Articulo- Maderas - LABORATORIO DE ENSAYOS DE FLEXIÓN, TRACCIÓN Y COMPRESIÓN PARA DOS TIPOS DE MADERA. PDF

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LABORATORIO DE ENSAYOS DE FLEXIÓN, TRACCIÓN Y COMPRESIÓN PARA DOS TIPOS DE MADERA. ...

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LABORATORIO DE ENSAYOS DE FLEXIÓN, TRACCIÓN Y COMPRESIÓN PARA DOS TIPOS DE MADERA. Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia (stresses) and unit deformations is different for different directions, given La madera es un material ortótropo, es that, within the mechanical properties that decir que la relación entre las tensiones are of greater interest in the structural aplicadas (esfuerzos) y deformaciones behavior of lamellas are the Compressive unitarias es diferente para diferentes strength, tensile strength and flexural direcciones, dado esto, dentro de strength. These properties are evaluated by las propiedades mecanicas que son de ma laboratory tests with the appropriate yor interes en el comportamiento estructu equipment, materials and conditions ral de lamadera se encuentran la according to the defined standards (D193resistencia a compresión, la resistencia a 94, 2000) for these purposes in the present tracción y la resistencia a la flexión. Estas work will be carried out a test to determine propiedades se evalúa mediante ensayos the capacity of tensile strength, de laboratorio con los equipos, materiales compression And flexion for ten wood y condiciones adecuados de acuerdo a las specimens (5 of eucalyptus type and 5 of normas definidas (D193-94, 2000) para pine type), obtaining results and estos fines en el presente trabajo se conclusions that define that the wood of realizara una prueba para determinar la eucalyptus type has a greater resistance to capacidad de resistencia a tracción, compression and bending stress with compresión y flexión para diez respect to pine wood , While for the tensile especímenes de madera (5 de tipo stress pine wood presents a higher eucalipto y 5 de tipo pino), obteniendo resistance than the eucalyptus type. resultados y conclusiones que definen que la madera de tipo pino tiene una mayor KEYWORDS: Traction, Compression, resistencia a esfuerzos de compresión y de Flexion, Maximum Effort tracción con respecto a la madera de tipo INTRODUCCIÓN eucalipto, mientras que para el esfuerzo de flexión la madera de tipo eucalipto La madera es un material ortotrópico, que presenta una mayor resistencia que la de no presenta iguales propiedades mecánicas tipo pino. en todos los sentidos, sino más bien diferente en cada uno de ellos, está PALABRAS CLAVE: Tracción, compuesta de pequeñas unidades Compresión, Flexión, Esfuerzo máximo. estructurales llamadas celdas, son de ABSTRACT forma alargada y su base es la celulosa, las celdas están cementadas por lingina, y su Wood is an orthotrope material, ie the ordenamiento dentro del árbol afecta relationship between applied stresses RESUMEN

grandemente la apariencia y propiedades de las diversas especies.

las

Con respecto a la resistencia de la madera, existen factores que la afectan tales como defectos de crecimiento, nudos, inclinación de la fibra, contenido de humedad (la mayoría de las propiedades mecánicas aumentan al reducirse la humedad), temperatura, duración de la carga degradación orgánica (por la pérdida de las características físico-químicas de las células de la madera que garantizan su resistencia) y el ataque de los insectos. (1) Sus propiedades mecánicas dependen del tipo de humedad y la dirección de las fibras. Cualquier irregularidad en la madera reduce su resistencia, durabilidad o utilidad, como nudos, grietas, desprendimiento, putrefacción, grano transversal y otras. Cuando es sometida a esfuerzos de tracción, su capacidad es muy alta y depende de la formación e inclinación de la fibra. Cuando la tracción es totalmente paralela a la fibra, la madera desarrollará el 100% de su capacidad, mientras que cuando la tracción es perpendicular a las fibras su resistencia es virtualmente cero. Para la compresión, la madera presenta gran resistencia a los esfuerzos de compresión paralela a sus fibras su capacidad está limitada por el pandeo de las fibras más que por su propia resistencia al aplastamiento. La resistencia a la compresión paralela a las fibras es aproximadamente la mitad de la residencia a la tracción, mientras que para esfuerzos de compresión perpendicular, las fibras están sometidas a un esfuerzo perpendicular a su eje y tiende a comprimir Bukele G. P., S. Giammatei y C. M. Perla “Investigación del comportamiento estructural del Bahareque”; 2 Machado Alejandro, Ingeniero Civil 1

