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Estructuras en Madera. Cabreadas / Pórticos / Arcos. Primera Parte

En ocasiones el profesional ante el uso de la madera en ejecución de estructura, duda sobre si el material es adecuado para este tipo de funciones. Es común el -olvido de las técnicas constructivas de edificios a través en la historia.

Si tomamos arbitrariamente 5.000 años de arquitectura, hasta hace solo poco más de 200 años fines del siglo XVIII con la creación del acero en la revolución industrial, la madera fue el material estructural por excelencia para usos básicos en la edificación de todo tipo de edificios.

El desafío de construir edificios, crear espacios que sirvan de abrigo al funcionamiento de la sociedad humana, es competir y vencer a la fuerza de la gravedad, presencia constante y permanente.

Para esta función, la posibilidad de construir una superficie plana, horizontal (un entrepiso) o inclinada (una cubierta), durante miles de años el único  material disponible fue la madera.

La pagoda de madera construida en China, es un ejemplo de las posibilidades estructurales de la madera, aun dentro de los limitados procesos de la madera, solo troncos aserrados o hachados.


La “wooden pagoda69 metros de altura totalmente de madera sin uniones metálicas más de 900 años.


Fue vivienda
Auxerre, mas de 400 años

Hace más de 350 años, el científico  Hooke, nos dio la pista, que a veces parece olvidada, que los materiales expresan la presencian de una fuerza deformándose.

Relación  de proporción, para cada material, dentro fuerza y deformación.

Valor al que denominamos MODULO DE ELASTICIDAD.

Dos siglos más, tarde a mediados del siglo XIX, se formalizó en la llamada LEY de HOOKE.

   
Hooke’s Law (1656) “The power (sic.) of any springy body is in the same proportion with the extension.”

Y que la física moderna ratifica, cuando define “FUERZA”, como una energía que produce una deformación o un movimiento en la masa.

En nuestros edificios, inmuebles por accesión, como se los define, nos indica Hooke y ratifica la física moderna, el funcionamiento estructural del mismo se podría definir como un sistema de deformaciones. Cuando diseñamos estructuras en madera, debemos tener en claro que no existe LA MADERA COMO UN MATERIAL GENÉRICO.

Existen las especies de madera con condiciones de rigidez muy diversa, y el valor de su modulo de elasticidad es una variable sustancia del diseño estructural.


Entre usar una viga de Anchico Colorado, un Me de 157.000 kg/cm2, y un Ciprés del Sur, un Me de 54.000 Kg/cm2, en igualdad de condiciones de solicitación, carga , luz y condiciones de apoyo, tendrá una deformación tres (3) veces mayor.

Una primera pregunta: ¿donde se originan las fuerzas que deformaran la materialidad de los edificios? Al menos para el caso dominante, como es la fuerza de la gravedad, ¿quién es el responsable de estas fuerzas?…..

La respuesta es: el peso de los materiales que el diseño ha definido para las partes del edificio.

Es el diseño el que crea las magnitudes de las cargas dominantes que originan el sistema de deformaciones (de tensiones)  del edificio.

Demos una mirada a la relación de pesos específicos de los principales materiales estructurales y sus tensiones de trabajo admisibles.


Queda en claro que las estructuras de hormigón, dominantes en nuestra cultura de construcción pesada, generan la mayoría de las cargas que debe soportar el propio edificio.

En una construcción de madera, antes situaciones similares, la relación es cuatro o cinco veces menor que en hormigón.

A la afirmación de Hooke, en cuanto al comportamiento estructural de los materiales, debemos incorporar  la resistencia por FORMA, que se expresa en el valor del MOMENTO DE INERCIA, magnitud que no se relaciona con el material sino solamente con la forma relativa de la pieza.

El momento de inercia o inercia rotacional es una magnitud que da
cuenta de cómo es la distribución de masas de un cuerpo alrededor de uno
de sus puntos. En el movimiento de rotación, un papel análogo al de la masa
inercial en el caso del movimiento rectilíneo y uniforme. Representa la
inercia de un cuerpo a rotar.
El primer momento de área es una magnitud geométrica que se define para
un área plana SIMPLIFICANDO
Es la RESISTENCIA DE LA FORMA
La que aporta lo suyo en el “factor de rigidez”, Recordando la fórmula de Flecha.


En un material como la madera, con valores del Me bajo (material flexible), debemos compensar con el incremento de la rigidez por forma, la Inercia.


Con el material madera, aprovechando sus ventajosas relaciones de peso especifico y tensión de trabajo admisible, potenciadas por la supresión de los limites dimensionales gracias a las tecnologías de la madera laminada encolada, podemos resolver las distintas formas estructurales.

Por caso EL MERCADO DE HACIENDA DE GALICIA


Un arco triarticulado de 50 metros de luz. Resultó con vigas de eje curvo de 27.00 metros, dentro de límites posible en el país.


La obra en construcción. Nos referimos a una obra en España, señalando que no se trata de un país líder en estas tecnologías.

     
El encuentro en la articulación de los arcos
Pieza de articulación en el apoyo

Una alternativa para un triarticulado en un polideportivo en la provincia de Misiones.


Una imagen general del arco triarticulado en madera laminada encolada.

Los apoyos de las gradas, incorporan un pie de hormigón con un voladizo de 5 metros, que no afecta la visual y reduce la luz a 40 metros, con la correspondiente economía de material.


Un triarticulado con piezas de eje recto, luz de 24 metros.
Tensor metálico inferior.
Estación ferrocarril Mitre, en Tigre.


En esta primera parte, dos imágenes de estructuras de celosía, y cabreadas en grandes luces, en el laboratorio de prueba de estructuras en Estados Unidos.


Un edificio de 600 m2. Testeo construcción en trama de madera.


Llegadas a obra pre elaboradas.
Colocadas en la cubierta.


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