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Guía de Laboratorios CI - 34A Materiales de Construcción (versión en revisión) UNIVERSIDAD DE CHILE Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas Instituto de investigaciones y

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Contenido Laboratorio Hidrologia

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CI34A Pgina 18

Gua de Laboratorios CI - 34A

Materiales de Construccin

(versin en revisin)OTOO 2003

INTRODUCCIN

Intrucciones Generales

Los requerimientos sern:

Escrito en tercera persona

Autosuficientes en objetivos y alcances

Sin faltas de ortografa

Diseo apropiado de textos, grficos y tablas

Amigables con el lector

Se recomienda leer la Norma Chilena sobre confeccin de informes.

Adems, en la primera pgina deber presentarse la siguiente informacin (de carcter obligatorio):

Esquina superior IzquierdaUniversidad de Chile

Facultad de Ciencias Fsicas y Matemticas

Departamento de Ingeniera Civil

Al centro de la pgina y en forma destacada:

Informe de Materiales de la Construccin

Cdigo Curso: CI34A

Informe N n

Nombre del Informe

En la esquina inferior derecha, datos personales:

Nombre Alumno:

Grupo : n

Seccin : m

Ayudante :

Fecha Realizacin:

Fecha Entrega:

LABORATORIO N1

Ensayos de traccin y compresin de diversos materiales

Estructura del Informe

1Introduccin (Breve y concisa)

1.1) Introduccin General: Objetivos, materiales utilizados (dimensiones, caractersticas fsicas, etc.).

1.2) Introduccin terica: slo frmulas a utilizar numeradas con nmeros arbigos, con breve explicacin de las variables.

1.3) Metodologa empleada para los ensayos de traccin y compresin.

2Clculos

2.1) Tablas y grficos con los valores de las cargas, los alargamientos, las tensiones unitarias y las deformaciones unitarias.

3Comentarios y conclusiones.

3.1) Se harn los comentarios que procedan respecto a los resultados de los ensayos, en especial sobre comparacin del comportamiento de los diversos materiales, en cuanto a tensin de rotura, alargamiento y forma de rotura.

Desarrollo Explicativo

Introduccin y Objetivos

Hacer ver el comportamiento mecnico de diversos materiales frente a cargas de compresin y de traccin. Se ha elegido una serie de materiales que cubren un mbito bastante extendido de propiedades, para resaltar diferencias, tanto en la magnitud de las deformaciones hasta la rotura, como en el modo en que se produce la rotura y las caractersticas de la zona de rotura. El mbito abarcado va desde los materiales llamados frgiles, o sea, los que tienen muy poca deformacin antes de la rotura, hasta los muy deformables, como la goma, pasando por los dctiles, cuyas deformaciones antes de la rotura son notorias.

Materiales

Traccin:Acero dulce, fierro fundido, polmeros, goma.

Compresin:Aluminio, fierro fundido, madera, tubo delgado de acero.

Ensayos

En cada ensayo se aplicar carga en forma lenta y se irn distinguiendo las etapas que se van produciendo en el material a medida que la carga aumenta. La carga se har crecer en cada caso hasta llegar a la rotura de la probeta, o hasta que las deformaciones sean suficientemente grandes, si es que no se puede llegar hasta la rotura.

Polmeros y goma

Se ensayar una probeta a traccin hasta la rotura, otra se cargar y a incrementos de 25% de alargamientos se medir la carga, hasta llegar a la rotura. Se registrar la carga, y el alargamiento de rotura; se har un grfico carga alargamiento y se proceder a hacer un croquis de la probeta en la rotura.

Datos

En cada caso se anotarn:

1- Dimensiones de las probetas

2- Longitud entre marcas

3- Cargas aplicadas en las diferentes etapas

4- Alargamientos medidos

5- Croquis de las probetas:

a) En el estado inicial;

b) En cada etapa importante del ensayo, por ejemplo probeta alargada, probeta rota mostrando la zona de rotura.

6- Estimacin del alargamiento a la rotura.