las pequeñas cavidades contenidas en ellas. Se puede cargar la madera sin que ocurra una falla claramente distinguible. (2 ) Para esfuerzos de flexión, la barra de s e alarga y en la porción superior se comprime. En consecuencia, entre esas dos regiones existe una superficie neutra, en la que las fibras longitudinales de la madera no experimentan un cambio de longitud. 3 En el ensayo que se realizara se usaran dos tipos de madera, una de tipo de pino y otra de tipo eucalipto, la de tipo de pino presenta buenos niveles de resistencia mecánica, tales como densidad, dureza, contracción, flexión, elasticidad/flexibilidad son las características contempladas para elegir una madera, como el pino proporcionando una buena combinación, en el caso del tipo de madera de eucalipto se destaca por su elevada densidad, dureza, buenas propiedades mecánicas, facilidad de curvado y resistencia al impacto. METODOLOGIA Para determinar el esfuerzo máximo de las probetas de madera tipo eucalipto y tipo pino fue necesario realizar el siguiente procedimiento: Ensayo de tracción Se fallaron 4 probetas, dos de eucalipto y dos de tipo pino con diferentes dimensiones en la maquina universal a una velocidad de 1mm/min.

3

Riley W, Mecánica de Materiales.

PROBETA

1. 2. 3. 4.

Pino Eucalipto Eucalipto Pino

ESPES OR mm

ANCH O mm

10 6.9 72.15 50.1

5 13.3 29.9 29.9

LONGI TUD mm 254 254 50.1 72.15

Tabla 1. Dimensiones probetas para tracción. Elaboración propia

Fig. 1 probetas de pino y eucalipto falladas a tracción. Elaboración propia Ensayo de compresión Se fallaron 4 probetas, dos de tipo eucalipto y dos de tipo pino en la maquina universal a una velocidad de 3 mm/min PROBETA

1. Pino (fibras transversales) 2. Eucalipto (fibras transversales) 3. Eucalipto (fibras longitudinales) 4. Pino (fibras longitudinales)

ESPESO R mm 5

ANC HO mm 5

LON GITU D mm 150

5

5

150

5

5

200

5

5

200

Tabla 2. Dimensiones probetas para compresión. Elaboración propia

Fig. 2 probetas de pino ( fibras long) y eucalipto(fibras trans) falladas a compresión. Elaboración propia Ensayo de flexión Se fallaron 2 probetas, una de tipo eucalipto, otra de tipo pino en la maquina universal a una velocidad de 1mm/min PROBETA 1. Pino 2. Eucalipto

ESPES OR mm 2.5 2.5

ANCHO mm 2.5 2.5

LONGITUD mm 300 300

Tabla 3. Dimensiones probetas para flexión. Elaboración propia

Fig. 3 probetas de pino y eucalipto falladas a flexión. Elaboración propia

RESULTADOS RESULTADOS

Y

ANALISIS

DE

TRACCION MADERAS Probeta 1.P 2.E 3.E 4.P

Área mm² 50 91.77 2157.285 1497.99

Carga KN 2.05 6.91 1.38 7.20

Esfuerzo Max(Mpa) 40.93 75.26 0.64 4.81

Tabla 4. Resultados obtenidos falla a tracción. Elaboración propia

Grafica 2 carga vs alargamiento a compresión. Elaboración propia FLEXION PROBETA

CENT ROID E

INER CIA (mm^ 4)

1.P

12.5

2.E

12.5

32552. 08 32552. 08

Esfuerzo máxi mo (N/mm^2) 49.76 120.9

Tabla 6. Resultados obtenidos falla a flexión. Elaboración propia Gráfica.1 carga vs alargamiento a tracción Elaboración propia COMPRESION Probetas

Área mm² 2500

Carga KN 8.61

Esfuerzo Max(Mpa) 3.44

1. P/ T 2.E/T

2500

26.58

10.63

3.E/L

2500

155.42

62.17

4.E/L

2500

37.69

15.07

Tabla 5. Resultados obtenidos falla a compresión. Elaboración propia

Grafica 3 carga vs alargamiento a flexión. Elaboración propia De acuerdo con los datos obtenidos en el laboratorio, el material que mejor comportamiento tiene a tracción y compresión es el pino debido a su composición y su masa, la cual contribuyen a una mayor resistencia, por otra parte el eucalipto obtuvo un mejor comportamiento a flexión, todos datos esta relacionados directamente a la orientación de las fibras, ya que dependiendo a el tipo

