UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE HONDURAS EN EL VALLE DE SULA UNAH-VS DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA CIVIL. LABORATORIO DE RESISTENCIA DE MATERIALES I. Desgarre o Clivaje. Práctica de Laboratorio #3 Alumno: Delmer Edgardo Interiano Molina (20212021170) Sección y Día de Laboratorio Miércoles / 1000 Catedrático Peter Eric Ritter Arita Instructor Anny Michelle Cantillano Reyes Fecha de Realización 08/03/23 CONTENIDO INTRODUCCIÓN ..................................................................................................................... 4 OBJETIVOS .............................................................................................................................. 5 INVESTIGACIÓN..................................................................................................................... 6 ➢ PROCEDIMIENTO ..................................................................................................... 6 ➢ CONTENIDO DE HUMEDAD .................................................................................. 7 ➢ CLIVAJE TANGENCIAL O RADIAL ...................................................................... 7 ➢ FACTORES QUE AFECTAN LAS PROPIEDADES MECÁNICAS ....................... 7 DATOS OBTENIDOS ............................................................................................................... 9 CÁLCULOS............................................................................................................................. 10 TABLA DE RESULTADOS ................................................................................................... 12 ANÁLISIS DE RESULTADOS .............................................................................................. 13 CONCLUSIONES ................................................................................................................... 14 BIBLIOGRAFÍA ..................................................................................................................... 15 ANEXOS ................................................................................................................................. 16 TABLA DE ILUSTRACIONES ILUSTRACIÓN 1: DESGARRE O CLIVAJE EN PROBETA................................................. 6 ILUSTRACIÓN 2: CÁLCULOS PARA LA PRACTICA ........................................................ 7 ILUSTRACIÓN 3: CLIVAJE TANGENCIAL EN PROBETA ................................................ 7 ILUSTRACIÓN 4: NUDOS EN EL CENTRO DE LA CARA................................................. 8 ILUSTRACIÓN 5: PIEZA PUESTA EN LA MAQUINA DE TENSIÓN ............................. 16 ILUSTRACIÓN 6: PIEZA PUESTA EN LA MAQUINA DE TENSIÓN, 2 ......................... 16 ILUSTRACIÓN 7: PIEZA MEDIDA CON PIE DE REY ...................................................... 16 ÍNDICE DE TABLAS TABLA 1: DATOS INICIALES ................................................................................................ 9 TABLA 2: DATOS CARGA-DEFORMACIÓN ....................................................................... 9 TABLA 3: ÁREA CRITICA .................................................................................................... 10 TABLA 4: CALCULO DE ESFUERZO ................................................................................. 10 TABLA 5: RESULTADOS ...................................................................................................... 12 TABLA 6: RESULTADOS ...................................................................................................... 12 ÍNDICE DE GRÁFICOS GRÁFICO 1: ESFUERZO Y DEFORMACIÓN ..................................................................... 12 INTRODUCCIÓN En este informe se estudiará y analizará, lo aprendido en la práctica de laboratorio de resistencia de materiales. Con el objetivo de aprender y conocer la manera en la que se llega a determinar la resistencia de la madera frente al desgarre o clivaje, también se verá como esta resistencia depende de otras características como el porcentaje de humedad, si tiene nudos o no, etc… se aprenderá a calcular los esfuerzos, y en caso de presentar astillas o deformaciones en su superficie, aprenderemos a que métodos aplicar en dicho caso, ya que al tener deformaciones, nudos o astillas en nuestra superficie la resistencia de nuestra pieza se verá afectada. OBJETIVOS 1. Determinar el esfuerzo resistente. 