PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATÓLICA DEL PERÚ FACULTAD DE CIENCIAS E INGENIERÍA LABORATORIO DE MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN CIV 281 (2022-1) Práctica N° 08 Madera HORARIO: 502 GRUPO: Jefe de práctica del grupo: Código Prueba de Entrada Villanueva 20/06/2022 Participación Informe T.C. Test 20192568 Janampa Atahua Jose Morales Naldini FECHA: Christian Díaz Esquivel ALUMNOS (De < a > código) Apellidos y Nombres 02 T.G. Cont. FALTÓ Nota Final 0.00 20196049 1.00 3.00 2.00 6.50 1.00 14.00 Mendoza Ochoa Willie Brandon 20196141 1.00 3.00 2.00 6.50 0.50 13.00 Saromo Salazar Soyher Saul 20196175 Huaracha Montalvo Edy 20196234 3.25 3.00 CALIFICACIÓN INFORME Jefe de práctica : Christian Díaz Contenido (3.00 p.) 0.00 FALTÓ 2.50 Evaluación de resultados (2.00 p.) 1.50 Comentarios y conclusiones (2.00 p.) 1.50 Presentación (1.00 p.) 1.00 TOTAL (8.00 puntos) 6.50 2.00 6.50 1.75 17.00 Faltó indice 1. Introducción La madera ha sido utilizada por el hombre como material de construcción. Si bien su proceso de obtención y producción requiere de menos tecnología y energía, comparado con otros materiales, se requiere de mayor mano de obra para ser usada en la construcción. Asimismo, la madera se clasifica según su origen en: Maderas blandas (softwood):procedentes de árboles coníferos. Maderas duras(hardwood): procedente de árboles de grandes hojas anchas. En este informe se presentarán diversas propiedades mecánicas de la madera, como por ejemplo su comportamiento a compresión, tracción o flexión.Asimismo, se clasificará a la especie de ensayo según el agrupamiento especificado en el Reglamento Nacional de Edificaciones. 2. Objetivo El objetivo de este informe es saber determinar las propiedades mecánicas de la madera empleada como material de construcción. además conocer más sobre comportamiento cuando es sometido a esfuerzos, ya sean paralelas o perpendiculares a la fibra. 3. Ensayo realizados a. Ensayo: Compresión paralela al grano. Equipos: - Máquina universal de ensayos. - Medidor de deformación (LVDT). Usar menos especio entre imágenes - Vernier. Procedimiento: 1. Se procede a pesar las muestras antes del ensayo. 2. Con la ayuda del Vernier se miden las dimensiones longitudinales y de la sección transversal. Se registran los datos. 3. Antes de someter a carga en la máquina universal de ensayos, se procede a acoplar el medidor de deformación (LVDT) para registrar la deformación a lo largo del eje longitudinal del bloque de madera. 4. Se obtiene la curva, fuerza y desplazamiento que después se procederá a su análisis. 5. Posteriormente, se coloca en un horno para obtener el contenido de humedad con el peso inicial del mismo espécimen. b. Ensayo: Compresión perpendicular al grano. Equipos: - Máquina universal de ensayos. - Vernier Procedimiento: 1. Usamos el Vernier para medir las dimensiones de la sección transversal y longitudinal del espécimen a ensayar. 