ANALISIS ESTRUCTURALII

TEMA : PORTICO EN MADERACurso:ANALISIS ESTRUCTURAL IIDocente:Ing. VELA ESPIRITU, Tomas

Integrantes:

BASILIO GAMARRA Miguel Enrique DOROTEO MORALES, Yeltsin NILO

Ciclo: XIII

HUNUCO-PER2014

DEDICATORIA:Este trabajo est dedicado a nuestros padres pro el apoyo econmico y moral.

INTRODUCCIN

La madera proviene de los rboles. La madera es un material de estructura compleja y de carcter anistropo, que forma parte del tejido leoso de los rboles.El conocimiento sobre la naturaleza de la madera, caractersticas y comportamiento, es necesario para establecer y efectuar un buen uso de este material.En este aspecto radica la importancia de que exista informacin adecuada y estructurada a los actuales requerimientos, ya que permite a los profesionales que intervienen en el diseo, clculo y ejecucin de construcciones en madera, realizar una acertada gestin y correcta utilizacin del material, con el objeto de cumplir altos estndares de calidad y bienestar.En este trabajos nos referiremos a la madera como materia prima para la construccin de edificios, por lo tanto consideramos necesario diferenciar la llamada "madera de construccin" de la "madera de carpintera".La madera de construccin es aquella que se utiliza en la produccin intensiva de elementos estructurales como vigas, correas, cabriadas, en encofrados, etc. o para la realizacin de estructuras portantes de un edificio, como por ejemplo techos, paredes, escaleras, etc.

LA MADERA:Desde la antigedad ms remota el hombre utiliza la madera, como principal elemento para la construccin, ya que constituye un material extremadamente adecuado para los ms variadosusos. Modernamente otros materiales han ingresado en el arte de la construccin, no por eso ha sido desplazada del principalsimo papel que ha venido representando desde milenios atrs.La madera es un material duro y resistente que se produce mediante la transformacin del rbol. Es un recurso forestal disponible que se ha utilizado durante mucho tiempo como material de construccin. La madera es uno de los elementos constructivos ms antiguos que el hombre ha utilizado para la construccin de sus viviendas y otras edificaciones.La construccin de edificios con estructura en base a madera implica la utilizacin tambin de un conjunto de otros materiales afines y complementarios.

La madera es fcil de ser trabajada, tiene un largo tiempo de vida til y es posible emplearla en casi todas las reas de aplicacin. Ningn otro material de construccin como la madera, podr ser conseguido y empleado con tan poco uso de energa y ser producido sin perjudicar el medio ambiente. El futuro pertenece a las formas de construccin econmicas y que visan el ahorro de energa. En este mbito, las modernas construcciones de madera abren nuevas perspectivas.

1. CARACTERISTICAS GENERALES DE LA MADERA:La madera es poroso, combustible, higroscpica y deformable por los cambios de humedad ambiental, sufre alteraciones qumicas por efectos del sol, y es atacable por mohos, insectosy otros seres vivos. Es un material delicado, aunque hoy en da existen tratamientos muy eficaces para paliar las desventajas nombradas anteriormente.

1.1. CARACTERISTICAS EXTERNAS DE LA MADERALa caracterstica externa de la madera constituye un factor muy importante puesto que influye en la seleccin de esta para su empleo en la construccin, ambientacin de interiores o ebanistera, ellas son:a) El Color: es originado por la presencia de sustancias colorantes y otros compuestos secundarios. Tiene importancia en la diferenciacin de las maderas y, adems, sirve como indicador de su durabilidad. Son en general, maderas ms durables y resistentes aquellas de color oscuro.b) Olor:es producido por sustancias voltiles como resinas y aceites esenciales, que en ciertas especies producen olores caractersticos.c) Textura: est relacionada con el tamao de sus elementos anatmicos de la madera, teniendo influencia notable en el acabado de las piezas.d) Veteado:son figuras formadas en la superficie de la madera debido a la disposicin, tamao, forma, color y abundancia de los distintos elementos anatmicos. Tiene importancia en la diferenciacin y uso de las maderas.e) Orientacin de fibra o grano:es la direccin que siguen los elementos leosos longitudinales. Tiene importancia en la trabajabilidad de la madera y en su comportamiento estructural.

