Page 1

Informe de laboratorio

Propiedades Mecanicas de la Madera 1. Flexion 2. Compresion paralela a la fibra 3. Cizalle Tangencial y Radial

Profesora Cecilia Bustos A. Ing.Civil en Ind. Forestales, Ph.D Nancy F. Romero Cruz_Arq - Claudia Marcela Pacheco Pinilla Ing_ Pablo M. Negrete Naranjo Arq.Int. - Guillermo GonzĂĄlez Cardozo_arq-Victor Eduardo Quintero Tc. Obras Civiles

Modulo 1: Ciencia y TecnologĂ­a de la Madera


Tabla de Contenidos Titulos Laboratorio de Propiedades Mecanicas de la madera 1. Revision Bibliografica 2. Resumen 3. Introduccion 4. Objetivo 5. Metodolgia 6. Materiales y herramientas 7. Equipos 8. Resultados 9. Conclusiones 10. Bibliografia y Fuentes

Modulo 1: Ciencia y TecnologĂ­a de la Madera _Enero_2013

Pag 1 7 7 8 8 14 14 15 16

1


Revision Bibliografica Contenido de Humedad Debido a que el árbol en pie contiene savia. la madera recien extraida de la forestación generalmente posee un alto contenido de humedad entre el 200 y 400% El Contenido de Humedad es la masa de agua contenida en una pieza de madera expresada como un porcentaje de la masa de la pieza anhidra

CH

(

)

La madera es un material Higroscópico. Absorbe o entrega agua según sean las condiciones de temperatura y humedad relativa del ambiente. Esta propiedad hace que el contenido de humedad de la madera sea variable dependiendo del ambiente en que se encuentre. En una primera etapa la madera contiene agua (savia) en sus cavidades y paredes celulares. Al iniciarse un proceso de pérdida de humedad, la madera entrega al ambiente, el agua libre contenida en sus cavldades (Lumen) hasta alcanzar un punto denominado como "Punto de Saturacion de la Fibra'"(PSF), que corresponde a un estado en el cual se ha elimlnado toda el agua libre, mientras las paredes celulares permanecen aun saturadas. El contenido de humedad en el punto de saturación de la fibra depende de diversos factores y varia para las diferentes especies. Sin embargo. se acepta un 28% como promedio para la madera en general. Por debajo del punto de saturacion de la fibra y al continuar el proceso de evaporación,la madera cede el agua contenida en sus paredes celulares, hasta alcanzar un punto en el cual el proceso se detiene. Este punto se conoce como "Humedad de Equilibrio" de la madera y depende fundamentalmente de la especie, la temperatura y la humedad relativa del ambiente. La pérdida de humedad por debajo de este estado de equilibrio solo podra conseguirse por me dio de tratamientos de secado en horno o estufa. De esta manera es posible obtener la sequedad completa o madera anhidra. La norma chilena de calculo de Construcclon en Madera (NCh 1198) define como madera en estado verde aquella cuyo contenido de humedad es superior al 30% y como madera seca aquélla cuyo contenido de humedad no es superior al 20%. En general, no se recomienda el uso con fines estructurales a madera cuyo contenido de humedad este comprendido entre 20 y 30 %. Por otra parte es deseable que la madera destinada a la construcclon tenga un contenido de humedad sImllar a la humedad de equilibrio del lugar en que ella prestara servicio,para evitar contracciones o hinchamientos a consecuencia de perdida o ganancia de humedad.

Modulo 1: Ciencia y Tecnología de la Madera _Enero_2013

2


Contenido de Humedad para distintas densidades

Densidad Debido a que el tamano de las cavidades celulares y el espesor de las paredes varian entre distintas especies madereras presentando variación también en una misma especie, de este la cantidad de materiaI lenoso por unidad de volumen también varia. La Densidad de un cuerpo es el valor formado por la masa del material y su volumen. La madera, por ser higrosc6pica, presenta aspectos aOn m&s complejos. Debido a que tanto la masa como el volumen de una pieza varlan con el contenido de humedad, es importante expresar la condicion bajo la cual la densidad es obtenida. De acuerdo a NCh 176 es posible definir: Densidad anhidra: Es la que relaciona la masa y el volumen de la madera anhidra.

