ASTM D3501 - Métodos de Ensayo en compresión para paneles e structurales basados en madera 1. Alcance 1.1. Estos métodos de ensayo cubren la dete rminación de las propiedades de los paneles estructurales basados en madera, entre estos están el contrachapado, waferboard, OSB y compuestos de chapas y capas de madera. 1.2. Método A, Ensayo de compresión para pequeñas probetas – Este método se aplica a pequeñas probetas que son uniformes con respecto a sus propiedades elásticas y de resistencia. Dos tipos de ensayos son empleados, uno para evaluar tanto la propiedad elástica y de resistencia a la compresión, y la segunda solo para evaluar la resistencia máxima. 1.3. Método B, Ensayo de compresión para probetas grandes – Este método emplea probetas grandes y que respondan bien a las variables de fabricación y características de crecimiento que influencien en las propiedades de compresión de paneles estructurales. 1.3.1. Este método está dirigido a cumplir los siguientes objetivos: 1.3.1.1. Comparar los ensayos de paneles estructurales. 1.3.1.2. Evaluar los efectos del contenido de humedad en las propiedades de resistencia de paneles estructurales, 1.3.1.3. Determinar las propiedades de resistencia 1.3.1.4. Evaluar los efectos de la materia prima y las variables de fabricación en las propiedades de compresión de los paneles. 1.4. Los valores fijados en unidades de pulgadas-libra deben considerarse como estándar. Los valores dados entre paréntesis son conversiones matemáticas a las unidades del SI que son entregadas para mejor información y no son consideradas como est ándar. 1.5. Esta norma no entrega medidas de se guridad, el usuario tiene la responsabilidad de establecerlas. 2. Documentos de referencia 2.1. Normas ASTM
D2395 Métodos de ensayo para densidad y gravedad específica (densidad relativa) de madera y materiales basados en madera. D4442 Métodos de ensayo para medidas directas direc tas de contenido de humedad de madera y materiales basados en madera. 3. Significancia y uso 3.1. Estos métodos determinan la resistencia a la compresión de los paneles estructurales en respuesta a esfuerzos que actúan e n el plano del panel. 3.2. Método A- Este método es aplicable a paneles estructurales de propiedades uniformes dentro del panel. Es utíl para evaluar el contrachapado limpio, chapas de grano recto, y para determinar el efecto de los tratamientos químicos o preservativos, para construcción, dirección principal con respecto a la dirección del esfuerzo, y otras variables que influencien de forma esperada en el panel. 3.3. Método B 3.3.1. Las propiedades de compresión obtenidas por este método son una aproximación fiable de la resistencia del panel completo.
3.3.2. Las propiedades de compresión son influenciadas por el pandeo, sin embargo, este efecto puede ser eliminado en este ensayo restringiendo los bordes de las probetas. 3.4. Es recomendable que cuando las comparaciones son hechas, que el mismo método y tamaño de la probeta sea usado durante el ensayo. 4. Control del contenido de humedad 4.1. Las condiciones de las muestras de los paneles est ructurales para ser ensayados a un especifico contenido de humedad o humedad relativa se aproximan a peso constante en condiciones atmosféricas controladas antes de ensayarse. Para paneles usados bajo condiciones secas, una humedad relativa de 65 ± 2 % a una temperatura de 68 ± 6 °F (20 ± 3 °C) es preferida 5. Variables que influencian las propiedades de compresión de paneles estructurales 5.1. Contenido de humedad – Cortar una muestra que tiene un contenido de humedad mínimo en el área de 2 in2 (13 cm2) desde las áreas limpias del espécimen y pesar inmediatamente después de cada ensayo. El contenido de humedad de las muestras desde los grandes especímenes del método B deben tener un área mínima de 8 in2 ( 52 cm2). Si la inspección de los bordes de un panel de contrachapado revela la presencia de nudos en cualquier capa, elegir una segunda muestra. Las m uestras de contenido de humedad también sirve para la determinación de la gravedad especifica, estas deben estar libre de vacíos. La determinacion contenido de humedad deben ser hechas de acuerdo con el método de ensayo D4442. 5.2. Gravedad especifica – Se determina de acuerdo con D2395. La probeta puede ser la misma que para la determinación del contenido de humedad pero debe tener un volumen de al menos 1 in 3 (16 cm3) para probetas pequeñas y al menos de 3 in3 (49 cm3) para probetas grandes, y deben e star libres de nudos o huecos visibles.