1.2. CLASIFICACION VISUAL POR DEFECTOS:Los defectos son anomalas o irregularidades que afectan el comportamiento estructural y la apariencia de lamadera. Los defectos que se toman en cuenta para la clasificacin de la madera son: ALABEOS. Encorvadura. Arqueadura. Torcedura. Abarquillado. ALBURA SANA. ARISTA FALTANTE. DURAMEN QUEBRADIZO. ESCAMADURA. FALLA DE COMPRESION. GRIETAS. INCLINACION DEL GRANO. MEDULA. NUDOS. BANDAS DE PARENQUIMA. PERFORACION DE INSECTOS. RAJADURAS.

Mediante el uso de la regla de clasificacin visual por defectos, el usuario puede escoger la madera adecuada para utilizarla en estructuras o como componente no estructural. As tenemos que las piezas que no cumplan con la regla de clasificacin visual y cuya magnitud de defectos no sean tan grandes, podrn usarse como elementos o componentes no estructurales. Las piezas que presenten exceso de defectos, no deben ser utilizadas en la construccin yse consideran como madera de rechazo.

2. CLASIFICACION:Las maderas ms empleadas para fines constructivos suelen clasificarse en: blandas y duras. Esta clasificacin no atiende, como muy bien pudiera creerse, a su dureza en el sentido ms estricto de la palabra, pues muchas de las maderas que se incluyen en el grupo de las blandas, son ms duras que otras que se incluyen en ste ltimo grupo. La dureza, en definitiva, est en funcin de su peso especfico (peso especfico = relacin entre el peso de la madera, a un determinado contenido de humedad, y el peso del volumen de agua desplazado por el volumen de lamadera).-1. 2. 2.1. Maderas Blandas:Entre el grupo de las maderas blandas, podemos citar a las llamadas conferas que, en trminos muy generales, significa que tienen frutos en forma de conos. Se caracterizan porque no suelen perder la hoja en invierno, poseen algo o mucho de resina (por lo que tambin reciben el nombre de maderas resinosas), y son de hoja que recuerda a una aguja.Se incluyen aqu: Pino Albar. Abedul rojo Alarce (muy parecido al pino albar).Es una madera de clima templado y en la regin sub-andina crece en limitada proporcin.2.2. Maderas Duras : Llamadas tambin maderas tropicales olatifoliadas (hojas anchas), en este grupo incluimos las procedentes de rboles no resinosos, tales como : el Roble. la Haya. el Aliso. el Olmo. el Fresno. el Chopo. el Abedul. el Castao. el Nogal. el Cerezo. 2.3. las llamadas exticas tales como: el Palo Campeche. el bano. la Caoba.

3. LA MADERA Y SUS PROPIEDADES:La madera elaborada a travs de un proceso de aserro se denomina pieza de madera y posee propiedades definidas.

3.1. Propiedades Bsicas:Independientemente de la especie, la madera puede ser considerada como un material biolgico, anisotrpicos e higroscpico.a) Es un material biolgico: ya que est compuesto principalmente por molculas de celulosa y lignina. Siendo madera elaborada, puede ser biodegradado por el ataque de hongos e insectos taladradores, como son las termitas.Unidad 1

Por ello, a diferencia de otros materiales inorgnicos (ladrillo, acero y hormign, entre otros), la madera debe tener una serie de consideraciones de orden tcnico que garanticen su durabilidad en el tiempo.

b) La madera es un material anisotrpicos: Segn sea el plano o direccin que se considere respecto a la direccin longitudinal de sus fibras y anillos de crecimiento, el comportamiento tanto fsico como mecnico del material, presenta resultados diferenciados.

Debido a este comportamiento estructural tan desigual, se ha hecho necesario establecer: Eje tangencial. Eje radial. Eje axial o longitudinal

c) La madera es un material higroscpico: Tiene la capacidad de captar y ceder humedad en su medio, proceso que depende de la temperatura y humedad relativa del ambiente. Este comportamiento es el que determina y provoca cambios dimensionales y deformaciones en la madera.d) Bajo costo:Debido a la ligereza de la madera, se ahorran energticos en los procesos de elaboracin y en el costo de transporte de los elementos, respecto a los costos correspondientes de otros materiales y sistemas constructivos.

