Ensayo de Flexión Para Madera

ENSAYO DE FLEXIÓN PARA MADERA 1) NORMA: •

ASTM NTP 251.017

2) OB OBJE JET TIV IVO OS: •

Comprender el comportamiento de la madera a las cargas que producen flei!n. Conocer " distinguir las diferentes etapas o comportamientos de la madera en flei!n. Conocer los factores " condiciones que determinan una ma"or capacidad o menor  capacidad de resistenca a flei!n. Adquirir los conocimientos de la resistencia de la madera para e#ercer una $uena elecci!n del mismo del tipo de madera " las dimesiones de acuerdo al uso " a los esfuer%os a los que estar& sometido en cualquier tipo de estructura o edificaci!n.

3) MA MARC RCO O TEÓ TEÓRI RICO CO:: 'a madera se emplea (a$itualmente como un material de ingenier)a en la construcci!n " en la industria del mue$le. Con su amplia gama de propiedades f)sicas " mec&nicas* puede elegirse madera de diferentes especies de &r$oles para adaptarse a los requerimientos espec)ficos de una aplicaci!n. Adem&s* la madera es f&cil de ser tra$a#ada " tiene un largo tiempo de +ida ,til. 'a resistencia de la madera est& influenciada por factores como los tipos de carga* direcci!n " duraci!n de la carga* temperatura " (umedad. -entro de las  propiedades mec&nicas que son de ma"or inters en el comportamiento estructural de la madera se encuentran la resistencia a compresi!n* la resistencia al corte " la resistencia a la flei!n. /stas propiedades se e+al,an mediante ensa"os de la$oratorio con los equipos* materiales " condiciones adecuados de acuerdo a las normas internaciones para estos fines. /n el presente tra$a#o se reali%ar& una prue$a para determinar la capacidad de resistencia a flei!n de la madera* su l)mite de deformaci!n " m!dulo de rotura.

FLEXIÓN /n ingeni ingenier) er)aa se denomi denomina na flei flei!n !n al tipo tipo de deform deformaci aci!n !n que presen presenta ta un elemen elemento to estructural alargado en una direcci!n perpendicular a su e#e longitudinal. /l trmino alargado se aplica cuando una dimensi!n es dominante frente a las otras. n caso t)pico son las +igas* las que est&n diseadas para tra$a#ar* principalmente* por flei!n. 3gualmente* el concepto de flei!n se etiende a elementos estructurales superficiales como  placas o l&minas.

'a flei!n es la deformaci!n que se presenta un elemento estructural alargado cuando est& sometida a una o +arias cargas entre dos apo"os fi#os* puede ser un punto o un todo el elemento estructural. 'a carga se aplica como una fuer%a puntual en el punto medio de la distancia entre los puntos de apo"o.

Asimismo* estas condiciones de aplicaci!n de carga producen en el elemento una deformaci!n el&stica temporal durante la aplicaci!n de la carga. 'a distancia entre su  posici!n (ori%ontal inicial " la posici!n final es llamada flec(a.

DEFORMACIÓN POR FLEXIÓN /l comportamiento de cualquier $arra deforma$le sometida a un momento de flei!n es al que el material en la posici!n inferior de la $arra se alarga 4tracci!n " el material en la  porci!n superior se comprime 4compresi!n. /n consecuencia* entre esas dos regiones eiste una superficie neutra6 en la que las fi$ras longitudinales del material no eperimentan un cam$io de longitud. Adem&s* todas las secciones trans+ersales  permanecen planas " perpendiculares al e#e.

ESQUEMA DE CARGAS /n las prue$as de flei!n se emplean dos esquemas de carga entre apo"os fi#os la siguiente figura muestra dos e#emplos de flei!n " los resultados de la distri$uci!n de fuer%as.

4ig. 1a 'a carga se aplica como una fuer%a concentrada en el medio de la distancia entre los puntos de apo"o. 4ig. 1a 'a carga se aplica en dos puntos que se encuentran a una misma distancia de los  puntos de apo"o 8.

CURVA CARGA DEFORMACIÓN DE LA MADERA Al reali%ar el ensa"o de flei!n de la madera la +ariaci!n entre carga " deformaci!n tendr& el siguiente digrama. /n el se puede aprecia un punto de 'imite proporcional 4'.P " un  punto de Maima Carga 4Pma.

ESFUERZO AL LÍMITE DE PROPORCIONALIDAD ELP) /l ma"or esfuer%o en el que el ste es directamente proporcional a la deformaci!n. /s el ma"or esfuer%o en el cual la cur+a en un diagrama esfuer%o9deformaci!n es una l)nea recta. Por otra parte el l)mite de proporcionalidad es la medida de la m&ima capacidad resistente que tiene la pro$eta para soportar una carga en forma gradual durante un per)odo corto de tiempo.

MODULO DE ROTURA MOR) 'a m&ima capacidad resistente que presenta en este caso la madera* para soportar una carga en forma gradual durante un lapso de tiempo. Por otro lado es un criterio de resistencia aceptado mundialmente* aun cuando no corresponde a una tensi!n real* de$ido a que la f!rmula con la cual se determina solamente es +&lida en la %ona el&stica.

