NORMA CHILENA OFICIAL
NCh987.Of86
Madera - Determ Determinació inación n de las propiedades mec mecánic ánicas as Ensayo de flexión estática
Preámbulo El Instituto Nacional de Normalización, INN, es el organismo que tiene a su cargo el estudio y preparación de las normas técnicas a nivel nacional. Es miembro de la INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION (ISO) y de la COMISION PANAMERICANA DE NORMAS TECNICAS (COPANT), representando a Chile ante esos organismos. La norma NCh987 ha sido preparada por la División de Normas del Instituto Nacional de Normalización, y en su estudio participaron los organismos y las personas naturales siguientes: Corporación de Fomento de la Producción, CORFO Inst it ut o Forest al, INFOR Instituto de Investigaciones y Ensayes de M at eriales, IDIEM Inst it ut o Nacional de Normalización, INN GRAUSU AUSUR Con onstr struc ucci cion one es e Imp mpor ortac tacio ione nes s Ltda tda.. Ministerio de Obras Públicas, Dirección de V ialidad, Dept o. Est udios Ministerio de Vivienda y Urbanismo, Div isión Polít ica Habit acional Universida Universidad d A ustral de Chile, Chile, Inst Inst itut o de Tecnología de Product os Forest ales
Roy W. Wot herspoon Gast ón Cubillos C. Patricio Valenzuela V. René M archant A na M aría Coro M . Vicente Pérez G. Danie niel Sún únic ico o H. Pat ricio Ruckoldt R. J aime A rancibia C. Francis Dev lieger Héctor Cuevas Juan E. Díaz-Vaz
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NCh987 Universidad del Bío-Bío Universidad de Concepción Universidad de Chile, Depto. de Ingeniería Civil Universidad de Chile, Depto. Tecnología de la Madera
Fernando Truco B. Jaime García S. Mario Wagner M. Emilio Cuevas I.
Esta norma se estudió para establecer las propiedades resistentes de las diferentes especies madereras en base a probetas libres de defectos. Esta norma concuerda esencialmente 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 555-1973 Maderas. Método de ensayo de flexión estática. 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 sesión efectuada el 14 de Enero de 1986. Esta norma ha sido declarada Norma Chilena Oficial de la República, por Decreto N °94, de fecha 27 de Mayo de 1986, del Ministerio de Vivienda y Urbanismo, publicado en el Diario Oficial N°32.502 del 21 de Junio de 1986. Esta norma es una "reedición sin modificaciones" de la Norma Chilena Oficial NCh987.Of86, " M adera - Determ inación de las propiedades m ecánicas - Ensayo de f lex ión est ática" , vigente por Decreto N°94, de fecha 27 de Mayo de 1986, del Ministerio de Vivienda y Urbanismo.
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NORMA CHILENA OFICIAL
NCh987.Of86
Madera - Determinación de las propiedades mecánicas Ensayo de flexión estática
1 Alcance 1.1 Esta norma establece el método para realizar el ensayo de flexión estática en la madera. 1.2 Esta norma establece las propiedades resistentes que se determinan del ensayo de flexión estática. 1.3 Esta norma se aplica a probetas libres de defectos con un contenido de humedad superior al punto de saturación de las fibras (estado verde) y/o a probetas con un contenido de humedad de 12% ± 1% (estado seco).
2 Referencias NCh176/1 NCh176/2 NCh176/3 NCh968 NCh969
Madera - Parte 1: Determinación de humedad. Madera - Parte 2: Determinación de la densidad. Madera - Parte 3: Determinación de la contracción radial y tangencial. Madera - Selección, obtención y acondicionamiento de muestras y probetas para la determinación de propiedades físicas y mecánicas. Madera - Determinación de las propiedades mecánicas - Condiciones generales para los ensayos.
3 Definiciones 3.1 límite de proporcionalidad: punto del gráfico carga-deformación, en el cual la curva se desvía de la línea recta inicial.
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NCh987 3.2 módulo de rotura: medida de la máxima capacidad resistente que tiene la probeta de ensayo para soportar una carga aplicada en forma gradual durante un período corto de tiempo. Es un criterio de resistencia aceptado mundialmente, aun cuando no corresponde a una tensión real, debido a que la fórmula con la cual él se determina solamente es válida en la zona elástica.
3.3 módulo de elasticidad: medida de la resistencia a la deflexión de la probeta de ensayo (deformación vertical). El valor determinado en el ensayo de flexión estática incluye la deflexión debido al cizalle o esfuerzo de corte.