1. 2. 3. 1.3. 1.3. Propiedades Fsicas:a) Contenido de humedad:La estructura de la madera almacena una importante cantidad 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.Cuando la madera tiene un contenido de humedad bajo (el punto de saturacin de las fibras es menor al 30%), se habla de madera seca. Sin embargo, para ser utilizada como material de construccin, y especficamente con fines estructurales, el contenido de humedad debe ser inferior al 15%.b) Densidad de la madera:Como se sabe, la densidad de un cuerpo es el cociente formado por masa y volumen. En la madera, por ser higroscpica, la masa y el volumen varan con el contenido de humedad; por lo que resulta importante expresar la condicin bajo la cual se obtiene la densidad. Est directamente relacionada con las propiedades mecnicas y durabilidad de la madera.c) Alta resistencia:La madera tiene una excelente rigidez y resistencia. Es resistente a muchos productos qumicos que son altamente corrosivos a otros materiales. Posee una gran capacidad para absorber energa y para resistir cargas de impacto, lo que hace un buen material de construccin en zonas ssmicas.d) Resistencia al fuego:Uno de los factores que ms ha elevado el rechazo de la madera como material de construccin en nuestro pas, es su combustibilidad. Sin embargo, como lo demuestra la experiencia de otros pases, las estructuras de madera con determinadas tcnicas de tratamiento, exhiben un comportamiento bajo la accin de los incendios, superior al de muchas estructuras de materiales incombustibles. As, un miembro de madera de proporciones robustas, conserva su capacidad de carga en un incendio durante mayor tiempo que un miembro de acero de igual resistencia, aunque en el exterior mantengan llamas y se estn carbonizando. Tambin es posible incrementar la resistencia al fuego mediante tratamientos simples de impregnacin de sustancias retardantes al fuego.e) Contraccin y expansin de la maderaEl secado de la madera por debajo del punto de saturacin de la fibra, provoca prdida de agua en las paredes celulares, lo que a su vez produce contraccin de la madera. Cuando esto ocurre se dice que la madera trabaja.Sin embargo, cuando la madera se encuentra bajo dicho punto, sufre cambios dimensionales y volumtricos que pueden ir de leves a drsticos. La contraccin por secado provoca deformaciones en la madera.

1.3. Propiedades elctricas:Como aislante elctrico es eficiente, cuando la madera est seca, o sea, cuando su contenido de humedad es inferior al punto de saturacin de la fibra.

1.3. Propiedades acsticos:En lo que se refiere al aislamiento acstico, la madera tiene valores superioresA 10 veces el hormign armado y a 5 veces el tabique.El aislamiento acstico puede incrementarse, si se dejan espacios vacos entre las maderas, o se utilizan materiales aislantes, tales como fibra de vidrio, yeso, etc.

1.3. Propiedades trmico:En relacin con el aislamiento trmico, la madera es excelente, En este aspecto, esAproximadamente unas seis veces ms eficiente que el tabique o ladrillo de barroCocido, quince veces ms que el hormign o la piedra y 400 veces, ms que el acero. Si la combinamos con otros materiales como la fibra de vidrio, podemos satisfacer los requerimientos de aislamientos en los climas ms extremosos.

4. VENTAJAS: La madera es aislante tanto del calor como del fro, es el material ms usado en las obras de reciclaje.Por otra parte la liviandad del material no es gravosa sobre la estructura existente y la obra de madera se la puede considerar una estructura fcilmente desmontable y por lo tanto puede ser una construccin no fija. El uso de la madera en la construccin est indicadoparazonas conriesgo ssmico, ya que gracias a la liviandad del material es de reducida masa y por lo tanto tiene un elevado coeficiente antissmico. En caso de terremotos es mucho ms segura la solucin de un techo de madera, sobre cualquier tipo de construccin, ya que la madera compensa y reduce las vibraciones provocadas por el terremoto. En la construccin con madera se busca siempre, en lo posible, fabricar los elementos en bloques nicos,paratransportarlos al lugar mediante camin y colocarlo en obra con el auxilio de gras mviles. La ventaja mayor que deriva de tal procedimiento est en la posibilidad de construir la estructura en un local controlado dentro del establecimiento del fabricante y poder efectuar el montaje de los elementos en forma rpida y en seco. Respecto a su bajo peso especfico, la madera tiene ptimas caractersticas de resistencia mecnica y tiene adems ptimas caractersticas como aislante trmico. La madera es muy resistente a los ataques de sustancias qumicas y puede ser utilizada en ambientes especiales (como por ejemplo, piscinas,cobertizos industriales, etc.); tiene la capacidad de absorber la humedaddel aire, acumularla y restituirla a esta ltima. Las estructuras relacionadas con las construcciones de madera pueden ser fcilmente prefabricadas, lo que significa un ahorro, tanto en trminos de tiempo como en costo de montaje.

No sufre oxidacin.

