PREFABRICADO EN MADERA

Página 14




Yanela Palacios " Construcciones III " 06 de enero de 2015Yanela Palacios " Construcciones III " 06 de enero de 2015CONSTRUCCIÓN DE UN PREFABRICADO EN MADERA[Subtítulo del informe]CONSTRUCCIÓN DE UN PREFABRICADO EN MADERA[Subtítulo del informe]
Yanela Palacios " Construcciones III " 06 de enero de 2015
Yanela Palacios " Construcciones III " 06 de enero de 2015
CONSTRUCCIÓN DE UN PREFABRICADO EN MADERA
[Subtítulo del informe]
CONSTRUCCIÓN DE UN PREFABRICADO EN MADERA
[Subtítulo del informe]


INTRODUCCIÓN
En nuestros países, en el sector de la construcción actualmente se ve restringido por la insuficiencia de conocimientos técnicos de infraestructura de producción adecuada, de leyes, normas y además, debido a perjuicios derivados del desconocimiento del material por parte de los usuarios.
Esta situación determinó que en el enfoque general se haya concebido una cobertura integral de las diferentes áreas requeridas para propiciar la introducción efectiva de la madera en el sector de la construcción.
En esta memoria técnica presento, una investigación sobre la tecnología e ingeniería de la madera para el posterior diseño de un módulo prefabricado de madera tomando en cuenta consideraciones de diseño arquitectónico o estructural de la madera.













CONTENIDO





























MADERAS PARA LA CONSTRUCCIÓN
Aproximadamente el 50 % de la superficie de los países de la Subregión Andina, esta cubierto por 222 millones de hectáreas de bosques tropicales en los que existen más de 2.500 especies maderables, de las cuales muy pocas se comercializan en la actualidad. El uso de estas especies en la construcción de viviendas ha sido restringido debido principalmente a la carencia de conocimientos técnicos adecuados.
LOS RECURSOS FORESTALES Y SU USO EN LA CONSTRUCCIÓN
Relacionando la magnitud de los Recursos forestales disponibles con sus posibilidades de uso en la construcción, resulta evidente el rol preponderante que puede cumplir la madera en la reducción del déficit de viviendas.
Algo menos del 10%de la madera de los bosques comercialmente exportables, podría más que duplicar el número de viviendas actualmente existentes. Esto se conseguiría sin afectar el área ni la capacidad productiva de los bosques, ya que el bosque es un recurso que puede renovarse mediante la utilización de técnicas apropiadas de aprovechamiento y manejo.
IMPORTANCIA DE LA MADERA EN EL CAMPO DE LA CONSTRUCCIÓN
La madera puede obtenerse en grandes volúmenes, tanto de bosques naturales como de plantaciones. Por sus buenas características como material de construcción, la madera es utilizada en los países desarrollados para la construcción de viviendas.
Una prueba importante del papel que puede cumplir la madera, como material de construcción en la Subregión, es que la mayoría de viviendas rurales han sido construidas y se siguen construyendo, parcial o totalmente, con madera.
LA MADERA EN ECUADOR
Alrededor de 17 millones de hectáreas de bosques naturales cubren aproximadamente el 60% del territorio Ecuatoriano.
Estos bosques se caracterizan por su heterogeneidad; cuentan con una gran variedad de especies, de las cuales las más importantes son: laurel, canelo, roble de Guayaquil, nato, cedro, chanul, fernánsanchez y balsa. El principal mercado para los productos forestales está en el sector de la construcción. Los bosques cuentan con especies de aprovechamiento potencial, existentes en las selvas de la zona noroccidental y de la amazonía, que podrían ser incorporadas al mercado de la construcción.
PROPIEDADES FÍSICAS – DENSIDAD Y CONTENIDO DE HUMEDAD
DENSIDAD
Es la relación entre la masa (m) de una pieza de madera con su volumen (V) y se la expresa en gramos por centímetro cúbico (g/cm3).