LABORATORIO N2

Comportamiento del Acero Estructura del Informe

1 Introduccin (Breve y concisa)

1.4) Introduccin General: Objetivos, materiales utilizados (dimensiones, caractersticas fsicas, etc.).

1.5) Introduccin terica: slo frmulas a utilizar numeradas con nmeros arbigos, con breve explicacin de las variables.

1.6) Metodologa empleada para los ensayos.

2Clculos

2.1) Acero dulce.

2.1.1) Tabla con tensiones unitarias, deformaciones unitarias,, en los puntos caractersticos, A, B, C, D; tensiones y deformaciones unitarias reales (,) para la zona posterior al escaln de fluencia.

2.1.2) Clculo del mdulo de elasticidad; clculo de la resiliencia para la etapa elstica y para los ciclos de carga y descarga.

2.1.3) Mdulo de elasticidad y coeficiente de Poisson (barra plana). Se calcularn estos valores a partir de las rectas de mejor ajuste.

En todos los clculos usar slo cifras significativas

2.2) Grficos

2.2.1) Acero dulce: Grfico con diagrama en zonas elstica, plstica y ciclos carga y descarga, en el cual, adems, se dibujar la curva de valores corregidos -, en la zona de endurecimiento.

2.2.2) Acero duro: Grfico con

3Comentarios y conclusiones3.1) Comparacin de los valores caractersticos entre acero dulce y acero duro

3.2) Interpretar el rea encerrada en cada ciclo de carga y descarga

3.3) Importancia del proceso llamado "tratamiento en fro"

3.4) Comparacin de los valores de E y de obtenidos en los diferentes ensayos con los valores corrientemente aceptados.

Desarrollo Explicativo

Introduccin y Objetivos

Al someter a traccin una barra de acero se producen deformaciones, las que, dentro de cierto intervalo, son proporcionales a la carga aplicada, es decir, cumplen con la ley de Hooke, que expresada en forma de ecuacin, queda como sigue:

( 1 )

en que:

Tabla N1

ExpresinExplicacinUnidad

tensin unitaria

[N/mm2]

Alargamiento unitarioadimensional

LAlargamiento medido[mm]

L0Longitud inicial[mm]

PCarga aplicada [N]

ASeccin transversal de la barra[mm2]

EMdulo de elasticidad[N/mm2]

Esta expresin, en un grfico es una recta de coeficiente angular E, que pasa por el origen.

Fig. N1

Acero dulce

Si cada par de valores correspondientes a un mismo estado de carga se lleva a un grfico, se obtiene la Figura 1 (esquemtica). En ella se pueden definir puntos o zonas caractersticas.

Entre C y D las deformaciones son de tal orden de magnitud que se hace necesario corregir los valores nominales y convertirlos a valores reales.Tabla N2

Valores NominalesValores Reales

La tensin y la deformacin unitaria reales en la rotura se pueden deducir por clculo midiendo la estriccin en la zona de rotura.

Traccin en etapas de carga y descarga en acero dulce

Si el acero se deforma hasta ms all de la fluencia, al descargarse, por ser un material dctil, queda con deformaciones permanentes, recuperndose la deformacin elstica; es decir, si traccionamos hasta el punto b de la Fig.2, y descargamos quedar con una deformacin O2.

Fig. N2

Ahora bien, si esta barra se somete nuevamente a traccin, la curva que se obtendr ser ab'c, observndose que el punto de fluencia del material se eleva. Este aumento de la fluencia va acompaado por una prdida de ductilidad (disminucin del % de alargamiento a la rotura) Este proceso de endurecimiento se denomina "tratamiento en fro". En la Fig.2 se muestran dos etapas de carga-descarga.

Acero duro

El acero duro, a diferencia del dctil, no tiene fluencia claramente definida, por eso, se define convencionalmente como la tensin que produce una determinada deformacin permanente, por ejemplo, 0.2%. Adems, tanto la tensin de fluencia como la de rotura de estos aceros son muy superiores a las del acero dulce; esto se aprecia claramente en la Fig. 1, en que se ha trazado un diagrama correspondiente a un acero duro.

