proyecto de investigación

PLAN DEL PROYECTO DE INVESTIGACIÓN

PROYECTO DE INVESTIGACIÓN

1. TÍTULO: “Proceso de deflexión y tiempo de resistencia de vigas de madera Tornillo debido al efecto del fuego según la variación de dimensión de luz y sección”

2. INVESTIGADOR Erick Michel Mamani Zúñiga

3. FECHA: 22 de diciembre del 2014

4. LUGAR DE LA INVESTIGACIÓN Ensayos: Laboratorio de Concreto de la Facultad de Ingeniería Civil

de la Universidad Nacional de San Agustín.

5. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA Nuestro país, en general, y en especial nuestra región, Arequipa, están altamente propensos a la ocurrencia de incendios según diversas causas (cortos circuitos, materiales combustibles, etc)De acuerdo al Instituto Nacional de Defensa Civil (INDECI), se produce aproximadamente un incendio por semana; esta cantidad aumenta especialmente en el mes de diciembre. De este modo, para el diseño y protección contra incendios de una edificación se hace necesario y de importancia conocer el tiempo mínimo de resistencia antes del colapso que presenta el material de construcción como la madera. Particularmente, se presenta gran inquietud en conocer los tiempos de resistencia de diversos elementos de una edificación, como por ejemplo vigas, al no haberse desarrollado un estudio profundo en la región andina sobre el presente problema en las maderas más comerciales y usadas en construcciones de la región como lo es la madera “Tornillo”. Es por ello que se realiza el presente proyecto de investigación.

6. OBJETIVOS 1.1.OBJETIVO GENERAL

Estudiar el efecto del fuego en el tiempo de resistencia (antes del colapso) y proceso de deflexión de vigas de madera Tornillo según diferentes dimensiones de luz y sección.

1.2.OBJETIVOS ESPECÍFICOS

MAMANI ZÚÑIGA ERICK MICHEL Página 1


1.1.1. Construir una gráfica de la deflexión y el tiempo de exposición para luego determinar el tiempo de resistencia antes del colapso para cada combinación de dimensión de luz y sección.

1.1.2. Determinar la combinación de dimensiones de luz y sección más óptimas para la resistencia al fuego.

7. JUSTIFICACIÓN La investigación contribuirá a la seguridad en las construcciones con madera y brindará un mayor conocimiento sobre la resistencia al fuego de la madera.

8. HIPÓTESIS 1.1.HIPÓTESIS

1.1.1. El tiempo de resistencia antes del colapso disminuye 15% de acuerdo al incremento por metro de la longitud de la luz de la viga.

1.1.2. La deflexión de la viga, para todos los casos, se incrementa más rápidamente al inicio que al final del proceso.

1.2. IDENTIFICACIÓN DE VARIABLES 1.2.1. VARIABLES INDEPENDIENTES

Longitud de luzDimensiones de la Sección Transversal

1.2.2. VARIABLES DEPENDIENTESTiempo de exposiciónDeflexión

1.3.DEFINICIÓN DE LAS VARIABLES 1.3.1. Longitud de luz

1.3.1.1. Def. ConceptualEs la distancia existente entre los apoyos de una viga, se mide en unidades de longitud.

1.3.1.2. Def. OperacionalSe mide con wincha (cinta métrica), según el SI, se mide en metros (m).

1.3.2. Dimensión de la Sección Transversal1.3.2.1. Def. Conceptual

Es el tamaño de los lados de la sección transversal de una viga.

1.3.2.2. Def. Operacional



Se mide con ayuda del Vernier, el cual es un instrumento de gran precisión.

1.3.3. Tiempo de Exposición1.3.3.1. Def. Conceptual

Es el período de tiempo en el que la madera es sometida a la acción del fuego, hasta que la madera colapsa, este lapso de tiempo antes que la madera colapsa se denomina “tiempo de resistencia”.

1.3.3.2. Def. OperacionalSe mide mediante el uso del cronómetro, el cual mide el tiempo el tiempo en horas, minutos y segundos según el SI.

1.3.4. Deflexión1.3.4.1. Def. Conceptual

Es la medida de la deformación de una viga por el efecto de la aplicación de una fuerza.

1.3.4.2. Def. OperacionalSe mide mediante el deformímetro (dial de deformación), el cual se encuentra como una parte de la máquina universal de ensayos WPM 140, en el cual se hace el ensayo a la flexión (en este caso). Esta máquina se recomienda según la norma ASTM D143.

Dispositivo de apoyo y carga para el ensayo en la máquina universal WPM 140. Se muestra también el esquema de medición de la deflexión (deformímetro).



La carga puntual a aplicar es de 10 toneladas para todos los casos.En cuanto a la forma de exponer la madera a la acción del fuego, este se efectuará mediante el uso de hornillas. Estas hornillas se colocarán en la parte inferior de la viga, a lo largo de toda su luz. El fuego se proporcionará a una misma intensidad, el cual se controlará mediante la regulación de la temperatura con el uso de un “pirómetro”. La temperatura suministrada será de 200 °C (aproximadamente).

Pirómetro digital, marca FOTEK.

2. METODOLOGÍA 2.1.ALCANCE DE LA INVESTIGACIÓN

Esta investigación comienza siendo Descriptiva.Asimismo, presenta un alcance Correlacional porque relaciona las dimensiones de la viga (luz y sección) con el tiempo de resistencia y la deflexión respectiva según su variación.

2.2.PROCESO DE LA INVESTIGACIÓN Se comenzará por recopilar la información necesaria y hacer la

revisión de la literatura acerca del tema de investigación. Plantearé los objetivos y las hipótesis según el marco teórico. Realizaré la obtención de las muestras y sujetos de ensayo,

compradas en las madereras ubicadas en la Av. Mariscal Castilla, teniendo la precaución de que todas tengan la misma procedencia.