Densidad normal: Es la que relaciona la masa y el volumen de la madera, ambos determinados a un contenido de humedad igual a 12 %. Densidad Baslca: Es la que relaciona la masa annldra de la madera y su volumen a un contenido de humedad mayor o igual que 30 % (estado verde).

Densidad Nominal: Es la Que relaciona la masa anhidra de la madera y su volumen a un contenido de humedad igual al 12 %. Densidad de referencia: Es la que relaciona la masa y el volumen de la madera ambos determinados a un mismo contenido de humedad. Peso seco Es la densidad aparente en kg/m3, con un contenido de humedad del 12%, efectuar un agrupamiento por rangos donde es posible obtener 5 grupos:  ML - Muy livianas D < 500 kg/m3  L - Livianas 500 < D < 650 kg/m3  SP - Semi-pesadas 650 < D < 800 kg/m3  P - Pesadas 800 < D < 950 kg/m3  MP - Muy pesadas D > 950 kg/m3

que permite

Contraccion La Norma NCh 176/3 define la "contraccion normaI". como la disminucion de dimensiones que sufre la madera al perder humedad bajo el punto de saturacion de las fibras, expresada como porcentaje de la dimensión del material en estado verde. Tamblién define el "colapso". como la disminucion irregular de dimensiones que sufre la madera de algunas especies al perder humedad en las primeras etapas de secado sobre el punto de saturaci6n de las fibras. que se

Modulo 1: Ciencia y Tecnología de la Madera _Enero_2013

3


caracteriza porel aplastamiento de las paredes celulares. La suma de la contracci6n normal mas el colapso. es la"contraccion total". La contracción es una de las características más indeseables de la madera y es la responsable en gran medida, de los inconvenientes y dificultades que se encuentran con ella en la construcción (Pérez, 1983). Cabe destacar que en la mayoría de las especies la contracción radial es sólo un 50% del valor de la contracción tangencial, manifestándose esta ultima como la de mayores valores. Proporcionalmente como un promedio de todas las especies, la contracción en las tres direcciones principales (tangencial, radial, longitudinal) tiene una razón de 100:50:1 aproximadamente (Pérez, 1983). Existe además una relación entre los coeficientes de contracción en dirección tangencial y radial (Ct/Cr). Cuanto más coincidentes sean las contracciones radial y tangencial, menos tensiones se producen en la madera y más estabilidad tendrá. Contraccion Lineal CN = Contraccion Normal Li = Dimension Inicial Lf = Dimension Final

Contraccion Volumetrica CV = Contraccion Volumetrica Vi = Volumen Inicial Vf = Volumen Final

Colapso: Reducclon de las dimensiones de la madera que ocurre durante un proceso de secado sobre el punto de saturacion de las fibras y que se debe a un aplastamiento de sus cavidades celulares. Este defecto no es admisible en la madera, pues puede afectar la resistencia y su apariencia externa, en forma de fisuras. La estabilidad dimensional . Es la propiedad del material de conservar las dimensiones al queda expuesto a distintas condiciones de temperatura y humedad.También llamada "juego de la madera" , es la que caracteriza a la misma por su comportamiento ante cambios de humedad. En esto los posibles cambios de forma y masa dependen principalmente de los valores de hinchamiento y contracción, los que pueden ser mucho mayores para maderas pesadas que para especies livianas que se ven ligeramente influenciadas. La dirección de las fibras tiene un significado especial en los valores de contracción e hinchamiento. El significado de la estabilidad dimensional tiene especial importancia en construcciones de marcos de puertas o ventanas, hojas de aberturas , pavimentos y revestimientos en general. Durantela vida útil de una estructura de madera,ésta se encuentra sometida a contracciones e hinchamientos continuos debido a las variaciones de temperatura y humedad ambientales. Estefenómeno se conoce como "trabajo" o"juego" de la madera. De este modo la contracción transversal, sea esta tangencial o radial es hasta 3 veces mayor que la longitudinal. Dureza Modulo 1: Ciencia y Tecnología de la Madera _Enero_2013