d=mV
La densidad denominada aparente, se refiere al conjunto de material leñoso, extractivos y espacios intercelulares que forman la estructura de la madera.
La forma de expresión de la densidad en función del contenido de humedad son diversas, la más común es relacionar el peso y el volumen de una muestra en estado verde, al 12% de contenido de humedad o en estado anhidro.
En general, la densidad se relaciona directamente con otras propiedades de la madera. Proporciona una primera indicación acerca de su comportamiento probable.
CONTENIDO DE HUMEDAD (CH)
El agua en la madera puede encontrarse en las siguientes formas:
AGUA LIBRE: Ocupa los espacios intercelulares y l lumen o cavidad celular.
AGUA HIDROSCOPICA: Es la retenida por las paredes de las células, está comprendida entre 0% y 30% de contenido de humedad. Punto de saturación de las fibras en la máxima cantidad de agua que puede ser retenida por las paredes celulares; oscila entre 28 y 30% de contenido de humedad.
AGUA DE CONSTITUCIÓN: Es la que está adherida a la superficie de las partículas sólidas por atracción molecular. Solo puede ser eliminada por carbonización y no se la toma en cuenta para la determinación del contenido de humedad.
La madera es un material higroscópico, es decir puede ganar o perder agua fácilmente según el contenido de humedad que tenga y en función de las condiciones de humedad relativa y temperatura del medio ambiente en que se encuentre.
HUMEDAD DE EQUILIBRIO es el contenido de humedad que adquiere la madera cuando es expuesta al ambiente durante un tiempo prolongado.
En estas condiciones, la madera perderá o ganará agua hasta alcanzar un estado de equilibrio entre la humedad que contiene y la del aire.
ASERRADO
Es la transformación primaria de la troza y consiste en dar a la madera, con sierras manuales o mecánicas, una escuadría determinada, para obtener grandes dimensiones o tablones.
Las fases del aserrado son: descortezado, cortes principales, canteado y despuntado.
Paralelamente a la obtención de piezas, se van seleccionando las mismas a base de la apreciación visual de su calidad, desechando aquellas con defectos considerables. Luego son apiladas en un patio.


REASERRADO
Es la transformación secundaria o recorte de los tablones de madera obtenidos en el aserrado, para convertirlos en piezas con secciones y largos nominales definidos, de acuerdo con el uso a que se destinen.
Después de obtenidas las piezas, se realiza una clasificación visual por su calidad y resistencia estructural, según la especie a la cual pertenecen defectos que presenta cada una de ellas. Posteriormente las piezas son acondicionadas de acuerdo a su utilización.
CLASIFICACIÓN
Clasificación visual por defectos
Los defectos son anomalías o irregularidades que afectan el comportamiento estructural y la apariencia de la madera.
Los defectos que se toman en cuenta para la clasificación de la madera son:
-CLASIFICACIÓN POR RESISTENCIA
Cuarenta y seis especies tropicales de la Subregión, aptas para uso estructural, han sido clasificadas de acuerdo con su resistencia mecánica, en tres grupos designados por las letras A, B y C.
Al grupo A corresponden las especies más resistentes, al grupo B las especies con características intermedias; y al grupo C, las especies que tienen menor resistencia mecánica.
Mediante el uso de la regla de clasificación por defectos, el usuario puede escoger madera de cualquiera de los tres grupos, para utilizarla en estructuras.
Por ejemplo, si se dispone de un lote de madera perteneciente a una de las 46 especies agrupadas por resistencia, el constructor, a través de la regla de clasificación visual, deberá seleccionar como piezas estructurales aquellas libres de defectos o con los permitidos por dicha regla.
Las piezas que no cumplan con la regla de clasificación visual y cuya magnitud de defectos no sea tan grande, podrán usarse como elementos o componentes no estructurales.
Las piezas que presenten exceso de defectos,, no deben ser utilizadas en la construcción y se consideran como madera de rechazo.
SECADO Y TRATAMIENTO
El acondicionamiento es el tratamiento de la madera para lograr cierta condición o calidad adecuada a su uso posterior. Aspectos importantes del acondicionamiento son el secado y su preservación. Después de acondicionar la madera es imprescindible un correcto almacenamiento para mantener su calidad.