2. Determinar el esfuerzo de trabajo. 3. Determinar el porcentaje de humedad. INVESTIGACIÓN Clivaje es la resistencia de la madera a ser partida. En la construcción se desea tener una alta resistencia al clivaje ya que está reduce la propagación de grietas que puedan producirse por el efecto de cuña que se presenta cuando se hace penetrar un clavo, además de que mejora la resistencia a la extracción de clavos y tornillos. Las pruebas de desgarre o clivaje deberán realizarse en especímenes de la forma y tamaño representados en la figura. El verdadero ancho y longitud de la sección mínima deberán medirse previo al ensayo. La carga deberá aplicarse de forma continua a lo largo de la prueba a razón de 0.10 plg/min (2.5 mm/min) y la falla deberá estar representada en la hoja de datos. Ilustración 1: Desgarre o Clivaje en Probeta ➢ PROCEDIMIENTO 1. Determinar si la probeta tiene nudos, grietas o resina. 2. Con el calibrador procedemos a medir la boca del agujero. 3. Se coloca la pieza en los desgarradores de metal y se aplica una fuerza tensil hasta llegar a la falla. 4. Se extrae una astilla de la zona de falla y se pesa, anotando este dato como el peso húmedo. Luego se introduce la astilla al horno y se pesa en los días subsiguientes hasta obtener un peso estable, anotando el dato obtenido como nuestro peso seco. Ilustración 2: Cálculos para la practica ➢ CONTENIDO DE HUMEDAD La estructura de la madera almacena una importante cantidad de humedad. Esta se encuentra como agua ligada (savia embebida) en las paredes celulares y como agua libre, en el interior de las cavidades celulares. Para determinar la humedad en la madera, se establece una relación entre masa de agua contenida en una pieza y masa de la pieza anhidra, expresada en porcentaje. A este cociente se le conoce como contenido de humedad (Suarez, 2009). ➢ CLIVAJE TANGENCIAL O RADIAL El clivaje es la resistencia que ofrece la madera al rajamiento. Puede ser tangencial y radial, dependiendo de la ubicación de los anillos de crecimiento (Suarez, 2009). Ilustración 3: Clivaje Tangencial en Probeta ➢ FACTORES QUE AFECTAN LAS PROPIEDADES MECÁNICAS La Dureza es la resistencia que presenta la madera a la penetración. Existe una serie de variables relacionadas con la estructura natural de la madera que pueden afectar sus propiedades mecánicas (Suarez, 2009), como, por ejemplo: Defectos de la Madera, Recibe este nombre cualquier irregularidad física, química o físico-química de la madera, que afecte los aspectos de resistencia o durabilidad, determinando generalmente una limitante en su uso o aplicación. El identificar los defectos de la madera permite clasificarla por aspecto o resistencia. (Suarez, 2009). Defectos Propios, Los defectos propios que más inciden sobre las propiedades de resistencia y durabilidad son: Nudos sueltos: Abertura de sección relativamente circular, originada por el desprendimiento de un nudo. Los agujeros y/o nudos sueltos se pueden ubicar en la arista, en el borde de la cara, en el canto o en la zona central de la cara. La posición de este defecto es determinante en la magnitud de la alteración que causará en las propiedades resistentes. Así, un agujero, dentro o cerca de un canto, afecta fuertemente la resistencia de tracción o compresión de una pieza solicitada por flexión. En cambio, un agujero en el centro de la cara alterará más su resistencia de cizalle, cuando se aplica a ella el mismo esfuerzo de flexión (Suarez, 2009). Ilustración 4: Nudos en el Centro de la Cara Rajaduras: Separación de fibras en la madera que afecta dos superficies opuestas o adyacentes de una pieza (Suarez, 2009). Grietas: Separación de elementos constitutivos de la madera, cuyo desarrollo no alcanza a afectar dos superficies opuestas o adyacentes de una pieza (Suarez, 2009). Alabeos: Deformación que puede experimentar una pieza de madera en la dirección de sus ejes, longitudinal y transversal o ambos a la vez, pudiendo tener diferentes formas: acanaladura, arqueadura, encorvadura y torcedura. Estos son defectos típicos por secado inadecuado, tema que se trata más adelante (Suarez, 2009). DATOS OBTENIDOS DATOS DE SECCIÓN