Ensayo de Flexión en Madera UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FIM [PDF]

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA Facultad de Ingeniera Mecánica Laboratorio de Mecánica N°4

Informe Técnico MC327A-2017-02

ENSAYO DE FLEXION EN MADERA Solicitante: Ing. Paredes Jaramillo Santiago Fecha: UNI -03 de Octubre del 2017.

1. INTRODUCCION Se recibió dos probetas de madera para realizarse la prueba de flexión, este ensayo es complementario al de tracción, para aquellos casos en donde la prueba de tracción no da resultados convincentes. 2. DE LA MUESTRA Se identificó según el cliente como: 

MADERA (2): Las dimensiones globales son: Largo = 1 400 mm., ancho = 7 cm, espesor = 1 pulgada, cuyo material es de madera huayruro.

3. PROCEDIMIENTO DE ENSAYO  Medición del centro del largo de la madera.  Calculo del span según norma ASTM D143.  Aplicación de carga en la primera madera para conocimiento de carga de rotura.  Ensayo de flexión en las maderas restantes. 4. EQUIPOS UTILIZADOS  Maquina Universal de Ensayos mecánicos, marca AMSLER; capacidad 5 Ton., aproximación de  1kg.  Vernier digital marca MITUTOYO, aproximación de  0.01mm.  Wincha de 5m. marca STANLEY.  Reloj comparador. 5. CONDICONES DE ENSAYO Medio ambiente Página 1 de 8

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA Facultad de Ingeniera Mecánica Laboratorio de Mecánica N°4 6. CÁLCULOS PREVIOS Según norma Largo

Especimen 1 760 mm

Especimen 2 410 mm

Muestra Largo

1400 mm

1400-410

P-P410

1400-760

P-P760

P =

2.8286(P760-P410)+P410

Interpolando P

Espacio entre rodillos 1350 mm

Velocidades 4.7 mm/min

Carga 215.61 kg

P760

710 mm

2.5 mm/min

890 N

P410

360 mm

1.3 mm/min

220 N

7. DATOS OBTENIDOS Utilizando la Probeta N°0 pudimos obtener los siguientes datos: Carga de rotura 185 Kgf

Utilizando la Probeta N°1 pudimos obtener los siguientes datos: Carga [kg] 11 23 35 45 55 62 75 88 107

flecha (mm) 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA Facultad de Ingeniera Mecánica Laboratorio de Mecánica N°4 8. RESULTADOS Se efectuó el ensayo de flexión en madera con aplicación de carga en la sección central de 1400 mm del mismo. La primera probeta se sometió hasta llegar a la carga de rotura, luego con la probeta restante se aplicó cargas hasta la mitad de la rotura.

PROBETA 1 FLECHA (mm)

FUERZA APLICADA [kg]

0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45

11 23 35 45 55 62 75 88 107

Se registró las curvas de carga-deflexión para ambas probetas

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Fuerza vs. deflexión Laboratorio: 4

110 105

MAX. CARGA 107 Kg

100

FLECHA 0.45 mm

Probeta N°: 1 Tipo de test: FLEXION

95

Carga: CENTRO

90

Span: 1350 mm.

85

Maquina: AMSLER

80

Velocidad de prueba:

4.7 mm/min.

75

Largo: 1400 mm

Fuerza [kg]

70

65

Ancho: 7 cm.

60

Espesor: 1 in.

55

Nota: LA MADERA

50

NO LLEGO A SU PUNTO DE ROTURA.

45 40 35 30 25 20 15

10 5 0 0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

0.30

0.35

0.40

0.45

0.50

Flecha [mm]

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA Facultad de Ingeniera Mecánica Laboratorio de Mecánica N°4 9. APLICACIONES La utilización de la madera como sistema constructivo o como elemento estructural ha acompañado al hombre a lo largo de toda la historia. Actualmente la evolución de su tecnología permite obtener productos estructurales más fiables y económicos, y su mejor conocimiento, tanto desde el punto de vista estructural como ecológico y medioambiental, la permite competir con el resto de los materiales estructurales. Desde el punto de vista ecológico, la energía necesaria para la fabricación de la madera es nula (el árbol utiliza la energía solar) y la energía consumida en el proceso de su transformación es muy inferior a la requerida por otros materiales:  1 tonelada de madera: 430 Kwh  1 tonelada de acero: 2.700 Kwh  1 tonelada de aluminio: 17.000 kwh Si se comparan las propiedades de la madera como material estructural con las del acero o el hormigón, se pueden extraer las siguientes conclusiones:  Elevada resistencia a la flexión, sobre todo en relación a su peso propio (la relación resistencia/peso es 1,3 veces superior a la del acero y 10 veces la del hormigón).  Alta capacidad de resistencia a tracción y compresión en dirección paralela a la fibra.  Escasa resistencia a cortante. Esta limitación se presenta también en el hormigón pero no en el acero.