SECADO NATURAL
Este tipo de secado se consigue exponiendo la madera a la acción del medio ambiente. El éxito de esta práctica depende de la forma en que se apile la madera, la cual debe permitir la libre circulación del aire alrededor de cada pieza que se seca. La evaporación del agua y su difusión en forma de vapor depende de la temperatura, estado higrométrico y velocidad de movimiento del aire.
La madera recién aserrada no debe exponerse directamente al sol, por ser propensa al agrietamiento. Para evitar el ataque de hongos e insectos, durante el primer periodo de secado, se sumerge la madera recién aserrada en soluciones preservadoras como pentaclorofenato de sodio al 2 %.
Apilado Horizontal.-El apilado de la madera debe hacerse siempre sobre bases o cimientos elevados para evitar que las tablas e apoyen directamente sobre el suelo. Los cimientos pueden hacerse de concreto, madera preservada u otro material.
Apilado en caballete.- En este caso, las tablas se reclinan o cargan de canto, en forma más o menos vertical, sobre una viga transversal, colocada de 1 a 3m del piso.
Apilado por los Extremos.- En este caso, es como si se inclinara una pila horizontal, hasta que las tablas queden en posición casi vertical. A este tipo de pila se le llama también "apilado de pie".
Procedimiento de Secado en Hornos
Una vez introducida la carga de madera dentro del horno, se controla cuidadosamente la temperatura y humedad de la cámara; estas pueden variar a voluntad del operador de acuerdo con la clase de madera.
Los cambios de temperatura y humedad relativa que el operador deberá realizar durante el tiempo de secado, constituyen lo que se denomina "programa de secado.
PRESERVACIÓN DE LA MADERA
Todos los materiales son susceptibles a la acción de diversos agentes y organismos que causan alteraciones en su comportamiento normal, afectando progresivamente su eficiencia y durabilidad.
La madera también puede ser atacada por agentes degradantes, pero esta desventaja es subsanable con sistemas de preservación relativamente simples.
Existen especies forestales altamente resistentes a la degradación biológica, por cuya razón estas maderas son más solicitadas y se hacen cada vez más costosas.
METODOS DE PRESERVACIÓN DE LA MADERA
En caso de que la madera no posea una durabilidad natural o resistencia a los ataques biológicos, se requiere de:
A PRESIÓN NORMAL A PRESIÓN NORMAL A VACIO Y PRESIÓN A VACIO Y PRESIÓN APLICACIÓN DE SUSTANCIAS PRESERVANTES
A PRESIÓN NORMAL





A PRESIÓN NORMAL





A VACIO Y PRESIÓN





A VACIO Y PRESIÓN






Tipos de preservantes
La preservación o inmunización de la madera, tiene por objeto modificar la composición química de este material, haciéndolo no apetecible a los organismos biológicos.
Los preservadores pueden ser compuestos químicos puros o mezclas de compuestos. Varían ampliamente en naturaleza, eficiencia y costo. Por lo general son compuestos sólidos, que requieren de un solvente para penetrar en la madera. Se agrupan según el tipo de solvente que necesitan en: hidrosolubles y oleosolubles
Ordinaria para preservaciónLiquida a temperatura ordinariaMezclas de creosotaOrdinaria para preservaciónLiquida a temperatura ordinariaMezclas de creosotaLos principales preservantes son:
Ordinaria para preservación
Liquida a temperatura ordinaria
Mezclas de creosota
Ordinaria para preservación
Liquida a temperatura ordinaria
Mezclas de creosota



CREOSOTAS

Pentaclorofenol (soluble en aceite)Pentaclorofenato de sodio (soluble en agua)Naftenatos de cobre y zincPentaclorofenol (soluble en aceite)Pentaclorofenato de sodio (soluble en agua)Naftenatos de cobre y zinc
Pentaclorofenol (soluble en aceite)
Pentaclorofenato de sodio (soluble en agua)
Naftenatos de cobre y zinc
Pentaclorofenol (soluble en aceite)
Pentaclorofenato de sodio (soluble en agua)
Naftenatos de cobre y zinc



ORGÁNICOS

Sal simpleSal dobleMultisalSal simpleSal dobleMultisal
Sal simple
Sal doble
Multisal
Sal simple
Sal doble
Multisal



INORGÁNICOS





Métodos de Preservación a Presión Normal
Existen varios métodos para aplicar los preservantes. La efectividad de un tratamiento es función de la cantidad de preservante introducida en la madera.
A mayor penetración el tratamiento será más efectivo.
BROCHA Y ASPERSIÓN
En ambos casos se aplica el preservador procurando empapar completamente la superficie para impregnarla al máximo Se utilizan soluciones en agua o petróleo y en ambos casos se obtiene sólo una penetración superficial y una protección poco eficaz.
Este tratamiento es de poca utilidad para maderas colocadas en obra, ya que las zonas más favorables al ataque de organismos xilófagos no se encuentran accesibles al aperador.