4 Unidades Las tensiones y los módulos se deben expresar en Megapascal (MPa), cuya equivalencia con otras unidades de presión se incluyen en el anexo de esta norma.
5 Resumen del método 5.1 Principio El método se basa en aplicar una carga continua, a una velocidad constante, en la mitad de la luz de la probeta, midiendo las deformaciones producidas por la aplicación de dicha carga hasta llegar al punto de rotura 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 muestras, preparación de las probetas, ambiente de ensayo, mediciones y pesadas, se deben ajustar a lo establecido en NCh969.
7 Aparatos 7.1 Máquina de ensayos para flexión 7.2 Extensómetro, con sensibilidad de 0,01 mm. 7.3 Aparatos para medir humedad y densidad citados en NCh176/1 y NCh176/2.
8 Selección de muestras Las muestras para ensayos mecánicos se seleccionarán de acuerdo a la norma NCh968.
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NCh987
9 Probetas 9.1 Las probetas deben ser paralelepípedos rectos de 50 x 50 x 760 mm medidas con una precisión de ± 0,3 %. 9.2 No deben presentar fallas ni defectos. 9.3 La probeta debe tener su eje longit udinal paralelo a la dirección de la fibra con dos de sus caras opuestas paralelas a los anillos de crecimiento.
10 Procedimiento 10.1 Medir el ancho, b, y la altura, h, de la probeta en el centro de su longitud, !. 10.2 Utilizar una luz, L, de ensayo de 700 mm y aplicar la carga en el centro de la luz [ver figura 2a)]. 10.3 Apoyar la probeta de tal manera que sus extremos sean capaces de seguir libremente los efectos de la deflexión y que en ellos no se origine roce u otra solicitación que sea ajena a la flexión. 10.4 Usar como elemento de carga un cabezal de madera dura o de metal, de la forma y tamaño que se indican en la figura 1 a). 10.5 Colocar la probeta sobre los apoyos de modo que la carga sea aplicada en el plano tangencial más cercano a la médula (ver figura 3). 10.6 Aplicar la carga en forma continua con una velocidad de ensayo de 2,5 mm/min no variando más allá de un 25%. 10.7 Medir la deflexión, δ, producida en la mitad de la luz, para cargas progresivas, con intervalos de carga convenientemente elegidos, de modo que las lecturas que así se obtengan permitan efectuar la determinación del límite de proporcionalidad, P! p , en el gráfico carga-deformación.
10.8 Medir las deflexiones con una precisión de 0,01 mm. 10.9 Anotar la carga máxima, Q, obtenida durante el ensayo de la probeta. 10.10 Después del ensayo, extraer de las cercanías de la zona de falla de la probeta, una muestra 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 mediante el procedimiento indicado en NCh176/1 y NCh176/2.
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11 Expresión de resultados 11.1 Con las cargas, P, y las deflexiones, δ, dibujar un gráfico carga (ordenada) versus deformación (abscisa) en el cual se determina el límite de proporcionalidad de la curva conjuntamente con la carga, P! p , y la deflexión, δ ! p , que a él le corresponda. 11.2 Determinar para cada probeta la tensión unitaria de flexión en el límite de proporcionalidad, f l p , mediante la fórmula: f lp =
3P! p ⋅ L 2b
(1)
h2
en que: P! p =
carga en el límite de proporcionalidad;
L
=
luz de ensay o;
b
=
ancho de la probeta;
h
=
altura de la probeta.
11.3 Determinar para cada probeta el módulo de rotura a la flexión, R f , mediante la fórmula: R f =
3Q ⋅ L 2b
(2)
h2
en que: Q
=
carga máxima obtenida;
L, b, h
=
ídem 11.2.
11.4 Determinar para cada probeta el módulo de elasticidad a la flexión, E f , mediante la fórmula: E f =
P! p ⋅ L3 4 ⋅ δ ! p bh
3
(3)
en que: P ! p
=
carga en el límite de proporcionalidad;
δ ! p
=
deflexión en el límite de proporcionalidad;
L, b, h
=
ídem 11.2.
NOTA - En las fórmulas no se señalan unidades con el fin de permitir el uso de aquellas que más acomoden y, posteriormente hacer las conversiones que se requieran mediante el uso del anexo.
