NCh 973 Of1986 Madera-Determinación de Las Propiedades Mecánicas-Ensayo de Compresión Paralela

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NORMA CHILENA OFICIAL

NCh973.Of86

Madera - Determ Determinació inación n de las propiedades mec mecánic ánicas as Ensayo de com compr presión esión pa paralela ralela

Preámbulo El El Institu ns tituto to Nacional Naciona l de Normalizac Normalizaciión, INN INN, es el organismo que qu e tiene t iene a su s u cargo ca rgo el es tudio tu dio y prepara prep aración ción de las norma s té cni cn icas ca s a nivel nac n aciional. ona l. Es Es miembro de la IN INTER TERNATI ATIONAL ONAL ORGA ORGANI NIZA ZATI TION ON FOR FOR STAN STAND DARD ARDIZATI ATION (ISO) (ISO) y de la COMI COMISION SION PAN PANAME AMERICAN CANA DE NORM ORMAS TECN TECNIICAS CAS (COPA (COPAN NT), represe repre sent ntan ando do a Chil Chile ante ant e es os organismo orga nismoss . La La norma NCh97 3 ha s ido prepara prep arada da por la División de Normas orma s del de l Institu ns tituto to Naci ac ional ona l de Norma Normali lizac zación, ión, y en e n s u es e s tudio tu dio participaron pa rticiparon los organismos orga nismos y las person pe rsonas as natu na turales rales siguientes: Corporaci Corporac ión de Foment o de la Producción, Produc ción, CORFO CORFO Ins Institu tituto to Forest al, INFOR NFOR Ins Institu tituto to de Inves nve s tigaciones tiga ciones y Ensaye ns ayess de Material at eriales es,, IDIEM Ins Institu tituto to Nacional ac ional de Normal orma lizac izaciión, INN GRAU GRAUSUR SUR Construc Cons truccione cioness e Import aci ac iones one s Ltda. td a. Mi Ministerio nist erio de Obras Pú blica blicass , Dirección rec ción de Vialida alidad, d, Dept o. Es tudios tu dios Mi Ministerio nist erio de Vivien ivienda da y Urbanismo, rbanism o, Di División visión Polí tica Habi ab itaciona ta cionall Universidad Universidad Austral Aust ral de Chil Chile, Inst ns t ituto tu to de Tecnologí Tecn ologí a de Producto Produc toss Forest ales

Roy W. Wothers Woth erspoon poon Gast ón Cubill Cubillos C. Patri Pat ricio cio Valenzue la V. René en éMarcha arc hant nt Ana Marí a Coro M. Vi Vicent ce ntee Pé rez G. Daniel an iel Sú nico H. Patri Pat ricio cio Ruckoldt uc koldt R. J aime Aran Arancibi cibiaa C. Hé ctor ct or Cuevas Cueva s Fran Francis cis Devlieg evlieger er J uan ua n E. Dí az-Vaz az-Vaz

I


NCh973 Universidad del Bí o-Bí o Universidad de Concepción Universidad de Chile, Depto. de Ingenierí a Civil Universidad de Chile, Depto. Tecnologí a de la Madera

Fernando Trucco B. J aime Garcí a S. Mario Wagner M. Emilio Cuevas I.

Esta norma se estudió para establecer las propieda des resistentes de las diferent es especies madereras en base a probetas libres de defectos. Esta norma concuerda es encialmente con los documentos siguientes : AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS, ASTM D 143-84, Standard Methods of Testing Small Clear Specimens of Timber. COMISION PANAMERICANA DE NORMAS TECNICAS, COPANT, Norma Panamericana COPANT 464-1972 Maderas - Mé todo de determinación de la compres ión axial o paralela al grano. El anexo no forma parte del cuerpo de la norma, se inserta sólo a título informativo. Esta norma ha sido aprobada por el Consejo del Instituto Nacional de Normalización, en ses ión efectuada el 14 de Enero de 19 86 . Esta norma ha sido declarada Oficial de la Repú blica de Chile por Decreto N 94, de fecha 27 de Mayo de 19 86, del Ministerio de Vivienda y Urbanismo, publicado en el Diario Oficial Nº 32.50 2 del 21 de J unio de 1986.

