Ensayo De Compresion 1.docx

ENSAYO DE COMPRESIÓN PARA MADERA COMPRESIÓN PARALELA AL GRANO NORMA ASTM NTP 251.014

1) OBJETIVO ● ● ● ●

Determinar la resistencia a la compresión máxima y rotura Determinar la resistencia a la compresión al límite de proporcionalidad. Determinar la deformación al límite de proporcionalidad. Determinar el módulo de elasticidad.

2) FUNDAMENTO TEÓRICO

Resistencia a la compresión paralela a las fibras La madera presenta gran resistencia a los esfuerzos de compresión paralelos a sus fibras. Esto proviene del hecho que las fibras están orientadas con su eje longitudinal en esa dirección, y que a su vez coincide, o está muy cerca de la orientación de las microfibrillas que constituyen la capa media de la pared celular. Esta es la capa de mayor espesor de las fibras.

Figura N°10 – Direcciones Ortogonales de la Madera Fuente – Manual de Diseño para Maderas del Grupo Andino – Junta de Acuerdo de Cartagena

La capacidad está limitada por el pandeo de las fibras más que por su propia resistencia de aplastamiento. Cuando se trata de elementos a escala natural como columnas, solamente aquellas de una relación de esbeltez (longitud/ancho) menor que 10 desarrollan toda su resistencia al esforzar la sección a su máxima capacidad. Para elementos más esbeltos, que son los más comunes, la resistencia está determinada por su capacidad a resistir el pandeo lateral, que depende mayormente de la geometría de la pieza más que de la capacidad resistente de la madera que la constituye. La resistencia a la compresión paralela a las fibras en la madera es aproximadamente la mitad de su resistencia a la tracción.

Valores del esfuerzo de rotura en compresión paralela a las fibras para ensayos con probetas de laboratorio varían entre 100 y 900 kg/cm2 para maderas tropicales, Esta variación es función de la densidad (entre 0.2 y 0.8 de D.B.). El esfuerzo en el límite proporcional es aproximadamente el 75% del esfuerzo máximo y la deformación es del orden del 60% de la máxima.

3) EQUIPOS USADOS PARA EL ENSAYO

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Equipo de aplicación de carga, provista de una celda de carga de 100KN de capacidad máxima y un extensómetro automático el cual permite medir deformaciones en forma automática durante el proceso de ensayo. ● Calibrador vernier con precisión a 0.01mm para tomar las dimensiones iniciales y finales de la muestra a ensayar. ● Accesorios del ensayo, platinas de acero cilíndricas para recibir la muestra según indica el método de compresión. ● Computador provisto de software donde se registran los datos del ensayo (el mismo que controla el ensayo).

4) PROCEDIMIENTO ●

Antes de iniciar el ensayo se deben tener preparadas las muestras de madera, teniendo en cuenta que el sentido de la fibra sea en dirección perpendicular a las caras que serán sometidas a compresión, o la dirección del grano debe ser paralela a la aplicación de carga en el equipo.

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Las muestras de madera deben ser de 5cm x 5cm x 15cm, la muestra sera aprobada siempre y cuando el tallado genere caras totalmente paralelas entre si, y perpendiculares a su altura. Antes de colocar la muestra para el ensayo, se deberán registrar las dimensiones iniciales de la muestra (largo, ancho, y altura), estas dimensiones serán el promedio de tres mediciones en forma distribuida. Se debe tener en cuenta que el promedio de las medidas son los valores que se registran en el software que controla el equipo de ensayo como valores iniciales. Colocar la muestra entre las platinas del equipo, el cual se calibra automáticamente mediante el uso del software. Se coloca la celda de carga, y se realiza un avance rápido de la cruceta del equipo, hasta que las platinas tengan un pequeño contacto con la cara superior de la muestra a ensayar, en ese instante los valores iniciales de carga y de deformación en el computador deben ser cero. Iniciamos el ensayo con una velocidad de carga 0.6mm/min, teniendo en cuenta que se detiene la aplicación de la carga cuando se visualiza en el grafico “Esfuerzo Vs Deformación” que el esfuerzo está descendiendo. Una vez finalizado el ensayo, el software brinda los resultados finales, los cuales son calculados con los datos ingresados antes del ensayo.

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5) RESULTADOS DEL ENSAYO

Figura N°12 – Diagrama Esfuerzo Vs Deformación – Ensayo de Compresión Paralela al Grano Fuente – Resultados de Ensayo LRM- UPC

Anchura

50.51

mm

Carga máxima

5815.64

Kgf

Espesor

50.41

mm

Esfuerzo máximo

228.4

Kgf/cm^2

Altura

150.55

mm

Velocidad de ensayo

0.6

mm/min

ΔL (mm)

Deformaci ón Unitaria (%)

Area Corregida (cm^2)

Carga de compresión (kgf)

Esfuerzo (kg/cm^2)

