la cual las chapas adyacentes se colocan con la direc- ción de la fibra perpendicularmente entre sí.

Nota: La principal propiedad mecánica que caracteriza a la madera de los demás materiales estruc- turales en la anisotropía.

MADERAS ESTRUCTURALES

Pilotes de Madera y sus Características.

Los de madera son troncos de árboles cuyas ramas y corteza fueron cuidadosamente recortadas. La longitud máxima de la mayoría de los pilotes de madera es de entre 30 y 65 pies (10-20 m). Para calificar como pilote, la madera debe ser recta, sana y sin defectos. El Manual of Practice, No. 17 (1959) de la American Society of Civil Engineers, los divide en tres clases:

1. Pilotes clase A que soportan cargas pesadas. El diámetro mínimo del fuste debe ser de 14 pulgs (356 mm).

2. Pilotes clase B que se usan para tomar cargas medias. El diámetro mínimo del fuste debe ser de entre 12 y 13 pulgs (305-330 mm).

3. Pilotes clase C que se usan en trabajos provisionales de construcción. Estos se usan permanentemente para estructuras cuando todo el pilote está debajo del nivel freático. El diámetro mínimo del fuste debe ser de 12 pulgs (305 mm).

En todo caso, la punta del pilote no debe tener un diámetro menor que 6 pulgs (150 mm). Los pilotes de madera no resisten altos esfuerzos al hincarse; por lo tanto, su capacidad se limita a aproximadamente 25-30 toneladas (220-270 kN). Se deben usar zapatas de acero para evitar daños en la punta del pilote (en el fondo). La parte superior de los pilotes de madera también podrían dañarse al ser hincados, para evitarlo se usa una banda metálica o un capuchón o cabezal. Debe evitarse el empalme de los pilotes de madera, particularmente cuando se espera que tomen cargas de tensión o laterales.

Sin embargo, si el empalme es necesario, éste se hace usando manguitos de tubo (figura 9.5a) o soleras metálicas con tornillos (figura 9.5b). La longitud del manguito de tubo debe ser por lo menos de cinco veces el diámetro del pilote. Los extremos a tope deben cortarse a escuadra de modo que se tenga un contacto pleno entre las partes. Las porciones empalmadas deben recortarse cuidadosamente para que queden estrechamente ajustadas dentro de los manguitos o camisas de tubo. En el caso de soleras metálicas con tornillos, los extremos a tope deben también recortarse a escuadra y los lados de las porciones empalmadas deben ser recortadas planas para el buen asiento de las soleras.

FIGURA 9.5 Empalme de pilotes de madera: (a) uso de manguitos tubulares;
(b) uso de soleras metálicas y tornillos

Los pilotes de madera permanecerán indefinidamente sin daño si están rodeados por suelo saturado. Sin embargo, en un ambiente marino, están sometidos al ataque de varios organismos y pueden ser dañados considerablemente en pocos meses. Cuando se localizan arriba del nivel freático, los pilotes son atacados por insectos. Su vida se incrementará tratándolos con preservadores como la creosota.

La capacidad admisible de carga de los pilotes de madera es



Los siguientes esfuerzos admisibles son para pilotes de madera redonda tratada a presión hechos con abeto Pacific Coast Douglas y pino Southern usados en estructuras hidraulicas (ASCE, 1993).

Maderas para encofrados.


1 La madera para encofrados deben ser de consistencia blanda, de tal manera que se permita el clavado con facilidad sin que se raje.
 
2 Los tableros no deben deformarse sufriendo torcedura, se deben conservar húmedos para evitar que se doblen, debido al hinchamiento que se producirá al vaciar el concreto.
 
3 Los cuartones deben ser de madera más resistente que la de las tablas por la función que estos desempeñan y no deben conservar humedad.
 