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12 Método secundario 12.1 Se puede usar este método secundario 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 capítulo 9, debido a la presencia de fibras torcidas, nudos, curvaturas u otros defectos similares. 12.2 Siempre que sea posible se debe usar el método señalado en los capítulos 9 y 10, cualquiera sea el tamaño de los árboles. 12.3 Probetas 12.3.1 Las probetas deben ser paralelepípedos rectos de 25 x 25 x 410 mm medidas con una precisión de ± 0,3 %. 12.3.2 No deben presentar fallas ni defectos. 12.3.3 La probeta debe tener su eje longitudinal paralelo a la dirección de la fibra con dos de sus caras opuestas, paralelas a los anillos de crecimiento. 12.4 Procedimiento 12.4.1 Medir el ancho, b, y la altura, h, de la probeta en el centro de su longitud, l. 12.4.2 Utilizar una luz, L, de ensayo de 350 mm y aplicar la carga en el centro de la luz [ver figura 2 b)]. 12.4.3 Apoyar la probeta en la forma señalada en 10.3. 12.4.4 Usar como elemento de carga un cabezal de madera dura de la forma y tamaño que se indican en figura 1 b). 12.4.5 Aplicar la carga sobre la probeta en la forma señalada en 10.5. 12.4.6 Aplicar la carga en forma continua con una velocidad de ensayo de 1,3 mm/min no variando más allá de un 25%. 12.4.7 Efectuar las mediciones de deformación, de carga, de humedad y de densidad en la forma señalada en 10.7; 10.8; 10.9 y 10.10. 12.5 Expresión de resultados 12.5.1 Expresar los resultados en la forma especificada en el capítulo 11.
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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 -3
Atmósfera normal
(atm)
101,325
x 10
Atmósfera técnica
(at)
98,066 5
x 10
-3
Bar
(bar)
Centímetro de agua (a 4 °C)
(cm H 2 O )
x 10
-6
Centímetro de mercurio (a 0 °C)
cm Hg )
1,333 22 x 10
-3
Dina por centímetro cuadrado
(dina/cm )
Gramo fuerza por centímetro cuadrado
(gf/cm )
98,066 5
x 10
-6
Kilogramo fuerza por centímetro cuadrado
(kgf/cm )
2
98,066 5
x 10
-3
Kilogramo fuerza por metro cuadrado
(kgf/m )
9,806 65 x 10
-6
Kilogramo fuerza por milímetro cuadrado
(kgf/mm )
Kilolibra fuerza por pulgada cuadrada
(kip/in )
Libra fuerza por pie cuadrado
(lbf/ft )
Libra por pulgada cuadrada
(lbf/in )
Milibar
(mbar)
Milímetro de agua (a 4°C)
(mm H 2 O )
Milímetro de mercurio (a 0°C)
(mm Hg )
New ton por centímetro cuadrado
(N/cm )
2
10,0
x 10
-3
New ton por m etro cuadrado
(N/m )
1,0
x 10
-6
Newton por milímetro cuadrado
(N/mm )
1, 0
Pie de agua (a 39,2 °F)
(ft H 2 O )
2,988 98 x 10
-3
Poundal por pie cuadrado
(poundal/ft )
1,488 16 x 10
-6
Pulgada de agua (a 39,2 °F)
(in H 2 O )
249,082
x 10
Pulgada de agua (a 60 °F)
(in H 2 O )
248,84
x 10
Pulgada de mercurio (a 32 °F)
(in Hg )
3,386 38 x 10
-3
Pulgada de mercurio (a 60 °F)
(in Hg )
3,376 85 x 10
-3
98,063 8
2
100,0
2
2
2
6,894 76 x 10
-3
133,322
2
2
95,760 5
2
13,789 5
(tonf/in )
x 10
-6
9,806 38
2
1)
-6
100,0
2
Tonelada fuerza por pulgada cuadrada
x 10
47,880 3
2
(tonf/ft )
-9
6,894 76
2
1)
x 10
9,806 65
2
Tonelada fuerza por pie cuadrado
1)
0,1
x 10
x 10
-6
-6 -6
-3
Tonelada c ort a = 2 0 0 0 lb .
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NORMA CHILENA OFICIAL INSTITUTO
NA CIONA L
DE
N ORM A LI Z A CI ON
NCh 987.Of86 !
IN N-CHILE
Madera - Determinación de las propiedades mecánicas Ensayo de flexión estática W ood - Determination of mechanical properties - Static bending test
Primera edición Reimpresión
Descriptores:
: 1986 : 1999
madera, ensayos, ensayos de doblado
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