DESCRIPCIÓN
Este Blog tiene como objetivo el demostrar lo que se puede realizar con las estructuras de Madera y Acero por medio de pre-dimensionamientos ver las ventajas y las desventajas que tiene cada material, al igual que la resistencia de cada uno, todo esto demostrado por medio de videos, imágenes, ejemplos.
HISTORIA DE LA MADERA
La Madera es un material orgánico Natural y con una estructural celular. La Madera fue uno de los primeros materiales utilizados por el hombre para construcción de viviendas, herramientas para cazar, fabricación de utensilios, etc. Después fue uno de los materiales predilectos para la construcción de palacios, templos y casas desde el siglo XX a.c. y hasta el siglo XIV d.c donde al descubrirse nuevas técnicas y materiales para la construcción, disminuyeron en gran medida el uso de esta.
Durante miles de años el hombre la ha manipulado para que sirviera a sus necesidades, y aun en nuestros dias. La madera fue uno de los primeros materiales utilizados por el hombre.
Es un material ortotropo con distinta elasticidad según la dirección de deformación, encontrado como principal contenido del tronco de un árbol. Las características de la madera varían según la especie del árbol origen e incluso dentro de la misma especie por las condiciones del lugar de crecimiento. En composición media se constituye de un 50% de carbono, un 42% de oxigeno, un 6% de hidrógeno, y el 2% restante de Nitrogeno.
PROPIEDADES DE LA MADERA
La madera no es un material homogéneo, sino que esta formado por un conjunto de células especializadas en tejidos que llevan a cabo las funciones fundamentales del vegetal.
La madera puede ser duras y blandas según del árbol del que se obtienen. Las propiedades mecánicas abarcan las posibilidades estructurales de la madera, para ello se debe tomar en cuenta su resistencia, dureza, rigidez y densidad.
La madera consta de las siguientes propiedades mecánicas:
Muy elevada resistencia a la flexión, buena capacidad de resistencia a la tracción y a la compresión paralelas a la fibra, escasa resistencia al cortante, muy escasas resistencias a la compresión y tracción perpendicular a la fibra, bajo modulo de elasticidad, mitad que el del hormigón y veinte veces menor que el acero.
La fuerza expresada por unidad de área es conocida como esfuerzo. Existen cuatro tipos fundamentales de esfuerzos a los que puede estar sometida una pieza de madera: Esfuerzo de compresion, de traccion, de flexion, y de corte. Los factores que afectan el comportamiento mecanico de la madera son los nudos (vivos y muertos).
ESPECIES DE MADERAS EN GUATEMALA
Los diferentes tipos de madera poseen ciertas caracteristicas en común, tales como su arreglo celular.
Algunas de las especies de madera que se pueden encontrar en Guatemala son: El Pinabete, Ciprés, Caoba, Canoj, Cedro, Cenicero, Conacaste, Chichique, Chichipate, Marillo, Palo Volador, Pino Colorado, Pino Petenero.
Tipos de Madera
A nivel Comercial, Constructivo y Estructural las maderas se clasifican en dos grandes grupos: Duras y Blandas.
Cuando el punto de saturacion de las fibras disminuye la madera sufre cambios dimensionales. Este cambio se conoce como contracción y se da en las tres principales direcciones de la madera: contracción radial, tangencial y longitudinal. La contracción se expresa como un porcentaje de la dimensión original de la pieza de madera.
EJEMPLO DE DISEÑO EN ENTREPISO DE MADERA
En este ejercicio podemos observar como se diseña un entrepiso de madera, empezando desde cero con ciertos predimensionamientos, uilizando los esfuerzos permisibles de cada tipo de madera para poder observar cuanta carga aguanta, tambien haciendo uso de las graficas de corte y momento, con sus respectivos momentos y cortes maximos.
TABLAS PARA DISEÑO EN MADERA
Tabla 1: Esfuerzos de Trabajos de Algunas Maderas Guatemaltecas
TABLA 2: Esfuerzos permisibles de trabajo para madera grado "C" secada al aire
TABLA 3: Propiedades de Vigas de Madera Estándar
CASOS ANÁLOGOS
CASA TETRIS
Es un volumen de madera con un espacio permeable entre la entrada y el fondo del terreno, la sala es el vacio que resulta de la organizacion de la planta en el terreno. El espacio esta delimitado por un estante de madera que contiene la Biblioteca y una chimenea. El revestimiento de Madera de la planta baja se prolonga hasta la exterior y se convierte en la propia fachada
MUSEO Y PUENTE YUSUHARA
El puente funciona no solo como pasaje entre las dos instalaciones, sino tambien como alojamiento y taller, un lugar ideal para una residencia de artistas. El desafio del proyecto esta en su sistema estructural que se compone de piezas pequeñas en referencia a la estructura en voladizos. Este es un ejemplo de diseño sostenible, como se puede lograr un voladizo a traves de la suma y encaje de pequeñas unidades de madera evitando el uso y traslado de grandes elementos.