MODULO DE ELASTICIDAD MOE) Medida de la resistencia a la deformaci!n aial del material cuando se la somete a una carga de direcci!n paralela a las fi$ras de la madera. Se determina como la pendiente de la %ona lineal del gr&fico carga9deformaci!n por de$a#o del l)mite de proporcionalidad. /n el caso del ensa"o de flei!n* se relaciona con la deflei!n de$ido al ci%alle o esfuer%o de corte.

-onde:

!) MATERIALES Y EQUIPOS: Para el ensa"o de flei!n de la madera se utili%! lo siguiente: 1. M&quina uni+ersal de ensa"os mec&nicos: Marca 3nstron 4Modelo ;;are ?lue(ill para el registraro de los datos del ensa"o " control el ensa"o.

;. @ernier digital Con precisi!n a 0*01 mm. para tomar las dimensiones iniciales " finales de la muestra a ensa"ar.

. Pro$eta de madera tornillo

") PROCEDIMIENTO:

i.

/l material utili%ado en el la$oratorio es una madera tornillo con dimensiones especificadas seg,n la norma. 'a muestra de$e ser prism&tica " sus medidas son de 557B cm 4A 70 cm de lu%.

ii.

Se +erifica que la maquina uni+ersal este correcto* se a#usta mu" $ien la $ase colocada con los apo"os m!+iles en los etremos.

iii.

Se coloca la madera de forma correcta* tal que los etremos de la madera de$en estar en contacto con los apo"os m!+iles.

i+.

Colocar el pist!n de carga radial 4carga distri$uida al centro de la madera  para reali%ar una perfecta deflei!n.

+.

na +e% colocado todo perfectamente* se introducen las dimensiones de la madera en la computadora.

+i.

Se inicia el ensa"o " se aplica una carga a la madera. Mientras transcurre el tiempo la carga +a (aciendo efecto " deformando la madera de forma simtrica.

+ii.

na +e% alcan%ado su deformaci!n m&ima se detiene la maquina uni+ersal. Todos los datos o$tenidos en la computadora mediante un soft>are son utili%ados para reali%ar los siguientes c&lculos.

#) C$LCULOS: /l siguiente grafico es generado a partir de los datos del arc(i+o /cel que se o$tu+ieron del programa ?lue(ill en el ensa"o.

DIAGRAMA CARGA VS DEFLEXION 800.0000 600.0000 Carga en Kg 

400.0000 200.0000 0.0000 0.0000 0.5000 1.0000 1.5000 2.0000 2.5000 3.0000 3.5000 defexion en cm

 Extension por flexion vs Carga de flexión

-el gr&fico se puede identificar los siguientes datos:

 Deflexión allímite proporcional =2.979161 cm Carga al límite proporcional 757.5778 kgf  =

Asimismo de los datos se pudo determinar la m&ima carga a plicada en el ensa"o

Carga Máxima=727.3929 kgf 

-e acuerdo a los datos proporcionados en la$oratorio se o$tienen los siguientes +alores:

variable

descripcion

valor

unidad

P

CARGA MAX

727.32 !"# 

P

CARGA $%M

757.5778 !"# 

70 C-

L

&%'(A)C%A A*+,+'

a

A)C+

5 c-

e

/'*/'+R

5 c-

 ! 

&//$X%

2.7161 c-

C%&'(& *+& E,-(+./ &00+ ..'04%& ELP):

( )

=

 ELP

( )

=

 ELP

( )

=636.3654

kgf   ELP 2 cm kgf 

2

' 

3∗ P ∗ L 2∗ a∗e

3∗757.5778 ∗70

cm

kgf  2

cm

2

2

2∗5∗5

C5&'(& *+& 6*(& *+ .(.% MOR)  MOR

( )

3∗ P∗ L

 MOR

( )

3∗727.3929 ∗70

 MOR

( )

 kgf  cm

2

 kgf  cm

2

kgf 

cm

2

=

=

2

2∗ a∗e

2∗5∗5

2

=611.0100

C5&'(& *+& 6*(& *+ +&%,0'0*%* MOE)

( )

kg  MOE 2 cm

( )

kg  MOE 2 cm

' 

3

P ∗ L = 3 4∗ a∗e ∗Y 

=

3

  757.5778∗70 3

4∗5∗5 ∗2.979161

 MOE

( ) kg

cm

2

=34888,9080

7) RESULTADOS: P  .   )  8   +   2    %  N 9  

C%.% %& &;0+ ..'04%&

D0,%4'0% +4.+ ,.+,

A4'-)

')

')

')

>-)

1

757.577<

70.00

5.00

5.00

727.32 

E,-(+./ %& M6*(& *+ M6*(& *+ &;0+ .(.% +&%,0'0*%* ..'04%& >?'@2) >?'@2) >?'@2) B;B.;B5

B11.01

;?'@2) >?'@2) B;B.;B5

B11.01

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