2. Para el ensayo con la máquina universal, se transmite la carga mediante una placa metálica de 50 mm de ancho. Este se ubica de forma transversal a la misma distancia de los 2 extremos del bloque. Rotular figuras 3. La velocidad de aplicación de carga será de 0. 3 𝑚𝑚/𝑚𝑖𝑛. 4. Se registran los datos para modelar una gráfica, fuerza y desplazamiento hasta los 2.5 mm entre las superficies cargadas. Después del cual, el ensayo termina. c. Ensayo: Corte paralelo al grano. Equipos: - Máquina universal de ensayos. - Vernier. - Probeta metálica. Procedimiento: 1. Se procede a registrar los datos de la superficie del espécimen, el lado y ancho en el cual será sometido a esfuerzo de corte. 2. Se usa una probeta metálica para generar una falla de tipo cortante. 3. La aplicación de carga continua hasta que el espécimen falle y se registra la máxima carga alcanzada. d. Ensayo: Flexión estática. Equipos: - Máquina universal de ensayos. - Dispositivo de ensayo de flexión conformado por elementos de apoyo y sistema de aplicación de carga. - Vernier. Espécimen: la redacción es en - Listón de madera. tercera persona Procedimiento: - Medimos las dimensiones del listón de madera. - Se somete a carga en el centro del listón a una velocidad de 2. 5 𝑚𝑚/ 𝑚𝑖𝑛 hasta generar falla en el espécimen. - Se evalúa la forma de la falla. 4. Resultados MADERA TORNILLO: ENSAYO: COMPRESIÓN PARALELA AL GRANO Se registran los valores obtenidos en la siguiente tabla: Peso(gr) Especimen Largo(mm) Ancho(mm) Espesor(mm) Promedio 201.0 51.40 51.40 P Natural Seco (KN) — — 95.80 Se calcula el esfuerzo normal de compresión: 𝑃 σ =𝐴 3 95.80 ×10 𝑁 σ = 51.40𝑚𝑚 × 51.40𝑚𝑚 = σ =36. 26 95800 𝑁 2 2641.96𝑚𝑚 𝑁 2 𝑚𝑚 σ =36. 26 𝑀𝑝𝑎 Se calcula el módulo de elasticidad usando el gráfico de compresión paralela a la fibra (Anexos) generado por la máquina universal: 𝐸= ∆σ ∆ϵ = ∆𝐹 𝐴 ∆δ 𝐿𝑜𝑛𝑔𝑖𝑡𝑢𝑑 𝐿𝑉𝐷𝑇 3 3 42× 10 𝑁− 31×10 𝑁 𝐸= 𝐸= 2 2641.96 𝑚𝑚 0.06 𝑚𝑚 −0.04 𝑚𝑚 50𝑚𝑚 10408 Mpa Se calcula el esfuerzo normal admisible según Norma E.010: “Madera del Reglamento Nacional de Edificaciones: 𝐸𝑠𝑓𝑢𝑒𝑟𝑧𝑜𝑎𝑑𝑚𝑖𝑠𝑖𝑏𝑙𝑒 = 𝐹.𝐶.×𝐹.𝑇. 𝐹.𝑆×𝐹.𝐷.𝐶. × 𝐸𝑠𝑓𝑢𝑒𝑟𝑧𝑜𝑏á𝑠𝑖𝑐𝑜 Ordenar bien antes de enviar Tabla de Coeficientes de la Norma 𝐹. 𝑇. = ( 50 ℎ ) 1 9 (ℎ: 𝑎𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑒𝑛 𝑚𝑚) Sin embargo la norma nos indica que “Para la determinación del F.T. se usó h= 290 mm. Para piezas de peralte mayor de 290 mm deberá tomarse el factor de reducción correspondiente”. 𝐸𝑠𝑓𝑢𝑒𝑟𝑧𝑜𝑎𝑑𝑚𝑖𝑠𝑖𝑏𝑙𝑒 = 𝐹.𝐶.×𝐹.𝑇. 𝐹.𝑆×𝐹.𝐷.𝐶. × 36. 26 𝑀𝑝𝑎 𝐸𝑠𝑓𝑢𝑒𝑟𝑧𝑜𝑎𝑑𝑚𝑖𝑠𝑖𝑏𝑙𝑒 = 1×1 1.60×1.25 × 36. 26 𝑀𝑝𝑎 𝐸𝑠𝑓𝑢𝑒𝑟𝑧𝑜𝑎𝑑𝑚𝑖𝑠𝑖𝑏𝑙𝑒 = 18. 13 𝑀𝑝𝑎 La falla que se produjo se asemeja al tipo (c) tal como se visualiza en la imagen, se generan planos de ruptura de ángulos agudos con la horizontal ENSAYO: COMPRESIÓN PERPENDICULAR AL GRANO Se registran los valores obtenidos en la siguiente tabla: Peso(gr) Especimen Largo(mm) Ancho(mm) Espesor(mm) Promedio 151.0 50.50 50.70 Natural Seco (KN) 238.0 201.0 34.36 Se calcula el esfuerzo normal de compresión: 𝑃 σ = 50𝑚𝑚×𝐴𝑛𝑐ℎ𝑜 𝑃𝑟𝑜𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜 3 34.36 ×10 𝑁 σ = 50 𝑚𝑚 × 50.50𝑚𝑚 = 34360 𝑁 2 2525𝑚𝑚 σ =13. 