MATERIALES PREINDUSTRIALES: MADERAS GENERALIDADES LA MADERA, RECURSO NATURAL, ORGÁNICO Y SUSTENTABLE La madera al ser un recurso natural, ha sido empleada por el hombre desde los primeros tiempos, como combustible para producir fuego, y más tarde para la fabricación de utensilios. La madera por sus propiedades características, es un material usado con fines muy diversos, como la construcción, fabricación de muebles, objetos y papel. Como material natural orgánico, la madera nos remite en primer lugar al ÁRBOL y en particular al Tronco (la parte más usada en construcciones). Está compuesto por fibras de celulosa (es la biomolecular más abundante compuesta por glucosa) y lignina (polímero que significa madera y define a las plantas leñosas). Su constitución está dada por un Tejido Tegumental de defensa (la corteza), un Tejido Vascular conductor de savia (madera clara), y un Tejido de Fibras Alargadas (madera oscura) que le da Resistencia, conformando el dibujo típico de las vetas de madera. 1
TEJIDO TEGUMENTAL (DEFENSA), TEJIDO VASCULAR (CONDUCTOR DE SAVIA), TEJIDO FIBROSO (RESISTENCIA). Las diferentes partes que se puedan observar en una sección normal al eje del árbol. - Médula o Núcleo: Parte central del árbol. Constituida por tejido flojo y poroso. Tiene un diámetro muy pequeño. Madera vieja y normalmente agrietada. Se suele desechar en los procesos de elaboración de la madera. - Duramen: Madera de la parte interior del tronco. Constituido por tejidos que han llegado a su máximo desarrollo y resistencia (debido al proceso de lignificación). De coloración, a veces, más oscura que la exterior. Madera adulta y compacta. Es aprovechable. La duraminización (transformación de albura a duramen) de la madera se caracteriza por una serie de modificaciones anatómicas y químicas, oscurecimiento, aumento de densidad y mayor resistencia frente a los ataques de los insectos. - Albura: Se encuentra en la parte externa del tronco bajo la corteza. Constituida por tejidos jóvenes en período de crecimiento (zona viva). Contiene mucha savia y materias orgánicas. De coloración más clara que el duramen, más porosa y más ligera, con mayor riesgo frente a los ataques bióticos. - Cambium: Capa existente entre la albura y la corteza, constituye la base del crecimiento en especial del tronco, generando dos tipos de células: Hacia el interior: Madera (albura) Hacia el exterior: Liber 2
- Líber: Parte interna de la corteza. Es filamentosa y poco resistente. Madera embrionaria viva. - Corteza: Capa exterior del tronco. Tejido impermeable que recubre el liber y protege al árbol. - Radios leñosos: Bandas o láminas delgadas de un tejido, cuyas células se desarrollan en dirección radial, o sea, perpendicular a los anillos de crecimiento. Ejercen una función de trabazón. Almacenan y difunden las materias nutritivas que aporta la savia descendente (igual que las células de parénquima). Contribuyen a que la deformación de la madera sea menor en dirección radial que en la tangencial. Son más blandos que el resto de la masa leñosa. Por ello constituyen las zonas de rotura a comprensión, cuando se ejerce el esfuerzo paralelamente a las fibras. PODEMOS CLASIFICARLOS EN DOS GRANDES GRUPOS LAS CONÍFERAS O RESINOSAS: TRONCO RECTO, CÓNICO, DE HOJA PERENNE y FIBRAS LONGITUDINALES FORMANDO VETAS, EJ: PINOS, ALERCES, ABETOS, HAYAS, CASTAÑOS. LAS LATIFOLIAS: COPA RAMIFICADA Y TROCO CON VARIACIONES DE TAMAÑO, MAS PESADAS, DENSAS Y RESISTENTES EJ: INCIENSO, ALGARROBO. PROPIEDADES FÍSICAS RESISTENCIA / ANISOTROPÍA Dado que la madera es un material formado por fibras orientadas en una misma dirección, es un material anisótropo, es decir, que ciertas propiedades físicas y mecánicas no son las mismas en todas las direcciones que pasan por un punto determinado, sino que varían en función de la dirección en la que se aplique el esfuerzo. Se consideran tres direcciones principales con características propias: - Dirección axial: Paralela a las fibras y por tanto al eje del árbol. En esta dirección es donde la madera presenta mejores propiedades. - Dirección radial: Perpendicular al axial, corta el eje del árbol en el plano transversal y es normal a los anillos de crecimiento aparecidos en la sección recta. 3