4


Es la resistencia de la madera a la identaclón (penetración). También se usa para señalar la resistencia al desgaste y el rayado. Dureza paralela: Corresponde a la dureza de la superficie normal a las fibras: Dureza normal: Corresponde a la dureza de la superficie paralela a las fibras. Relacion entre densidad y resistencia Determinandola cantidad de madera de verano Que existe en un anillo de crecimiento, relaciondola con la cantidad de madera de primavera. A mayor proporción de madera de verano. Mayor densidad, más resistencia. Fibra desviada Desviacion angular Que presentan los elementos longitudinales de la madera con respecto al eje longitudinal de la pieza. La fibra inclinada no afecta mayormente la apariencia de una pieza de madera. En cambio el efecto de la inclinacion de la fibra sobre la resistencia, es bastante fuerte, debido a la elevada anisotropia de la madera. Si un elemento contiene fibra inclinada y esta sometido a esfuerzos extremos de traccion o compresión en la madera se induce componentes de estas tensiones en direccion normal a la díreccion de las fibras. Que producen un conslderable debilitamiento de la resistencia de la pIeza en el sentido longitudinal Madera de reacción Madera anormal que suele formarse en algunas zonas limitadas de ramas o fustes, caracterizada por su color, consistencia y propiedades distintas del resto del leño, puede ser madera de compresion o madera de tension.  Madera de reaccion: Madera de reaccion que se forma en las coniferas generalmente es más clara que la madera normal.  Maderade tension: Madera de reacción que se forma en las latifoliadas. Las piezas que contienen madera de reacción se excluyen, pues ella presenta caracterlsticas enteramente diferentes de la madera normal, pudiendo involucrar un color diferente, alabeos exagerados, propiedades resistentes muy bajas, contracciones longitudinales anormales, etc El método más generalizado en la actualidad para determinar la inclinacion de la fibra consiste en usar el "detector de inclinación de la fibra". El surco que la aguja de este dispositivo deja en la superficie de la pieza indica la direcciande la fibra inclinada,

Modulo 1: Ciencia y Tecnología de la Madera _Enero_2013

5


Modulo 1: Ciencia y TecnologĂ­a de la Madera _Enero_2013

6


Informe de labotarorio de Propiedades Mecanicas de la madera 1. Introduccion : La Ley de Hooke con el diagrama de carga y deformación y la acción sobre los distintos plnos anisótropos constituyen los parámetros principales que desencadena todo el resto de la batería de razonamientos que se producen. El laboratorio de propiedades mecánicas de la madera pretende verificar el comportamiento de carga y deformación de la madera en diferentes planos de cortes y contenidos de humedad mediante materiales y equipos de precisión, basados en la metodología descrita en la norma Chilena. Se analiza el comportamiento mecánico en diferentes ensayos: Flexión, Compresión y Cizalle, y se observan los de tracción, y clivaje verificando la acción cargas externas sobre la piezas Flexión, se hace una comparación con pino radiata a diferente contenidos de humedad y el análisis de dos densidades en este caso pino y eucalipto; Compresión, se compara la compresión paralela a diferentes contenidos de humedad de madera con poca densidad (pino) y en una más densa (eucalipto) y se toman las dos densidades y son comparadas a igual contenido de humedad y en Cizalle, la comparación en pino radiata es en sus cortes radial y tangencial y en Eucalipto se hace con distintos contenidos de humedad, luego se toman las dos densidades y son comparadas con igual contenido de humedad en sus cortes radial y tangencial.

