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SENCICO

PROGRAMA: DISEÑO DE INTERIORES

MATERIALES Y PROCESOS

CONSTRUTIVOS I

“EL FIERRO Y LA MADERA

ESTRUCTURAL ”

ARQ°. Mg. MANUEL GERMAN LIZARZABURU AGUINAGA

Trujillo, Agosto de 2013

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SENCICO – DISEÑO DE INTERIORES

I.- EL FIERRO.-

EL FIERRO Y LA

MADERA ESTRUCTURAL

II.- LA MADERA ESTRUCTURAL.-

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I.- EL FIERRO.-

El hierro es un elemento químico de número atómico 26 situado en el grupo 8

de la tabla periódica de los elementos. Su símbolo es Fe. Este metal de transición

es el cuarto elemento más abundante en la corteza terrestre, representando un

5% y, entre los metales, sólo el aluminio es más abundante.

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I.- EL FIERRO.-

Igualmente es

uno de los

elementos más

importantes del

Universo, y el

núcleo de la

Tierra está

formado

principalmente

por hierro y

níquel,

generando al

moverse un

campo

magnético.

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I.- EL FIERRO.-

CARACTERISTICAS PRINCIPALES

Es un metal maleable, tenaz, de color gris plateado y presenta propiedades

magnéticas; es ferromagnético a temperatura ambiente. Se encuentra en la

naturaleza formando parte de numerosos minerales, entre ellos muchos óxidos,

y raramente se encuentra libre. Para obtener hierro en estado elemental, los

óxidos se reducen con carbono y luego es sometido a un proceso de afino para

eliminar las impurezas presentes.

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I.- EL FIERRO.-


Fundamentalmente se emplea en la producción de aceros, consistentes en

aleaciones de hierro con otros elementos, tanto metálicos como no metálicos,

que confieren distintas propiedades al material. Se considera que una aleación

de hierro es acero si contiene menos de un 2% de carbono; si el porcentaje

es mayor, recibe el nombre de fundición.

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I.- EL FIERRO.-


Es el elemento más

pesado que se

produce

exotérmicamente por

fusión, y el más ligero

que se produce a

través de una fisión,

debido a que su

núcleo tiene la más

alta energía de enlace

por nucleón (energía

necesaria para separar

del núcleo un neutrón

o un protón); por lo

tanto, el núcleo más

estable es el del

hierro-56.

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I.- EL FIERRO.-

APLICACIONES

El hierro es el metal más usado, con el 95% en peso de la producción mundial

de metal. Es indispensable debido a su bajo precio y dureza, especialmente en

automóviles, barcos y componentes estructurales de edificios.

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I.- EL FIERRO.-

APLICACIONES

El acero es la aleación de hierro más conocida, siendo éste su uso más

frecuente. Las aleaciones férreas presentan una gran variedad de propiedades

mecánicas dependiendo de su composición o el tratamiento que se haya llevado

a cabo.

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I.- EL FIERRO.-

APLICACIONES

Los aceros son aleaciones de hierro y carbono, en concentraciones máximas de

2.2%. Dependiendo de su contenido en carbono se clasifican en:

Acero bajo en carbono.

Menos del 0.25% de C en

peso. Son blandos pero

dúctiles. Se utilizan en

vehículos, tuberías,

elementos estructurales,

etcétera. También existen los

aceros de alta resistencia y

baja aleación, que contienen

otros elementos aleados

hasta un 10% en peso; tienen

una mayor resistencia

mecánica y pueden ser

trabajados fácilmente.

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I.- EL FIERRO.-

APLICACIONES



Acero medio en carbono.

Entre un 0.25% y un 0.6%

de C en peso. Para

mejorar sus propiedades

son tratados

térmicamente. Son más

resistentes que los aceros

bajos en carbono, pero

menos dúctiles; se

emplean en piezas de

ingeniería que requieren

una alta resistencia

mecánica y al desgaste.

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I.- EL FIERRO.-

APLICACIONES



Acero alto en carbono. Entre

un 0.60% y un 1.4% de C en

peso. Son aún más resistentes,

pero también menos dúctiles.