5. DESVENTAJAS: Antes de su construccin, la madera debi ser tratada con productos hidrfugos (repelentes al agua). Necesita un constante mantenimiento. La madera debe tener una capa en la parte exterior de barniz o pintura resistente a los rayos ultravioletas o de lo contrario la resistencia al sol ser poca. No es un elemento constructivo para grandes alturas. Debe de fumigarse, o la madera ser atacada por insectos. Fcilmente combustible (En caso de que no existetratamientoprevio) Ataque de agentes orgnicos (Hongos, insectos) Es Higroscpico (Aumento de volumen y disminucin de volumen al tomar o perder agua) Fcilmente deformable.

6. IMPORTANCIA DE LA MADERA EN LA CONSTRUCCION:Todos al escuchar hablar acerca del uso de la madera en la construccin, optara por pensar que La madera, es un recurso tradicional y antiguo, pero la realidad es otra. En la actualidad y por casi toda una vida la madera ha servido de gran utilidad en la construccin de viviendas familiares en pases ricos y desarrollados, los cuales podran emplear otro tipo de material, como el acero, hormign, etc.Las ventajas de La madera consisten en tener presente que la madera es un recurso renovable y natural, que denota sencillez y a su vez genera un gran sentido de confort y tranquilidad. Pero esto no quiere decir que una estructura en madera sea mejor que cualquier otro material, simplemente queremos resaltar la importancia de la misma y la gran utilidad que an tiene en la actualidad, aunque en muchos casos no resuelve instancias de diseo, pero si resuelve un confort para quien haga buen uso de ella.

7. USOS DE LA MADERA :a) Sistema de sostenibilidad en vaseado de techos :en este sistema se realizan los trabajos para sostener el encofrado, para vaseado de techos donde se utilizan en tres tipos: puntales pies derechos listones

se est utilizando maderade los siguiente detalles: encofrados con soleras , puntales, para estructuras superiores e inferiores llmese techo , vigas ,columnas , muros de concreto con encofrados de paneles utilizando listones y tripleysllamados formas .b) Maderas para encofrar: La madera para encofrados deben ser de consistencia blanda, de tal manera que se permita el clavado con facilidad sin que se raje. Los tableros no deben deformarse sufriendo torcedura, se deben conservar hmedos para evitar que se doblen, debido al hinchamiento que se producir al vaciar el concreto. Los cuartones deben ser de madera ms resistente que la de las tablas por la funcin que estos desempean y no deben conservar humedad. Las viguetas por ser piezas destinadas a puntales, deben ser de madera dura.

Vinculacin entre vigas de cabriada con perfil metlico L y tornillos. Vinculacin entre cabriada y columna de madera mediante abrazadera metlica U que rodea la viga y en forma de L que abraza a la columna, en dos partes vinculadas por tornillosVinculacin de vigas de cabriada con perfiles metlicos en L y tornillos. Vinculacin entre cabriada y columna de mampostera mediante elementos metlico de soporte fijado con tornillos.

Unin en esquina de viga y columna mediante planchuelas metlicas, respetando el ngulo del diseo. Las mismas se fijan con tornillos pasantes y se vinculan soldndolas (entre viga y columna).Viga principal de doble seccin con elementos de iluminacin incorporados. Vigas secundarias superpuestas.

MADERA TORNILLOESPECIECedrelinga catenaeformis D. Ducke.Familia Fabaceae-MimosoideaeNOMBRES COMUNES Per:familia, huayra caspi, cedrorana. Colombia: achapo. Ecuador: seique. Brasil: cedrorana.NOMBRE COMERCIAL INTERNACIONAL: TornilloCARACTERISTICAS DE LA ESPECIEDistribucin Geogrfica: La distribucin de la especie fue obtenida de la literatura y de reportes de herbario e inventarios, se encuentra en los departamentos de Junn, Madre de Dios, Loreto y Ucayali, entre 0 y 500 msnm. La especie existe en cantidades altas en la amazona norte y en cantidades medias en a amazona sur del Per.Arbol: Alcanza 40 m de altura y hasta 120 cm de dimetro; tronco recto cilndrico; aletones poco o medianamente desarrollados, gruesos. La corteza superficial del tronco es de color pardo oscuro, apariencia rugosa, ritidoma coriceo; la corteza muerta se desprende en placas rectangulares, por encima de los aletones; corteza muerta leosa, corchosa, de 1 cm de espesor. Corteza viva de 0.5 cm de espesor, de color rosado, textura arenosa y de sabor dulce.CARACTERISTICAS DE LA MADERAColor: El tronco recin cortado presenta las capas externas de madera (albura) de color rosado y las capas internas (duramen) de color rojizo claro y de forma regular, observndose entre ambas capas un gradual contraste de color. En la madera seca al aire la albura se toma de color rosado HUE 7/4 5YR y el duramen marrn rojizo HUE 5/4 5YR. (Munsell Soil Color Charts).Olor Distintivo, urticante al aserrase.Lustre o brillo Moderado a brillante.Grano Entrecruzado.Textura Gruesa.Veteado o figura: Poco definido en el corte tangencial, arcos superpuestos ligeramente diferenciados con lneas vasculares oscuras pronunciadas y en el corte radial bandas angostas, paralelas, satinadas.

CARACTERISTICAS TECNOLOGICASPropiedades FsicasDensidad bsica 0.45 g/cm3Contraccin tangencial 3.00 %Contraccin radial 1.00 %Contraccin volumtrica 3.90 %Relacin T/R 2.2 ,Propiedades MecnicasMdulo de elasticidad en flexin 99,000 kg/cm2Mdulo de rotura en flexin 693.00 kg/cm2Compresin paralela (RM) 413.00 kg/CM2Compresin perpendicular (ELP) 66.00 kg/CM2Corte paralelo a las fibras 87.00 kg/CM2Dureza en los lados 373.00 kg/cm2Tenacidad (resistencia al choque) 2.88 kg-mRECOMENDACIONES TECNICASEl Tornillo es una madera medianamente pesada, presenta contracciones lineales media y contraccin volumtrica estable. La resistencia mecnica se sita en el lmite de la categora media. La madera, es moderadamente fcil de aserrar por su mediaa resistencia mecnica. Presenta buena trabajabilidad y acabado apropiado para la produccin de piezas estructurales para construccin de viviendas, puertas y ventanas. Seca en forma rpida, puede soportar horario fuerte en secado artificial demorando aproximadamente 55 horas, es estable con bajo riesgo de alabeo. La albura es susceptible al ataque biolgico, las pieza con albura requiere ser preservada por sistema de vaco presin; el duramen es resistente y por ello las piezas enteramente de duramen no requieren de preservacin.UTILIDADActualmente es usada en pisos, estructuras de casas, armaduras, vigas, columnas, carpintera de interiores, artesana y en la fabricacin de puertas, ventanas y carroceras.PLANTEAMIENTOC0.7m0.7m0.99m0.99m

D

B

EA

PROCEDIMIENTO CONSTRUCTIVOLISTONES DE MADERA PARA FORMAR EL PORTICO

co

Finalizacin del prticoColocando las bases del prtico para que sea estable

Cortar la madera en las medidas indicadas

Uniendo las barras del portico

IDEALIZACION EN EL PROGRAMA SAP 2000

CORTANTES EN EL PORTICO

MOMENTOS Y AXIALESCONCLUSIONES

Se lleg a la conclusin que en los puntos donde sern aplicadas fuerzas externas deberan de ser reforzadas para que a futuro no sufran ruptura tal y como se observ en el prtico estudiado. La madera puede llegar a ser un buen material de uso para construccin de viviendas, el uso de cada madera es de acuerdo a la zona a emplearse asi tambin al uso que se le dar un claro ejemplo es el machinbrado utilizado generalmente en la sierra por su caracterstica aislante, en este caso de frio. Para que un prtico de madera pueda aguantar fuerzas externas muy elevadas las uniones entre barras de madera debern ser lo mas rgidas posibles porque generalmente es ah donde se presentan mas fallas. Para que en un prtico en general se disminuya las fallas se debera de obviar un apoyo mvil o fijo y tratar de utilizar mas empotramiento ya que estos ayudan a disipar estas fuerzas externas.

RECOMENDACIONES

Utilizar la madera como material de construccin por sus diversas funciones y menos contaminacin ambiental. En el caso de prticos se recomienda utilizar uniones mas rigidas con el apoyo de algn otro material. La utilizacin de madera para construccin puede parecer contaminaste pero en realidad es mucho menos contaminante que los materiales normalmente usado en construcciones. Por otra parte la madera brinda un mejor confort al aplicar en construccin es por ello que se recomienda la utilizacin. Utilizar y escoger correctamente una madera de acuerdo a su funcin, en este caso de prtico se debe de emplear la madera mas maciza posible por que resistir mayores peso o fuerzas externas.

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