14. CLASIFICACIN DE LA MADERA

Una pieza de madera se puede clasificar de acuerdo a un gran nmero de criterios:

Especie madera: pino, tepa, alerce, etc.

Origen de la madera: nativa, extica.

Naturaleza de la especia: confera, latifoleada.

etc.

En ingeniera civil la clasificacin ms importante es la clasificacin ESTRUCRURAL.

2Para el diseo se debe pasar por una cantidad limitada y ordenada de filtros cuya funcin es agrupar las muchas especies de inters en pocas especies hipotticas con propiedades mecnicas definidas.

Cada una de estas especies hipotticas estn conformadas por un conjunto de especies reales de inters.

Para la realizacin de la clasificacin estructural se requiere de parmetros denominados TENSIONES BSICAS.

Las tensiones bsicas corresponden un conjunto de parmetros que caracterizan las propiedades mecnicas (ver captulo 3) de cada especie maderera de inters.

3Las tensiones bsicas se obtienen a travs de mtodos estadsticos que establecen diferentes grados de confiabilidad. En Chile se utiliz la norma ASTM D 2555, que excluye al 5% inferior de la muestra bajo estudio, es decir, asegura que 95 de cada 100 piezas superan o igualan los valores establecidos, para ello:

R5% = R - 1,645SR

Este criterio no se aplica para el mdulo de elasticidad ni para la compresin normal, en cuyos casos se usa simplemente el valor medio.

Finalmente para la obtencin de la tensiones bsicas, se toman los valores obtenidos mediante el proceso estadstico ya descrito y se dividen por un factor n:

T. B. = R5%/n

n : factor de ajuste que considera tamao estructural, trabajo elstico, trabajo en conjunto y una carga normalizada por 10 aos.

4El algoritmo a utilizar para la clasificacin de la madera en trminos estructurales y por lo tanto obtener las tensiones admisibles para el diseo es:

Especie

Propiedades mecnicas

Ensayos

Estadstica

Agrupamiento de especiesGrupos estructurales E y ES

Tensiones bsicas

Pieza

Clasificacin en grado estructural

Evaluacin defectos

Razn de resistencia (RR)

Clase estructural:Clases f -??

TENSIONES ADMISIBLES

4.1. EVALUACIN DE DEFECTOS DE LA MADERA

Definicin:

Los defectos en la madera son cualquier irregularidad fsica o qumica que afecta su aspecto, resistencia o durabilidad, determinando generalmente una limitacin en su uso.

54.1.1. TERMINOLOGA

6Existen dos posibles tipos de defectos en la madera:

1. Defectos naturales o propios: aquellos propios de la estructura de la madera y producto de las distintas condiciones de crecimiento del rbol.

2. Defectos de elaboracin: aquellos propios del proceso de talaje, transporte, aserrado, almacenamiento, impregnacin, etc.

ACEBOLLADURA: separacin del leo entre anillos de crecimiento consecutivos. Pude deberse a grandes diferencias en las condiciones de dos aos consecutivos. Tambin podra producirse por problemas en el secado.

4.1.2. DEFECTOS NATURALES

7AGUJERO: abertura originada principalmente por desprendimiento de un nudo.

GRANO INCLINADO O FIBRA DESVIADA: desviacin angular de las clulas longitudinales respecto al eje del rbol. Puede producir disminucin en la capacidad de transmisin del esfuerzo de corte longitudinal.

BOLSILLO DE CORTEZA O RESINA: presencia de una cavidad o masa bien delimitada, incluida en la seccin de la pieza, que contiene resina o corteza.

MANCHA BIOLGICA: corresponde a manchas provocadas por la presencia de hongos no xilfagos. No afectan las propiedades mecnicas.

8MDULA: pieza que incluye parte central de la seccin transversal de rbol. Merma propiedades mecnicas.

NUDOS: tejido generado por la presencia de ramas cuyo aspecto y propiedades difieren de las del resto de la madera. Pueden ser sueltos o firmes. Generan planos de falla predeterminados. Pueden estar en:

EL CANTO LA CARA

9PERFORACIN: galera u otro tipo de orificio producido por diferentes especies del reino animal.

PUDRICIN: descomposicin de la madera producto de la accin de hongos xilfagos.

ACANALADURA: alabeo de las caras en direccin transversal.

4.1.3. DEFECTOS DE ELAVORACIN

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ARQUEADURA: alabeo de las caras en direccin longitudinal.

ENCORVADURA: alabeo de los cantos en direccin longitudinal.

TORCEDURA: alabeo helicoidal de la pieza en torno a su eje longitudinal.

Todos los defectos que involucran alabeos (acanaladura, arqueadura, encorvadura y torcedura) se deben a defectos de secado y no provocan mermas muy significativas en las propiedades mecnicas. Se debe tener en cuenta, que corregir estos defectos provoca esfuerzos internos.

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ARISTA FALTANTE: canto muerto, consiste en que una o ms aristas de la pieza son redondeadas o con corteza. Merma seccin transversal

COLAPSO: disminucin irregular de dimensiones que ocurre durante el secado sobre el PSF que se produce por aplastamiento de las pareces celulares.

ESCUADRA IRREGULAR: se produce por una desviacin del plano de corte en el proceso de aserrado. Puede provocar subestimacin o sobrestimacin del rea seccin

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GRIETA: separacin de los elementos constitutivos de la seccin transversal que no alcanza a afectar superficies opuestas o adyacentes de la seccin.

RAJADURA: grieta que afecta a superficies opuestas o adyacentes de la seccin.

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Tanto grietas como rajaduras se producen por un tratamiento de secado defectuoso y pueden o no afectar las propiedades mecnicas.