II


NORMA CHILENA OFICIAL

NCh973.Of86

Madera - Determinación de las propiedades mecánicas Ensayo de compresión paralela

1 Alcance 1.1 Est a norma establece el mé todo para realizar el ens ayo de compresión paralela a las

fibras de la madera. 1.2 Esta norma esta blece las propiedades resistentes que se determinan del ensayo de

compresión paralela a las fibras. 1.3 Esta norma se aplica a probetas libres de defec tos con un cont enido de humedad

superior al punto de saturación de las fibras (est ado verde) y/o a probetas con un contenido de humedad de 12 ± 1% (estado seco).

2 Referencias NCh176 /1 NCh176/2 NCh968 NCh969

Madera - Determinación de humedad. Madera - Determinación de la densidad. Madera - Selección, obtención y acondicionamiento de muestras y probetas para la determinación de propieda des fí sicas y mecánicas . Madera - Determinación de las propiedades mecánicas - Condiciones generales para los ens ayos.

3 Definiciones 3.1 límite de proporcionalidad: punto del gráfico carga-deformación, en el cual la curva se

desví a de la lí nea recta inicial.

1


NCh973 3.2 módulo de elasticidad: medida de la resist encia a la deformación axial de la probeta de

ensayo cuando se la somet e a una carga de dirección paralela a las fibras de la madera. Se determina como la pendiente de la zona lineal del gráfico carga-deforma ción por debajo del lí mite de proporcionalidad. 3.3 tensión máxima o de rotura: carga máxima por unidad de superficie, s oportada por la

probeta cuando se le aplica una carga de compres ión, de dirección paralela a las fibras de la madera.

4 Unidades Las tensiones y los módulos se deben expresar en Megapas cal (MPa), cuya equivalencia con otras unidades de pres ión se incluyen en el anexo de es ta norma.

5 Resumen del método 5.1 Principio El mé todo se basa en aplicar, sobre una sección transversal extrema de la probeta, una carga continua de dirección paralela a las fibras de la madera, midiendo las deformaciones producidas por la aplicación de dicha carga hast a llegar al punto de falla de la probeta.

6 Condiciones generales para los ensayos Las condiciones generales para efectuar los ensayos, en relación con la calibración de aparatos, extracción y protección de las muest ras, preparación de las probetas, ambiente de ensayo, mediciones y pesadas, se deben ajust ar a lo es tablecido en NCh969.

7 Aparatos 7.1 Máquina de ensayo para compresión, con dispositivo para regular la velocidad de

ensayo y con cabezal rotulado de modo que permita una distribución uniforme de la carga sobre la probet a (ver figura 1). 7.2 Extensómetro, con s ensibilidad de 0 ,00 2 mm. 7.3 Aparatos para medir humedad y densidad citados en NCh176 /1 y NCh176 /2.

8 Selección de muestras Seleccionar las muestras para ensayos mecánicos de acuerdo a la norma NCh968 .

2


NCh973 9 Probetas 9.1 Las probetas deben s er paralelepí pedos rectos de 50 x 50 x 20 0 mm medidos con

una precisión de ± 0,3% . 9.2 No deben present ar fallas ni defectos. 9.3 Las s ecciones transversales extremas de la probeta deben ser paralelas entre s íy

perpendiculares a su eje longitudinal. 9.4 La probeta debe tener su eje longitudinal paralelo a la dirección de la fibra con dos de

sus caras opuest as paralelas a los anillos de crecimiento.

10 Procedimiento 10.1 Medir el ancho,a , y el espesor, e , de la probeta en ambos e xtremos y en el centro

de ella (ver figura 2). 10.2 Aplicar la carga en forma cont inua con una velocidad del cabezal de la máquina de

0,6 mm/min, no variando más allá de un 25% . 10.3 Medir las deformaciones por compres ión paralela,σ , que se producen en e t ramo L central ( = 1 50 mm) de la probeta (ver figura 1).