Probetas Pino radiata y Eucalipto Nitens de ensayo

Probetas Pino radiata y Eucalipto Nitens 25 x 25 x 100 mm

Probetas Pino radiata y Eucalipto Nitens 25 x 25 x 410 mm

Planos de anisotropía 2. Resumen El laboratorio de Propiedades Mecánicas de la madera pretende mediante un método científico, hacer pruebas de Flexión, Compresión y Cizalle. Se inicio tomando las probetas necesarias de acuerdo a la metodología asignada al grupo, se tomaron las probetas para nuestro análisis, estas fueron medidas, pesadas y se les tomo el contenido de humedad, antes de llevarlas a la maquina universal de ensayo donde se realizaron las pruebas de flexión, corte y cizalle a cada probeta. En cada prueba se tomaron los datos de Modulo 1: Ciencia y Tecnología de la Madera _Enero_2013

Maquina mecanicos

de

ensayos

Ensayo de Flexion

7


velocidad y carga de la maquina universal así como el momento de ruptura con el fin de poder hacer las comparaciones necesarias a cada probeta. Después de 24 horas se las probetas fueron pesadas para obtener la densidad. 3. Objetivos Verificar a traves de los ensayos el cumplimento de las propiedades mecanicas de la madera a flexion, compresion y cizalle en Pino Radiata y Eucalyptus Globulos con diferentes contenidos de humedad en los cortes tangencial y radial.        

Verificar flexion en pino radiata a distintos contenidos de humedad Verificar flexion a distintas densidades e igual contenido de humedad Verificar compresion paralela en pino radiata a distintos contenido de humedad Verificar compresion en eucalipto a distinto contenido de humedad Verificar compresion paralela a distintas densidades e igual contenido de humedad Verificar cizalle tangencial, radial en pino radiata y eucalipto a distintos contenido de humedad Verificar cizalle radial a distintas densidades e igual contenido de humedad Verificar cizalle tangencial versus cizalle radial a distintos contenidos de humedad

Carga y deformación en ensayo de flexion estatica

Carga y deformación en ensayo de flexion estatica

Carga y deformación en ensayo de flexion estatica, lectura de pantalla

4. Metodologia Se realizaron ensayos mecanicos para verificar las propiedades mecanicas de la madera.   

  

a. Ensayo de Flexion Estatica_ NCh 987 Metodologia: Probeta de 25mmx25mmx400mm El ensayo se realizo bajo los parametros establecidos en la norma NCh 987. Se aplica una carga continua, a una velocidad constante, 1,3 mmx mim, en la mitad de la luz de la probeta, midiendo las deformaciones poducidas por la carga hasta el punto de rotura. El procedimiento para realizar el ensayo es el siguiente : Medir el ancho a, b, y la altura de la probeta en el centro de la longitud. Pesado de las probetas en kg Colocacion de la pieza en el plano anisotropico correspondiente según la falla a producirse.

Carga y deformación en ensayo de Traccion radial

Carga y deformación en ensayo deTraccion radial

Probetas ensayo de Cizalle

Modulo 1: Ciencia y Tecnología de la Madera _Enero_2013

8


 

Ensayo a la rotura con valores en el soft de desplazamiento y carga, de manera de tener los indicadores para la construccion del grafico del MOE. El ensayo de flexión estática mide la resistencia que opone una viga a una carga puntual aplicada en el centro de la luz o distancia entre apoyos, aplicada en la cara tangencial más cercana a la médula de la probeta. Los parámetros que se determinan en el ensayo de flexión estática son : o Tensión en el límite de Proporcionalidad Ϭlp:Corresponde a la tensión unitaria máxima en flexión a que se puede someter el material sin que se produzcan deformaciones permanentes.(Zona Elastica)

o Módulo de Ruptura (Rf) : Corresponde a la tensión unitaria máxima en flexión que soporta un material, antes que se produzca la falla. Cualquier incremento adicional de carga sobre el material provocará la ruptura de éste. o Módulo de Elasticidad en Flexión (Ef)(MOE) Es la medida de la rigidez del material. Su cálculo se basa en la razón entre el esfuerzo por unidad de superficie y la deformación por unidad de longitud experimentada por una probeta sometida a flexión. Constituye un valor indicativo de la rigidez y es aplicable solamente a condiciones de trabajo de la zona dentro de la zona elástica de la curva versus deformación.