No es recomendable realizar conexiones con piezas que presenten grietas o rajaduras, an cuando estas se encuentren lejos de la zona de conexin, pues, las grietas y rajaduras generan planos de falla predefinidos en trminos de clivaje, traccin, cizalle, etc.

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Otros defectos comunes en el proceso de produccin de la piezas en el aserradero y que no afectan mayormente sus propiedades mecnicas son:

mancha de procesamiento.

marca de astillamiento (cuando se produce un desprendimiento de la fibras producto del cepillado).

marca de sierra.

quemado superficial (por roce de las herramientas con la madera).

Con la evaluacin de la cantidad y magnitud de los diferentes defectos ya definidos se establece el GRADO ESTRUCTURAL de la o las piezas en cuestin.

La normas chilenas para madera establecen cuatro grados posibles para piezas madera aserrada de cualquier especie, tres para piezas de pino radiata y dos para piezas destinadas a conformar elementos de madera laminada encolada.

A cada grado estructural se asocia una RAZN DE RESISTENCIA (RR).

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4.3. Razn de resistencia.Se define como:

RR = Resistencia de pieza con defectosResistencia de pieza sin defectos

El valor de RR est definido segn la norma ASTM D 245, donde se especifican las magnitudes mximas admisibles de nudos, grietas, desviaciones de la fibra, etc. que son aceptadas en cada grado estructural asociado a un valor de RR (ver ejemplo).

4.4. CLASIFICACIN EN GRADO ESTRUCTURAL

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La determinacin del grado estructural y con ello de RR se puede realizar mediante dos mtodos: Clasificacin visual o Clasificacin mecnica.

4.4.1. CLASIFICACIN MECNICA.

Consiste en medir mediante el uso de una mquina el mdulo de elasticidad de la pieza, segn norma BS EN-519 1995

Las piezas se clasifican segn el rango en que se encuentren sus propiedades resistentes, dndosele ms importancia al mdulo de elasticidad.

4.4.2. CLASIFICACIN VISUAL.

Es el ms usado en Chile y considera dos formas de clasificar la madera: por aspecto (piezas arquitectnicas) o por resistencia (piezas estructurales).

El uso de uno u otro queda definido por el uso de la pieza a clasificar:

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1. Clasificacin por aspecto: corresponde a inspeccin visual, medicin manual de la magnitud de los defectos establecidos en la norma NCh 993.

2. Clasificacin por resistencia: corresponde a inspeccin visual, medicin manual de la magnitud de los defectos establecidos en la norma NCh 993, especficamente la totalidad de los defectos establecidos en la tabla 2. Adems se pueden incluir otros defectos (ver ejemplo).

La determinacin de los grados estn dados por:

NCh 178. Madera aserrada de pino insigne -Clasificacin por aspecto.

NCh 1969. Madera- Especies latifoliadas y alerce - Clasificacin por despiece o aprovechamiento.

NCh 1207. Pino radiata. Clasificacin visual para uso estructural. Especificaciones de los grados de calidad.

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NCh 1970/1. Maderas - Parte 1: Especies latifoliadas - Clasificacin visual para uso estructural. Especificaciones de los grados de calidad.

NCh 1970/2. Maderas - Parte 2: Especies conferas - Clasificacin visual para uso estructural. Especificaciones de los grados de calidad.

La Norma ms relevante en trminos de ingeniera es la NCh 1207 (debido al porcentaje de representacin del pino radiata en la construccin chilena).

NORMA NCH 1207.

Clasificacin estructural visual segn resistencia.

El aspecto ms relevante en la resistencia de una pieza del Pino radiata es la Razn de rea nudosa (RAN).

El clasificador escoge la seccin ms dbil de la pieza.

Se estima el porcentaje de rea se la seccin ocupada por nudos, proyectndolos.

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Los nudos se forman radialmente de la medula hacia el exterior.

Si los nudos estn en el borde se tratan de forma ms severa (RANB).

A partir del RAN y del RANB se determina la calidad estructural de la pieza, clasificndose en tres posibles clases:

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Grado GS o selecto: RAN entre 20 y 33,3% y no existe condicin de borde.

Grado G1: RAN entre 33,3 y 50% y no existe condicin de borde. Tambin corresponde a esta clasificacin, si existiendo condicin de borde, la RAN no excede el 33,3%.

Grado G2: RAN entre 50 y 66,7% y adems no existe condicin de borde o RAN entre 33.3 y 66.7% y hay condicin de borde.

Si RAN mayor a 66,7%, simplemente se descarta o rechaza.

4.5. DETERMINACIN DE CLASE ESTRUCTURAL

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Una clase estructural es una especie hipottica que posee unas tensiones bsicas y una razn de resistencia definas.

La norma chilena NCh 1990 establece doce clases estructurales.

Las normas chilenas a travs de la clase estructural entregan las tensiones admisibles determinadas como:

TENSIN ADMISIBLE = RR * TENSIN BSICA.

4.6. DETERMINACIN DE LAS TENSIONES ADMISIBLES

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Antecedentes requeridos: grupo estructural y grado estructural. Con estos antecedentes se determina la clase estructural.

Clase estructural para estado seco (H=12%).

Clase estructural para estado verde

Tensiones admisibles y mdulo de elasticidad en flexin para madera aserrada en MPa.

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Tensiones admisibles de compresin normal para madera aserrada en MPa

Ejemplo:Determinar las tensiones admisibles del canelo en estado seco, sabiendo que es grado estructural N2.

Solucin: determinacin del grupo estructural:segn tabla se obtiene ES 5

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Conocido el grupo y grado estructural se tiene:

Se tiene la clase estructural F 14 y de la tabla de tensiones admisibles se tiene:

De la Tabla de las tensiones admisibles de compresin normal se tiene: