FACULTAD DE INGENIERÍA CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL
DETERMINACIÓN DE PROPIEDADES DE LA MADERA AUTOR(ES): •
ARCE ESQUIVEL, ESQUIVEL, Antonny Antonny
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MARCOS ARGOMEDO, Juan
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REYES ASTO, Diego
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SEVILLANO VIERA, Jherry
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ORTI ESCO!EDO, Deni"
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ULLOA JICARO, Jo"e#h
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QUI$ONES CASTILLO, An%y
CURSO: MATERIALES DE CONSTRUCCION
DOCENTE: ING& 'ISTON (ENRY AA$EDO MEDINA
TRUJILLO)*ERU)+-.)+
DETERMINACIÓN DE PROPIEDADES DE LA MADERA INTRODUCCIÓN La madera es uno de los elementos constructivos más antiguos que el hombre ha utilizado para la construcción de sus viviendas y otras edifcaciones, pero para lograr un resultado excelente en su trabajabilidad hay que tener presente ciertos aspectos relacionados con la orma de corte, curado y secado. La presente práctica desarrolla la temática para la determinación de las propiedades sicas y mecánicas de madera que se comercializa en la ciudad de !rujillo. "entro de las propiedades a desarrollar en la presente práctica están# $eso especfco aparente, %rado de absorción, contenido de humedad, densidad seca, "ensidad básica, grupo estructural, resistencia a la compresión, resistencia a la &exión.
OBJETIVOS a& GENERAL
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De"arro//ar en e/ /a0oratorio %i"tintita" #rue0a" a /a 1a%era, #ara 2ono2er y #o%er %eter1inar "u" #ro#ie%a%e" 1e23ni2a"&
0& ES*ECI4ICO Rea/i5ar e/ an3/i"i" %e /o" re"u/ta%o" o0teni%o" %e /a" #ro0eta"& • • Deter1inar /a %en"i%a% 03"i2a • Deter1inar e/ 2onteni%o %e hu1e%a% Deter1inar a0"or2i6n %e /a 1a%era • Deter1inar a re7/e8i6n e"t3ti2a %e 1a%era • Deter1inar /a re"i"ten2ia a /a 2o1#re"i6n •
JUSTIFICACION E/ #re"ente in7or1e tiene 2o1o 7in %eter1inar 2ierta" #ro#ie%a%e" 79"i2a" y 1e23ni2a" %e /a 1a%era :2ao0a; ya
A) DETERMINACIÓN DE PROPIEDADES FÍSICAS A.1) DETERMINACIÓN DEL CONTENIDO DE HUMEDAD NATURAL DE LA MADERA .
CONTENIDO DE HUMEDAD: Es la propiedad que tienen la madera de la cual depende muchas propiedades mecánicas, como la resistencia a la compresión, tracción y flexión. Relaciona el peso del agua presente en una muestra y el peso seco de la misma. Su unidad es el porcentaje. (%
Figura N° 05: Muestra de madera a ensayar.
HERRAMIENTAS. ! "ernier. ! #incha. ! Sierra y$o serrucho para madera
! ! !
oja de reporte. &ronómetro. &ámara fotográfica.
MATERIALES. ' ) pro*eta de madera por equipo de + x + x )+. a. PROCEDIMIENTO Y ACTIVIDADES. •
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-edir sus dimensiones con el ernier y o*tener su olumen aparente. /esar una muestra en estado natural. /eso h0medo (/h &olocar la muestra de madera en el orno a una temperatura de )1& 2 +1& por 34 horas, hasta peso seco constante (/s 5 -S 6eterminar el peso seco de la muestra. 6eterminar el contenido de humedad use la siguiente expresión7
RESULTADOS:
cara / 0
$ h (gr.) $s (gr.) 9 1: 0 (gr) ;olumen verde (cm+) <=
muestra ' muestra * muestra (cm) (cm) +(cm) -.'* -.*' -.' -.'-.*+ -.'* '-.' '-.* '-.'+ 1uestra 23' 1uestra 23* 1uestra 23+ '45.6'47.*+ '47.*8 '--.7 '6.'-
'-+.'' *-.'*
'8.65 '4.+*
+44.*7 '*.*6<
+47.7' '8.5'<
+48.67 '.48<
A.2) DETERMINACIÓN DE LA DENSIDAD BÁSICA Densia B!si"a.# Relación entre la masa anhidra de una pie8a de madera y su
olumen erde, expresa en g$cm 9. : partir de la densidad *ásica se esta*lecen el grupo estructural de la madera seg0n el :cuerdo de &artagena, en el que el /er0 pertenece.
