UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTÍN ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL
CURSO: TECNOLOGÍA DE MATERIALES TEMA: ENSAYOS DE MADERA
INTEGRANTES: -LLANOS COLQUEHUANCA JOSE WIILY -NEIRA CONCHA JOSE ALBERTO ALONSO
-2010-
1 OBJETIVOS.
-conocer e identificar ala madera con un elemento usado en el proceso constructivo - reconocer las propiedades fisicas del eucalipto asi como sus ventajas y desventajas en su uso en el proceso constructivo 2
MARCO TEORICO
Madera La madera fue el primer material de construcción de que dispuso el hombre. Además de usarla como combustible y como arma defensiva, la cabaña con estructura de madera y cubierta de ramas le proporcionó una defensa contra la intemperie. Luego la emplearía en la construcción de puentes y barcos. La técnica de laminación relacionada con el uso decorativo de la madera es conocida por los egipcios desde el 3000 a. de C. Su carencia de maderas de calidad les llevaba a técnicas de enchapado y marquetería.
A . Estructura de la Madera
La Madera está constituída por una aglomeración de células tubulares de forma y longitud muy variables. Si damos un corte transversal se aprecian diversas zonas: Médula y radios medulares: Es la parte central, la más antigua, y se forma por secado y resinificación. Forma un cilindro en el eje del árbol y está constituída por células redondeadas que dejan grandes meatos en su ángulos de unión. Duramen: Es la parte inmediata a la médula o corazón, formado por madera dura y consistente impregnada de tanino y de lignina, que le comunica la coloración rosa. Albura: La albura es la madera joven, posee más savia y se transforma con el tiempo en duramen al ser sustituído el almidón por tanino, que se fija en la membrana celular, volviéndola más densa e imputrescible. Cambium: Es la capa generatriz, que se encuentra debajo de la corteza fomada por células de paredes muy delgadas que son capaces de transformarse por divisiones sucesivas en nuevas células, formándose en las cara interna células •
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de xilema o madera nueva, y en la externa líber o floema. Las capas de xilema están formadas por la madera de primavera, de color claro y blanda, debida a la mayor actividad vegetal durante la primavera y parte del verano. Durante el otoño sucede lo contrario y se aprecian los anillos de crecimiento, constituídos por un doble anillo claro y blando el de primavera, y oscuro y compacto el de otoño. En la zona tropical, como la actividad vegetal es continua, no se aprecian los anillos de crecimiento. Corteza: Su misión es la protección y aislamiento de los tejidos del árbol de los agentes atmosféricos. [editar ] Propiedades Físicas de la Madera Las propiedades de la Madera dependen del crecimiento, edad, contenido de humedad, clases de terreno y distintas partes del tronco. Anisotropía: Las propiedades físicas y mecánicas de la Madera no son las mismas en todas las direcciones que pasan por un punto determinado. Podemos definir tres direcciones principales en que se definen y miden las propiedades de la madera, que son la axial , la radial y la tangencial . La dirección axial es paralela a la dirección de crecimiento del árbol (dirección de las fibras). La radial es perpendicular a la axial y corta al eje del árbol. La dirección tangencial es normal a las dos anteriores. •
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B. HUMEDAD
Como la Madera es higroscópica, absorbe o desprende humedad, según el medio ambiente. El agua libre desaparece totalmente al cabo de cierto tiempo, quedando, además del agua de constitución, el agua de saturación correspondiente a la humedad de la atmósfera que rodee a la Madera , hasta conseguir un equilibrio, diciéndose que la Madera está secada al aire. La humedad de la Madera varía entre límites muy amplios. En la Madera recién cortada oscila entre el 50 y 60%. Las variaciones de humedad hacen que la
Madera se hinche o contraiga, variando su volumen, y, por consiguiente, su densidad.