PARA MAS INFORMACIÓN
Historia del Acero
No se conoce con exactitud la fecha en que se descubrió la técnica en fundir metal de hierro para producir un metal susceptible de ser utilizado. Los primeros utensilios de hierro descubiertos por los arqueólogos en Egipto datan del año 3000 a.C, y se sabe que antes de esta época se empleaban adornos de hierro. Los griegos ya conocían hacia el 1000 a.C la técnica, de cierta complejidad, para endurecer armas de hierro mediante tratamiento térmico.
Las aleaciones producidas por los primeros artesanos del hierro se clasificarían en la actualidad como hierro forjado. Para producir esas aleaciones se calentaba una masa de mineral de hierro y carbón vegetal en un horno o forja con tiro forjado.
Después del siglo XIV se aumento el tamaño de los hornos utilizados para la fundición y se incremento el tiro para forzar el paso de los gases de combustión por la carga o mezcla de materias primas. En estos hornos de mayor tamaño el mineral de hierro de la parte superior del horno se reducía a hierro metálico y absorbía mas carbono. El producto de estos hornos era el llamado arrabio, una aleación que funde a una temperatura menor que el acero o el hierro forjado, el arrabio se refinaba después para fabricar acero.
La producción moderna de acero emplea altos hornos que son modelos perfeccionados de los usados antiguamente. Desde la década de 1960 funcionan varios minihornos que emplean electricidad para producir acero a partir de chatarra. Sin embargo, las grandes instalaciones de altos hornos continúan siendo esenciales para producir acero a partir de mineral de hierro.
Propiedades del Acero
El hierro se produce silicato de calcio, llamado también escoria. El hierro y la escoria se separan por gravedad, ya que la escoria es menos densa y flota sobre el metal. El acero es una mezcla de metales formada por varios elementos químicos, principalmente hierro y carbón como componente minotario. El acero inoxidable se caracteriza por su alta resistencia a la corrosión.
Tipo de Perfiles
Características del Acero
Ventajas del acero:
Representación de la inestabilidad lateral bajo la accion de una fuerza ejercida sobre una viga de acero.
En este ejercicio podemos observar como se diseña un entrepiso de acero, empezando desde cero con ciertos predimensionamientos al igual que en el ejercicio de entrepiso de madera, uilizando los esfuerzos permisibles del acero para poder observar cuanta carga aguanta, tambien haciendo uso de las graficas de corte y momento, con sus respectivos momentos y cortes maximos.
TABLAS PARA DISEÑO EN ACERO
PERFIL W
PERFIL L
Propiedades de tubo de acero cuadrado y rectangular
Propiedades de tubo de acero redondo
Gasolinera Pacific Oil
Visita Estacionamiento URL
El dia 4 de octubre se realizo una visita de campo al estacionamiento de la Universidad Rafael landivar el cual esta hecho de una estructura metalica con fachadas prefabricadas y muros prefabricados. se hizo uso de columnas metalicas de 16 x 16 pulgadas. El acero que se utilizo en este proyecto es de grado 50.
Existe un modulo de gradas de acero con el que se tuvo que ahcer unas secciones de vigas distintas que es lo unico diferente en todo el proyecto. Se puede observar tambien una deflexion en la losa acero que es de calibre 22 y debido a esta deflexion el volumen de concreto se incremento entonces apra evitar estas deflexiones se desicion colocar puntales.
La juntas entre las columnas son de 30 cms, en las banderas los pernos hacia arriba, abajo, arriba y abajo.
CASOS ANÁLOGOS
Estadio Olimpico de Beijing
Hasta el momento es la estructura de acero mas grande del mundo. La flexibiliad de este acero le permite a la estructura adecuarse a grandes oscilaciones provocadas por los cambios de temperatura y terremotos sin dañar la estructura.
