Las características físico-mecánicas de la madera

1. UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍASEDE ESTELÍDiseño de Estructuras de MaderaIng. Moisés Suárez.

2. OBJETIVO DE LA ASIGNATURAProporcionar conocimientos acerca de las características físicas y mecánicas de la madera para así realizar una selección adecuada de la misma cuando se vaya a usar en elementos estructurales.

3. PROGRAMA DE LA ASIGNATURA

4. BIBLIOGRAFIA Folletos Asignados en clase (Impresos y en el Blog´s Ing. Suárez). Reglamento Nacional de la Construcción.http://civilgeek.blogspot.com

5. SISTEMA DE EVALUACIÓNExamen Parcial 25 PuntosExamen Final 25 PuntosSistemáticos 50 Puntos SISTEMÁTICOS (IP)Prueba Corta 5 PtsTarea grupal 5 PtsTrabajo Investigativo 15 ptsSISTEMATICOS (IIP)Prueba Corta 5 PtsInvestigación y Expos 20 Pts

6. UNIDAD I:Características Físicas y Mecánicas de la Madera.Objetivo de la Unidad:Reconocer y analizar las principales características físicas y mecánicas de la madera y su respectiva influencia en el desempeño estructural de este material constructivo.

7. CONTENIDOS:1. Especies Maderables y distribución geográfica en Nicaragua.2. Características físicas de la madera. 2.1 Estructura interna y partes.3. Propiedades mecánicas: 3.1 Resistencia a la Flexión. 3.2 Esfuerzo de compresión Paralela y Perpendicular a la fibra. 3.3 Resistencia al Cortante. 3.4 Módulo de Elasticidad 3.5 Defectos: nudos y rajaduras. 3.6 Durabilidad, protección y curado.

8. INTRODUCCIÓNLa madera proviene de los árboles. Este es el hecho más importante a tener presente para entender su naturaleza. El origen de las cualidades o defectos que posee pueden determinarse a partir del árbol de donde proviene. El conocimiento sobre la naturaleza de la madera, características y comportamiento, es necesario para establecer y efectuar un buen uso de este material.La madera es históricamente uno de los materiales más utilizados por el hombre. Actualmente, en la mayoría de los países desarrollados su uso como material estructural alcanza a más del 90% de la construcción habitacional de 1 a 4 pisos.

9. Concepto y características principalesEs un material biológico, ya que está compuesto principalmente por moléculas de celulosa y lignina. Siendo madera elaborada, puede ser biodegradada por el ataque de hongos e insectos taladradores, como son las termitas. Por ello, a diferencia de otros materiales inorgánicos (ladrillo, acero y hormigón, entre otros), la madera debe tener una serie de consideraciones de orden técnico que garanticen su durabilidad en el tiempo. La madera es un material anisotrópico según sea el plano o dirección que se considere respecto a la dirección longitudinal de sus fibras y anillos de crecimiento, el comportamiento tanto físico como mecánico del material, presenta resultados dispares y diferenciados. Para tener una idea de cómo se comporta, la madera resiste entre 20 y 200 veces más en el sentido del eje del árbol, que en el sentido transversal.

10. El eje tangencial, como su nombre lo indica, es tangentea los anillos de crecimiento y perpendicular al eje longitudinalde la pieza.Debido a este comportamiento estructural tan desigual,se ha hecho necesario establecer:• Eje tangencial• Eje radial y• Eje axial o longitudinalEl eje longitudinal es paralelo a la dirección de las fibrasy por ende, al eje longitudinal del tronco.El eje radial es perpendicular a los anillos de crecimientoy al eje longitudinal.Localización de esfuerzos en la sección transversal de un árbol.

11. PROPIEDADES FÍSICAS1. Contenido de Humedad: La estructura de la madera almacena una importantecantidad de humedad. Esta se encuentra como agua ligada (savia embebida) en las paredes celulares y como agua libre, en el interior de las cavidades celulares. Para determinar la humedad en la madera, se establece una relación entre masa de agua contenida en una pieza y masa de la pieza anhidra, expresada en porcentaje. A este cociente se le conoce como contenido de humedad.Por ejemplo, si una pieza de madera contiene 15% de humedad, significa 15 kilos de agua por cada 100 kg de madera.

12. 2. Densidad de la Madera: Como se sabe, la densidad de un cuerpo es el cocienteformado por masa y volumen. En la madera, por ser higroscópica, la masa y el volumen varían con el contenido de humedad; por lo que resulta importante expresar la condición bajo la cual se obtiene la densidad. Esta es una de las características físicas más importantes, ya que está directamente relacionada conlas propiedades mecánicas y durabilidad de la madera. En vista a lo anterior existen cuatro tipos de densidades para la madera:• Densidad Anhidra: Relaciona la masa y el volumen de la madera anhidra (completamente seca). La que se usa en general.• Densidad Normal: Aquella que relaciona la masa y el volumen de la madera con un contenido de humedad del 12%.• Densidad Básica: Relaciona la masa anhidra de la madera y su volumen con humedad igual o superior al 30%.• Densidad Nominal: Es la que relaciona la masa anhidra de la madera y su volumen con un contenido de humedad del 12%.

13. 3. Contracción y Expansión de la Madera: El secado de la madera por debajo del punto de saturación de la fibra, provoca pérdida de agua en las paredes celulares, lo que a su vez produce contracción de la madera. Cuando esto ocurre se dice que la madera“trabaja”.OBSERVESE:Las dimensiones de la madera comienzan a disminuir en los tres ejes anteriormente descritos: tangencial, radial y longitudinal. Sin embargo, en este proceso la contracción tangencial es mayor a la que se produce en un árbol.Las consecuencias de dicho proceso en beneficio de las propiedades resistentes de la madera, dependerán de las condiciones y método de secado aplicado (al aire o en cámara).La contracción por secado provoca deformaciones en la madera. Sin embargo con un adecuado método, los efectos son beneficiosos sobre las propiedades físicas y mecánicas de la madera.

14. 4. Propiedades eléctricas: La madera anhidra es un excelente aislante eléctrico,propiedad que decae a medida que aumenta el contenido de humedad. 5. Propiedades acústicas: La madera, como material de construcción, cumple un rolacústico importante en habitaciones y aislación de edificios, ya que tiene la capacidad de amortiguar las vibraciones sonoras. Su estructura celular porosa transforma la energía sonora en calórica, debido al roce y resistencia viscosa del medio, evitando de esta forma transmitir vibraciones a grandes distancias.6.Propiedades térmicas: El calor en la madera depende de la conductividad térmicay de su calor específico.Conductividad es la capacidad que tiene un material para transmitir calor, y se representa por el coeficiente de conductividad interna.b) Calor específico es definido como la cantidad de calor necesario

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