4 Las viguetas por ser piezas destinadas a puntales, deben ser de madera dura.
 
5 En la construcci6n de encofrados, se deberá utilizar maderas que reúnan las características de las que se señalan a continuación y para los usos específicos que se indican:

5.1 Saqui—Saqui (Ceiba)
Es un tipo de madera fina y sin repelo, de fibra larga regularmente abierta la cual la hace ser blanda. Conserva gran cantidad de humedad en su interior, lo que evita que al recibir la humedad del concreto se deforme y pueda aprovecharse varias veces. Esta madera reúne todas las condiciones requeridas para tableros y todo tipo de formaletas.
5.2 Moreillo (Aurora o Aurora rosada)
Es una madera semidura de fibras regularmente compactas. Se utiliza para gulas, parales, largueros, tornapuntas y otros. No se recomienda utilizar en tablas, ya que se dificulta el clavado y tiende a rajarse y torcerse fácilmente.
5.3 Mangle
Es una madera muy dura y con gran contracci6n. Se utiliza para puntales.

Partes de un Pilote de Madera.


Las partes constitutivas de los pilotes de madera son:

La cabeza
El Fuste
La Punta


La figura 12.8 muestra estas diferentes partes.
En la cabeza o parte superior del pilote, se debe colocar un zuncho metálico que impide que los golpes sucesivos del mazo que hace penetrar el pilote por percusión, deterioren las fibras y astillen la madera.



Cuando el fuste es rugoso, se mejora la adherencia con el suelo que rodea el pilote. Por el contrario, cuando se desea aislar el fuste del suelo, por ejemplo en el caso de arcillas expansivas, de modo que el pilote sólo trabaje por punta, se debe cepillar la madera y aceitarla convenientemente, para impedir toda fricción lateral.

En el extremo inferior, la sección de la punta se reduce para una mejor penetraci6n en el suelo, y se refuerza con un azuche metálico que puede consistir en un cono de fundición o en planchas laterales clavadas alrededor. El azuche evita que la punta se desgarre por la percusión contra el suelo, en especial si encuentra piedras o ramas enterradas en su camino. Ver figura 12.8b).

Entre los métodos usuales de colocar los pilotes de madera esta el hincado y el atornillado o roscado. El primer método consiste en golpear repetidamente la cabeza del pilote con un martillo o mazo hasta que penetre a la profundidad deseada. E1 martillo puede ser manual, para el caso de suelos blandos
,  o mecánico, para suelos mas resistentes. Los martillos mecánicos consisten en un pesado mazo que se deja caer por gravedad desde una considerable altura, hincando el pilote por percusión. Ver figura 12.9. Si durante la hinca, el pilote se hunde súbitamente, es que se ha - quebrado al encontrar en su camino un estrato muy duro o una piedra de grande dimensiones. El quiebre se conoce por pata de perro, y en este caso el pilote debe extraerse y sustituirse por otro.

Los pilotes de madera cilíndricos también pueden colocarse en el sitio mediante atornillado o roscado. Esta técnica consiste en hacer penetrar el pilote comprimiéndolo axialmente y en forma simultánea hacerlo girar alrededor de su eje vertical. Para ello la punta debe estar provista de una hélice como la que muestra la figura 12.8 c).

Cuando la altura necesaria del pilote excede la del rollizo, se deben acoplar, con un sistema como el mostrado en la figura 12.10. En el caso a), se utilizan planchas de hierro clavadas o atornilladas, o con pasadores internos que aseguran la uni6n. Sin embargo, el resultado de este tipo de ensamble no es muy satisfactorio, pues a veces parte al ser golpeado por el martinete. Se comporta mejor la uni6n del esquema b) que consiste en un sencillo tubo de acerco donde los extremos a acoplar entran a presi6ri y donde la espiga de acero interna con doble punta, dilata la madera y con- fina el núcleo. También se puede usar un anillo de concreto armado, que resiste mejor la acción destructiva i en suelos acuosos. (Esquema c). 


PILOTES DE MADERA: Causas de Deterioro y la Formas de Protección.


La madera que se usa para los pilotes, debe ser fuerte y resinosa, asi como inmune a los ataques de los micro-organismos que la deterioran y socavan o a los agentes destructores que propician su pudrición.

Una de las 
peores causas de deterioro en la madera son los sucesivos ciclos de humectación y secado que deben soportar los pilotes, debido a la fluctuaci6n del nivel freático en el subsuelo. Este efecto acorta considerablemente la vida útil del pilote y propicia la pronta desintegración de la madera. Por otra parte, en el caso de pilotes siempre enterrados en suelos no inundables continuamente bajo el nivel de las aguas, pueden sufrir deterioro por la presencia de:

-Crustáceos 
- Moluscos 
-Parásitos
-
Saprofitos
-Insectos 
-Hongos 
-Agentes químicos 

Protección.