PARA MAS INFORMACION
MADERA
HISTORIA DE LA MADERA
La Madera es un material orgánico Natural y con una estructural celular. La Madera fue uno de los primeros materiales utilizados por el hombre para construcción de viviendas, herramientas para cazar, fabricación de utensilios, etc. Después fue uno de los materiales predilectos para la construcción de palacios, templos y casas desde el siglo XX a.c. y hasta el siglo XIV d.c donde al descubrirse nuevas técnicas y materiales para la construcción, disminuyeron en gran medida el uso de esta.
Durante miles de años el hombre la ha manipulado para que sirviera a sus necesidades, y aun en nuestros dias. La madera fue uno de los primeros materiales utilizados por el hombre.
Es un material ortotropo con distinta elasticidad según la dirección de deformación, encontrado como principal contenido del tronco de un árbol. Las características de la madera varían según la especie del árbol origen e incluso dentro de la misma especie por las condiciones del lugar de crecimiento. En composición media se constituye de un 50% de carbono, un 42% de oxigeno, un 6% de hidrógeno, y el 2% restante de Nitrogeno.
PROPIEDADES DE LA MADERA
La madera no es un material homogéneo, sino que esta formado por un conjunto de células especializadas en tejidos que llevan a cabo las funciones fundamentales del vegetal.La madera puede ser duras y blandas según del árbol del que se obtienen. Las propiedades mecánicas abarcan las posibilidades estructurales de la madera, para ello se debe tomar en cuenta su resistencia, dureza, rigidez y densidad.
La madera consta de las siguientes propiedades mecánicas:
Muy elevada resistencia a la flexión, buena capacidad de resistencia a la tracción y a la compresión paralelas a la fibra, escasa resistencia al cortante, muy escasas resistencias a la compresión y tracción perpendicular a la fibra, bajo modulo de elasticidad, mitad que el del hormigón y veinte veces menor que el acero.
La fuerza expresada por unidad de área es conocida como esfuerzo. Existen cuatro tipos fundamentales de esfuerzos a los que puede estar sometida una pieza de madera: Esfuerzo de compresion, de traccion, de flexion, y de corte. Los factores que afectan el comportamiento mecanico de la madera son los nudos (vivos y muertos).
ESPECIES DE MADERAS EN GUATEMALA
Los diferentes tipos de madera poseen ciertas caracteristicas en común, tales como su arreglo celular.
Algunas de las especies de madera que se pueden encontrar en Guatemala son: El Pinabete, Ciprés, Caoba, Canoj, Cedro, Cenicero, Conacaste, Chichique, Chichipate, Marillo, Palo Volador, Pino Colorado, Pino Petenero.
Tipos de Madera
Cuando el punto de saturacion de las fibras disminuye la madera sufre cambios dimensionales. Este cambio se conoce como contracción y se da en las tres principales direcciones de la madera: contracción radial, tangencial y longitudinal. La contracción se expresa como un porcentaje de la dimensión original de la pieza de madera.
EJEMPLO DE DISEÑO EN ENTREPISO DE MADERA
TABLA 2: Esfuerzos permisibles de trabajo para madera grado "C" secada al aire
TABLA 3: Propiedades de Vigas de Madera Estándar
CASOS ANÁLOGOS
CASA TETRIS
Es un volumen de madera con un espacio permeable entre la entrada y el fondo del terreno, la sala es el vacio que resulta de la organizacion de la planta en el terreno. El espacio esta delimitado por un estante de madera que contiene la Biblioteca y una chimenea. El revestimiento de Madera de la planta baja se prolonga hasta la exterior y se convierte en la propia fachada
MUSEO Y PUENTE YUSUHARA
El puente funciona no solo como pasaje entre las dos instalaciones, sino tambien como alojamiento y taller, un lugar ideal para una residencia de artistas. El desafio del proyecto esta en su sistema estructural que se compone de piezas pequeñas en referencia a la estructura en voladizos. Este es un ejemplo de diseño sostenible, como se puede lograr un voladizo a traves de la suma y encaje de pequeñas unidades de madera evitando el uso y traslado de grandes elementos.
PARA MAS INFORMACIÓN
ACERO
Historia del Acero
No se conoce con exactitud la fecha en que se descubrió la técnica en fundir metal de hierro para producir un metal susceptible de ser utilizado. Los primeros utensilios de hierro descubiertos por los arqueólogos en Egipto datan del año 3000 a.C, y se sabe que antes de esta época se empleaban adornos de hierro. Los griegos ya conocían hacia el 1000 a.C la técnica, de cierta complejidad, para endurecer armas de hierro mediante tratamiento térmico.