Se añaden otros elementos

para que formen carburos, por

ejemplo, con wolframio se

forma el carburo de wolframio,

WC; estos carburos son muy

duros. Estos aceros se emplean

principalmente en

herramientas.

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I.- EL FIERRO.-

APLICACIONES

Uno de los inconvenientes del hierro es

que se oxida con facilidad. Hay una serie

de aceros a los que se les añaden otros

elementos aleantes (principalmente

cromo) para que sean más resistentes a

la corrosión, se llaman aceros

inoxidables.

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I.- EL FIERRO.-

APLICACIONES

Cuando el contenido en carbono es superior a un 2.1% en peso, la aleación se

denomina fundición. Generalmente tienen entre un 3% y un 4.5% de C en peso.

Hay distintos tipos de fundiciones (gris, esferoidal, blanca y maleable); según el

tipo se utilizan para distintas aplicaciones: en motores, válvulas, engranajes,

etcétera.

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I.- EL FIERRO.-

Por otra parte, los óxidos de hierro tienen variadas aplicaciones: en pinturas,

obtención de hierro, la magnetita (Fe3O4) y el óxido de hierro III en aplicaciones

magnéticas, etcétera.

APLICACIONES

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I.- EL FIERRO.-

HISTORIA

Se tienen indicios de uso del hierro, cuatro milenios antes de Cristo, por parte de

los sumerios y egipcios. Entre dos y tres milenios antes de Cristo van apareciendo

cada vez más objetos de hierro (que se distingue del hierro procedente de

meteoritos por la ausencia de níquel) en Mesopotamia, Anatolia y Egipto. Sin

embargo, su uso parece ser ceremonial, siendo un metal muy caro, más que el oro.

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I.- EL FIERRO.-

HISTORIA

Algunas fuentes sugieren que tal vez se obtuviera como subproducto de la

obtención de cobre. Entre 1600 a. de C. y 1200 a. de C., va aumentando su uso en

Oriente Medio, pero no sustituye al predominante uso del bronce.

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I.- EL FIERRO.-

HISTORIA

Entre los siglos XII a. de C. y X a. de C., se produce una rápida transición en

Oriente Medio desde las armas de bronce a las de hierro. Esta rápida transición

tal vez fuera debida a la falta de estaño, antes que a una mejora en la tecnología

en el trabajo del hierro. A este periodo, que se produjo en diferentes fechas

según el lugar, se denomina Edad de Hierro, sustituyendo a la Edad de Bronce.

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I.- EL FIERRO.-

HISTORIA

En Grecia comenzó a emplearse en torno al año 1000 a. de C., y no llegó a

Europa occidental hasta el siglo VII a. de C. La sustitución del bronce por el

hierro fue paulatina, pues era difícil fabricar piezas de hierro: localizar el mineral,

luego fundirlo a temperaturas altas para finalmente forjarlo.

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I.- EL FIERRO.-

HISTORIA

En Europa Central, surgió en el siglo IX a. de C. la cultura de Hallstatt. Junto

con esta transición del bronce al hierro se descubrió el proceso de

carburización, consistente en añadir carbono al hierro.

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I.- EL FIERRO.-

HISTORIA

El hierro colado tardó más en

Europa, pues no se conseguía la

temperatura suficiente. Algunas de

las primeras muestras de hierro

colado se han encontrado en

Suecia, en Lapphyttan y Vinarhyttan,

del 1150 d. de C. y 1350 d. de C.

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I.- EL FIERRO.-

HISTORIA

En la Edad Media, y hasta finales del siglo XIX, muchos países europeos

empleaban como método siderúrgico la farga catalana. Se obtenía hierro y

acero bajo en carbono empleando carbón vegetal y el mineral de hierro. Este

sistema estaba ya implantado en el siglo XV, y se conseguían alcanzar hasta

unos 1200ºC. Este procedimiento fue sustituido por el empleado en los altos

hornos.

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I.- EL FIERRO.-

HISTORIA

En un principio se usaba carbón vegetal para la obtención de hierro como fuente

de calor y como agente reductor. En el siglo XVIII, en Inglaterra, comenzó a

escasear y hacerse más caro el carbón vegetal, y esto hizo que comenzara a

utilizarse coque, un combustible fósil, como alternativa.

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I.- EL FIERRO.-

HISTORIA

Fue utilizado por primera vez por Abraham Darby, a principios del siglo XVIII, que

construyó en Coalbrookdale un alto horno. Asimismo, el coque se empleó como

fuente de energía en la Revolución Industrial. En este periodo la demanda de

hierro fue cada vez mayor, por ejemplo para su aplicación en ferrocarriles.

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I.- EL FIERRO.-

HISTORIA

El alto horno fue evolucionando a lo largo de los años. Henry Cort, en 1784,

aplicó nuevas técnicas que mejoraron la producción. En 1826 el alemán Friedrich

Harkot construye un alto horno sin mampostería para humos.

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I.- EL FIERRO.-

HISTORIA

Hacia finales del siglo XVIII y comienzos del XIX se comenzó a emplear

ampliamente el hierro como elemento estructural (en puentes, edificios,

etcétera). Entre 1776 a 1779 se construye el primer puente de fundición de

hierro, construido por John Wilkinson y Abraham Darby.

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I.- EL FIERRO.-

HISTORIA

En Inglaterra se emplea por primera vez en la construcción de edificios, por

Mathew Boulton y James Watt, a principios del siglo XIX. También son conocidas

otras obras de ese siglo, por ejemplo el "Palacio de Cristal" construido para la

Exposición Universal de 1851 en Londres, del arquitecto Joseph Paxton, que tiene

un armazón de hierro, o la Torre Eiffel, en París, construida en 1889 para la

Exposición Universal, en donde se utilizaron miles de toneladas de hierro.

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I.- EL FIERRO.-

HISTORIA

Cuando se empieza a usar el

hormigos y acero formando el

hormigón armado, a mediados del

siglo XIX, es que se inventa este

sistema, se desarrollaron varios tipos

de patentes que realmente eran

formas diferentes de usar el

hormigón reforzado con acero, peo

en resumen el mismo sistema

constructivo, William Wilkinson,

desarrollo una patente de

encasetonado,

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I.- EL FIERRO.-

HISTORIA

Joseph Monier en 1867 obtiene una patente para hacer maseteros de hormigón,

abriendo la puerta de este sistema y patentando por fin un sistema estructural

de hormigón armado que lo llevaría a otras patentes de H. A. como las de tubos

y tanques, paneles prefabricados para fachadas, Puentes carreteros y peatonales y

Vigas; No fue hasta el año 1875 que construye su puente de “cemento armado”

en el castillo de Chazlet con 13.80m de luz y 4.25m de ancho, abriendo así por

fin la industria del acero para la construcción.

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I.- EL FIERRO.-

PROCESOS DE FABRICACIÓN DE ACERO

Para empezar, las

materias primas

son convertidas

En acero fundido. El

proceso a

base de mineral de

hierro utiliza un

alto horno y el

proceso con La

chatarra férrea

recurre a un horno

de arco eléctrico.

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I.- EL FIERRO.-

PROCESOS DE FABRICACIÓN DE ACERO

A continuación, el

arrabio se solidifica

mediante moldeo en una

máquina de colada

continua. Se obtiene así

lo que se conoce

como productos

semiacabados, estos

productos semiacabados

se transforman, o

"laminan" en productos

Acabados.

Posteriormente pueden

ser recubiertas con un

material protector

Anticorrosión.

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I.- EL FIERRO.-

PROCESOS DE ACABADO

El acero se vende en una gran variedad de formas y tamaños, como varillas,

tubos, rieles de ferrocarril o perfiles en H o en T. estas formas se obtienen en

las instalaciones siderúrgicas laminando con lingotes calientes o modelándolos

de algún otro modo. El acabado del acero mejora también su calidad al refinar

su estructura cristalina y aumentar su resistencia.

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I.- EL FIERRO.-

PROCESOS DE ACABADO

El método principal de trabajar el acero se conoce como laminado en caliente. En

este proceso, el lingote colado se calienta al rojo vivo en un horno denominado

foso de

termodifusión y a

continuación se hace

pasar entre una serie

de rodillos metálicos

colocados en pares

que lo aplastan hasta

darle la forma y

tamaño deseados. La

distancia entre los

rodillos va

disminuyendo a

medida que se

reduce el espesor del

acero.

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I.- EL FIERRO.-

PRODUCTO ACABADOS DE ACERO - TUBOS

Los tubos más baratos se

forman doblando una tira

plana de acero caliente

en forma cilíndrica y

soldando los bordes para

cerrar el tubo. En los

tubos más pequeños, los

bordes de la tira suelen

superponerse y se pasan

entre un par de rodillos

curvados según el

diámetro externo del

tubo

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I.- EL FIERRO.-

PRODUCTO ACABADOS DE ACERO - TUBOS

La presión de los rodillos

es suficiente para soldar

los bordes. Los tubos sin

soldaduras se fabrican a

partir de barras sólidas

haciéndolas pasar entre un

par de rodillos inclinados

entre los que está situada

una barra metálica con

punta, llamada mandril, que

perfora las barras y forma

el interior del tubo

mientras los rodillos

forman el exterior.

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I.- EL FIERRO.-

PRODUCTO ACABADOS DE ACERO - HOJALATA

El producto del acero

recubierto más

importante es la hojalata

estañada que se emplea

para la fabricación de

latas y envases. El material

de las latas contiene más

de un 99% de acero. En

algunas instalaciones, las

láminas de acero se pasan

por un baño

de estaño fundido

(después de laminarlas

primero en caliente y

luego en frío) para

estañarlas.

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I.- EL FIERRO.-


El método de recubrimiento más común es el proceso electrolítico. La chapa de

acero se desenrolla poco a poco de la bobina y se le aplica una

solución química. Al mismo tiempo se hace pasar una corriente eléctrica a

través de un trozo de estaño puro situado en esa misma solución, lo que el

estaño se disuelva poco a poco y se deposite en el acero. Con este sistema,

medio kilogramo de estaño basta para recubrir 20 metros cuadrados de acero.

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I.- EL FIERRO.-


En la hojalata delgada, la chapa recibe un segundo laminado en frío antes de

recubrirla de estaño, lo que aumenta la resistencia de la chapa además de su

delgadez. Las latas hechas de hojalata delgada tienen una resistencia similar a las

ordinarias, pero contienen menos acero, con lo que reduce su peso y coste.

También pueden fabricarse envases ligeros adhiriendo una delgadísima lámina de

acero estañado sobre papel o cartón. Otros procesos de fabricación de acero

son la forja, la fundición y el uso de troqueles.

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I.- EL FIERRO.-

PRODUCTO ACABADOS DE ACERO – HIERRO FORJADO

El hierro forjado ya no se fabrica

habitualmente con fines

comerciales, debido a que se

puede sustituir en casi todas las

aplicaciones por acero de bajo

contenido de carbono, con

menor costo de producción y

calidad más uniforme.

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I.- EL FIERRO.-

PRODUCTO ACABADOS DE ACERO – ACERO CORRUGADO

El acero corrugado o varilla

corrugada es una clase

de acero

laminado diseñado

especialmente para

construir elementos

estructurales de hormigón

armado. Se trata de barras

de acero que presentan

resaltos o corrugas que

mejoran la adherencia con

el hormigón, y poseen una

gran ductilidad, la cual

permite que las barras se

puedan cortar y doblar con

mayor facilidad.

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MADERA ESTRUCTURAL

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I.- EL FIERRO.-


Se llama armadura a un

conjunto de barras de acero

corrugado que forman un

conjunto funcionalmente

homogéneo, es decir, que

trabajan conjuntamente para

resistir cierto tipo de

esfuerzo en combinación

con el hormigón. Las

armaduras también pueden

cumplir una función de

montaje o constructiva, y

también se utilizan para

evitar la figuración del

hormigón.

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I.- EL FIERRO.-


El concreto es un material que resiste muy bien las fuerzas de compresion. Sin

embargo, es muy débil ante las fuerzas de estiramiento. Por eso, a una estructura

de concreto es necesario incluirle barras de acero con el fin de que la estructura

tenga resistencia al estiramiento.

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I.- EL FIERRO.-


A esta combinación de

concreto y de acero se le

llama “concreto

armado”. Esta

combinación puede

resistir adecuadamente

dos tipos de fuerzas, las

generadas causadas por

el peso de la estructura

durante un sismo. Por

esta razón, el acero es

uno de los materiales

más importantes en la

construcción de una

edificación.

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I.- EL FIERRO.-


El acero o fierro

de construcción

se vende en

varillas que miden

9 m de longitud.

Estas varillas son

corrugadas

alrededor y a lo

largo de toda la

barra que sirven

para garantizar su

adherencia

optima al

concreto.

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I.- EL FIERRO.-

PROPIEDADES DEL ACERO

• Resistencia a

comprensión y

tracción.

• Dureza

• Resistencia al desgaste

• Ductilidad

• Las propiedades del

acero se pueden

mejorar con la adición

de elementos aleantes.

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I.- EL FIERRO.-

VENTAJAS DEL ACERO

• El Acero es un material de

construcción de superior calidad,

es 100% reciclable e inorgánico.

• No se tuerce, raja, rompe o

cambia de forma, longitud; tiene

el más alto ratio de fuerza a peso

de cualquier material de

construcción.

• Es invulnerable a termitas o

cualquier tipo de fungí u

organismo. Su alto nivel de fuerza

resulta en estructuras más

seguras; requiere

menor mantenimiento y un

proceso más despacioso en su

larga vida económica.

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I.- EL FIERRO.-

VENTAJAS DEL ACERO

• Acero es más liviano que

cualquier otro material para

enmarcados o paneles.

• Permite paredes rectas y

esquinas cuadradas

• Ventanas y puertas cierran

como deben hacerlo.

• Produce hasta un 20% menos

desperdicio o material no

aceptable.

• Su calidad es consistente y

constante, es producido

dentro de estrictos

estandartes nacionales, no

variaciones regionales.

• Estabilidad de precio.

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Por vez primera se

cuenta con un marco

normativo de la

madera estructural.

Este marco facilita la

equiparación

normativa de la

madera en el mercado

con otros productos

de la construcción,

teniendo en cuenta

que la madera ofrece

además otras ventajas

como sostenibilidad,

adaptabilidad y

facilidad de uso

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El objetivo de la

madera estructural

en la construcción es

como en el caso de

los demás materiales,

garantizar unas

prestaciones mínimas

relacionadas con los

siguientes requisitos

esenciales del Código

Técnico de la

Edificación:

• Seguridad en las estructuras

• Seguridad contra incendio

• Seguridad de utilización

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El objetivo de la

madera estructural

en la construcción es

como en el caso de

los demás materiales,

garantizar unas

prestaciones mínimas

relacionadas con los

siguientes requisitos

esenciales del

Código Técnico de la

Edificación:

• Salubridad

• Protección contra el ruido

• Ahorro energético

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PRODUCTOS MÁS HABITUALES DE UTILIZACIÓN ESTRUCTURAL

Madera aserrada

Consiste en piezas de

madera obtenidas a

partir de trozas u otras

piezas de madera de

mayores dimensiones,

por arranque de serrín

o partículas en sentido

longitudinal, con

posibilidad de sufrir un

retestado y/o

mecanización

suplementaria, para

obtener el nivel de

acabado requerido.

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Madera aserrada

Las superficies se denominan:

• Cara (h): cualquiera de las

superficies longitudinales

opuestas de mayor anchura y

longitud. Si la sección es

cuadrada cualquiera de ellas.

• Canto (b): Cualquiera de las

dos superficies longitudinales

opuestas más estrechas.

• Testa: extremo de una pieza de

madera, plano y perpendicular

al eje de la misma.

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Madera laminada encolada

Se define como elementos

estructurales formados por

la unión encolada de

láminas de madera con la

fibra orientada básicamente

de forma paralela. Los

elementos tienen un

espesor de lámina cepillada

menor o igual a 45 mm. Las

especificaciones y

requisitos de fabricación de

la madera laminada

encolada están recogidas

en la norma UNE – EN

386:2002.

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Asimismo, en función de la calidad de las láminas puede ser:

• Madera laminada encolada homogénea: dispone de una sección

transversal en la que todas las láminas son de la misma calidad (clase

resistente), y a la misma especie (o combinación de especies).

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Asimismo, en función de

la calidad de las láminas

puede ser:

• Madera laminada

encolada combinada:

dispone de una sección

transversal en la que

láminas interiores y

exteriores son de

calidades diferentes

(clases resistentes) o a

especies (o

combinaciones de

especies) diferentes.

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Madera micro laminada

Material compuesto por chapas de madera con las fibras orientadas

esencialmente en la misma dirección (no se excluye que alguna de las hebras

estén orientadas verticalmente) en algunos casos con el objeto de mejorar la

presentación se puede incorporar en el alma una serie de chapas escalonadas

con la dirección paralela entre si pero perpendiculares a las de las chapas de la

cara y contra cara (suelen representar el 20% del total de las chapas) el

espesor delas chapas es de 5mm como máximo.

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Madera micro laminada

Se fabrica principalmente a partir de maderas

coníferas, las especies más utilizadas son: Abeto,

Pino Oregón, pino amarillo del sur y alerces

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CONDICIONES DE SERVICIO DE LA ESTRUCTURA

Para considerar el efecto de

las condiciones ambientales

(humedad relativa y

temperatura) en las

propiedades de la madera, se

defines las clases de servicio

que se presentan a

continuación:

• Se caracteriza por un

contenido de humedad en

la madera

correspondiente a una

temperatura de 20 ± 2º C

y una humedad relativa

del aire que solo exceda

el 65% unas pocas

semanas al año.

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Para considerar el efecto de las condiciones

ambientales (humedad relativa y temperatura) en

las propiedades de la madera, se defines las clases

de servicio que se presentan a continuación:

• Se caracteriza por un contenido de humedad

en la madera correspondiente a una

temperatura de 20 ± 2º C y una humedad

relativa del aire que solo exceda el 85% unas

pocas semanas al año. La humedad de

equilibrio higroscópico media en la mayoría de

las coníferas no excede el 20%. En esta clase se

encuentran, en general, las estructuras de

madera bajo cubierta, pero abiertas y

expuestas al ambiente exterior, como es el

caso de cobertizos y viseras. Las piscinas

cubiertas, debido a su ambiente húmedo,

encajan también en esta clase de servicio.

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Para considerar el efecto de las condiciones ambientales (humedad relativa y

temperatura) en las propiedades de la madera, se defines las clases de servicio

que se presentan a continuación:

• Condiciones ambientales que conduzcan a contenido de humedad superior

al de la clase de servicio 2

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USO ESTRUCTURAL DE LA MADERA

El nuevo marco normativo sitúa a la madera estructural en una posición

competitiva frente a los demás materiales de construcción existentes en el

mercado. Actualmente, se dispone de una amplia gama de productos y

soluciones estructurales derivadas de la madera, con características

diferenciadoras: alto rendimiento, bajo peso y alta densidad que posibilita su uso

en múltiples especificaciones.

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USO ESTRUCTURAL DE LA MADERA

Las crecientes

innovaciones en la

industria de la

madera y las

características

intrínsecas de este

material estimulan a

replantearse los

sistemas

constructivos típicos

a la vez que

favorecen una

construcción más

eficiente

energéticamente y

más sostenible.

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USO COMERCIAL DE LA MADERA

Productos comerciales de uso estructural

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MADERA ESTRUCTURAL

MUCHAS GRACIAS

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MADERA ESTRUCTURAL

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