Básicamente, la protección de los pilotes de madera se logra de dos formas diferentes :

*
Mediante recubrimientos metálicos * Impregnando la madera con substancias antisépticas

El uso de las planchas de acero, zinc o cobre para recubrir el fuste del pilote, y aseguradas con clavos de cobre, permite otorgar una cierta protección a la madera, si bien su efecto es de corta duración. Más efectiva es la protección química que se obtiene mediante tratamientos con substancias antisépticas, tales como el aceite pesado de brea o alquitrán, la creosota, el cloruro de zinc y el sulfato de cobre.

El proceso se lleva a cabo por simple inmersión en caliente o frío, o por la impregnación mecánica en grandes cilindros a presión, con altas temperaturas. El uso de la creosota, por ejemplo, prolonga de 15 a 20 años la duración de los pilotes, evitando su putrefacción. Generalmente se emplean de 200 a 400 gramos de creosota por m3 de madera.

Otra forma de protección de los pilotes de madera en suelos con nivel freático, es la de construirlos mixtos, con una prolongación superior de concreto armado, como muestra la figura
12.7. El pilote de madera se hinca de modo que  quede continuamente sumergido, mientras que la extensión de concreto se prolonga en la altura donde el nivel freático oscila. Se conjuga de esta forma la ventaja económica del bajo costo de los pilotes de madera, con la durabilidad de los de concreto. 


Pilotes de Madera.

Los pilotes de madera se obtienen de los rollizos, troncos cortados y desbrozados, recubiertos de corteza, la cual luego debe desvastarse, pues no ofrece resistencia. S61o la parte de la albura y el duramen son aptos para los fines estructurales, como muestra la figura 12.6.de la sección aserrada de un rollizo, con los diferentes anillos. En los países de cuatro estaciones, cada anulo representa un año de vida del árbol.

Los pilotes se obtienen de robles de 15 a 20 m de altura. En algunos casos alcanzan
- los 30 m y excepcionalmente, los 50 m. El fuste debe ser recto, pues la flecha no debe sobrepasar el 1/100 de la longitud. El diámetro mínimo es de 30 cm, pudiendo alcanzar los 55 cm. Una regla empírica para determinar el diámetro D adecuado para un pilote de madera es el siguiente:  
D = 0,15 m + 0,02 L

siendo L,  la atura del pilote en m. Se debe cumplir además:
D  >=  L/30  en los suelos resistentes
D >= L/4O en suelos blandos
Entre las maderas mas usadas para pilotes están el olmo, la encina, el abeto, el pino, el olivo, la haya y el aliso. Las maderas de clasifican en:
Muy duras
Duras
Serniduras
Blandas

Categorías

Los pilotes de madera se clasifican en tres categorías:

CATEGORIA A: Pilotes de madera tratada, de gran longitud y diámetro D: 40 a 55 cm Se usan en cimentaciones importantes.

CATEGORIA B: Pilotes de madera tratada, de longitud intermedia y diámetro D: 30 a 35 cm, para obras usuales.

CATEGORIA C: Pilotes de madera sin tratar, de limitada longitud y diámetro D: 20 a 25 cm, para obras de poca envergadura y provisorias.

Uso de la Madera en la Construcción.

En México la madera se emplea principalmente en la fabricación de cimbra para la construcción de estructuras de concreto. Con este fin la madera debe cortarse de acuerdo al tipo de elemento a fabricar. En general, en la construcción se emplean tablas, tablones, polínes, y todo tipo de vigas y duelas, aunque también se emplean otros tipos de productos derivados como el triplay y los aglomerados. La Figura 12.8 muestra varias formas de corte del tronco de madera mientras que la Figura 12.9 muestra un ejemplo clásico de la integración de diversas piezas de madera en la construcción  de  una  cimbra  para  el  colado  de  una  losa  de  concreto  reforzado  (nótese  la terminología empleada en la construcción).

 Figura 12.8. Aprovechamiento del Tronco de Madera Mediante el Corte.

Figura 12.9. Cimbrado de una Losa de Concreto Reforzado.

También en la producción de las piezas de madera empleadas en la construcción, la dureza, la densidad, el contenido de humedad y las imperfecciones de la madera influyen en los costos de producción. Las maderas más densas son más caras porque requieren de un mayor tiempo de cultivo para lograr su plena madurez, también por su densidad consumen más energía en su corte además de que las herramientas requieren de un mantenimiento más costoso. Las maderas verdes son muy difíciles de trabajar y pulir, y como se ha mencionado, con el tiempo se agrietan y sufren una mayor deformación diferida (creep) por su exagerado comportamiento viscoelástico.

La  madera  aún  en  su  estado  seco  es  susceptible  a  la  temperatura,  a  pesar  de  ser considerada por muchos como el material natural más estable que se conoce. El coeficiente de expansión de la madera varía de 0.5 x 10-6 a 2 x 10-6 por °C en el sentido paralelo a las fibras, y de 8 x 10-6 a 19 x 10-6   por °C en el sentido transversal a las fibras. Estos valores son ciertamente muy bajos, pero por lo general no son los que regulan el comportamiento de la madera en lo que se refiere a la estabilidad volumétrica del material. Lo que rige la estabilidad volumétrica de la madera es la variación en su contenido de humedad. Por ésta razón la madera empleada en la construcción se debe almacenar en un lugar seco. La madera al mojarse se hincha y al secarse se contrae, entre mayor sea el número de ciclos de humedecimiento-secado que sufra la madera mayor será el deterioro del material.

La cimbra hecha de madera debe ser diseñada para soportar los esfuerzos generados por las cargas muertas, las cargas vivas y alguna carga accidental de consideración. La madera se carga dé tal manera que los esfuerzos de compresión y tensión actúen en el sentido paralelo a las fibras, ya que es la forma en que resiste mejor los esfuerzos, de otra forma se debe asegurar que el factor de seguridad sea el adecuado. El diseño de la cimbra se hace de acuerdo a la teoría clásica de esfuerzos permisibles, donde se considera que el elemento falla al alcanzar determinados esfuerzos permisibles (los cuales son generalmente un cierto porcentaje de los esfuerzos últimos que resiste el material). Los esfuerzos permisibles para la madera se determinan por medio de pruebas, después de las cuales se establecen los esfuerzos permisibles adoptando un factor de seguridad usualmente de 2.5 o mayor, dependiendo del tipo y calidad de la madera. La norma ASTM D-245 indica los criterios que se pueden seguir para clasificar a la madera para propósitos estructurales  considerando  la  acción  de  cargas  totales  de  diseño  sobre  un  período  largo  de servicio. Debe mencionarse sin embargo, que especialmente en los trabajos de cimbrado para el concreto  reforzado,  el  tiempo  de  servicio  se  puede  reducir  considerablemente  conforme  el constructor se familiariza con el empleo de aditivos acelerantes para el concreto.

En México las madererías que comercializan la madera que se usa en la construcción la clasifican como de primera (1a), segunda (2a) y tercera (3a), esto se hace en forma totalmente empírica,  la  madera  de  primera  se  considera  como  la  mejor  por  estar  libre  de  defectos. Generalmente los comerciantes de madera desconocen las propiedades mecánicas del material (no poseen datos estadísticos), y mucho menos asocian estas propiedades con algún sistema técnico de clasificación, por lo que el diseñador debe realizar sus propias pruebas y debe establecer sus propios criterios de seguridad adoptando las recomendaciones de algún comité o asociación técnica, o bien acatando los criterios de algún reglamento de construcciones.
La madera con la que se fabrica la mayoría de la cimbra es generalmente de pino, ésta o cualquier otra clase de madera debe tratarse adecuadamente si se desea obtener de ella un mayor número de usos, por lo regular la madera sirve de 2 a 4 usos dependiendo del trato.

Toda madera en contacto con el concreto debe ser aceitada adecuadamente para evitar que el concreto endurecido se pegue a la cimbra. Si la cimbra no se aceita, al descimbrar (quitarla) se deteriora. Muchos constructores acostumbran emplear diesel o aceite quemado para aceitar la cimbra, ésta práctica no es muy buena ya que por un lado el diesel es muy ligero y se requieren varias aplicaciones (cosa que no se hace en la práctica) para lograr un buen resultado, y por  otro  lado  el  aceite  quemado  penetra  muy  poco  en  la  madera  sin  lograr  una  buena impermeabilización.  En  la  actualidad  existe  una  gran  variedad  de  productos  especialmente diseñados para proteger a la madera y lograr su impermeabilidad total, primero se recomienda aplicar un sellador, el cual es un repelente disuelto en un solvente que al aplicarse sobre la madera penetra en sus poros sellándolos, posteriormente se aplica una resina especial, de esta manera la madera sólo requerirá de una mano ligera de algún aceite ligero que puede ser inclusive diesel, básicamente el aceite ligero es para resanar algunas zonas deterioradas por el uso y facilitar aún más el descimbrado. Cabe mencionar que las maderas que no han sido cepilladas (pulidas) pueden presentar problemas al descimbrar pues la simple textura (veta) de la madera facilita la adherencia con la pasta de cemento, por esta razón, es importante el uso de buenos productos y buenas técnicas desmoldantes.
El mayor enemigo de la cimbra de madera es el descuido del constructor. Enseguida se enlista sin orden prioritario algunas recomendaciones generales que pueden ayudar a hacer un mejor uso de la madera en la construcción:
•   Toda madera seca debe ser tratada con productos especiales para extender su vida útil. El
tratamiento puede variar desde una simple impermeabilización hasta un tratamiento que involucre
una protección contra hongos, polillas y otros insectos que se alimentan de la celulosa contenida en toda madera muerta. El tratamiento contra insectos incluye la impregnación con soluciones salinas con diversos agentes químicos como el fluoruro de sodio, el sulfato de cobre o el cloruro de zinc, todo depende del tipo de madera y del tipo de insecto.
•   Se deben estandarizar los tamaños de las piezas claves en la construcción, para evitar los
cortes y desperdicios y facilitar el procedimiento constructivo, algunas de estas piezas son los
polines, las vigas y las tarimas.
•   Se debe emplear la madera más resistente y libre de defectos para soportar las cargas en las
zonas críticas o de mayor riesgo.
•   Se debe emplear madera seca o desflemada para cimbrar los elementos estructurales que
demanden un control estricto en las deflexiones permisibles.
•   En toda construcción se debe contar con madera destinada exclusivamente para pedacería, con
el propósito de evitar el corte innecesario de la madera buena.
•   No se debe emplear madera verde en el cimbrado de elementos de concreto con pesos muertos
elevados.
•   En todo trabajo de cimbrado se deberán usar clavos del grosor y la longitud adecuados, para
evitar que se destruya la madera durante el descimbrado.
•   No se debe emplear madera de tercera para los trabajos de cimbrado que requieren de una alta
rigidez y control de deflexiones.
•   En  la  cimbra  de  losas  de  concreto  reforzado  no  se  debe  emplear  tarimas  con  aberturas
exageradas entre las duelas (o entre las tablas en su caso), debido a que por ahí se pierde la

lechada de cemento y como consecuencia se obtiene un concreto de mala calidad y de baja resistencia.
•   En la fabricación de cimbra que estará en contacto directo con el concreto no se debe emplear
tablas, duelas o triplay con nudos, ya que si se botan durante el colado se ocasionarían muchos problemas.
•   Durante  el  descimbrado  no  se  debe  aventar  la  madera,  pues  los  golpes  ocasionan
deformaciones o agrietamientos que van debilitando a la madera.
•   La cimbra de elementos estructurales como trabes peraltadas, columnas, muros y concreto
masivo debe resistir sin fuga de lechada las presiones del concreto fresco. En el diseño de estos elementos se debe considerar además del peso volumétrico del concreto, la temperatura ambiental y la velocidad de colado.
•   La madera de cimbra se debe almacenar en un lugar seco y protegido de la lluvia. Este trabajo
se debe hacer con cuidado y orden, ya sea antes de cimbrar o después de descimbrar (previa limpieza y acondicionamiento de la madera), se deben apilar los polines con los polines, las tablas con  las  tablas,  las  tarimas  con  las  tarimas,  etc.,  para  evitarles  a  las  piezas  todo  tipo  de deformaciones y mantenerlas en buena forma.

PROPIEDADES DE LA MADERA: Variabilidad en Resistencia.

La Tabla 12.1 presenta algunos valores promedio de resistencia reportados por diversas referencias, la tabla ilustra especialmente la influencia del tipo de madera en algunas de las propiedades mecánicas más importantes.

Por  supuesto  que  la resistencia  de  las  maderas  está íntimamente ligada  con la densidad del material, si consideráramos al peso volumétrico como un parámetro directamente ligado con la densidad del material, bastaría con señalar que mientras que el pino puede tener un peso volumétrico de 430 kg/m3, el fresno y el encino (más densos) llegan a exhibir valores de alrededor de 690 kg/m3. También debe ser evidente que la estructura interna de la madera influye drásticamente en la capacidad de carga, ya que éste material acepta esfuerzos máximos en el sentido longitudinal y mínimos en el sentido transversal. Por esta razón a la madera se le clasifica como un material anisótropo, el comportamiento anisótropo aumenta
conforme su densidad disminuye.

Tabla 12.1. Propiedades Mecánicas de Algunas Maderas.


Como la estructura celular de la madera posee una gran porosidad, este material puede absorber una gran cantidad de agua, llegando a almacenar cantidades mayores a las de su peso seco. La presencia del agua en la madera se define como el contenido de humedad y se expresa como porcentaje del peso seco del material, entonces como ya se ha mencionado, el contenido de humedad puede exceder el 100 %. La Figura 12.6 muestra la influencia que puede tener el contenido de humedad de la madera en la resistencia del material a la compresión paralela a la fibra.

Figura 12.6. Correlación entre el Contenido de Humedad y la Resistencia a Compresión de la Madera.



Como se puede observar en la Figura 12.6, la mayor capacidad a compresión (y en otras resistencias) se obtiene cuando la madera está seca, de aquí que se hayan desarrollado técnicas muy sofisticadas para secar artificialmente a la madera sin producirle ninguna distorsión durante el proceso. Por otro lado, la figura también muestra que la capacidad a compresión se mantiene prácticamente invariable (mínima resistencia) cuando el contenido de humedad supera el 27 %. El
27 % de humedad se conoce como punto de saturación de la fibra y representa el punto de cambio en la curva de la figura.

Para diversas condiciones de humedad relativa y  temperatura ambientales, existe un contenido específico de humedad llamado de equilibrio, para el cual la madera no absorbe ni pierde humedad. En una madera verde secada al aire libre, el punto de equilibrio se puede alcanzar en meses o años, en cambio en un secado artificial esto se puede lograr en días o meses dependiendo del tipo de madera.

De  lo  anterior  se  puede  concluir  que  la  madera  ofrece  un  mejor  comportamiento estructural  cuando  está  seca,  pero  es  necesario  conservarla  en  esas  condiciones  para  evitar inconsistencia en la capacidad de carga que puede ofrecer, técnicamente esto se puede lograr tratando a la madera con productos especiales para hacerla impermeable y evitar que absorba agua inclusive de la atmósfera.

La resistencia de la madera también depende de la madurez del árbol. Las maderas verdes poseen menor capacidad de carga y son más susceptibles a las deformaciones, por estas razones es conveniente someter a la madera a un proceso de secado. Por otro lado e independientemente del tipo de árbol del cual se extrae la madera, un incremento en el peso específico relativo repercute en una mejor resistencia, pero este incremento es aún mayor si la madera está seca y no verde, la Figura 12.7 muestra estos hechos.

Figura 12.7. Diferencias de Resistencia Entre la Madera Verde y la Madera Seca según su
Peso Específico.

PROPIEDADES DE LA MADERA: La Tenacidad.

La madera posee una excelente tenacidad razón por la cual se le usa ampliamente en muchos  países  para  construir  casas  y  edificios.  El  concepto  de  tenacidad  corresponde  a  la capacidad de absorber carga mediante la deformación. Una forma de evaluar la tenacidad es mediante una prueba de flexión de tres puntos, sé gráfica la curva esfuerzo-deformación y se calcula el área bajo la curva como medida de la tenacidad. En la madera, la falla se inicia también por agrietamiento de las fibras más alejadas del eje neutro. Los defectos que pueda tener la madera, como nudos o incisiones influyen de manera importante en las fallas súbitas de este material.