Las aleaciones producidas por los primeros artesanos del hierro se clasificarían en la actualidad como hierro forjado. Para producir esas aleaciones se calentaba una masa de mineral de hierro y carbón vegetal en un horno o forja con tiro forjado.
Después del siglo XIV se aumento el tamaño de los hornos utilizados para la fundición y se incremento el tiro para forzar el paso de los gases de combustión por la carga o mezcla de materias primas. En estos hornos de mayor tamaño el mineral de hierro de la parte superior del horno se reducía a hierro metálico y absorbía mas carbono. El producto de estos hornos era el llamado arrabio, una aleación que funde a una temperatura menor que el acero o el hierro forjado, el arrabio se refinaba después para fabricar acero.
La producción moderna de acero emplea altos hornos que son modelos perfeccionados de los usados antiguamente. Desde la década de 1960 funcionan varios minihornos que emplean electricidad para producir acero a partir de chatarra. Sin embargo, las grandes instalaciones de altos hornos continúan siendo esenciales para producir acero a partir de mineral de hierro.
Propiedades del Acero
- Resistencia al Desgaste, es la resistencia que ofrece un material a dejarse erosionar cuando esta en contacto de fricción con otro material.
- Tenacidad: es la capacidad que tiene un material de absorber energía sin producir fisuras (resistencia al impacto).
- Maquinabilidad, es la facilidad que posee un material de permitir el proceso de mecanizado por arranque de viruta.
- Dureza, es la resistencia que ofrece un un acero para dejarse penetrar.
- Elasticidad
- Ductilidad, es la elongacion que sufre la barra cuando se carga sin llegar a la rotura.
- Maleabilidad
El hierro se produce silicato de calcio, llamado también escoria. El hierro y la escoria se separan por gravedad, ya que la escoria es menos densa y flota sobre el metal. El acero es una mezcla de metales formada por varios elementos químicos, principalmente hierro y carbón como componente minotario. El acero inoxidable se caracteriza por su alta resistencia a la corrosión.
Tipo de Perfiles
Características del Acero
Ventajas del acero:
- Material Facil de Conformar en frio y en caliente
- Bajo costo unitario en comparacion con otros materiales
- Material Altamente adaptable
- Alta resistencia mecanica (Esfuerzos de traccion y compresion)
- En funcion de la temperatura el acero se puede contraer, dilatar o fundir.
- Algunas composiciones y formas del acero mantienen mayor memoria y se deforman al sobrepasar su limite elastico.
Representación de la inestabilidad lateral bajo la accion de una fuerza ejercida sobre una viga de acero.
EJEMPLO DE DISEÑO EN ENTREPISO DE ACERO
En este ejercicio podemos observar como se diseña un entrepiso de acero, empezando desde cero con ciertos predimensionamientos al igual que en el ejercicio de entrepiso de madera, uilizando los esfuerzos permisibles del acero para poder observar cuanta carga aguanta, tambien haciendo uso de las graficas de corte y momento, con sus respectivos momentos y cortes maximos.
TABLAS PARA DISEÑO EN ACERO
PERFIL W
PERFIL L
Propiedades de tubo de acero cuadrado y rectangular
Propiedades de tubo de acero redondo
VISITAS
Pasarela PraderaGasolinera Pacific Oil
Visita Estacionamiento URL
El dia 4 de octubre se realizo una visita de campo al estacionamiento de la Universidad Rafael landivar el cual esta hecho de una estructura metalica con fachadas prefabricadas y muros prefabricados. se hizo uso de columnas metalicas de 16 x 16 pulgadas. El acero que se utilizo en este proyecto es de grado 50.
Existe un modulo de gradas de acero con el que se tuvo que ahcer unas secciones de vigas distintas que es lo unico diferente en todo el proyecto. Se puede observar tambien una deflexion en la losa acero que es de calibre 22 y debido a esta deflexion el volumen de concreto se incremento entonces apra evitar estas deflexiones se desicion colocar puntales.
La juntas entre las columnas son de 30 cms, en las banderas los pernos hacia arriba, abajo, arriba y abajo.
CASOS ANÁLOGOS
Estadio Olimpico de Beijing
Hasta el momento es la estructura de acero mas grande del mundo. La flexibiliad de este acero le permite a la estructura adecuarse a grandes oscilaciones provocadas por los cambios de temperatura y terremotos sin dañar la estructura.
PARA MAS INFORMACION
Tesis
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