Probetas ensayo de Cizalle saturadas

Probetas ensayo de Compresion axial

Probetas ensayo de Compresion axial

Carga y deformación en ensayo de Cizalle

Contenido de Humedad (CH) y Resitencia_Grafico extraido: Publicacion CTT_Corma_2003

Modulo 1: Ciencia y Tecnología de la Madera _Enero_2013

Carga y deformación en ensayo de Clivaje

9


Ley de Hooke : diagrama de carga y deformacion Fuente: Perez Galaz Vicente Ing, Carballo Victor A. Manual de Construcciones en Madera. Nº10, Volumen 1, Infor, Corfo, ed. Santiago de Chile.1991. Disponible en Web : http://biblioteca1.infor.cl:81/query.asp

b. Ensayo de Compresion Paralela a la fibra_ NCh 973 Es la resistencia que opone una viga a una carga aplicada en el mismo sentido de la dirección de la fibra. La norma Chilena NCh 973, establece para la realización de este ensayo,probetas de sección transversal 5*5 cm y 20 cm de longitud, en este caso se utilizo una de 25mm x 25mm x 100mm  Metodologia:  El ensayo se realizo bajo los parametros establecidos en la norma NCh 973.  El ensayo consiste en aplicar, sobre una seccion transversal extrema de la probeta una carga cotinua a una velocidad de 0,6mm/min en direccion pararlela a las fibras de la madera, midiendo las deformaciones producidas por la aplicación de dicha carga hasta llegar al punto de falla de la probeta.El procedimiento para realizar el ensayo es el siguiente:  Se toma la medida de la probeta (largo, ancho y alto).  Se aplica la carga en forma continua en la maquina universal de ensayos a una velocidad de 0,6mm/min sin variar mas de un 25%, el ensayo se efectuo con una velocidad de 0,75mm/min.  Se mide las deformaciones por compresion paralela δ , que se producen en el tramo central.Registrandose la carga maxima, Q, obtenida durante el ensayo de la probeta.

Ensayo de Compresion Normal a la Fibra_Grafico extraido: Publicacion CTT_Corma_2003

Modulo 1: Ciencia y Tecnología de la Madera _Enero_2013

10


Los parámetros que se determinan en el ensayo de flexión estática son : o Tensión en el límite de Proporcionalidad o Tensión Máxima o de Ruptura Rcp o Módulo de Elasticidad en Compresión Paralela MOEcp c. Ensayo de Compresion perpendicular a la fibra, Fcn_ NCh 974 Las vigas son soportadas generalmente por apoyos locallzados en los extremos y en ubicaciones intermedias como se muestra en la figura. En est ecaso, la tensión cae con presion perpendicular a la fibra de la madera , y la resistencia debe ser lo suficientemente alta como para prevenir el aplastamiento. NCh 974 El paramero que se mide es la Tension de rotura por compresion Normal a la Fibra.

Ensayo de Compresion Normal a la Fibra_Grafico extraido: Publicacion CTT_Corma_2003

d. Ensayo de Cizalle Paralelo a la Dirección de las Fibras_NCh 976 Es la capacidad que tiene la madera para resistir fuerzas que tienden a causar el deslizamiento de una sección sobre otra adyacente a la anterior. Esta solicitación puede presentarse tanto en sentido paralelo como perpendicular a las fibras. Sin embargo debido a la alta resistencia de la madera a este último esfuerzo, no se considera el cizalle perpendicular en el estudio de las propiedades mecánicas. De todas formas dicha alta resistencia le otorga una seguridad total ante cualquier condición de uso. En el ensayo de cizalle paralelo a las fibras, se distinguen dos tipos desolicitaciones, según la ubicación del plano de falla respecto a las anillos de crecimiento

1

1_Cizalle Radial

2

2_Cizalle Tangencial

Ensayo de Ciizalle_Grafico extraido: Publicacion CTT_Corma_2003

Modulo 1: Ciencia y Tecnología de la Madera _Enero_2013

11


El paramero que se mide es la Tension de rotura por Cizalle, siendo la Resistencia al Cizalle Radial, mayor que el Tangencial, aquí nuevamente la estructura anatomica de la madera juega un papel de relevancia e. Ensayo de Clivaje_Nch 977 Es la resistencia que ofrece la madera a una solicitación que intenta rajarla en la dirección paralela a las fibras. Este ensayo entrega antecedentes acerca de la capacidad de unión entre las células que conforman la madera.En el ensayo de cizalle paralelo a las fibras, se distinguen dos tipos de solicitaciones según la ubicación del plano de la falla respecto a los anillos de crecimiento. o Clivaje Tangencial (Rclt) : La probeta es sometida a una solicitación que genera un plano de falla tangente a los anillos de crecimiento. o Clivaje Radial (Rclr) : La probeta es sometida a una solicitación que genera un plano de falla perpendicular a los anillos de crecimiento. 1