INMERSIÓN
Consiste en sumergir la madera seca en una solución preservante durante un tiempo determinado. Puede ser:
-Inmersión momentánea: Se aplica durante unos pocos segundos o minutos y se utiliza especialmente para protección contra hongos cromógenos empleando pentaclorofenato de sodio.
-Inmersión en soluciones acuosas: Se sumerge la madera en un tanque con preservador disuelto en agua y se deja varios días o semanas a temperatura ambiente.
-Inmersión en soluciones oleosas frías: Generalmente se usa pentaclorofenol; el tiempo de inmersión es de 2 a 7 días.
-Baño caliente y frío sucesivos en recipientes con líquido preservante oleoso. Normalmente se introduce la madera durante unas cinco horas en el preservante caliente, luego se deja enfriar el preservante o se pasa la madera a otro recipiente con preservante frío, por doce horas o más.


DIFUSIÓN
La madera verde y húmeda se sumerge, por dos horas o más, en sustancias preservantes solubles en agua y luego se acomoda en pilas compactas y tapadas herméticamente con material impermeable u otra materia adecuada para evitar la pérdida de humedad. Durante este tiempo las sales hidrosolubles penetran en la madera difundiéndose en el agua que esta contiene.
El preservante también puede aplicarse en forma de pasta cuando no sea fácil la inmersión de la madera.








ELEMENTOS DE PROTECCIÓN EN EL DISEÑO
También se puede defender a la madera del ataque de hongos e insectos xilófagos tomando las siguientes precauciones en el diseño:
-Aislar la edificación del terreno húmedo.
-Evitar filtraciones y condensaciones por daños en la propia edificación o en sus instalaciones interiores.
-Utilizar barreras antitermes.
DURABILIDAD NATURAL
La durabilidad natural es la capacidad que posee la madera de algunas especies forestales para resistir al ataque de organismos llamados xilófagos que la devoran o degradan. Normalmente, la durabilidad es referida a la resistencia al ataque de hongos. Los métodos de laboratorio que permiten clasificar la madera en rangos de durabilidad relativa, utilizan precisamente hongos xilófagos de especies seleccionadas, para este objeto.
El grado de durabilidad de una pieza de madera depende fundamentalmente de la especie y de la zona del tronco de donde proviene. Por razones fisiológicas, la albura generalmente carece o tiene poca durabilidad natural, independientemente de la especie. El duramen, por el contrario, es normalmente mucho más resistente al ataque de hongos e insectos y, en algunas especies, no es atacado aún después de largos periodos de exposición. Esto se debe a que, durante el proceso normal de crecimiento del árbol, las células del duramen se lignifican y en sus cavidades se depositan sustancias tóxicas que limitan o impiden el ataque de organismos degradantes.
Las maderas pueden clasificarse, de acuerdo a su durabilidad relativa, en tres grupos:
TIEMPO
(madera protegida de la humedad del suelo)
HASTA 5 años
5 o 20 años
20 años o más
NO DURABLES
MODERADAMENTE DURABLES
DURABLES
CONSTRUCCIÓN CON MADERA
La madera en la edificación es utilizada tanto para la estructura como para el revestimiento.
En ciertos usos donde requiera ser especialmente protegida, como cimientos por ejemplo, puede ser reemplazada por otros materiales; mientras que en otros usos, como en carpintería, es difícilmente mejorada. De esta manera la madera se combina con otros materiales en la fabricación y complementación de los distintos componentes de la edificación.
Cimientos
Los cimientos son la base sobre la cual de levanta la edificación y que transmiten las cargas de la misma al terreno. La forma como realizan esta trasmisión de las cargas depende del tipo de cimentación que se trate, de esta manera, se diferencian las de tipo puntual, como los pilotes y pilastras, y las de tipo distribuido como los cimientos corridos y las losas de hormigón vaciadas sobre el terreno.
Los pilotes son elementos verticales de sección cuadrada o circular de madera, hormigón o acero, los cuales son hincados, enterrados o vaciados in situ, se emplean en terrenos poco resistentes, anegadizos o con mucha pendiente.