- Dirección tangencial: Localizada también en la sección transversal pero tangente a los anillos de crecimiento o también, normal a la dirección radial. SU RESISTENCIA ES MUY SUPERIOR EN SENTIDO PARALELO A SUS FIBRAS PROPIEDADES MECÁNICAS DUREZA Es una característica que depende de la cohesión de las fibras y de su estructura. Se manifiesta en la dificultad que pone la madera de ser penetrada por otros cuerpos (clavos, tornillos, etc.) o a ser trabajada (cepillo, sierra, gubia, formón). La dureza depende de la especie, de la zona del tronco, de la edad. En general suele coincidir que las más duras son las más pesadas. El duramen es más duro que la albura. Las maderas verdes son más blandas que las secas. Las maderas fibrosas son más duras. Las maderas más ricas en vasos son más blandas. Las maderas mas duras se pulen mejor. - Muy duras: Ébano, boj, encina - Duras: Cerezo, arce, roble, tejo... - Semiduras: Haya, nogal, castaño, peral, plátano, acacia, caoba, cedro, fresno, teka. - Blandas: Abeto, abedul, aliso, pino, okume. - Muy blandas: Chopo, tilo, sauce, balsa. PROPIEDADES DE LA MADERA EN RELACION DIRECTA AL USO COMO MATERIAL DE CONSTRUCCION DURABILIDAD: Es muy variable según el medio ambiente en que se encuentre y lo constante que sea el mismo. La alternancia entre SECO Y HÚMEDO, es altamente destructiva, mientras las que están permanentemente sumergidas pueden durar mucho tiempo (Venecia, los barcos de madera). APTITUD TÉRMICA Y ACÚSTICA: Su aptitud térmica y acústica es mayor, cuanto más blanda y porosa es la madera. Ej: Corcho. FLEXIBILIDAD: La propiedad de curvarse, sin romperse esta dada por las maderas verdes y jóvenes. HIGROSCOPICIDAD: La capacidad de absorber y desprender humedad, esta propiedad es causante de CONTRACCIONES Y DILATACIONES, lo que conocemos como trabajo. 4
HOMOGENEIDAD: Depende de las distintas diferencias entre las maderas de primavera y otoño. BAJA CONDUCTIBILIDAD: Del calor y la electricidad; es un buen aislante. La conductibilidad aumenta con el contenido de humedad. DENSIDAD: La densidad da maderas más duras y pulidas, en contraposición con las porosas que son maderas más livianas y aislantes. COLOR: Pueden ser de colores claros y oscuros, en relación directa con la blandura y dureza respectivamente. Las vicisitudes de su nacimiento y desarrollo definen sus características principales de acuerdo a la zona que prospera; el clima y el suelo, las características de sus raíces, el implante de su ramaje y su follaje, y, las condiciones de talado, transporte, estacionamiento, aserrado, estibaje, etc... SUS CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES, DEPENDEN DE SU NACIMIENTO, DEL CLIMA, EL SUELO, SU RAMAJE Y FOLLAJE, LAS CONDICIONES DE TALADO, TRANSPORTE, ESTACIONAMIENTO Y ASERRADERO. Como material natural disponible en abundancia, la madera ha estado desde siempre ligada a la arquitectura aportando el material de FLEXIÓN necesario, particularmente para las CUBIERTAS, desde las primeras construcciones indígenas, y construcciones orientales milenarias, hasta los últimos proyectos contemporáneos. 5
LA MADERA APORTA UN NOBLE MATERIAL DE FLEXIÓN HUELLAS FORMALES DE LAS TÉCNICAS DE CONSTRUCCIÓN EN MADERA EN OTRAS TECNOLOGÍAS Huellas formales de su uso ancestral han quedado impresas en los frisos de piedra griegos (Triglifos - Partenón) tanto como en arquitecturas contemporáneas realizadas en Hormigón Armado. (Kenzo Tange y Paul Rudofph, Almeida y otros) CONDICIONAMIENTOS ESTRUCTURALES SU RESISTENCIA ES MAYOR CUANTO MAYOR ES SU PESO Y SU DENSIDAD RESISTE TRACCIÓN Y COMPRESIÓN, Y POR LO TANTO, FLEXIÓN 6
ES ANISÓTROPA DONDE SUS PROPIEDADES FÍSICAS Y MECÁNICAS NO SON LAS MISMAS EN TODAS SUS DIRECCIONES DE LONGITUDES LIMITADAS LA MADERA ES EL MATERIAL MÁS UTILIZADO PARA LA CONSTRUCCIÓN DE CUBIERTAS EN EL MUNDO. CONSTRUCTIVOS DISPONIBILIDAD La utilización de la madera ha variado acompañando el desarrollo tecnológico e industrial, de acuerdo a la evolución de dos factores principales, el primero de los cuales son LAS HERRAMIENTAS. Desde el primitivo desbastado a hacha de rollizos y el uso de instrumentos manuales para su aserrado, tallado y escuadrado. Las herramientas han evolucionado hasta las sierras y cepilladoras automatizadas actuales, que permiten la racionalización del corte del rollizo (madera en forma de tronco antes de ser aserrada) y una amplia gama de escuadrías (vigas, cabios, tablas, listones, etc. LA TECNOLOGÍA ACTUAL PERMITE LA RACIONALIZACIÓN DEL CORTE DEL ROLLIZO Y UNA AMPLIA GAMA DE ESCUADRÍAS 7