2.93889

1.952102

25.462091

5810.84

228.215350

2.94415

1.955596

25.462091

5813.012

228.300653

2.94882

1.958698

25.462091

5810.799

228.213739

2.95426

1.962312

25.462091

5813.754

228.329794

2.9588

1.965327

25.462091

5811.465

228.239896

2.96436

1.969020

25.462091

5815.176

228.385642

2.96879

1.971963

25.462091

5811.769

228.251835

2.97435

1.975656

25.462091

5815.411

228.394871

2.97877

1.978592

25.462091

5811.852

228.255095

2.98439

1.982325

25.462091

5815.64

228.403865

2.98882

1.985267

25.462091

5812.461

228.279013

2.99438

1.988960

25.462091

5815.363

228.392986

2.99886

1.991936

25.462091

5812.708

228.288714

3.00418

1.995470

25.462091

5814.266

228.349903

3.00891

1.998612

25.462091

5813.343

228.313653

3.01423

2.002145

25.462091

5814.58

228.362235

3.01901

2.005320

25.462091

5813.721

228.328498

3.02397

2.008615

25.462091

5813.257

228.310275

3.02906

2.011996

25.462091

5813.859

228.333918

3.03396

2.015251

25.462091

5812.828

228.293426

3.03916

2.018705

25.462091

5814.238

228.348803

3.04394

2.021880

25.462091

5812.545

228.282312

3.04914

2.025334

25.462091

5814.122

228.344247

3.05375

2.028396

25.462091

5811.34

228.234987

3.05919

2.032009

25.462091

5813.779

228.330776

6) PROBLEMAS PROPUESTOS DEL LABORATORIO - COMPRESIÓN Teniendo en cuenta los datos anteriores, complete lo siguiente: a) ¿Por qué el esfuerzo de rotura es menor que el esfuerzo máximo? Justifique su respuesta. (1 punto)

Porque el material se encuentra en un estado de endurecimiento hasta llegar al momento en el cual ejerce su esfuerzo máximo, es decir, llega al punto de su resistencia máxima, luego la resistencia del material (después del máximo esfuerzo) disminuye causando que se necesite menos esfuerzo para deformar el material hasta el punto de llegar a la rotura.

b) ¿El módulo de elasticidad de un material, es el mismo para una prueba de tracción que de compresión? Justifique su respuesta. (1 punto)

Para un material elástico lineal e isótropo, el módulo de Young tiene el mismo valor para una tracción que para una compresión, siendo una constante independiente del esfuerzo siempre que no exceda de un valor máximo denominado límite elástico, y es siempre mayor que cero. En el caso de la madera, se considera como material un material anisotrópico, es decir, posee propiedades diferentes dependiendo de la dirección en el que se le aplique una fuerza ,por lo tanto, diferentes módulos de elasticidad.

MÓDULO DE YOUNG CALCULADO PARA LA MADERA=20774 Kgf/cm^2 c) ¿El esfuerzo en el límite proporcional es aproximadamente el 75% del esfuerzo máximo y la deformación en el límite proporcional es del orden del 60% de la deformación máxima? Justifique su respuesta. (1 punto)

DATOS DE EL ENSAYO DE LABORATORIO

Esfuerzo límite proporcional= 163.756190 kgf/cm^2 Esfuerzo máximo= 228.403865 kgf/cm^2 Deformación límite proporcional= 1.174899 % Deformación máxima= 1.982325%

Por lo tanto, se puede afirmar que el esfuerzo en el límite proporcional es equivalente a un aproximado del 72% del esfuerzo máximo. 163.756190 ∗ 100 = 71.69589 % = 72% 228.403865

Y también que la deformación unitaria al límite proporcional equivale a un aproximado del 60% de la deformación unitaria máxima. 1.174899 ∗ 100 = 59.268737 % = 60% 1.982325

DATOS DEL INFORME DE LABORATORIO

Esfuerzo límite proporcional= 171.14 kgf/cm^2 Esfuerzo máximo= 233.57 kgf/cm^2 Deformación límite proporcional=1.524% (aproximadamente de la gráfica) Deformación máxima= 2.8% (aproximadamente de la gráfica) Por lo tanto, se puede afirmar que el esfuerzo en el límite proporcional es equivalente a un aproximado del 74% del esfuerzo máximo. 171.14 ∗ 100 = 73.2713 % = 74% 233.57

Y también que la deformación unitaria al límite proporcional equivale a un aproximado del % de la deformación unitaria máxima. 1.524 ∗ 100 = 54.42857% = 55% 2.8

d) Según el módulo de elasticidad obtenido, a qué grupo de madera corresponde la muestra ensayada. Ver E0.10 Madera del RNE. (1 punto)

Según nuestra norma:

DATOS DE EL ENSAYO DE LABORATORIO

La pendiente de la recta nos resulta el módulo de Young Módulo de Young calculado para la madera=20774 𝑘𝑔𝑓/𝑐𝑚2 DATOS DEL INFORME DE LABORATORIO Módulo de Young calculado para la madera=1404 𝑘𝑔𝑓/𝑐𝑚2

Según a la norma E0.10 del RNE, la madera pino pertenece al grupo A de módulo de elasticidad. El módulo de elasticidad de la madera ensayada dio como resultado 20774𝑘𝑔/𝑐𝑚2 . Por lo que la madera ensayada se encuentra fuera del rango permisible y no es de uso estructural de acuerdo con esta norma, ya que, para ello se requiere que el módulo de elasticidad como mínimo sea 95000 kg/cm2.