de carga al que se encuentre sometida la probeta esta reaccionara de forma diferente obteniendo mejores o peores resultados. CUESTIONARIO ¿Por qué no se aplicaron las velocidades específicas citadas en la norma (ASTM D143) y mencionadas en laboratorio? ¿Qué influencia tiene la velocidad aplicada en laboratorio en lo resultados? ¿Existe alguna diferencia en los resultados, teniendo en cuentas las velocidades aplicadas, y las citadas en la norma? RTA: No se pudieron aplicar las mismas velocidades que especifica a la norma debió a que la maquina universal trabaja con un valor de velocidad mínima más alta y a su vez, trabajar con velocidades tan bajas obligaría a disponer de mucho más tiempo para fallar las probetas. Al variar la velocidad es posible obtener los resultados con mayor rapidez pero con menos detalle y menos precisión. Según las fallas que se presentaron en las probetas, enunciar estas y decir por qué se presentaron estos tipos de fallas para cada ensayo. RTA: Falla de tensión simple: estas se presentaron en las probetas sometidas a flexión y ocurre debido a la presencia de un punto débil no uniforme en la sección transversal de la misma. Falla por aplastamiento: Se produjo en las probetas de compresión y se presenta por la carga ejercida sobre ella, en donde esta no ocurre sobresale por los costados de la probeta pero si afecta su interior. Falla por cizallamiento: Se presentó en las probetas sometidas a tracción debido a que al ejercer la carga de separación no existe homogeneidad en la unión de las fibras de la madera. De los dos tipos de madera utilizados, ¿Cuál fue la que presentó mejores valores

de resistencia en ensayo de tracción, compresión y flexión? ¿Por qué? RTA: Para tracción y compresión, la madera más competen es la de pino ya que las propiedades físicas del mismo entre ellas su composición entre fibras en más compacta que la del pino, para flexión, el eucalipto tuvo mejor comportamiento ya que posea mayor módulo de elasticidad y sus fibras se encuentran más apartadas unas de otras. Explicar brevemente que son las fibras longitudinales y transversales en la madera. RTA: Las fibras longitudinales se pueden identificar cuando el corte se realiza de forma paralela a la dirección de las fibras, las fibras transversales se producen cuando el corte de la madera se realiza de forma perpendicular a las fibras de la misma. ¿En que influye la dirección de las fibras de las probetas de madera para los ensayos de tracción y compresión? RTA: Es importante la dirección de las fibras en la madera debido a que si estas están en la misma dirección de la carga o fuerza ejercida tendrá mayor resistencia y será más dispendioso llevarla a un punto de falla, en cambio si estas están en sentido perpendicular a la carga sus fibras serán más facilites de ser separada Hacer una comparación con los resultados obtenidos en los ensayos, y los resultados teóricos para los dos tipos de madera utilizados. RTA: Existe discordancia o gran variación entre los resultados obtenidos en laboratorio y los resultados teóricos ya que no existe parámetros semejantes a los utilizados en los ensayos con el mismo tipo de madera que se utilizó, sus dimensiones, entre otros. Con los resultados obtenidos para cada tipo de madera, mencionar en qué casos ingenieriles se pueden utilizar estos.

RTA: la madera es posible utilizarla en construcciones, por ejemplo en la construcción de techos en zonas altamente sísmicas, ya que reduce en peso que soporta la estructura e incrementa el índice de antisismisidad, o en la construcción de estructuras expuestas a agentes químicos constantes debido que este material no se oxida.

CONCLUSIONES La madera posee mayor resistencia a la compresión cuando esta tienen orientación longitudinal. La resistencia de la madera varía según la especie de árbol, sus características físicas como: contenido de humedad, fibras, geometría, entre otros El tipo de madera de pino presenta una mayor resistencia a ensayos de tracción y compresión con respecto al tipo de madera de tipo eucalipto mientras que el tipo de madera de eucalipto tiene una mayor resistencia a ensayos de flexión comparado con el tipo de madera de pino. REFERENCIAS 1.

1

Bukele G. P., S. Giammatei y C. M. Perla [1997] “Investigación del comportamiento estructural del Bahareque”; Trabajo de graduación Universidad Centroamericana “José Simeón Cañas”; San Salvador, El Salvador, Septiembre de1997.

2. Machado Alejandro, Ingeniero Civil escuela politécnica nacional faculta de ingeniería

civil y ambiental ensayo de materiales estudio de la madera. 3. Riley W, Mecánica de Materiales. Primera Edición. Limusa Wiley. México D. F 4. Norma D 143-94...