EJERCICIO DE LABORATORIO

Se someter a traccin una barra de acero dulce. A esta barra se le medir el dimetro, en mm. Se le harn marcas a distancias iguales entre ellas en una longitud de 200mm. Se le adosar un extensmetro automtico de modo que las deformaciones queden registradas simultneamente con la carga aplicada. En primer lugar, se aplicar una carga hasta ms all de la fluencia y a continuacin se descargar la barra registrndose todo el ciclo; despus se aplicar un nuevo ciclo de carga descarga y por ltimo se cargar la probeta hasta la rotura.

Deber tomarse nota de los siguientes datos, a partir del grfico obtenido:

a) Carga lmite de fluencia superior (si es posible)

b) Carga lmite de fluencia inferior (B)

c) Alargamiento en el periodo elstico y al final del escaln de fluencia (A y BC)

d) Alargamiento en los distintos ciclos de carga y descarga

e) Deformaciones remanentes despus de cada ciclo

f) Carga mxima

g) Dimetro de la estriccin

h) Alargamiento a la rotura en cada una de las divisiones marcadas.

Se someter a traccin una barra cilndrica de acero duro hasta alcanzar la rotura. Deber tomarse nota en el grfico:

a) Carga mxima

b) Alargamiento en el periodo elstico

Se someter a traccin una barra plana de acero dulce la cual tiene strain gauges en la direccin longitudinal y en la transversal. Estos miden los cambios unitarios de longitud y de ancho de la probeta. Se aplicar la carga en etapas de 500 kgf y en cada etapa se leern los strain gauges. Con los datos obtenidos en esta experiencia se calcular el mdulo de Young, E, y el coeficiente de Poisson,

LABORATORIO N3

Ensayos de Mdulo de elasticidad y coeficiente de Poisson del hormign

Estructura del Informe

1Introduccin (Breve y concisa)

1.7) Introduccin General: Objetivos, materiales utilizados (dimensiones, caractersticas fsicas, etc.).

1.8) Introduccin terica: slo frmulas a utilizar numeradas con nmeros arbigos, con breve explicacin de las variables.

1.9) Metodologa empleada para los ensayos.

2Clculos2.1) Ensayo del mdulo de elasticidad.

2.2) Curvas experimentales.

2.3) Clculo del mdulo de elasticidad.

2.4) Coeficiente de Poisson.

2.5) Tablas con los datos experimentales y .

2.6) Grfico

2.7) Clculo de usando mnimos cuadrados.

3Comentarios y conclusiones3.1) Comparar los valores de E encontrados por los dos procedimientos, comentar y proponer alguna explicacin de la diferencia, si la hay.

3.2) Comparar la relacin encontrada, con las relaciones generalmente aceptadas, ACI, CEB y otras.

3.3) Comparar los valores de E y con los valores generalmente usados.

3.4) Comentar semejanzas o diferencias.

3.5) Comentar la precisin de las medidas y de los resultados.

Desarrollo Explicativo

Introduccin

El hormign es, con seguridad, el material ms usado en el mundo en construcciones. Por eso tiene gran importancia conocer sus caractersticas. El hormign es un material bastante complejo, tanto por su composicin como por los procedimientos de su preparacin y puesta en obra y finalmente por su comportamiento mecnico. Los componentes del hormign son cemento, agua y ridos, los dos primeros forman la pasta aglomerante y los otros, constituidos generalmente por piedras de distintos tamaos, el esqueleto inerte. Las propiedades del hormign dependen de la calidad y de la cantidad de cada uno de sus componentes y adems, de todas las operaciones de preparacin y puesta en obra. El estudio de este conjunto de factores forma parte del programa del curso de Tecnologa del Hormign.

Las propiedades del hormign son numerosas, porque, adems, de las comunes a otros materiales de construccin, como resistencias mecnicas, tiene otras que le son propias como: variaciones de las propiedades a lo largo del tiempo, variacin de volumen por cambio de humedad, fluencia lenta, permeabilidad, alteracin por determinados agentes adherencia con el acero.