2

1_Clivaje tangencial

2_Clivaje Radial

Ensayo de Clivaje_Grafico extraido: Publicacion CTT_Corma_2003

Parametro a medir : o Tension de ruptura normal de clivaje f. Ensayo Traccion Normal a la fibra : Tangencial y Radial_NCh 975 Es la resistencia que opone una probeta de madera a una carga de tracción con dirección perpendicular a las fibras de la madera. Dependiendo de la posición del plano de falla respecto a los anillos de crecimiento, se distinguen dos tipos de solicitaciones de tracción normal. 1

1_Traccion tangencial

2

2_Traccion Radial

Ensayo de Traccion_Grafico extraido: Publicacion CTT_Corma_2003

Modulo 1: Ciencia y Tecnología de la Madera _Enero_2013

12


Tracción Normal Tangencial (R tnt) : Es aquella en la cual el plano de falla se dispone tangente a los anillos de crecimiento.  Tracción Normal Radial (R tnr) : Es aquella en la cual el plano se dispone  perpendicular al los anillos de crecimiento. El Parametro a medir es : Tension de Ruptura Normal de traccion g. Ensayo de Dureza_ NCh 978 La dureza determina la resistencia que ofrece la madera a la penetración de cuerpos de mayor solidez y consistencia que ella. Para la realización de este ensayo se debe conectar a la máquina de ensayo, un dispositivo que posee una esfera de acero de 11,3 mm de diámetro, la cual se hace penetrar a una probeta normalizada, según la norma Chilena NCh 978.

Ensayo de Dureza_Grafico extraido: Publicacion CTT_Corma_2003

El parametro medir es : Tension de Dureza h. Ensayo Extraccion de clavo_NCh 979 Esta propiedad mecánica tiene por objeto entregar una medida indicativa del grado de sujeción existente entre la madera y los elementos de unión más usados, como es el clavo. Esta resistencia se mide por la fuerza necesaria para extraer un clavo de la madera. Las especificaciones que regulan este ensayo están dadas en la Norma Chilena NCh 979, respecto a la geometría de la probeta y a la ubicación de los clavos

Ensayo de extraccion de clavo_Grafico extraido: Publicacion CTT_Corma_2003

Modulo 1: Ciencia y Tecnología de la Madera _Enero_2013

13


5. Equipos, Materiales y Herramientas

Probetas par prueba de Tracción Probetas par prueba de Tracción

Probetas par prueba de Tracción

Probetas par prueba de Tracción

Probetas par prueba de Tracción

Probetas par prueba de Tracción

Probetas par prueba de Tracción

Probetas par prueba de Tracción

Probetas par prueba de Tracción

Los ensayos se realizaron mediante la maquina universal de ensayos, con probetas de Pino Radiata de 25x25x100 mm, y 25x25x400mm, Secas y saturadas de las cuales se tomaron los datos dimensionales, y peso, en estado verde y luego de 24 hs de estufa. Se pesaron las probetas secas y saturadas, obteniendose la Densidad Basica de cada muestra y su contenido de humedad. En Eucalipto nitens, 25x25x400mm, seco y saturado, se procedio de la misma forma, aumentandose la velocidad de la prueba para ver como se manifestaban las distintas variable. Las probetas tenian planos radiales y tangenciales, según el tipo de ensayo, tealizandose carga hasta el limite de proporcionalidad, y carga maxima. Se trabajo con limite de proporcionalidad, tension de ruptura, modulo de Elasticidad, y los contenidos de humedad de cada probeta. Modulo 1: Ciencia y Tecnología de la Madera _Enero_2013