PROPIEDADES DE LA MADERA: Módulo de Elasticidad

El módulo de elasticidad de la madera como de otros materiales, es un parámetro que nos indica la capacidad de la madera para resistir deformaciones, entre más alto sea su valor, más rígida será la madera. El módulo de elasticidad es empleado en el diseño para predecir y controlar las deformaciones de los elementos fabricados con este material. La prueba con la que se evalúa el módulo de elasticidad se realiza con especímenes sometidos a la flexión de los tres puntos de acuerdo a la norma ASTM D-2555.

PROPIEDADES DE LA MADERA: Compresión, Corte y Flexión.

Dentro de las propiedades mecánicas que son de mayor interés en el comportamiento estructural de la madera se encuentran la resistencia a compresión, la resistencia al corte y la resistencia a la flexión. Estas propiedades se evalúan mediante pruebas, algunas de éstas pruebas se ilustran esquemáticamente en la Figura 12.5, las pruebas requieren muestras sin defectos y perfectamente labradas, las pruebas se realizan de acuerdo a la norma ASTM D-2555.


Figura 12.4. Defectos en la Madera.



Figura 12.5. Evaluación de la Resistencia a Compresión, Corte y Flexión de la Madera.

En todos los casos la orientación de las fibras es determinante en los resultados de las pruebas, así por ejemplo la madera posee una mayor resistencia a la compresión si la fuerza
aplicada es paralela a las fibras (??). Si la carga es aplicada en forma perpendicular a las fibras
(?), la capacidad disminuye, en promedio este valor es de aproximadamente un 30 % de la
resistencia obtenida cuando las fibras son paralelas a la carga. Por estas razones, los elementos

estructurales sometidos a compresión deben ser fabricados atendiendo a la orientación correcta de las fibras.
Si se desea conocer la capacidad a compresión de la madera en una dirección diferente a

las anteriores, se puede emplear la formula de Hankinson que se define como sigue:





En el caso de la resistencia al esfuerzo cortante, la madera presenta una mayor resistencia cuando la fuerza cortante actúa en forma perpendicular a la orientación de las fibras. Todo mundo sabe que para hacer leña de un tronco de madera, el golpe del hacha debe ser paralelo a las fibras con el propósito de desgajarlo fácilmente.

Aunque la madera posee una muy buena capacidad a la tensión (tres veces mayor que la compresión), siempre y cuando la fuerza se aplique en forma paralela a las fibras, usualmente no se le trabaja en este sentido en forma directa (una excepción son algunos elementos en las armaduras de madera). Casi por lo regular si un elemento estructural debe resistir alguna tensión lo hace como parte de los esfuerzos generados por la flexión, es decir, una parte de la sección transversal recibe tensiones mientras la otra recibe compresiones. La resistencia a la flexión se obtiene mediante una prueba de flexión en la cual un espécimen apoyado libremente se carga al centro (flexión de tres puntos) hasta hacerlo fallar, calculando de aquí el esfuerzo máximo a la flexión o módulo de ruptura.

Madera y su Uso en la Construccion.

Sin duda alguna la madera es uno de los materiales más antiguos en cuanto a su uso, desde tiempos remotos el hombre la ha usado para fabricar utensilios de todo tipo y como elemento estructural para fabricar su refugio o habitación. Este recurso renovable ha sido y está siendo explotado de una manera irracional, claro hay sus excepciones, pero existe una gran parte de la superficie terrestre que ya muestra los efectos irreversibles de la erosión a causa de la tala inmoderada.  En  México  se  usa  muy  poco  la  madera  en  la  construcción,  casi  se  usa exclusivamente  para  fabricar  cimbra  para  las  estructuras  de  concreto.  Afortunadamente  los avances tecnológicos de otros materiales como el acero y los plásticos están desplazando a la madera como cimbra y esto seguramente disminuirá el consumo de este importante material, el cual obviamente hace más bien  al hábitat del hombre en su forma natural de árbol que destruido sin algún fin esencial.