En este laboratorio se estudiarn slo el mdulo de elasticidad y el coeficiente de Poisson, puesto que en el curso de Tecnologa del Hormign se ven muchas de las otras propiedades.

El mdulo de elasticidad E del hormign interviene en el clculo de flechas y deformaciones en vigas, en el clculo de rigideces en marcos mltiples y en estructuras hiperestticas en general. El mdulo de elasticidad est claramente definido en los materiales que tienen una zona inicial recta en su diagrama tensin-deformacin unitaria y en ese caso es la tangente del ngulo de inclinacin de esa recta. El hormign no cumple con esa condicin, ya que su diagrama es curvo desde el comienzo. En este caso se pueden definir varios mdulos.

Fig. N1

E0 mdulo tangente en el origen

ET mdulo tangente en cualquier punto

ES mdulo secante.

ES es el que tiene un significado ms prctico y es el que ms se usa. Se define el mdulo secante como la pendiente de una recta que une un punto cercano al origen y un punto cualquiera de la curva. La RILEM define este punto como un tercio de la tensin de rotura, y el primero como el correspondiente a una tensin de 0.45 [N/mm2]

Se han encontrado relaciones empricas de la forma, entre el mdulo de elasticidad, ES , y la tensin de rotura por compresin, .

El coeficiente de Poisson, , es la relacin entre la deformacin unitaria longitudinal y la deformacin unitaria transversal, :

( 1 )

y tienen signos opuestos:

: positivo en traccin

: negativo en compresin

luego es negativo, sin embargo, en la prctica se aplica con signo positivo.

Ensayos

Se ensayar una probeta cilndrica a compresin hasta la rotura para determinar su resistencia,.

Mdulo de elasticidadEn otra probeta cilndrica se determinar el mdulo de elasticidad a la compresin cargndolo desde una tensin inicial de 0.45 [N/mm2] hasta un tercio de la resistencia, bajo ciclos de carga y descarga, hasta que las deformaciones se estabilicen, inscribiendo la curva, . El mtodo de ensayo consiste en aplicar una tensin inicial = 0.45 [N/mm2] y mantenerla durante 60 segundos, dentro de los 30 segundos siguientes, se lee la deformacin correspondiente a dicha tensin, L0. Luego la carga debe ser aumentada continuamente con una velocidad de 0.50.01 [N/mm2/seg], hasta la tensin, . Esta tensin debe ser mantenida por 60 segundos y a continuacin se lee la deformacin correspondiente,L1, dentro de los 30 segundos siguientes.

Las deformaciones, L1 y L2, de dos ciclos de carga consecutivos, no deben diferir en ms de un 10%; si difieren en ms se descarga y la probeta se vuelve a centrar. Los instrumentos de medida deben tener una precisin de, al menos, 5 []. Los ciclos de carga deben repetirse hasta que las diferencias L1-L2 de dos valores consecutivos no exceda de 10 [] (millonsimo de metro).

La longitud del extensmetro debe cumplir con los siguientes requisitos: "L0 debe ser menor que h/2 y mayor que 2/3, pero no debe ser menor que 100 mm, ni mayor que 150 mm, en que h es la altura del cilindro y su dimetro".

Clculo de ES

( 2 )

En que:

= 1/3

= 0.45 [N/mm2]

= L1/ L0 correspondiente al ltimo ciclo de carga

= L0/ L0 correspondiente al ltimo ciclo de carga

Se calcular la relacin para este ensayo

Coeficiente de Poisson

Se usar el mismo cilindro al cual se le medi el mdulo de Elasticidad y se le adosar el anillo con un dial a la mitad de la altura para medir el desplazamiento transversal y dos anillos extremos con un dial para medir la deformacin vertical. Se aplicar cargas en intervalos de 1500 [kgf] (15 [kN] ) hasta 9000 [kgf] (90 [kN] ) y en cada etapa se leern el dial que mide el desplazamiento transversal, , y el que mide el vertical, L. Para cada etapa de carga se calcular la tensin , , en [N/ mm2], la deformacin unitaria transversal, y la deformacin unitaria longitudinal, .