Pisos y Entrepisos
Los pisos se extienden por toda el área de la edificación conformando una superficie de apoyo. El piso puede consistir en una losa de hormigón en contacto con el suelo o en una estructura d madera elevada. Los pisos y entrepisos de madera están conformados por vigas, viguetas y el piso propiamente dicho.
El piso propiamente dicho está por lo general constituido por dos capas. Una inferior- estructural o resistente-que es el "sub-piso" o "falso-piso" y otra que es la capa de acabado y hace las veces de un revestimiento del piso.
El falso piso puede varias de acuerdo al sistema constructivo. En el sistema entramado es liviano, ya que se apoya sobre viguetas y éstas sobre vigas o muros; se usan comúnmente: entablados –machihembrados o no- y tableros contrachapados o aglomerados resistentes a la humedad y de calidad estructural.

Muros
Los muros en edificaciones de madera pueden ser portantes y no portantes, según la función resistente que cumplan. Los primeros reciben cargas del techado o del piso superior y los segundos cumplen principalmente una función de cerramiento.
Muro entramado
Es aquel que tiene como armazón un entramado de madera. Estos al tener los pie. Derechos del entramado relativamente cerca, permiten un revestimiento de menor espesor que ser entablado, tablero o enlucido.
Revestimientos
Sobre los entramados de muros portantes o de relleno se colocan revestimientos que pueden estar en uno o en ambos lados del mismo. Estos pueden ser: entablados, tableros o revoques.
Estos últimos se fabrican con morteros de yeso o cemento sobre malla metálica, enlistonados o sobre caña.
En muros exteriores es necesario usar revestimientos resistentes a la humedad. Si se usan tableros estos deben ser únicamente fabricados con adhesivos o aglomerantes adecuados.
Para muros interiores los revestimientos deben ser resistentes al fuego para proteger la estructura de madera por el tiempo mínimo. Desde este punto de vista son recomendables aquellos revestimientos a base de materiales inertes como yeso, morteros de cemento o cal y deberían evitarse la madera misma y los tableros a base de madera.
Techos
Los techos a base de madera pueden estar constituidos por diferentes sistemas estructurales. Sobre estos elementos se coloca la cubierta por el lado exterior y el cielo raso por el lado interior. La cubierta puede estar constituida –al igual que los pisos- por dos elementos. Una base de entablado o tableros que se coloca sobre las viguetas o correas y una cubierta exterior propiamente dicha que puede ser de distintos materiales. Entre los más usados están las tejas cerámicas, tejas de madera, tejas asfálticas, planchas onduladas metálicas y /o de asbesto-cemento y paja.
Los cielos rasos pueden ser horizontales o inclinados. Además de su función estética al presentar una superficie plana a la vista, protegen el techo o piso contra la propagación del fuego. Los materiales adecuados deben ser a la vez livianos y de acabado rugoso, generalmente tableros de baja densidad o también enlucidos de yeso.
Instalaciones
Las instalaciones más comúnmente usadas en viviendas son de dos tipos, las eléctricas y las sanitarias.
Las instalaciones eléctricas comprenden la entrada en el tablero general, circuitos para toma corriente, centros de luz y de reserva, cajas y accesorios. Para la protección de los conductores se recomienda que la instalación eléctrica sea entubada.

