DISEO ESTRUCTURAL EN ACERO Y MADERA
UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERA CIVIL
Tema: Practica De Laboratorio N 1
Integrantes:
Chilcn Montalvo Cristian Ramirez arias Jorge Bazn Bustamante
Irwin Navarro Bustamante jhimy Torres Garca Darwin Alfredo
Docente: Ing. Arturo rodrguez Serquen
LAMBAYEQUE, ENERO DEL 2015
PRESENTACIN
El presente informe correspondiente al Curso Diseo de
estructuras Metlicas y en Madera, mismo que est a cargo del Ing.
Arturo Rodrguez Serqun,se detalla los distintos ensayos de
flexion,compresin asi como la obtencin del peso especfico seco y
hmedo de las maderas en estudio, basada en las explicaciones del
docente, de las diversas recomendaciones del personal de
laboratorio as como de diversos medios bibliogrficos disponibles,
analizando de esta manera los resultados a fin de afianzar nuestros
conocimientos.
Se esperea que el presente informe se ponga en practica la teora
adems de Analizar y comprender los procedimientos para obtener los
valores de resistencia a compresin y a la flexin de los especmenes
de madera y bamb a analizar.
I. GENERALIDADES
El presente trabajo est basado en la prctica de laboratorio que
se llev a cabo en el Laboratorio de Ensayo de Materiales, con la
finalidad de conocer las principales propiedades resistentes de
unas probetas representativas de especies de madera y bamb.En este
informe se detalla la resistencia a la flexin, a la compresin y la
obtencin del peso especfico seco y hmedo de las maderas en
estudio.
a) REALIZACION DEL ENSAYOEl estudio de las maderas fue realizado
en: DEPARTAMENTO: Lambayeque PROVINCIA: Lambayeque. CIUDAD:
Lambayeque. (Campus Universitario de la Universidad Nacional Pedro
Ruiz Gallo LABORATORIO DE ENSAYOS DE MATERIALES -LEM) Las muestras
fueron obtenidas de las diferentes madereras y carpinteras de
Chiclayo y Lambayeque; as como especies que fueron tradas de
diferentes zonas del Pas.
b) OBJETIVOS
Analizar y comprender los procedimientos para obtener los
valores de resistencia a compresin y a la flexin de los especmenes
de madera y bamb a analizar. Obtener los valores de Peso Especfico
Seco y Hmedo de las probetas de madera y de bamb. Comparar los
valores obtenidos.
II. CONTENIDO GENERAL
ESFUERZOS Cuando dos o ms fuerzas son aplicadas sobre los
cuerpos aparecen en ellos tensiones internas que tienden a
deformarlos, estas tensiones reciben el nombre de esfuerzos. Los
esfuerzos a los que se ve sometido un cuerpo pueden ser de cinco
tipos:
Un material est sometido a un esfuerzo de compresin cuando las
fuerzas que actan sobre l tienden a comprimirlo. Son necesarias dos
fuerzas opuestas que actan hacia el interior del cuerpo, en la
misma direccin y sentidos contrarios. Los pilares de una estructura
estn sometidos a compresin.
Un material est sometido a un esfuerzo de traccin cuando las
fuerzas que actan sobre l tienden a estirarlo. En este caso las
fuerzas han de ser opuestas, actuando hacia el exterior del cuerpo,
en la misma direccin y sentidos opuestos. Una cuerda a travs de la
cual pretendemos levantar un peso est sometida a traccin.
Un material est sometido a un esfuerzo de flexin cuando las
fuerzas que actan sobre l tienden a doblarlo. Para que se produzca
flexin sern necesarias al menos tres fuerzas. Una viga est sometida
a flexin cuando soporta un peso.
Un material est sometido a un esfuerzo de torsin cuando las
fuerzas que actan sobre l tienden a torcerlo. Una lata est sometida
a torsin cuando la abrimos con un abrelatas.
Un material est sometido a un esfuerzo de cizalladura cuando las
fuerzas que actan sobre l tienden a cortar. Un papel est sometido a
cizalladura cuando lo cortamos con unas tijeras.
a) MUESTREO Y RECONOCIMIENTO DE MATERIALES
DEFINICIN DE ESFUERZO POR FLEXIN
Si las fuerzas que actan sobre un cuerpo tienden a inducir una
solicitacin de traccin en una parte de su seccin transversal, y una
solicitacin de compresin en la seccin restante, entonces el cuerpo
est sometido a flexin.
En la figura 1, parte superior, se indica una probeta de seccin
rectangular sometida a una fuerza en el centro. En la parte central
de dicha figura, se indica el diagrama de fuerzas cortantes y, a
continuacin, en la parte inferior, se indica el diagrama de momento
flector correspondiente.