Clculo de v

se calcular por el mtodo de mnimos cuadrados.

Con los datos obtenidos en este ensayo se puede calcular, tambin, el mdulo de elasticidad ES.

LABORATORIO N4

Flexin de viga de hormign armado Estructura del Informe

1Introduccin (Breve y concisa)

1.10) Introduccin General: Objetivos, materiales utilizados (dimensiones, caractersticas fsicas, etc.).

1.11) Introduccin terica: slo frmulas a utilizar numeradas con nmeros arbigos, con breve explicacin de las variables.

1.12) Metodologa empleada para los ensayos.

2 Clculos

2.1) Comprobacin de la hiptesis de Bernoulli, para tres estados de carga diferentes en la fase I se dibujar el diagrama de deformaciones en funcin de la altura, a partir de los datos obtenidos en la experiencia.

2.2) Se har una tabla de valores y grfico carga-flechas y en ste se identificarn las fases I, II y III.

2.3) Se calcular a partir del radio de curvatura de la viga para una carga en fase I (Ver complemento).

2.4) Se calcular a partir de la flecha en el centro en la fase I (Ver complemento)

2.5) Croquis de la viga al fallar mostrando las grietas ms importantes.

3Comentarios y conclusiones3.1)Comparar los valores de E obtenidos por los dos mtodos y comentar.

Desarrollo Explicativo

Introduccin

El hormign armado constituye hoy en da el material estructural de mayor uso en el mundo y en nuestro pas. Ello ha motivado constantes progresos en materia de investigaciones en busca de definir su comportamiento real cuando es sometido a solicitaciones de cualquier naturaleza. La teora bsica del comportamiento del hormign armado supone, entre otras cosas, que secciones inicialmente paralelas giran como consecuencia de la flexin y se mantienen planas (hiptesis de Bernoulli) y las tensiones en el hormign y en el acero tienen un comportamiento elstico lineal (ley de Hooke).

En etapas posteriores, pasada la etapa elstica, la teora considera, adems de la validez de la hiptesis de Bernoulli, que las tensiones en el hormign tienen un comportamiento no lineal.

Objetivos

El objetivo de este laboratorio es observar las diferentes etapas que se producen en una viga de hormign armado solicitada a flexin hasta la rotura. Adems de la observacin visual se harn medidas instrumentales, que se interpretarn grficamente y por clculo.

Se medirn deformaciones con extensmetros de resistencia elctrica (strain gauges), cuerdas vibrantes y se medir la flecha con un dial. En la Figura 1 se muestra la disposicin de los extensmetros, del dial y sistema de cargas y de apoyo.

Fig. 1: Detalles de instrumentacin, carga y apoyo para la viga

C1, C2, C3: Cuerdas vibrantes en el hormign

S.G. (strain gauge): Estampilla en una barra de acero

D: dial para medir la flecha.

La disposicin exacta de los instrumentos se indica en la Figura 2, que corresponde a la seccin transversal de la viga en el centro de su luz; adems se muestra en ella la enfierradura de la viga.

Figura 2: Seccin transversal instrumentada

En el ensayo debe esperarse una etapa aproximadamente elstica: fase I, en la cual las deformaciones y flechas son proporcionales a las cargas y el hormign colabora plenamente. Despus aparecen grietas y se pierde la proporcionalidad entre deformaciones y cargas: fase II. Esas grietas ascienden y aumentan de ancho a medida que aumenta la carga.

Finalmente, se produce la fluencia del acero: fase III, y las flechas aumentan muy rpidamente. Esta etapa se prolonga hasta la rotura de la viga, la cual se puede producir por aplastamiento del hormign en la zona de compresin, por traccin diagonal, por falla de adherencia o de anclaje de las barras traicionadas o por traccin del acero, segn sea el diseo de la viga.

Mediciones de laboratorio

Medidas instrumentales.