Asimismo, se han desarrollado nuevos productos de origen industrial que maximizan su completa utilización, basados en la impregnación con resinas sintéticas y prensado en caliente a altas presiones de listones, virutas, astillas, etc. aportando tableros de madera aglomerada, contrachapada y compensada. TÉCNICAS DE UNIÓN Las antiguas técnicas de unión eran de diversa y compleja factura artesanal: empalmes y encastres a media madera, a inglete, a caja y espiga, a cola de milano, etc., mediante rebajes, perforaciones en la madera, clavijas, cuñas, tacos y tarugos, apoyados todos en una muy capacitada mano de obra artesanal. En cambio, las modernas técnicas de unión mediante clavos, pernos, pletinas, conectores, así como el reemplazo de colas de origen orgánico por nuevas colas a base de resinas ureícas han aumentado sus aplicaciones y velocidad de ejecución. 8
TÉCNICAS DE UNIÓN: ARTESANALES E INDUSTRIALES APLICACIONES: Cubiertas y entrepisos: De acuerdo a la magnitud de luces a cubrir pueden ser con elementos simples (cabios y clavaderas) para salvar pequeñas luces o estructuras principales trianguladas, para salvar luces mayores (cabriadas, reticulados). Apoyos verticales: Como estructura puntual de esqueleto con columnas y vigas. Paramentos verticales: Son elementos auto portantes (con estructura propia), tipo sándwich, estructurales (Balloon frame) o independiente de la estructura de la obra, mediante tablas, placas aglomeradas, paneles de yeso, alojando en su interior diversos materiales aislantes. Aberturas: La posibilidad de crear carpinterías, para Iluminación y ventilación, móviles o fijas, opacos o transparentes. Entre techos: Plano de sostén de las aislaciones. Cerramiento: Aislación térmica: mayor en maderas blandas, menor en maderas duras. Aislación hidrófuga: Es muy baja, por su absorción de humedad, es un material que necesita de protección hidrófuga. Aislación sonora: Muy baja por su tendencia a vibrar. Acondicionamiento Acústico: Apta para disipar el sonido por absorción. Durabilidad: Buena en condiciones de humedad constante. Apariencia: Excelentes atributos visuales, Veta, Color, Pulidos, etc. MONTAJE: El diseño estructural ha evolucionado desde el conocimiento empírico al cálculo exacto de solicitaciones y tensiones según la estática y resistencia de materiales, Permitiendo superar las iniciales limitaciones de medida, de largos y secciones disponibles, impulsando el uso de formas compuestas por elementos de pequeña longitud y sección. Estos avances han permitido realizar estructuras de madera análogas a las triangulaciones metálicas, cabriadas, vigas reticuladas, así también como vigas y columnas laminadas. 9
EN SECO, EN OBRA O EN TALLER La evolución de los factores anteriores ha generado dos grandes tecnologías constructivas, de las cuales podemos destacar las siguientes: EL BRACED FRAME, de desarrollo en la Edad Media Europea, sistema constructivo basado en una estructura independiente de columnas y vigas de gran sección con arriostramientos diagonales, realizados con una gran riqueza de encastres de unión, producto de una mano de obra especializada de gran calidad. BRACED FRAME (EUROPEO) El BALLOON FRAME americano, que resuelve la necesidad de producción masiva de viviendas para la conquista del oeste, mediante la incorporación de adelantos de la incipiente industrialización como la sierra mecánica para los cortes y la producción a granel de clavos para las uniones, creando un sistema de ENTRAMADO MODULAR de listones y tablas de pequeña escuadría clavados entre sí como estructura de costillas y tablas de cerramiento, ó los mas recientes tableros de yeso. 10
BALLOON FRAME (AMERICANO) CONSECUENCIAS ARQUITECTÓNICAS Los condicionamientos anteriores permiten inferir una serie de consecuencias que caracterizan la arquitectura de la madera: LA UNIDIRECCIONALIDAD DE SU COMPORTAMIENTO ESTRUCTURAL LA LINEALIDAD Y REPETITIVIDAD DE SUS ELEMENTOS LAS SECUENCIAS DE SU MONTAJE CAPAS SUPERPUESTAS CRUZADAS DE DISTINTOS RANGOS PORTANTES Su MODULACIÓN ESTRICTA Y MONTAJE EN SECO le otorga una gran FLEXIBILIDAD y potencial TRANSFORMABILIDAD, admitiendo subdivisiones, cambios y crecimientos con alteraciones menores, y bajo costo 11
FLEXIBILIDAD, CAMBIO, CRECIMIENTO Asimismo, LOS MATICES DE SU APARIENCIA, su textura, su dibujo, su color, le confieren una identidad propia inconfundible, que destaca rápidamente de otras tecnologías IDENTIDAD DE LA ARQUITECTURA DE MADERA En definitiva, todas estas características reunidas permiten hablar de una LÓGICA DEL ENTRAMADO, definida por una serie de capas superpuestas, cruzadas y de 12
distintas jerarquías portantes de acuerdo a las luces respectivas, provocando la LIVIANDAD Y ESPACIALIDAD característica de Las piezas de madera. LÓGICA DEL ENTRAMADO 13