Figura 1 Probeta solicitada con una fuerza central, con los
diagramas de fuerza cortante y momento flector respectivos.
La distribucin de esfuerzos que se indica, se presenta cuando
las tensiones son inferiores al lmite de proporcionalidad.La madera
y el bamb, aproximadamente, se comporta en forma similar, es decir,
su respuesta es lineal, ya sea que las fibras de la probeta estn
sometidas a traccin o sometidas a compresin. En la madera, debido
al crecimiento natural del rbol y desarrollo estacional y anual, se
presenta anisotropa ortogonal en el plano transversal.
Si los esfuerzos normales no sobrepasan el lmite de
proporcionalidad, dicho esfuerzo se distribuye linealmente. Es
igual a cero en el eje central de la probeta y tiene un valor mximo
en la parte ms alejada de dicho eje.
El valor del esfuerzo por flexin es igual a:
Siendo M el momento flector y el mdulo resistente a la flexin.
El valor mximo de M es igual a:
Siendo P la fuerza aplicada y L la distancia entre apoyos, es
decir L=2a.El valor del mdulo resistente a la flexin es igual
a:
Donde corresponde al momento de inercia ecuatorial de la seccin
transversal de la probeta. El momento de inercia, en este caso, es
igual a:
Siendo b el ancho de la seccin transversal de la probeta y h su
altura respectiva.Por lo tanto, el esfuerzo por flexin en la fibra
ms alejada de la probeta es:
a.1) DEFINICION Y CLASIFICACION
Maderas usadas en laboratorio Nombre comn: Copaiba Nombre
cientfico: Copaifera afficinalis Familia: Fabaceae -
Caesalpinioideae
Nombre Comn: Capirona Nombre Cientfico: Calycophyllum spruceanum
Familia : Rubiaceae
Nombre Comn: Moena Amarilla Nombre Cientfico : Aniba amazonica
Meiz Familia: Lauraceae
Nombre Comn: BAMBUNombre Cientfico : Bambusa arundinacea
Familia: Bambusoideae
En el caso de nuestro grupo la madera a utilizar fue Moena,
misma de la cual hemos investigado los siguientes datos
adicionales
MADERA MOENA
CARACTERSTICAS DE LA MOENA
Propiedades Fsicas
Densidad bsica: 0.56 gr/cm3Contraccin tangencial: 9.00
%Contraccin radial: 4.30 %Contraccin volumtrica:9.40 %
III. ENSAYOS DE LABORATORIO
APARATOS, EQUIPOS Y MATERIALES Madera: 5x5x22cm (compresin),
5x5x17.5cm (flexin), 5x5x5cm (peso especifico), Maquina de
Compresin Axial: Que se utiliz tanto para los ensayos de Compresin
y de Flexin de la madera.Equipo adaptador para Flexin del testigo:
Juego de placas que adapta la maquina de compresin de tal forma que
el testigo queda como una viga simplemente apoyada y la carga
aplicada en los apoyos y en el centro de la misma. Horno de
secado.- Horno de secado termostticamente controlado, usando una
temperatura de 110 5 C. Balanzas.- De capacidad conveniente y con
las siguientes aproximaciones:De 0.1g para muestras entre 100 y
1000g
PROCEDIMIENTOENSAYOS REALIZADOS: 1. Ensayo de Compresin Axial.2.
Ensayo de Flexin.3. Ensayo de Peso Especfico 4. Ensayo de Peso
Especfico Hmedo.
1. Ensayo de Compresin Axial: Se somete el testigo a compresin
de tal madera que recibe la carga de forma perpendicular a la
seccin. Tomar la lectura en kilogramos de la magnitud de la fuerza
ltima para la cual el testigo de madera y bamb ha fallado.
Materiales y equipo Madera: 5x5x18cm (compresin), 4x5x23cm
(flexin), Balanza Mquina de Ensayo. Para aplicacin de la carga en
Kg., para el ensayo de Compresin y flexin.
Dnde: A = 5cm x 5cm = 25 cm2P = Carga a compresin (Kg)
P5cm5cm18cmTestigo
2. Ensayo de Flexin: Se acomodan las 2 placas que adaptan el
testigo a flexin y se coloca el testigo sobre ella. De tal forma
que simula una viga simplemente apoyada con carga central. Tomar la
lectura en kilogramos de la magnitud de la fuerza ltima para la
cual el testigo de madera y bamb ha fallado. El esfuerzo a flexin
es:
Donde:L = 23 cm.b =4 cm , h = 5 cm.A = 4cm x 5cm = 20 cm2P =
Carga a Flexin (Kg)
L: Longitud Efectiva, disminuyendo el espacio entre los
apoyos.