Se anotan en un cuadro, previamente preparado, las lecturas de los extensmetros y del dial, en funcin de la carga aplicada, P, en incrementos de sta de 1 ton, hasta la carga mxima

Registro de fisuras

Despus de cada incremento de carga, especialmente en la fase II, se observarn y marcarn las grietas y se registrar en un croquis, aproximadamente a escala, la fisuracin paulatina de la viga. En la Figura 3 se muestra un ejemplo de registro de grietas.

Figura 3: Ejemplo de croquis

COMPLEMENTO LABORATORIO N4

Clculo del mdulo de elasticidad E considerando el giro de la viga en el tercio central. Un trozo de viga AA'BB' de longitud x, situado en el tercio central, experimenta la deformacin que se observa en la Figura 4. Analizando esa figura se deduce:

( 1 )

( 2 )

De ( 1 ) y de ( 2 ), se obtiene:

( 3 )

Como en la etapa elstica (fase I) es vlida la ley de Hooke y M/El = 1/ r, resulta:

EI = Mr( 4 )

En que E es el mdulo de elasticidad del material e I es el momento de inercia de la seccin en torno a la fibra neutra, el cual vale:

( 5 )

n es la relacin entre el mdulo elstico del acero y el del hormign, que en fase I se puede considerar igual a 7; y x es la distancia del eje neutro a la fibra extrema comprimida, A es el rea del acero de compresin y A', el rea de acero de traccin; adems se ha supuesto un recubrimiento del acero de 3 cm.

Por otra parte, como

( 6 )

de aqu se deduce, basndose en la Figura 5:

(7 )

De estas expresiones se pueden calcular cuatro valores de x , que no necesariamente coinciden, pero, si no difieren mucho, se puede tomar el promedio. En forma alternativa x se puede obtener grficamente, segn el punto 2.1 del informe.

Finalmente, con el valor de x se puede calcular r como:

( 8 )

Fig. N4

Fig. N5

Clculo del mdulo de elasticidad E considerando la flecha en el centro de la luz.

A partir de las hiptesis de Bernoulli y de Hooke se deduce que hay una relacin lineal entre flecha y carga que, para este caso, es:

( 9 )

( 10)

Como f se conoce por las mediciones efectuadas con el dial, se puede calcular E, dentro de la fase I, por la frmula:

( 11 )

LABORATORIO N5

Ensayos de compresin y de flexin en maderas

Estructura del Informe

1Introduccin (Breve y concisa)

1.13) Introduccin General: Objetivos, materiales utilizados (dimensiones, caractersticas fsicas, etc.).

1.14) Introduccin terica: slo frmulas a utilizar numeradas con nmeros arbigos, con breve explicacin de las variables.

1.15) Metodologa empleada para los ensayos.

2 Clculos

2.1) Efecto de la densidad.

2.2) Tablas de valores y grficos carga-deformacin y carga-flecha para las distintas especies con humedad de equilibrio.

2.3) Croquis y explicacin de la zona de rotura.

2.4) Grfico de tensiones mximas de flexin y de compresin versus densidad

2.5) Clculo de los mdulos elsticos en flexin y en compresin y grficos mdulos densidad.

2.6) Efecto de la humedad

2.7) Grficos carga-deformacin para los distintos contenidos de humedad.

2.8) Dibujo y explicacin de la forma de rotura.

2.9) Grfico de tensiones mximas en compresin versus humedad.

2.10) Grficos de mdulos elsticos en compresin versus humedad

3 Comentarios y conclusiones

3.1) Compare y comente el efecto de la densidad de la madera en las tensiones mximas y en los mdulos elsticos respectivos, tanto para compresin como para flexin. Seale cul es la propiedad ms sensible a la densidad.

3.2) Compare y comente el efecto de la humedad de la madera en las tensiones mximas de compresin y en los mdulos elsticos. Seale la propiedad ms sensible a la humedad.

En caso de discrepancia con los efectos esperados, indique las posibles causas.

Desarrollo Explicativo

Introduccin

La madera es en la actualidad un material muy usado en la construccin en Chile, por ejemplo, en la construccin de viviendas, postes, pilotes de fundacin, andamios, bodegas, casas prefabricadas y otros. La madera presenta algunas ventajas como material de construccin, entre las cuales destacan las siguientes: bajo peso propio; abundancia en nuestro pas, en especial en la zona sur; elaboracin fcil y rpida; las estructuras que se hacen son fciles de armar y desarmar; es posible la reutilizacin de ellas varias veces.