14


6. Resultados a. Flexion Unitaria en el limite de la proporcionalidad Calculos segĂşn Norma NCh 987

Probeta 4_1 (V = 1,30 mm/min)

Probeta 4_2 (V = 1,30 mm/min)

Modulo 1: Ciencia y TecnologĂ­a de la Madera _Enero_2013

15


Probeta 4_3 (V = 1,30 mm/min)

Probeta 4_4 (V = 1,30 mm/min)

Probeta 4_5 (V = 20 mm/min)

Modulo 1: Ciencia y TecnologĂ­a de la Madera _Enero_2013

16


Probeta 4_6 (V = 20 mm/min)

Tabla de valores

Formulas de Flexion LP, Tension de rotura, y MOE Flexion LP Conclusiones : ď&#x201A;ˇ Respecto del Contenido de Humedad 1. Diferente contenido de humedad varia la resistencia mecanica aun en la misma especie. En caso del pino radiata la probeta 4_1(V) Y la 4_2(S) reaccionan de manera diferente en donde la de mayor saturacion tiene mayor densidad, pero cae en su resistencia. 2. El contenido de humedad vuelve mas densa la pieza, pero al mismo tiempo la torna mas fragil, disminuyendo su modulo de elasticidad MOE, y la carga maxima de rotura. 3. Cambia el volumen de las piezas, dada la capacidad higroscopica de la madera para poder absorver y ceder agua al medio ambiente.Las piezas saturadas aumenan su volumen y se deforman en el caso del eucalipto. Modulo 1: Ciencia y TecnologĂ­a de la Madera _Enero_2013

17


4. La carga en el punto de la linea de proporcionalidad de la zona elastica desciende notablemente afectando directamente al modulo de elasticiad, en las probetas saturadas. 5. La saturacion de agua en las probetas afecta restando todas las propiedes mecanicas. 6. El contenido de humedad tambien varia con las distintas especies, dada la capacidad higroscopica particular de cada una.  Respecto de la Densidad 7. A mayor densidad mejor comportamiento mecanico en probetas secas (CH12%) 8. Aparte de los ensayos de resistencia mecanica,la densidad de una pieza de madera,es el criterio mas satisfactorio para determinar su resistencia. 9. Las diferencias de composicion de la madera entre especies y dentro de la misma ,es la primera causa de la variacion de la densidad. 10. El grosor de las pared celular y el tamaño de las porosidades, es una variables significativas que establece la diferencia de resistencia mecanica .La densidad de la madera varia aun en diferentes secciones del mismo arbol. 11. A mayor numero de anillos de crecimiento por unidad de longitud mayor densidad, y mayor resistencia. 12. Determinando la cantidad de madera de verano que existe en un anillo de crecimiento, y relacionandola con la cantidad de madera de primavera, se puede afirmar, que a mayor proporcion de madera de verano, mayor densidad, y mas resistencia.  Respecto de la Flexion: 13. El MOE mas alto le otorga al eucalipto una mayor rigidez tipica de las latifoliadas, pero al mismo tiempo se muestra con menos capacidad de deformacion que la hace mas fragil. 14. La Zona elastica se maniefiesta hasta un punto llamado limite de proporcionalidad, en la cual las deformaciones son proporcionales a las cargas, manteniendose este mismo criterio para todo el material madera, con mayor o menor diferencia según la especie. 15. El cambio de velocidad del ensayo afecta la resistencia a la rotura, un ensayo muy rapido debiera de aumentar la capacidad de la resistencia a la carga, sin embargo en el ensayo no se evidencia este fenomeno y los rangos se mantuvieron el en promedio. b. Compresion paralela en el limite de la proporcionalidad