3. Ensayo de Peso Especfico Se verifican las medidas de los
cubos de madera y el cilindro de bamb. Se realiza el secado en
estufa de laboratorio de los cubos de madera durante 24 horas a una
temperatura de 110 5 C, para as extraer la humedad natural que
pueda existir. Pasadas las 24 horas se determina el Peso,
utilizando la balanza, calibrada de forma correcta. Una vez
obtenida la muestra cubica del material se pesa para obtener el
PESO HUMEDO. Inmediatamente se llev la muestra al horno para su
respectivo secado por 24 horas. Al da siguiente se procedi a pesar
la muestra seca; y se anota como W2 en gramos.
Clculos Y ResultadosSe calcula el contenido de humedad como el
resultado de la aplicacin de la siguiente frmula:
W: contenido de humedad o de agua en porcentaje (%)W1: masa de
la muestra hmeda ms la masa de la capsula y su tapa (g)W2: masa de
la muestra seca ms la masa del recipiente y su tapa (g)Wt: Masa del
recipiente y su tapa (g)
4. Ensayo: Peso Especfico Humedo
% Humedad es : (Peso Humedo - Peso Seco) x100 / Peso Seco El
Peso especfico Hmedo es: PEH = Peso Humedo / volumenEl Peso
especfico Seco es: PES = Peso Seco / volumen
*MEDIDAS PARA EL CASO DEL BAMBU (GUAYAQUIL)
rea de Guayaquiles:
Guayaquil Espesor: 0.7 cmDimetro promedio: 8 cmrea= (prom.)t=
17.59 cm2
IV. CONCLUSIONES Y RESULTADOS
Resultados del Ensayo a Compresin:
MADERACARGA (Mpa)COMPRESIN (Kg)AREA DE SECCIN (cm2)ESFUERZO DE
COMPRESIN F'c (Kg/cm2)
COPAIBA7.3950025380
CAPIRONA 6.1775025310
MOENA8.21050025420
BAMB3.4475017.59270
Resultados del Ensayo a Flexin:
MADERAFLEXIN (Kg)MODULO DE SECCIN (cm3)MOMENTO FLECTOR
(Kg.cm)ESFUERZO DE FLEXIN Ft (Kg/cm2)
CAPIRONA 50010.422187.5209.93
MOENA175020.837656.25367.56
Resultados del Ensayo de Peso Especifico:
VOLUMEN (cm3)PESO SECO grPESO ESP. SECO (gr/cm3)PESO HMEDO
grPESO ESP. HMEDO (gr/cm3)CONTENIDO DE HUMEDAD %
12574.8060.59884.3440.67512.750
12583.5620.66892.3960.73910.572
12574.1190.59383.5610.66812.739
175.9101.8590.579132.2590.75229.845
RECOMENDACIONES Se recomienda anotar el cdigo de la balanza con
la que se trabaja, para as trabajar siempre con la misma, para
evitar errores muy grandes en la medicin. Se recomienda que las
maderas estn en condiciones ptimas, evitando fisuras, agujeros,
rajaduras para asi los resultados sean los deseados. Se recomienda
para el caso de un estudio de incorporacin de maderas no
Clasificadas en los Grupos A, B y C seguir los procedimientos
descritos en la Norma E.010, captulo 1, Articulo 6. La cual pone
como requisitos el ensayo de 30 vigas provenientes de por lo menos
5 rboles por especie, siendo realizados estos ensayos por
laboratoristas expertos que garanticen factibilidad en los
resultados.
INTERPRETACION DE RESULTADOS La madera con mayor esfuerzo de
compresin obtenida fue: MOENA La madera con menor esfuerzo de
compresin obtenida fue: BAMBU La madera con mayor esfuerzo de
flexin obtenida fue: MOENA La madera con menor esfuerzo de flexin
obtenida fue: CAPIRONA La madera con mayor contenido de humedad
obtenida fue: BAMBU La madera con el menor contenido de humedad
fue: CAPIRONA La madera de mayor peso especfico seco fue: CAPIRONA
La madera de mayor peso especfico hmedo fue: BAMBU La madera de
menor peso especfico seco fue: MOENA La madera de menor peso
especfico hmedo fue: MOENA
V. ANEXOS
FOTOGRAFASEnsayo a Compresin:
Resultados del Ensayo a Flexin:
Resultados del Ensayo de Peso Especfico:
VI. BIBLIOGRAFIA
DISEO DE ESTRUCTURAS EN MADERA - ING. ARTURO RODRGUEZ SERQUN
TECNOLOGA DE LA MADERA EN LA CONSTRUCCIN ING. ALBERTO REGAL,
MATERIALES DE CONSTRUCCIN
http://www.utp.edu.co/~gcalle/Contenidos/compresionmadera.htm
UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLOPgina 6