10.4 Medir las deformaciones con una precisión de 0,0 02 mm, para cargas progresivas,

con intervalos de carga convenientemente elegidos, de modo que las lecturas que as íse obt engan permitan efe ctuar la det erminación del lí mite de proporcionalidad, Plp , en el gráfico carga-deformación. 10.5 Anotar la carga máxima,Q , obtenida durante el ensayo de la probeta. 10.6 Para obtener resultados uniformes y sat isfact orios es necesario que las roturas no s e

produzcan en los extremos de la probeta. s del ensayo, extraer de las cercaní as de la zona de falla de la probeta, una 10.7 Despué muest ra de 25 mm de longitud y de la misma sección transversal de la probeta, a fin de determinar en ella el contenido de humedad y la densidad mediant e el procedimiento indicado en NCh176 /1 y NCh176 /2.

11 Expresión de resultados 11.1 Con las cargas, P , y las deformaciones,

, dibujar un gráfico carga (ordenada) versus deformación (abscisa) en el cual se determina el lí mite de proporcionalidad de la curva conjuntamente con la carga, Plp , y la deformación, σ lp , que a é l le corresponda. σ

3


NCh973 11.2 Determinar para cada probeta la tensión de compres ión paralela en el lí mite de

proporcionalidad, f c lp , mediant e la fórmula: ,

Plp

f c lp =

(1)

a ⋅e

,

en que: Plp =

carga en el lí mite de proporcionalidad;

a =

promedio de los anchos medidos;

e

=

promedio de los espesores medidos.

NOTA - En las fórmulas no se señalan unidades con el fin de usar aque llas que más acomoden y, posteriormente, hacer las conversiones que se requieran mediant e el uso del anexo.

11.3 Determinar para cada probet a la tensión máxima o de rotura de compresión paralela,

mediante la fórmula: Rc =

Q

(2)

a⋅e

en que: Q

=

carga máxima aplicada;

a, e

=

í dem párrafo 11.2.

11.4 Determinar para cada probet a el módulo de elasticidad de compresión paralela, E c ,

mediante la fórmula: E c =

Plp ⋅ L σ lp

(3)

⋅a⋅e

en que:

4

L

=

tramo central de la probeta, de 150 mm de longitud, en el cual se han medido las deformaciones;

Plp

=

í dem párrafo 11.2;

σ lp

=

deformación en el lí mite de proporcionalidad;

a, e

=

í dem párrafo 11.2.


NCh973 12 Método secundario 12.1 Se puede usar este mé todo s ecundario cuando sólo se dispone de árboles

relativamente pequeños (diámetros menores que 300 mm) y cuando en ellos se dificulta la extracción de las probetas señaladas en el capí tulo 9, debido a la presencia de fibras torcidas, nudos, curvaturas u otros defectos similares . 12.2 Siempre que sea posible se debe us ar el mé todo señalado en los capí tulos 9 y 10,

cualquiera sea el tamaño de los árboles .

12.3 Probetas 12.3.1 Las probetas deben ser paralelepí pedos rectos de 25 x 25 x 1 00 mm, medidos

con una precisión de ± 0,3% . 12.3.2 No deben pres entar fallas ni defectos. 12.3.3 Se deben confeccionar segú n lo señalado en párrafos 9.3 y 9.4.

12.4 Procedimiento 12.4.1 Medir el ancho, a , y el espesor e , de la probeta en a mbos extremos y en el

centro de ella (ver figura 3). 12.4.2 Aplicar la carga en la forma señalada en párrafo 10 .2. 12.4.3 Medir las deformaciones por compres ión paralela,σ , que se producen en el tramo L central ( = 5 0 mm) de la probeta (ver figura 4).