.
MATERIALES. ' 9 pro*etas de madera por equipo de + x + x )+. a. PROCEDIMIENTO Y ACTIVIDADES. ' -edir las muestras, m;nimo tres medidas, con un
$. RESULTADOS:
$ h (gr.) $s (gr.) 9 1: 0 (gr) ;olumen verde (cm+) <= "ensidad /ásica (grAcm+)
DENSIDAD PROMEDIO (gr/cm3)
1uestra 1uestra 1uestra 23' 23* 23+ '45.6'47.*+ '47.*8 '--.7 '-+.'' '8.65 '6.'*-.'* '4.+* +44.*7 +47.7' +48.67 '*.*6< '8.5'< '.48< .5'+ .5'-(grAc m+)
.55
.5*4
6E>ER-?@:&?5@ 6E A: :BSCR&?5@ 6E A: -:6ER:. A$s%&"i'n: Aos ensayos de a*sorción se harán de acuerdo a lo indicado en las @ormas @>/ 9DD.4 y 9DD.))9. HERRAMIENTAS. ! oja de reporte. ! &ronómetro. ! &ámara fotográfica. MATERIALES. ' 9 pro*etas de madera por equipo de 3 x 3 x .
' '
". PROCEDIMIENTO Y ACTIVIDADES. 6eterminar el peso saturado. ( m;nimo 34h *ajo agua, hasta peso constante 6eterminar el peso anhidro ( m;nimo 4Fh anhidro en horno
<bs > ($eso sat ? $eso anh)@' $eso anh. . RESULTADOS:
peso sat(gr) peso anh(gr) <bs
muestra + *'4.'7 '8.65 +5.65<
B) DETERMINACIÓN DE PROPIEDADES MECÁNICAS
B.1.DETERMINACIÓN DE LA RESISTENCIA A LA FLEXIÓN ESTÁTICA DE MADERA PARALELA A LA FIBRA (σf kg/cm) ASTM D 1!3
E" /a 7uer5a e8terna
Figura 8. *ro0eta "o/i2ita%a 2on una
Figura 9. Di"tri0u2i6n %e/ e"7uer5o nor1a/ #or 7/e8i6n en una "e22i6n tran"=er"a/ re"#e2ti=o"&
Aa distri*ución de esfuer8os que se indica, se presenta cuando las tensiones son inferiores al l;mite de proporcionalidad. Aa madera, aproximadamente, se comporta en forma similar, es decir, su respuesta es lineal, yam sea que las fires de la pro*eta eaten sometidas a tracción o sometidas a compresión. En la madera, de*ido al crecimiento natural del ár*ol y desarrollo estacional y anual, se presenta anisotrop;a ortogonal en el plano transersal. Si los esfuer8os normales no so*repasan el l;mite de proporcionalidad, dicho esfuer8o se distri*uye linealmente. Es igual a cero en el eje central de la pro*eta y tiene un alor máximo en la parte más alejada de dicho eje. Aa figura 3, indica la distri*ución de esfuer8os por flexión, en una sección transersal cualquiera, de una pro*eta de sección rectangular sometida a momento flector. En este caso, el alor del esfuer8o por flexión es igual a7 σ =
M/W
Siendo - el momento flector y # el módulo resistente a la flexión. El alor máximo de - es igual a7 M = F L/ 4
Siendo / la fuer8a aplicada y A la distancia entre apoyos, es decir AG3a. El alor del módulo resistente a la flexión es igual a7
Aa deflexión es una media de la tiesura general de una iga dada y puede constatarse que es una función de la tiesura del material y de las proporciones de la pie8a. Aas mediciones de las deflexiones constituyen un medio para determinar el módulo de elasticidad del material en flexión. Si el módulo de elasticidad en tensión y compresión no es el mismo, el módulo de elasticidad en tensión del ensayo de flexión tiende a ser intermedio entre los de tensión y compresión. :0n más, si hay esfuer8os cortantes transersales, el módulo de elasticidad en flexión tiende a ser ligeramente inferior al correspondiente al esfuer8o axial, ya que las deformaciones por corte tienden aumentar so*re la de*ida a las deformaciones en las fi*ras por si solas.