C. CONTENIDO DE HUMEDAD Peso Húmedo - Peso anhidro Ch%= ------------------------------ x 100 Peso anhidro El peso anhidro es conseguido mediante el uso de un horno a 103 +2ºC ( peso al horno)
D. PROPIEDADES RESISTENTES DE LA MADERA • • • •
Se pueden distinguir tres direcciones en la madera ortogonales entre si *Longitudinal *Tangencial *Radial
E. RESISTENCIA A LA COMPRESION Y A LA TRACCION La resistencia a la compresión es la facilidad a ser comprimida al aplicarle un esfuerzo, el cual puede darse en dos direcciones: paralela y perpendicular al grano, siendo máxima la resistencia para la dirección paralela y mínima para la perpendicular. Respecto a la resistencia a la tracción se trata de medir la resistencia de la madera cuando se aplican dos esfuerzos, en igual dirección y sentido opuesto, dirigidos hacia fuera de la pieza en estudio. Al igual que para la compresión, esta resistencia será muy pequeña si los esfuerzos son perpendiculares a las fibras, pero si se aplican paralelos a éstas se observa una gran resistencia, siendo éste un comportamiento general a la mayoría de las maderas. En cuanto a la influencia de la humedad, se observa que al aumentar ésta, disminuye la resistencia. La resistencia a la compresión paralela a las fibras en la madera es aproximadamente la mitad que su resistencia a la trancción F . OTRA PROPIEDADES
Resistencia al Corte: Es la capacidad de resistir fuerzas que tienden a que una parte del material se deslice sobre la parte adyacente a ella. Este deslizamiento, puede tener lugar paralelamente a las fibras; perpendicularmente a ellas no puede producirse la •
rotura, porque la resistencia en esta dirección es alta y la madera se rompe antes por otro efecto que por éste. Resistencia a la Flexión: Puede decirse que la madera no resiste nada al esfuerzo de flexión en dirección radial o tangencial. No ocurre lo mismo si está aplicado en la dirección perpendicular a las fibras. Un elemento sometido a flexión se deforma, produciéndose un acortamiento de las fibras superiores y un alargamiento de las inferiores. Al proyectar un elemento de madera sometido a flexión no sólo ha de tenerse en cuenta que resista las cargas que sobre él actúan, es necesario evitar una deformación excesiva, que provoque un agrietamiento en el material de revestimiento o alguna incomodidad de cualquier otro tipo, bastaría con aumentar el canto de la pieza aumentando la rigidez. Elasticidad: El módulo de elasticidad en tracción es más elevado que en compresión. Este valor varía con la especie, humedad, naturaleza de las solicitaciones, dirección del esfuerzo y con la duración de aplicación de las cargas. Fatiga: Llamamos límite de fatiga a la tensión máxima que puede soportar una pieza sin romperse. Hendibilidad: Propiedad que presenta la madera de poderse romper a lo largo de las fibras, por separación de éstas, mediante un esfuerzo de tracción transversal. Es una cualidad interesante cuando se trata de hacer leña, en cambio es perjudicial cuando la pieza ha de unirse por clavos o Copaibas a a otras adyacentes. •
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G . TIPOS DE MADERA Aparecen al final de la era secundaria, son características de las zonas templada y tropical. Son las más frecuentes en la fabricación de muebles, ebanistería y revestimientos de Madera. Presentan un bajo contenido en resinas. Madera de Roble Madera de Encina Madera de Haya Madera de Olmo Madera de Castaño Madera de Aliso Madera de Fresno Madera de Acacia Madera de Chopo Madera de Sauce Madera de Eucalipto [ Maderas de Árboles Frutales Son las Maderas procedentes de árboles frutales. Madera de Nogal Madera de Cerezo Madera de Olivo Maderas Tropicales o Africanas • • • • • • • • • • •
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Se denominan así a a las Maderas exóticas, de procedencia de bosques tropicales muy diversos y origen en zonas tropicales de América, África y Asia. Su extraordinaria resistencia las hace irreemplazables para ciertos usos. Madera de Caoba Madera de Ébano Madera de Sapeli Madera de Teca Madera de Embero Madera de Iroko Artículos Relacionados DB-SE M: Madera Carpintería de Madera Carpintería de Madera Interior Carpintería Exterior de Madera Productos de Madera Puertas de Madera Acabados y Tratamiento de la Madera Defectos de la Madera Patología de la Madera Alteraciones y Protección de la Madera Suelos Entarimados Forjados con Vigas de Madera Entrevigados de Forjados de Madera • • • • • •
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3. MATERIALES HERRAMIENTAS Y EQUIPOS MATERIALES. - Tres probetas de madera de copaiba de 5x5x20 cm. - Tres probetas de madera de copaiba de 5x 5 x15 cm. - Tres probetas de madera de copaiba de 5x5x2.5 cm. HERRAMIENTAS. - Regla metálica - Maquina de ensayo a compresión
4. DEL ENSAYO Y
PROCEDIMIENTO CALCULOS.