61 𝑀𝑝𝑎 Se calcula el esfuerzo admisible: 𝐸𝑠𝑓𝑢𝑒𝑟𝑧𝑜𝑎𝑑𝑚𝑖𝑠𝑖𝑏𝑙𝑒 = 𝐹.𝐶.×𝐹.𝑇. 𝐹.𝑆×𝐹.𝐷.𝐶. 𝐸𝑠𝑓𝑢𝑒𝑟𝑧𝑜𝑎𝑑𝑚𝑖𝑠𝑖𝑏𝑙𝑒 = 1 ×1 1.60×1 P × 13. 61 𝑀𝑝𝑎 × 13. 61 𝑀𝑝𝑎 𝐸𝑠𝑓𝑢𝑒𝑟𝑧𝑜𝑎𝑑𝑚𝑖𝑠𝑖𝑏𝑙𝑒 = 8. 51 𝑀𝑝𝑎 En el ensayo se observó un aplastamiento en la zona donde se aplicó la fuerza de de compresión: Se usó este espécimen del ensayo de compresión perpendicular para determinar el contenido de humedad en porcentaje y su densidad básica, entonces: 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑁𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎𝑙 − 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑠𝑒𝑐𝑜 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑆𝑒𝑐𝑜 238.0 −201.0 × 100 201.0 %ℎ𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎𝑑 = %ℎ𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎𝑑 = × 100 %ℎ𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎𝑑 = 18. 41% La humedad obtenida está por debajo del punto de saturación FSP que indica la guía el promedio del fsp es alrededor del 28% de humedad. La densidad básica según artículo 4.1 de la norma E.010 “es la relación entre la masa anhidra de una pieza de madera y su volumen verde. Se expresa en g/cm3 “ 𝑑𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 = 𝑑𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 = 201.0 𝑔𝑟 151.0 × 50.50×50.70 3 201.0 𝑔𝑟 3 386612.85 𝑚𝑚 × 1000𝑚𝑚 3 1𝑐𝑚 3 = 0. 52𝑔𝑟/𝑐𝑚 ENSAYO: CORTE PARALELO A LA FIBRA Se registran los valores obtenidos en la siguiente tabla: Especime n Largo(mm) Ancho(mm) Espesor(mm) P N° H h 𝐴1 𝐴2 𝐸1 𝐸2 (KN) 1 63.00 51.00 50.20 50.10 50.00 39.60 24.22 Promedio —- —- —-- —- —-- 50.15 Se calcula el esfuerzo cortante en la superficie de corte: 𝑃 τ = 𝐴𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑚𝑒𝑛𝑜𝑟×𝐴𝑛𝑐ℎ𝑜 𝑝𝑟𝑜𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜 3 24.22 ×10 𝑁 τ = 51 𝑚𝑚 × 50.15𝑚𝑚 τ =9. 46 𝑀𝑝𝑎 Se calcula el esfuerzo admisible: τ𝑎𝑑𝑚𝑖𝑠𝑖𝑏𝑙𝑒 = 𝐹.𝐶.×𝐹.𝑇. 𝐹.𝑆×𝐹.𝐷.𝐶. τ𝑎𝑑𝑚𝑖𝑠𝑖𝑏𝑙𝑒 = 1×1 4.00×1 × 9. 46 𝑀𝑝𝑎 × 49. 6 𝑀𝑝𝑎 τ𝑎𝑑𝑚𝑖𝑠𝑖𝑏𝑙𝑒 = 12. 4 𝑀𝑝𝑎 El tipo de falla observado es el el tipo (d) que es rajadura vertical, en este caso en la cara de corte: ENSAYO: FLEXIÓN (MÓDULO DE ROTURA) Se registran los valores obtenidos en la siguiente tabla: Lo P Especimen Largo(mm) Ancho(mm) Espesor(mm) -Peralte- (mm) (KN) Promedio 760.0 50.00 51.00 710 9.142 Se calcula el Momento con la fórmula proporcionada para secciones sometidas a carga única en el centro del elemento(madera): 𝑀= 𝑀= 𝑃×𝐿 4 9142 𝑁 × 710𝑚𝑚 4 5 𝑀 =16. 23 × 10 𝑁𝑚𝑚 Se calcula el esfuerzo normal por efecto del momento flector: σ= 𝑀×𝑦 𝐼 5 σ= 16.23 ×10 𝑁𝑚𝑚× 1 12 3 51 𝑚𝑚 2 4 ×50×51 𝑚𝑚 σ =74. 88 𝑀𝑝𝑎 Se calcula el esfuerzo admisible: 𝐸𝑠𝑓𝑢𝑒𝑟𝑧𝑜𝑎𝑑𝑚𝑖𝑠𝑖𝑏𝑙𝑒 = 𝐹.𝐶.×𝐹.𝑇. 𝐹.𝑆×𝐹.𝐷.𝐶. × 74. 88 𝑀𝑝𝑎 𝐸𝑠𝑓𝑢𝑒𝑟𝑧𝑜𝑎𝑑𝑚𝑖𝑠𝑖𝑏𝑙𝑒 = 0.80×0.90 2.00×1.15 × 74. 88 𝑀𝑝𝑎 𝐸𝑠𝑓𝑢𝑒𝑟𝑧𝑜𝑎𝑑𝑚𝑖𝑠𝑖𝑏𝑙𝑒 = 23. 44 𝑀𝑝𝑎 Se calcula el módulo de elasticidad teniendo en cuenta los valores del ensayo: 3 3 ∆𝑃×𝐿 𝐸 = 48×𝐼×∆δ = 3 (3000 𝑁 −1600 𝑁)×710 𝑚𝑚 48×( 1 12 3 4 ×50×51 𝑚𝑚 )×(2𝑚𝑚) 𝐸 =9443. 