 Escasa resistencia a compresión y a tracción en dirección perpendicular a la fibra. Sobre todo en tracción, lo que supone una característica muy particular frente a los otros materiales.

 Bajo módulo de elasticidad, mitad que el del hormigón y veinte veces menor que el del acero. Los valores alcanzados por el módulo de elasticidad inciden sustancialmente sobre la deformación de los elementos resistentes y sus posibilidades de pandeo. Este valor neutraliza parte de la buena resistencia a la compresión paralela a la cual se ha hecho referencia anteriormente.

 Buen comportamiento en situación de incendio.

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA Facultad de Ingeniera Mecánica Laboratorio de Mecánica N°4 Comportamiento al fuego de la madera La madera y sus productos derivados están formados principalmente por celulosa y lignina, los cuales se componen de carbono, hidrógeno y oxígeno. Estos componentes la hacen combustible. Sin embargo la madera maciza no arde rápidamente y son realmente pocos los casos en los que en un incendio haya sido el primer material en arder. Sin la presencia de llama, la madera necesita una temperatura en la superficie superior a 400 ºC para comenzar a arder en un plazo de tiempo medio o corto. Incluso con la presencia de llama se necesita una temperatura en la superficie de unos 300 ºC durante un cierto tiempo antes de que se produzca la ignición. A pesar de que la madera sea un material inflamable a temperaturas relativamente bajas, en relación con las que se producen en un incendio, es más seguro de lo que la gente cree por las siguientes razones:  su baja conductividad térmica hace que la temperatura disminuya hacia el interior  la carbonización superficial que se produce impide por una parte la salida de gases y por otra la penetración del calor, por lo que frena el avance de la combustión  y al ser despreciable su dilatación térmica no origina esfuerzos en la estructura ni empujes en los muros. La capa carbonizada es 6 veces más aislante que la propia madera. De esta forma el interior de la pieza se mantiene frío y con sus propiedades físicas y mecánicas inalteradas. La pérdida de capacidad portante de la estructura se debe a una simple reducción de la sección, más que a una pérdida de resistencia del material.

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Ventajas: 



La madera es un material con gran capacidad de aislamiento térmico lo que supone una importante ventaja en caso de incendio. El uso de la madera en la construcción está indicado para zonas con riesgo sísmico, ya que gracias a la liviandad del material es de reducida masa y por lo tanto tiene un elevado coeficiente antisísmico.



Respecto a su bajo peso específico, la madera tiene óptimas características de resistencia mecánica y tiene además óptimas características como aíslante térmico.



La madera es muy resistente a los ataques de sustancias químicas y puede ser utilizada en ambientes especiales (como por ejemplo, piscinas, cobertizos industriales, etc.); tiene la capacidad de absorber la humedad del aire, acumularla y restituirla a esta última.



Las estructuras relacionadas con las construcciones de madera pueden ser fácilmente prefabricadas, lo que significa un ahorro, tanto en términos de tiempo como en costo de montaje. Los edificios construidos con madera son fácilmente desmontables y las estructuras de madera pueden ser recicladas o re-utilizadas.



Tecnologías modernas, como el encolado, permiten producir elementos estructurales cuya longitud supera en mucho los límites establecidos por el crecimiento del árbol.



No sufre oxidación

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Desventajas: 

Fácilmente combustible (En caso de que no existe tratamiento previo)



Ataque de agentes orgánicos (Hongos, insectos)



Es Higroscópico (Aumento de volumen y disminución de volumen al tomar o perder agua)



Es necesario realizar un diseño casi perfecto (que cobra más importancia que al usar otros materiales) para asegurar la resistencia del edificio ante diferentes condiciones ambientales, en constante cambio por factores bióticos y de intemperismo.



El mantenimiento regular se vuelve una necesidad impetuosa.



Un edificio comercial o residencial pensado en madera se puede convertir en un problema cuando se busca grandes tamaños.

10. CONCLUSIONES

 

Según sus propiedades mecánicas la madera se asemeja al ASTM - D143. La deflexión o flecha después del ensayo, sin carga es la siguiente:  Probeta 1: 0 mm. Madera con 107 Kg de trabajo es aceptable a una velocidad de 4.7 mm/min.

11. ANEXO:

 

Fundamento teórico Graficas obtenidas del ensayo

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