Probeta 4_7 (V = 0,75 mm/min) Pino radiata Seco

Modulo 1: Ciencia y Tecnología de la Madera _Enero_2013

18


Probeta 4_8 (V = 0,75 mm/min) Pino radiata Saturado

Probeta 4_11 (V = 0,75 mm/min) Eucalipto seco Seco

Modulo 1: Ciencia y TecnologĂ­a de la Madera _Enero_2013

19


Probeta 4_12 (V = 0,75 mm/min) Eucalipto Saturado

Tabla de valores

Formulas de Compresion Paralela, Tension de rotura, y MOE Compresion Paralela. Conclusiones : 1. Definitivamente es la mejor cualidad mecanica que tiene la madera en resistenca de cargas, en promedio de valores de Carga maxima de 2000 kg, superando a otros materiales. 2. En probetas saturadas las cargas maximas se reducen en un 40%, pero se muestran altas en promedios de 1400kg de carga maxima. 3. La piezas de maderas comprimidas deben estar trabajadas perfectamente axiales, ya que su comportamiento al pandeo longitunal no presenta las mismas propiedades que a la compresion. 4. Los cambios de dimension longitudinales son despreciables, en valores de 1 mm en largo , en un promedio menor a 2mm en el ancho y el espesor, en probetas saturadas y secas.

Modulo 1: Ciencia y TecnologĂ­a de la Madera _Enero_2013

20


5. Visiblemente las probetas ensayadas no se afectaron visiblemente al momento de llegar a la carga maxima, solo se evidencia un ligero aplastamiento en los bordes, no manifestando el plano de carga caracterirtico en el centro, o con algun descentrado en corte. c. Ensayo Cizalle Radial y Longitudinal :

Conclusiones : 1. La se manifiesta plena, con desplazamiento vertical 2. Se evidencia el mismo comportamiento en las probetas saturadas, con resistencias menores, comparadas con sus pares secas. 3. Independientemente de la especie se mantiene la tendencia de menor resistencia a cargas maximas de rotura. 4. En general tienen un exelente comportamiento a estas cargas de cizalle, superando los 1000kg. 5. El ensayo con probetas de planos de falla radiales tienen una mayor capacidad de carga que la cizalla tangencial, aquí la estructura anatomica juega un papel relevante en la resistencia a las cargas maximas. Otras variables respecto de la estructura anatomica de la madera comportamiento mecanico

que afectan al

a. Consecuencias de la variabilidad del ancho de los anillos  Cambios en la densidad de la madera  Variaciones en la resistencia mecánica  Cambios en la contracción e hinchamiento b. Variabilidad del diámetro de las células de médula a corteza • Aumenta el diámetro de las traqueidas • Aumenta el volumen de las traqueidas • Aumenta el diámetro de los vasos • Aumenta moderado del diámetro de las fibras c. Variabilidad del espesor de la pared celular de médula a corteza : • Aumenta progresivamente el espesor de la pared en madera de verano • Aumenta menos notable el espesor pared en madera de primavera • En general para coníferas y latifoliadas aumenta progresivamente el espesor de la pared de medula a corteza d. Variabilidad del ángulo microfibrilar • Angulo fibrilar es inversamente proporcional al largo de las fibras Modulo 1: Ciencia y Tecnología de la Madera _Enero_2013

21


• Disminuye el ángulo fibrilar de médula a corteza e. Variabilidad de las dimensiones de las células con la altura del árbol • El largo de las traqueidas y fibras aumenta de la base (Raiz), a la base de la copa viva y disminuye luego hasta la cima • Desplazamiento hacia arriba del largo de las fibras con la edad del árbol • En general el largo máximo de las fibras se localiza cerca de la corteza aproximadamente entre 1/3 y 1/2 de la altura de base de copa. f. Variabilidad de médula a corteza • Largo de las fibras mayor • Diámetro de las células mayor • Espesor de la pared celular mayor • Angulo fibrilar menor

Bibliografia : Fuente: Perez Galaz Vicente Ing, Carballo Victor A. Manual de Construcciones en Madera. Nº10, Volumen 1, Infor, Corfo, ed. Santiago de Chile.1991. Disponible en Web : http://biblioteca1.infor.cl:81/query.asp

Modulo 1: Ciencia y Tecnología de la Madera _Enero_2013

22

Informe propiedades mecanicas de la Madera  

Laboratorio Prop. Mecanicas UBB

Read more
Read more
Similar to
Popular now
Just for you