Figura N° 09: Carga central
Figura N° 10: Carga en el tercio central
R ( * L + ,$ * - 2) 6ónde7 R7 -ódulo de rotura por flexión <7
c) Diagrama d !ur"a a#$icada % d!$&i' Aa o*tención del diagrama de fuer8a aplicada en función de la deflexión para una pro*eta sometida a flexión, es fundamental para determinar el módulo de elasticidad de la madera. En dicho diagrama, se puede determinar la fuer8a de proporcionalidad (l;mite de la respuesta lineal, la parte no lineal y finalmente, la fuer8a de ruptura. Aa 8ona lineal del gráfico, permite determinar el módulo de elasticidad de la madera y el
Figura N° 12: Ensayo de flexin. flexin
Figura N° 11: Ensayo de
D aa /%& 0ei'n. Aa falla puede ocurrir en las igas de*ido a una de arias causas, de las cuales se ofrece una lista a continuación. :unque estos modos de falla se exponen primariamente con referencia a las igas de material d0ctil, en sus aspectos generales son aplica*les a cualquier material. ).Aa iga puede fallar por cedencia de las fi*ras extremas. &uando el punto cedencia es alcan8ado en las fi*ras extremas, la deflexión de la iga aumenta más rápidamente con respecto a un incremento de cargaH y si la iga tiene sección gruesa y
de
fuerte o está firmemente empotrada de tal modo que no pueda torcerse o flam*earse, la falla se erifica con un pandeo gradual que finalmente se torna tan grande que la utilidad de la iga como miem*ro sustentante queda destruida. 3. En una iga de largo claro, las fi*ras en compresión act0an de manera similar a aquellas en compresión de una columna, y la falla puede tener lugar por flam*eo. El flam*eo, el cual generalmente ocurre en dirección lateral, puede de*erse ya sea a la causa primaria o secundaria de la falla. 9. Aa falla de los miem*ros de alma delgada, como una igueta, puede ocurrir de*ido a los esfuer8os cortantes excesios en el alama o por el flam*eo del alma *ajo los esfuer8os compresios diagonales que siempre acompaIan a los esfuer8os cortantes. 4. En aquellas partes de igas adyacentes a los lados de apoyo que transmiten las cargas concentradas o las reacciones a las igas, pueden esta*lecerse esfuer8os compresios altos, y en las igas o canales el esfuer8o local en aquella parte del alma más cercana a un dado de apoyo puede tomarse excesio. Si este esfuer8o local excede la resistencia contra el punto de cedencia del material en la unión del alma y el pat;n, la iga puede. /uede fallar primariamente de*ido a la cedencia de la parte so*refatigada.
Figura N° 1!: Mediciones de deflexiones con ni"el
Figura N° 1#: Falla a flexin de mues
EUIPOS
0. EUIPOS3 PROBETAS E INSTRUMENTOS A UTILI4AR
M3
g7&
>ermómetro am*iental. @iel automático de precisión ,)mm. HERRAMIENTAS. oja de reporte. "ernier
Bol;grafo. &ronómetro. &ámara fotográfica. MATERIALES. /RCBE>:S /:R: E@S:JCS 6E - 6 )49.
5. PROCEDIMIENTO Y ACTIVIDADES.
-edición de *ase y altura de la sección transersal de las diferentes pro*etas de madera. Reconocer los componentes constitutios de la máquina uniersal de ensayos utili8ada para el ensayo de flexión. Ejecución del ensayo de flexión asistido por el profesor. Aos alumnos registran las aria*les correspondientes en una ta*la de alores. C*tención del diagrama fuer8a ersus deflexión. Aa fuer8a < se mide en Lgf y la deflexión se mide en centMsimas de mm.
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DATOS OBTENIDOS EN EL LABORATORIO M,ESTRA N-+
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Figura N° 15: $iagrama Carga % $eflexin Muestra 2 % Madera cao&a
DB"EC DE% "F EC!BE 2J* (DC/)#alta hacer esto
N "ond e#
C rg '7
E# 1ódulo de rotura por &exión H# Huerza de rotura L# Luz libre entre apoyos /# ncho de la probeta 0# $eralte de la probeta K > ( K * )
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'768 K 8'.* (5.4- K 5.4* ) ''-.78 7. /*
Figura N° 1': $iagrama Carga % $eflexin (ro&eta N° 02 % Madera Eucali)to.