Luego, realizaré el ensayo respectivo con la acción del fuego en el laboratorio de Concreto de la Facultad de Ingeniería Civil.

Entonces, procederé a procesar la información y los datos obtenidos y hacer los cálculos respectivos para cumplir los objetivos esperados.

Elaboraré las conclusiones y recomendaciones según los resultados del procesamiento de los datos y cálculos.

Realizaré la impresión y posterior presentación de la investigación.



2.3.DISEÑO La investigación es de laboratorio, en donde se tratan de asemejar la situación real de campo, en cuanto a la exposición al fuego.

2.3.1. GRUPOS EXPERIMENTALES

Longitud de luz (m) Dimensión de la Sección(cm2) N° Sujetos

G. Exp. 1 2 10 x 10 2G. Exp. 2 2 15 x 15 2G. Exp. 3 3 10 x 10 2G. Exp. 4 3 15 x 15 2G. Exp. 5 4 10 x 10 2G. Exp. 6 4 15 x 15 2G. Exp. 7 5 10 x 10 2G. Exp. 8 5 15 x 15 2

G. Control 2.3 15 x 15

G1 X O1G2 X O2G3 X O3G4 X O4G5 X O5G6 X O6G7 X O7G8 X O8

Nota: El grupo de control de la investigación está dado por una investigación previamente realizada y a partir del cual se compararán y verificarán los resultados de la investigación. En esta se hace un estudio para una viga de 2,3 m de luz y sección de 15 cm x 15 cm, teniendo un tiempo resistencia de 52 minutos. Dicha investigación se cita en la segunda ubicación de la bibliografía.

2.4.SISTEMA DE CONTROL 2.4.1. Historia

Los sujetos de la investigación serán almacenados en el mismo ambiente, tratando de evitar que agentes externos como la humedad, alteren algunos de los sujetos.

2.4.2. MaduraciónDebido al intemperismo, por el efecto de diversos factores, la investigación se llevará a cabo en un período de 4 meses.



2.4.3. MortalidadLa madera será almacenada y guardada en un ambiente en donde sea protegida al efecto del intemperismo (humedad, insectos, etc.) que podrían dañar y causar estragos en la misma.

2.4.4. SelecciónLos grupos experimentales de la investigación han sido seleccionados de tal manera que existe semejanza entre ellos.

2.4.5. Regresión EstadísticaNo se presentan sujetos que tienen mediciones extremas.

2.4.6. Administración de pruebasNo se aplicarán ninguna clase de pruebas a las vigas antes del experimento, ya que podrían alterarla.

2.4.7. InstrumentaciónTodos los ensayos serán realizados con la misma máquina, en el laboratorio de Concreto de la FIC- UNSA.

2.4.8. Conducta del investigadorEl comportamiento del investigador será honesto y recto, por lo queno influirá en los resultados de la investigación.

2.4.9. Inestabilidad del instrumentoLa máquina de ensayo e instrumentos de medición se encontrarán debidamente calibrados en la experimentación.

2.4.10. Validez Externa : ArtificialidadEl experimento busca simular las condiciones típicas a las cuales se somete una viga durante un incendio, considerando una misma intensidad y temperatura de fuego.

3. CRONOGRAMA

ENERO FEBRERO MARZO ABRILAprobación del plan 05 al 19

Elaboración del Marco teórico 20-ene 09-febObtención de los sujetos 11 al 13

Ensayos y experimentación 16-feb 06-marProcesamiento de la información 09 al 13

Empaste y presentación 16-mar 26-marAprobación y sustentación de la investigación 30-mar 22-abr

FASES DEL PROYECTOMESES



4. PRESUPUESTO MADERA

GRUESO (pulg) ANCHO (pulg) LARGO (pies) PIES TABLAR (pt) COSTO /pt (S/.) COSTO (S/.)GE1 4 4 6.562 8.749 4.2 36.75GE2 6 6 6.562 19.686 4.2 82.68GE3 4 4 9.843 13.124 4.2 55.12GE4 6 6 9.843 29.529 4.2 124.02GE5 4 4 13.124 17.499 4.2 73.49GE6 6 6 13.124 39.372 4.2 165.36GE7 4 4 16.405 21.873 4.2 91.87GE8 6 6 16.405 49.215 4.2 206.70

SUBTOTAL 836.00

EQUIPOSCOSTO/ENSAYO (S/.) N° ENSAYOS COSTO (S/.)

MÁQUINA UNIVERSAL 20 16 320PIRÓMETRO 200

SUBTOTAL 520

MANO DE OBRAHORAS COSTO/HORA (S/.) COSTO

SECRETARIA 30 7 210SUBTOTAL 210

PRESUPUESTO TOTAL = S/. 1566.00

5. BIBLIOGRAFÍA Manual de diseño para maderas del grupo andino

Junta del acuerdo de Cartagena PADT. REFORT. Respuesta de la Madera ante el fuego en la construcción

Luis Miguel Elvira MartínDr. Ingeniero de Montes, Jefe del Laboratorio del Fuego, Departamento de Maderas INIA (Instituto Nacional de Investigación y Tecnología Agraria y Alimentaria) – España.

Comportamiento frente al fuegoGuía de construir con madera (Capítulo 3)Confederación Española de Empresarios de la Madera (CONFEMADERA)

Plan Nacional de Prevención y Atención de Desastres (PNPAD)Instituto Nacional de Defensa Civil (INDECI).

Cartilla de preciosCámara Nacional Forestal, Dirección General Forestal y de Fauna Silvestre- Ministerio de Agricultura.


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