12.4.4 Efect uar las mediciones de deformación axial, de humeda d y de dens idad en la

forma señalada en los párrafos 10.4; 10.5; 10.6 y 10.7. 12.4.5 Anotar la carga máxima,Q , obtenida durante e l ensayo de la probeta.

12.5 Expresión de resultados 12.5.1 Expresar los resultados en la forma es pecificada en el capí tulo 11.

5


NCh973

Dimens iones en milí met ros

Figura 1 – Ensayo de compresión paralela a las fibras

6


NCh973 Dimens iones en milí met ros

Figura 2 – Probeta de compresión paralela

Figura 3 – Probeta de compresión paralela Método secundario

7


NCh973

Dimens iones en milí met ros

Figura 4 – Ensayo de compresión paralela a las fibras. Método secundario

8


NCh973 Anexo (Informativo)

Factores de conversión de unidades de presión, esfuerzo o tensión, módulo de elasticidad a Megapascal (MPa) Unidad

Símbolo

Para convertir a MPa Multiplicar por

101,325 ⋅ 10-3

Atmósfe ra normal

(atm)

Atmósfe ra té cnica

(at)

98,066 5⋅ 10-3

Bar

(bar)

0,1

Centímet ro de agua (a 4º C)

(cm 2 H O)

Centímet ro de mercurio (a 0º C)

(cm Hg )

Dina por centímet ro cua drado Gramo fuerza por centímet ro cua drado Kilogramo fuerza por centímet ro cua drado Kilogramo fuerza por met ro cuadrado

2 (dina/cm )

98,063 8⋅ 10-6 1,333 22⋅ 10-3 100,0 ⋅ 10-9

2 (gf/cm )

98,066 5⋅ 10-6

2 (kgf/cm )

98,066 5⋅ 10-3

2 (kgf/m )

9,806 65⋅ 10-6

2 (kgf/mm )

9,806 65

Kilolibra fuerza por pulgada cuadrada

2 (kip/in )

6,894 76

Libra fuerza por pie cuadrado

2 (lbf/ft )

47,880 3⋅ 10-6

Libra por pulgada cua drada

2 (lbf/in )

Milibar

(mbar)

Kilogramo fuerza por milí met ro cua drado

6,894 76⋅ 10-3 100,0 ⋅ 10-6

Milí met ro de agua (a 4º C)

H O) (mm 2

9,806 38

Milí met ro de mercurio (a 0º C)

(mm Hg )

133,322 ⋅ 10-6

New ton por centímet ro cua drado New ton por met ro cuadrado

2 (N/cm )

10,0⋅ 10-3

2 (N/m )

1,0⋅ 10-6

Newton por milí met ro cuadrado

2 (N/mm )

Pie de agua (a 39 ,2 F)

(ft 2 H O)

2,988 98⋅ 10-3

2 (poundal/ft )

1,488 16⋅ 10-6

Poundal por pie cuadrado

1,0

Pulgada de agua (a 39 ,2º F)

(in 2 H O)

24 9,0 82 ⋅ 10-6

Pulgada de agua (a 60 F)

(in 2 H O)

24 8,8 4 ⋅ 10-6

Pulgada de mercu rio (a 32 F)

(in Hg )

3,386 38⋅ 10-3

Pulgada de mercu rio (a 60 F)

(in Hg )

3,376 85⋅ 10-3

Tonelada fuerza por pie cua drado 1)

(tonf)

Tonelada fuerza por pulgada cua drada 1)

1)

2 (tonf/in )

95,760 5⋅ 10-3 13,789 5

Tonelada corta = 2 000 lb.

9



NORMA CHILENA OFICIAL I N S T I T U T O

NACIONAL

DE

NCh

N O R M A LI Z A C I O N

!

973.Of86

I N N - C H I L E

Madera - Determinación de las propiedades mecánicas Ensayo de compresión paralela Wood - Determination of mechanical properties - Compression parallel to grain

Primera edición : 19 86 Reimpresión : 19 99

Descriptores:

madera, fibras de madera, ensayos, ensayos de compresión

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