DESARROLLO DE LOS ENSAYOS 1.- CONTENIDO DE HUMEDAD: En este ensayo se determina la humedad que contiene la madera; deacuerdo a la norma NTP 251.010 Se
ensayaran tres probetas con las siguientes dimensiones: 5*5*2.5 cm. CH = (PN-PS)*100/PS
Donde:
CH: Contenido de humedad PN: Peso natural PS: Peso seco *Para las probetas con fibras paralelas a la carga: muestra A-1 A-2 A-3
Peso nat. (g) 28.7 25.4 28.1
Peso seco (g) 21.0 20.7 19.8
CH (%) 36.67 22.71 41.92
Donde el CH Promedio = 33.77 % *Para las probetas con las fibras perpendiculares a la carga:
muestra D-1 D-2 D-3
Peso nat. (g) 200,00 50,00 22,50
Peso sec. (g) 146,50 30,50 13,00
CH (%) 36,52 63,93 73,08
Donde el CH Promedio = 57.84 %
2.- COMPRESION AXIAL O PARALELA AL GRANO:
Se ensayaran tres probetas de madera con las fibras paralelas a la carga, la norma para este ensayo es NTP 251.014 Las dimensiones de las probetas son 5*5*20 cm. Se va a determinar el esfuerzo a compresión del eucalipto con el contenido de humedad ya mencionado anteriormente. σ = P/A Donde:
σ : Es el esfuerzo a compresión en (kgf/cm²) P : Es la carga aplicada. A: Es el area donde es aplicada la carga.
Se tomaron medidas de las dimensiones de ambas bases de las probetas para luego tomar un área promedio. Con las áreas promedio y la carga aplicada se determina el esfuerzo (σ).
L-1 L-2 L-3
Area (cm²) 25.38 24.97 25.65
σ Fuerza(kN) (kg/cm²) 70.0 281.14 68.5 279.64 80.3 319.12
Donde el σ promedio = 293.3 (kg/cm²)
3.- COMPRESION PERPENDICULAR AL GRANO:
Se ensayaran tres probetas con las fibras perpendiculares a la carga, la norma utilizada es NTP 251.016 Como el ensayo anterior se va a determinar el esfuerzo; de las probetas con las siguientes dimensiones 5*5*15 cm. Se va a determinar el esfuerzo a compresión del eucalipto con el contenido de humedad ya mencionado anteriormente. σ = P/A Donde:
σ : Es el esfuerzo a compresión en (kgf/cm²) P : Es la carga aplicada. A: Es el área donde es aplicada la carga.
Se tomaron medidas de las dimensiones de ambas bases de las probetas para luego tomar un área promedio. Con las áreas promedio y la carga aplicada se determina el esfuerzo (σ).
P-1 P-2 P-3
Area (cm²) 24.28 24.65 24.50
Donde el σ promedio = 69.26 (kg/cm²)
Fuerza (kN) 17.00 18.00 14.90
σ (kg/cm²) 71.37 74.44 61.99
5. CONCLUSIONES: •
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El Copaiba es una madera dura. La resistencia a compresión es inversamente proporcional al contenido de humedad; esto quiere decir a mayor contenido de humedad menor resistencia. La madera presenta mayor resistencia a compresión cuando las fibras son paralelas a la carga que cuando son perpendiculares. Las fallas que se presentan en las probetas con fibras paralelas a la carga son por aplastamiento, corte o ambos. Mientras que en las probetas con fibras perpendiculares a la carga la falla es por corte. La presencia de ojos en las muestras así como también fisuras perjudican a la resistencia de compresión, para lo cual se debe desechar esa muestra como en el ensayo anterior. Se observo q a una determinada carga la madera fallo en un angulo de 45 º aproximadamente.
6. BIBLIOGRAFIA: http://www.cismadeira.com/castelan/asistencias/laboratorio/ensayos.htm http://html.rincondelvago.com/propiedades-mecanicas-de-la-madera.html http://foros.construaprende.com/ensayos-a-la-flexion-de-la-madera-vt2238.html