Acabados y Mantenimiwnto
Además de la pintura y el resanado comunes a cualquier edificación el mantenimiento y reparación en edificaciones de madera resulta fácil y permite la sustitución de elementos y componentes eventualmente dañados por problemas de filtración, condensación, ataque de hongos e insectos y modificaciones de forma y tamaño de la habiotaciones.
Para que el mantenimiento sea mínimo y poco costoso es necesario tomar las precauciones del caso desde la etapa de diseño, fabricación y construcción, eligiendo acabados de buena calidad que protejan y hagan durable a la edificiación.
SISTEMAS ESTRUCTURALES
Uniones estructurales
Las piezas de madera serradas en las dimensiones requeridas, son unidas entre si para formar componentes. La unión permite la continuidad constructiva y transmite las fuerzas que actúan entre los elementos debiendo estas piezas permanecer fijas para conservar la forma original del conjunto.
Por medio de las uniones se pueden obtener elementos de cualquier longitud, traslapando sucesivamente las piezas, o cualquier ancho mediante la adición de piezas paralelas. Ambos recursos son muy ventajosos ya que al trabajar con piezas pequeñas el desperdicio es menos y manipuleo así como su fijación más simples.
Sistema Entramado
En este sistema la estructura esta constituida por elementos de sección transversal pequeña y a su vez muy esbeltos, pero dispuestos a corta distancia entre ellos. Generalmente tienen el mismo espesor pero varian en el ancho y en la longitud. Con ellos se construyen los distintos componentes, tales como muros, pisos, entrepisos, techos, todos ellos arriostrados o cubiertos por entablado o por tableros conformando volúmenes arriostrados entre si, resultando en una rigidez del conjunto similar a la de un casco o caja en donde las cargas se transmiten en forma repartida.
Sistema Poste y Viga
Como su nombre lo indica este sistema esta constituido por vigas y columnas que se colocan a modo de pórticos. Tipicamente estos van espaciados alrededor de 1,5 m si están unidos por entablonado o alrededor de 3,50 si van unidos por viguetas mas entablado tablero. Transmiten a la carga al nivel inmediato inferior en forma concentrada. Este sistema se emplea tanto para construcciones livianas, de uno o dos pisos, como para pesadas o de tres o de más
No se requiere cielo raso ya que las vigas y el entablado del techo, sea este plano o inclinado, pueden quedar vistos interiormente. Los aleros son fácilmente logrados colocando vigas que sobresalen la magnitud requerida sobre los muros. Con este sistema pueden erigirse edificaciones en cualquier tipo de terreno especialmente en terrenos con pendientes muy fuertes o anegadizos.
Sistema de Armaduras
Es el sistema de techado conformado por cerchas, armaduras o tijerales que cubren alrededor de 10 m de luz y están espaciadas entre 0,60 a 1,20m. Las cerchas o armaduras de cubierta como también se las conoce son elementos estructurales de mucha resistencia y muy económicos, tanto en mano de obra como en materiales. Para la fabricación de cerchas se emplea piezas esbeltas y de poca longitud ya que están pueden empalmarse a todo lo largo de la cercha. Son fáciles de prefabricar y almacenar. Por su peso no tienen problemas de transporte y el montaje se realiza en forma manual.













Sistemas Constructivos Industrializados
Sistemas de Prefabricación de paneles
Los componentes de construcción hechos mediante un sistema modular apanelado están previstos para ser fabricados, manipulados y erguidos por dos hombres sin la necesidad del uso de grúas u otros mecanismos de izamiento.
Los paneles interiores y exteriores en este tipo de sistemas están usualmente construidos teniendo en cuenta criterios de coordinación modular con dimensiones uniformes que usan un módulo como unidad de medida. El módulo típico usado en construcciones con madera es de 10 cm "M". Para paneles de madera es muy común el uso de elementos distanciados con un módulo equivalente a 6 M o 60 cm.
Los tabiques interiores pueden ser construidos del mismo modo que los exteriores es decir, con paneles prefabricados o llevando las piezas pre cortadas a la obra y ensambladas in situ.
Sistema de Prefabricación de Componentes
Consiste en la fabricación en planta de grandes componentes de piso, muro y techo que incluyen en algunos casos instalaciones y acabados primarios y que son transportados a la obra para su posterior montaje.
Este tipo de sistemas puede no ser apropiado en países donde el ahorro de mano de obra no resulta ser el factor crítico en la reducción de costos, pero puede resultar conveniente cuando la escases de mano de obra calificada o condiciones climáticas exigen reducir al mínimo el trabajo en obrea aumentando de este modo el control de calidad de los compoentes,