Ensayo de Flexión

 

1. ENSAYO DE FLEXIÓN PARA MADERA NORMA ASTM NTP 251.017 251.01 7 1.1.

Objetivo:

  Determinar el es esfuerzo fuerzo a la flexión estática o módulo de rot rotura. ura.   Determinar el es esfuerzo fuerzo hasta el límite de p proporcionalidad roporcionalidad de la ma madera. dera.   Determinar deformación hasta el límite de proporcionalidad de la madera.

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1.2. Fundamento teórico:   Resistencia a la Flexión Paralela al Grano 

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La diferencia entre la resistencia a la tracción y a la compresión paralela resulta en un comportamiento característico de las vigas de madera en flexión. Como la resistencia a la compresión es menor que a tracción, la madera falla primero en la zona de compresión. Con ello se incrementan las deformaciones en la zona comprimida; el eje neutro se desplaza hacia la zona de tracción, lo que hace a su vez aumentar rápidamente las deformaciones totales, y finalmente la pieza se rompe por tracción. En vigas secas, sin embargo, no se presenta primeramente una falla visible de la zona comprimida sino que ocurre directamente la falla por tracción. Esta información evidencia la hipótesis no de se Navier sobre la permanencia de laexperimental sección plana duranteque la deformación cumple, y la aplicación de las fórmulas de la teoría de las vigas para el cálculo de los esfuerzos no es estrictamente aplicable. Por lo tanto la resistencia a la flexión así estimada resulta en esfuerzos mayores que los de compresión y menores que los de tracción. En la siguiente figura se presenta una curva típica de carga-deformación para maderas tropicales, en ellas se puede apreciar que la carga límite proporcional es aproximadamente el 60% de la carga máxima.

En ensayos de probetas pequeñas libres de defectos los valores promedios de la resistencia a la flexión varían entre 200 y 1700kg/cm2 dependiendo de la densidad de la especie y del contenido de humedad.

 

 

1.3.

Equipos usados para el ensayo:

  Equipo de aplicación de carg carga, a, provista de una celda de carga d de e 100KN de capacidad máxima y un extensómetro automático el cual permite medir deformaciones en forma automática durante el proceso de ensayo.

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  Calibrador vernier con precisión a 0.01mm para tomar las dimensiones iniciales y finales de la muestra a ensayar.

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  Accesorios del ens ensayo, ayo, ac accesorio cesorio d de e flexión que c consta onsta de una ba base se en acero con dos puntos de apoyo móviles, también en acero, separados 70cm uno del otro, y un pistón de carga radial al centro de

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la distancia entre apoyos de la muestra m uestra del ensayo.   Computador pro provisto visto de software do donde nde se registran los datos d del el ensayo (el mismo que controla el ensayo).

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1.4.

Procedimiento:

  La mues muestra tra debe ser p prismática rismática de dimensiones especificadas de 5cm x 5xm x 76cm, con 70cm de luz.   Se reg registran istran las dimensiones iniciales (a (ancho, ncho, altura y longitud total total), ), en esta última se ubica el centro de la muestra, lugar donde se aplica la carga del ensayo.   Una v vez ez trazad trazadas as las tres marcas (dos a los costad costados os y una al centro), se coloca la muestra de madera en el equipo, ubicando los extremos sobre los puntos de apoyo con 70cm de luz, entre las marcas trazadas.

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  Después de ha haber ber ins instalado talado la muestra de madera e en n el equipo se rrealiza ealiza un avance rápido hasta conseguir que el pistón de carga del equipo tenga un ligero contacto con la muestra.   Mediante el softw software are del computador, se introducen los d datos atos inic iniciales, iales, como son las medidas iniciales de la muestra, así mismo se coloca la

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carga y la deformación en cero.   Se inicia el ensa ensayo yo co con n una velocidad de aplica aplicación ción de carga según s sus us dimensiones (2.5mm/min).   En la pantalla del computador se des desarrolla arrolla un gráfico de Esfuerzo Vs Deformación a medida que la carga se va incrementando, hasta producir el fallo de la muestra.

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1.5.

Calculo:

  Para determinar el esfuerzo al límite proporcional (ELP) se utiliza la siguiente expresión:

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  ) = 3′  (  2²

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  Para determinar el Módulo de Rotura (MOR) se utiliza la siguiente expresión:

  ) = 3   (  2²

  Para determinar el Módulo de Elasticidad (MOE) se utiliza la siguiente expresión:

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Donde:

 ³       ( ) = 4³ 

P: Carga Máxima en kg P’: Carga al Límite proporcional en Kg  Kg   L: Distancia entre los apoyos (luz de la muestra ensayada) a: Ancho de la probeta en cm e: Altura de la probeta en cm Y: Deflexión al centro de la luz al límite proporcional en cm

1.6.

Resultados del ensayo:

Tipo de ensayo Anchura Espesor Separación de soportes

Flexión Madera 4.53

cm

5.17

cm

70

cm

 

500

NTP 251.017 MADERA: ENSAYO DE FLEXIÓN ESTATICA

450 400          )          2          ^

350

   m    c     /     f300    g     k     (    n     ó    i250    x    e     l     f200    e     d    s 150    o    z    r    e    u 100     f    s    E 50 0 0.0000 -50

0.5000

N°1

(cm)

(cm)

Carga Limite proporcional (kgf)

1

4.53

5 .1 7

3 6 5 .0 6 5 1 5

Probeta Ancho Espesor

1.0000

1.5000

2.0000

Deformación por flexión (cm)

 

Deflexión al centro ELP Esfuerzo de flexi flexi ón Maxima MOR MOR Módulo MO MOE E Modulo de la luz al l ímite al limite proporcional carga de Ruptura de Elasticidad proporcional (cm) (kgf/cm^2) (kgf) (kgf/cm^2) (kgf/cm^2) 1 .1 9 9 9 8 7

3 1 6 .5 7 7 7 4 9 2

4 2 7 .5 4

3 7 0 .7 5 0 9 1 7

4 1 6 7 3 .3 2 3 0 2

Conclusión: La madera es un material no isotrópico, los resultados de los ensayos son muy variables en muestras del mismo lote, pudiendo existir diferentes motivos para surgir variaciones entre muestras del mismo tipo, tales como presencia de ojos, vacios internos, cambios internos del sentido de la fibra, mala formación del grano, etc.

Por ende, al existir gran dispersión en los resultados de resistencia mecánica, en la madera se consideran factores de seguridad mucho mayores a los empleados en el diseño de estructuras de otros materiales como el acero y el concreto.