Método A 6. Dirección del grano, fibra o capas 6.1. La dirección de las chapas individuales, laminaciones o capas deben ser paralelas, perpendiculares o inclinadas en cualquier otro ángulo requerido con respecto al largo de la probeta. 7. Probeta de ensayo 7.1. La probeta debe ser rectangular en su sección transversal. El espesor, ancho y largo de cada probeta debe ser medido con una precisión de no menos ±0,3% o 0 ,001 in (0,02 mm), cualquiera sea el largo. 7.2. Cuando el ensayo sea para evaluar ambas propiedades (elástica y de resistencia), el tamaño de las probetas deben ser: 7.2.1. Para materiales sobre ¼ in (6 mm) de espesor, las probetas debes tener un espesor igual en todo el material y el ancho debe ser como minimo de 1 in (25 mm), pero no menos que su espesor. El largo no debe ser mayor que 7 veces la menor dimensión de la sección transversal. 7.2.2. Para materiales de 1/4 in (6 mm) o menos en espesor, la probeta debe tener las siguientes dimensiones: espesor igual que el material; el ancho nominal de 1 in (25
mm) y un largo de 4 in (100 mm). Tales probetas deben ser sujetas lateralmente a través del ensayo. 7.2.3. Cuando en los ensayos se evalue la re sistencia a la compresión máximasolo se requerirá un tipo alternativo de probeta, de ancho 4 in (100 mm) y de largo igual a 6 veces el grosor. 7.2.4. Las terminaciones de las superficies de la probeta deben ser lisas y paralelas entre si y en angulo recto con su longitud. 8. Evaluación de las propiedades de resistencia y elásticas. 8.1. Se apoyan lateralmente las probetas de e spesor ¼ in (6 mm) o menos para e vitar el pandeo durante la prueba, esto se hace con las probetas destinadas a obtener los datos de deformación de carga, pero estos no deben ejercer presión contra los lados de la muestra. Estos soportes no deben restringir la deformación normal de compresión bajo la carga. Un satisfactorio método de proporcionar soporte l ateral es ilustrado en la figura 1, y el diseño de detalle del aparato se muestra en la figura 2 .
Figura 1. Ensayo de compresión de un delgado panel e structural, soportado lateralmente, mostrando el espejo compresometro de marten, para medición de deformaciones en dos caras opuestas.
Figura 2. Aparato de soporte lateral 9. Procedimiento de carga 9.1. Aplicar la carga a traves de un bloque esférico de apoyo preferiblemente en suspensión del tipo autoalineado. Aplicar la carga con una continua velocidad del ca bezal, donde la falla sea causada entre 3 a 10 minutos de haber empezado la c arga. Una velocidad de 0,003 in/in (mm/mm) de largo de la probeta por minuto dentro de una variación permisible de ±25% es usualmente demostrado satisfactorio. 9.2. El tiempo de medida desde la iniciación de la carga a la carga máxima se registra al ½ min más cercano. 10. Curva de carga-deformación 10.1. Tomar los datos de la curva para dete rminar el módulo de elasticidad y el límite proporcional. Elegir incrementos de carga de modo que no sean menos que 12 lecturas de carga y deformación, estos son llevados al límite proporcional. Leer la deformación al más cercano 0,0001 in (0,002 mm). Fijar compresómetro sobre la parte central del largo de la probeta, con los puntos de fijación a no menos que ¾ in (18 mm) desde el extremo de la probeta. La figura 3 muestr a un tipo de compresómetro de r odillo de madera, con un 2-in (50 mm) de longitud de re ferencia adecuado para probetas de 3 ½ a 6 in (90 a 150 mm) de largo. Un arreglo adecuado de una ventana de maten tiene unos 2 in (50 mm)de largo calibrado para medidas de deformación de los soportes laterales es mostrado en la figura 1.
11. Ensayo alternativo para la evaluación de la resistencia máxima 11.1. En este ensayo, se aplica la carga a traves de un bloque esfér ico de carga, con una continua velocidad de movimiento de la cruceta, produciéndose la falla entre 3 a 10 minutos después de iniciado la carga. La velocidad de carga de 0,003 in/in (mm/mm) por minuto es sugerida. Esta se debe modificar si la falla no se produce entre 3 y 10 min. Registrar la máxima fuerza de aplastamiento y calcular su esfuerzo máximo.
Figura 3 Prueba de compresión de la madera contrachapada, mostrando un prima roller compresometro adjunto (2-in longitud calibrada) que proporciona una deformación promediada de dos caras opuestas.