Largo 65.00 mm Ancho 25.00 mm Longitud Inicial 65.00 mm DATOS DE HUMEDAD Peso Húmedo Wh Peso Seco Ws 68.16 g 59.40 g Tabla 1: Datos Iniciales DATOS CARGA-DEFORMACIÓN Carga (Kg) P 0.00 40.00 80.00 120.00 160.00 200.00 240.00 280.00 320.00 360.00 400.00 440.00 480.00 520.00 560.00 600.00 640.00 680.00 720.00 760.00 740.00 Alargamiento (mm) ∆ 0.00 0.03 0.08 0.19 0.29 0.40 0.49 0.57 0.67 0.77 0.86 0.96 1.06 1.17 1.28 1.39 1.52 1.60 1.75 1.87 1.90 Tabla 2: Datos Carga-Deformación CÁLCULOS Área Critica 1625.00 mm2 16.25 cm2 Tabla 3: Área Critica CALCULO DE ESFUERZO Deformación Unitaria Esfuerzo (kg/mm2) ε σ ε = ∆𝐿 𝐿𝑜 0.0000 0.0005 0.0012 0.0029 0.0045 0.0062 0.0075 0.0088 0.0103 0.0118 0.0132 0.0148 0.0163 0.0180 0.0197 0.0214 0.0234 0.0246 0.0269 0.0288 0.0292 σ = 𝑃 𝐴 0.0000 0.0246 0.0492 0.0738 0.0985 0.1231 0.1477 0.1723 0.1969 0.2215 0.2462 0.2708 0.2954 0.3200 0.3446 0.3692 0.3938 0.4185 0.4431 0.4677 0.4554 Tabla 4: Calculo de Esfuerzo Esfuerzo Resistente Lineal Pmax 760.00 kgf a 0.25 cm2 σr 3040.00 Kgf/cm2 𝑃𝑚𝑎𝑥 σ𝑟 = 𝐴 Esfuerzo de Trabajo σr F.S. σT 3040.00 Kgf/cm2 3 1013.33 Kgf/cm2 σt = σ𝑟 𝐹𝑠 Ecuación 1: Ecuación de Esfuerzos Porcentaje de Humedad Ph Ps %H %𝐻 = ( 𝑃ℎ−𝑃𝑠 𝑃𝑠 )*100 Ecuación 2: Porcentaje de Humedad 68.16 g 59.40 g 14.75 % TABLA DE RESULTADOS Gráfico 1: Esfuerzo y Deformación Tabla 5: Resultados Comparar con: 2 Límite de Proporcionalidad ): Tabla (kg/mm 6: Resultados 2 Esfuerzo Máximo (kg/mm ): 0.4677 2 Esfuerzo Ultimo (kg/mm ): 0.4554 2 Módulo de Elasticidad (kg/mm ): Esfuerzo Resistente: Esfuerzo de Trabajo: Porcentaje de Humedad: 0.3692 17.7778 33360.00 Kgf/cm2 11120.00 Kgf/cm2 14.75 % ANÁLISIS DE RESULTADOS 1. Se debe tomar en cuenta previamente que los resultados obtenidos pueden variar sino se utiliza una probeta adecuada y como pudimos observar previamente estos resultados pueden ser afectados por sus características físicas y propias de la madera, como nudos, deformaciones o aberturas entre las fibras de la madera. 2. El porcentaje de humedad obtenido es de 14.75%, Esta propiedad hace que la madera en condiciones normales de uso siempre contenga una cierta cantidad de agua en las paredes de las células que la conforman, pero además y lo mas importante. Es que la variación de esa cantidad de agua tiene grandes implicaciones en las demás propiedades como son su resistencia mecánica, su aptitud para el trabajo con maquinas y herramientas, su aptitud para recibir acabados y adhesivos, el poder calorífico que puede generar, su resistencia al ataque de hongos cromógenos y xilófagos, su aptitud para la impregnación, en el peso y, sobre todo en los cambios dimensionales que sufre la madera en consecuencia precisamente de la variación en su contenido de humedad. La resistencia a la tensión de la madera alcanza su punto mas alto en el rango de contenido de humedad del 6-12%. Como podemos observar, el resultado nos demuestra que esta un poco alejado del intervalo en que se espera que la madera sea más resistente pero a medida que la madera se seca, mejoran sus propiedades de resistencia de forma significativa cuando el contenido de humedad cae por debajo del punto de saturación de la veta, además, este resultado demuestra que la madera esta en un punto seguro, ya que la madera comienza a sufrir daños si su contenido de humedad se mantiene por encima del 20% durante largos periodos de tiempo. 3. Al formar la gráfica de Esfuerzo y Deformación podemos determinar los puntos clave de la madera como el límite de proporcionalidad, el cual nos indica después de que esfuerzo la probeta comenzó a deformarse, tomándose este como el máximo esfuerzo (Esfuerzo paralelo a la fibra), al cual podemos someter nuestra madera para evitar la deformación o fractura de la misma dándonos así un intervalo de seguridad, el cual debemos respetar si queremos evitar como explicamos antes la deformación de la misma. CONCLUSIONES 1. Se determino el esfuerzo resistente. 2. Se determino el esfuerzo de trabajo. 3. Se determino el porcentaje de humedad. BIBLIOGRAFÍA Suarez, I. M. (22 de 12 de 2009). Clase de Maderas. Obtenido de Scribd: https://es.slideshare.net/mosesic/clase-de-maderas# ANEXOS Ilustración 5: Pieza puesta en la Maquina de Tensión Ilustración 6: Pieza puesta en la Maquina de Tensión, 2 Ilustración 7: Pieza medida con Pie de Rey