5𝑀𝑝𝑎 La falla observada en el ensayo de flexión es una rajadura horizontal lineal que inicia en el centro del espécimen y se extiende a un extremo: MADERA PINO: ENSAYO: TRACCIÓN PARALELA A LA FIBRA Se registran los valores obtenidos en la siguiente tabla: P Especimen Largo(mm) Ancho(mm) Espesor(mm) 1 455 9.2 5.8 533 2 456 9.7 6.2 562 Promedio 455.5 9.45 6.0 547.5 (Kgg) En el ensayo de tracción del espécimen usado, los esfuerzos se concentran en su parte central. Por ende la superficie transversal que está sometida a tracción es el área central. Para el módulo de elasticidad no se tiene la deformación unitaria ni una longitud clara que esté en tracción. Se calcula el esfuerzo normal de tracción: 𝑃 σ =𝐴 547.5 𝑘𝑔 σ = 9.45𝑚𝑚 × 6 𝑚𝑚 = σ =965. 6 𝑘𝑔 2 𝑐𝑚 9.656𝑘𝑔 2 𝑚𝑚 2 × 100𝑚𝑚 2 1𝑐𝑚 La falla que se produce es un corte transversal en la zona central del espécimen: 5. Evaluación Con los valores y esfuerzos obtenidos se procede a realizar las agrupaciones del tipo de madera. Nos apoyamos de la norma E.010, artículo 05 :Agrupación. Para la madera evaluada :Pino. 3 ● Densidad: 0. 52𝑔𝑟/𝑐𝑚 . La tabla de agrupamiento en función a la densidad. La madera ensayada se puede clasificar de tipo C. ● Se determinó el módulo de elasticidad mínimo en el ensayo de flexión 𝐸 =9443. 5𝑀𝑝𝑎 Tabla de agrupamiento de acuerdo al módulo de elasticidad. Faltó indicar explícitamente la clasificación de la madera. Era tipo C Según el valor obtenido, la madera clasifica como tipo A. ● Luego se determinó los esfuerzos admisibles en cada prueba ○ Ensayo de compresión perpendicular al grano: 𝐸𝑠𝑓𝑢𝑒𝑟𝑧𝑜𝑎𝑑𝑚𝑖𝑠𝑖𝑏𝑙𝑒 = 8. 51 𝑀𝑝𝑎 ○ Corte paralelo a la fibra. ○ Flexión. ○ Tracción paralela a la fibra. Tabla de agrupamiento de acuerdo a los valores de esfuerzo. 6. Conclusión y recomendaciones falta indicar clasificación La sesión 8 consiste en analizar los esfuerzos admisibles y de corte de la madera. En este laboratorio se realizaron 6 ensayos, por lo cual en cada uno de estos se midieron las dimensiones de la madera ensayada. Después de realizar las mediciones, se procedió a ejecutar las cargas según el tipo de ensayo con la ayuda de la Máquina Universal. Para finalizar se realizaron los cálculos correspondientes para hallar las propiedades mecánicas de la madera. Los resultados obtenidos dan una característica significativa en la madera que cuando se le aplican cargas de compresión paralela a la fibra resiste más a comparación de las perpendiculares. Posibles fuentes de error: Como todo ensayo hecho por el hombre, puede presentar errores de medición o de ejecución de los equipos o posiblemente un error de cálculo. Sin embargo, estos posibles errores no afectan en gran medida a los resultados obtenidos. Bibliografía? 7. Anexos Gráfico Global Fuerza Aplicada vs Deflexión Central en ensayo de Flexión Gráfico local Fuerza Aplicada vs Deformación en ensayo de compresión paralelo a la fibra Gráfico global Fuerza Aplicada vs Deformación en ensayo de compresión paralelo a la fibra Gráfico global Fuerza Aplicada vs Deformación en ensayo de corte paralelo a la fibra Gráfico global Fuerza Aplicada vs Deformación en ensayo de compresión perpendicular a la fibra