Tambin presenta algunas desventajas, por ejemplo, es un material orgnico compuesto, principalmente, por celulosa, propenso a ataques de hongos, insectos, moluscos; no es un material homogneo, pues presenta imperfecciones, como nudos, poros, grietas u otras: es combustible; experimenta cambios de volumen por cambios de humedad (la madera trabaja con la humedad).

Hay dos caractersticas fsicas muy importantes en la madera, que son su humedad y su densidad, a las cuales nos referiremos brevemente.

La humedad de la madera se define por la siguiente expresin:

( 1 )

En que:

PH = peso de la madera hmeda y

PS = peso de la madera seca al horno hasta peso constante.

La densidad aparente, que es funcin de la masa y volumen reales de la madera, es propia de cada especie, pero, adems, depende del contenido de humedad con que se mida. Se define una densidad seca para la madera seca al horno a peso constante, densidad para estados de humedad intermedios, densidad para la madera saturada.

La humedad es un factor muy importante en la madera, ya que, influye en el peso, en las resistencias mecnicas, en las dimensiones y por ltimo en la durabilidad de la madera, pues los hongos e insectos que causan pudricin en la madera necesitan un cierto grado de humedad.

Resistencias mecnicas

Resistencias a la compresin. Se definen segn la direccin de aplicacin de la carga

a) Resistencia a la compresin en la direccin de la fibra.

b) Resistencia a la compresin en la direccin normal a la fibra, de las cuales hay dos: radial y tangencial.

c) Resistencia a la compresin en direccin inclinada respecto a la fibra.

Ensayos

Ensayos con humedad de equilibrio

Con el objeto de estudiar el efecto de la densidad de la madera en la resistencia de sta se ensayar a compresin paralela y a flexin probetas de lamo, pino insigne y eucalipto, en condiciones de humedad de equilibrio.

Compresin

Se ensayarn probetas de 2"x2"x8", registrndose la curva carga deformacin. Se deber anotar la carga mxima y dibujar la forma de falla. Previamente al ensayo se harn las mediciones para determinar la densidad y la humedad de cada especie.

Flexin

Se ensayarn probetas de 2"x2"x30", con una luz libre de 28". El ensayo se har segn se muestra en la Figura 1, aplicando una carga centrada hasta llegar a la rotura. Se colocar un dial en el centro por debajo de la viga para medir la flecha que se produce en cada intervalo de carga de 50 kgf. Estas flechas se anotarn en un cuadro previamente preparado.

Para calcular la tensin de rotura en la fibra extrema se har uso de la frmula de Navier:

( 2 )

donde

( 3 )

( 4 )

Fig. N1

Al aproximarse la carga a la de rotura, puede producirse falla por compresin en las fibras superiores y en ese caso contina la deformacin hasta agotarse por completo la capacidad resistente. Si la falla es, en cambio, por traccin (fibras inferiores), la rotura es brusca. Por ltimo, en piezas de gran escuadra, puede producirse rotura por corte a lo largo de la fibra neutra. En la experiencia se anotar e identificar el tipo de rotura.

El mdulo E se calcular por la frmula

( 5 )

en que f es la flecha en el centro de la viga para la carga P.

Ensayos de compresin en estado seco y saturado

Con el objeto de evaluar el efecto del grado de humedad en su comportamiento a compresin, se ensayarn dos probetas adicionales de pino insigne, una en estado seca al horno y otra saturada. En ambas situaciones se registrar la curva carga deformacin y deber anotarse la carga mxima y dibujarse la forma de falla. Adems se deber considerar los datos del ensayo a la compresin con humedad de equilibrio, para confeccionar los grficos y realizar los anlisis correspondientes.UNIVERSIDAD DE CHILE

Facultad de Ciencias Fsicas y Matemticas

Instituto de investigaciones y Ensayes de Materiales

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