Método B – Ensayo de compresión para probetas grandes 12. Probetas de ensayo 12.1. Estas deben ser cortadas con precisión con todos sus bordes en angulos rectos. Las dimensiones de la probeta deben ser de 7 ½ (190 mm) de ancho y 1 5 in (381 mm de largo, medidos con una precisión de no menos ±0,3% 12.2. Para eliminar el pandeo se debe se guir las siguientes relaciones Largo/espesor: 12.2.1. Una relación de 20 o menos, si los datos solo han sido registrados hasta el limite proporcional. 12.2.2. Una relación de 10 o menos, si solo se requieren los datos de resistencia. 12.2.3. En orden de obtener el espesor-longitud especificado, es necesario, en algunos casos, pegar uno o dos probetas más e n la parte posterior. 13. Procedimiento de carga 13.1. Aplicar la carga a traves de conexiones con bisagras en la cabeza superior de la máquina de ensayo, para permitir cualquier desviación desde el e xtremo paralelo de la probeta, y permitir el ajuste de la probeta en una dirección. El pandeo puede ser restringido por el uso opcional del equipo mostrado en la figura 4 . Si se restringe su uso, mantener la probeta libremente por el carril de restricción. Se aplica la carga continuamente en todo momento, con una velocidad del cabezal de movimiento con tal que sufra la falla entre los 3 y 10 minutos después de iniciada la carga. La velocidad es de 0,035 in/min (0,9 mm/min) ±25% es sugerido. Esta entrega una velocidad de deformación aproximada de 0,002 in/in*min (0,002 mm/mm*min). El equipo típico de carga es mostrado en la figura 5 y figura 4. 14. Curva de carga-deformación 14.1. Tomar los datos de las curvas para determinar el modulo elástico y el limite proporcional. Elegir incrementos de carga que no sean menos que 12 lecturas de carga y deformación, estas son tomadas para el límite proporcional. Tomar las lecturas de deformación al más cercano 0,0001 in (0,002 mm). Tomar la deformación sobre la parte central de ambos lados de la probeta con una longitud calibrada de 5 in (127 mm). Usar el promedio de estas dos lecturas en el cálculo del módulo de elasticidad. Un adecuado arreglo es mostrado en la figura 4 con la deformación medida por transductores montados en los lados opuestos de la probeta. Registrar la carga y la deflexión eléctricamente y mostrar los datos continuos en un dispositivo adecuado. 15. Calculo de resultados 15.1. Calcular resultados 15.1.1. Modulo de elasticidad para la compresión se debe calcular de la siguiente manera: Ec = (P/d)*(L)/A (ver nota 1) Donde Ec : Modulo de elasticidad para la compresión P/d : Pendiente de la porción lineal de la curva de carga-deformación
L: Deformación de largo calibrado (in) A: Area de la sección (in2) Nota 1: Reportar la rigidez de compresión en la capacidad basal (como EAc (lb) o EAc/ancho (lb/ft)) es una aceptable alternativa. Nota 2: Las técnicas normales para determinar la pendiente de la curva cargadeformación, como medidad de la máxima pendiente bajo el limite proporcional, es frecuentemente difícil de aplicar para los ensayos de rigidez en compresión debido a la ausencia de una parte lineal o limite de proporcionalidad fácilmente identificable. Una adecuada técnica para determinar la pendiente es determinar el mejor ajuste lineal en un rango de 5 a 35% de la carga de rotura. En cualquier caso, los datos que abarcan un rango de al menos 20% de la ultima carga e incluyen cargas hasta e incluyendo el esfuerzo de diseño se deben utilizar. 15.1.2. La resistencia a la compresión debe ser calculado de la siguiente forma: Fc = Pmax/A Donde: Fc: Resistencia a la compresión (psi) Pmax: Carga máxima (lb) A: Area Sección transversal Nota 3 – Informes esfuerzos de compresión sobre una capacidad base (como FcA/ancho) son aceptables. 16. Informe 16.1. Las probetas del panel estructural, deben ser descritas la especia, construcción, y el adhesivo tipo usado en su fabricación, y la direcc ión principal con respecto a la dirección de carga. 16.2. La descripción del método de ensayo de compresión usado, incluyendo si se usó un equipo de restricción opcional (para método B), y la deformación calibrada. 16.3. Los datos para probetas individuales y los promedio de las probetas en su c aso se incluirán los siguientes: 16.3.1. Espesor del panel 16.3.2. Construcción y espesor de las chapas (paneles de contrachapado) 16.3.3. Chapas o especies proporcionadas 16.3.4. Contenido de humedad 16.3.5. Gravedad especifica 16.3.6. Tiempo transcurrido para la falla 16.3.7. Curva de carga-deformación o carga de falla 16.3.8. Descripción de la falla 16.3.9. Rigidez de compresión y resistencia a la compresión 16.3.10. Modulo Elastico y ultima fuerza de compresión. 17. Presición y tendencia 17.1. La tendencia de estos métodos de ensayo no han sido determinado debido a la ausencia de norma aplicable referente al mater ial.
17.2. La precisión de estos métodos no ha sido determinada 17.3. La norma esta basada en un estudio interlaboratoio de compresión y rigidez de contrachapado y osb usando el método B, la reproducción de la desviación estándar fue encontrada que varia entre 173000 lb/ft y 1870000 lb/ft para paneles con rigidez de compresión en un rango entre 3940000 lb/ft y 7950000 lb/ft.
Figura 4. Método B, maquina de c arga mostrando una probeta montada con un transductor de medidad de deformación.
Figura 5. Método B, máquina de carga
