traccion madera

UNIVERSIDAD PERUANA UNIÓN FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA E.A.P DE INGENIERÍA CIVIL RESISTENCIA DE MATERIALES I

Arnold Claudio Espinoza Sánchez

INTRODUCCIÓN

Ensayos de Tracción.

Este ensayo permite obtener información sobre la capacidad de un material para soportar la

acción de cargas estáticas o de cargas que varían lentamente a temperaturas homologas

inferiores a 0,5 (parámetro adimensional que se define como el cociente entre las

temperaturas de ensayo y de fusión). Como los componentes metálicos se proyectan en la

mayoría de las ocasiones para trabajar en estas condiciones, probablemente este es el más

popular entre los ensayos que permiten caracterizar el comportamiento mecánico de un

material metálico. El ensayo se realiza alargando una probeta de geometría normalizada,

con una longitud inicial Lo, que se ha amarrado entre las mordazas de una máquina, según

el esquema que se muestra a continuación. Una de las mordazas de la máquina esta unida al

cabezal móvil y se desplaza respecto a la otra con velocidad constante durante la

realización del ensayo. Las máquinas de ensayo disponen de sistemas de medida, células de

carga y extensómetros, que permiten registrar la fuerza aplicada y la deformación

producida mientras las mordazas se están separando.1

1Comportamiento Mecánico de los materiales: http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/sedes/palmira/5000155/lecciones/lec2/2_6.htm#RESISTENCIA



Tracción en la madera.

La madera tiene características muy convenientes para su uso como material estructural y

como tal se ha empleado desde los inicios de la civilización. Al contrario de la mayoría de

los materiales estructurales, tiene resistencia a tensión superior a la de compresión, aunque

esta última es también aceptablemente elevada. Su buena resistencia, su ligereza y su

carácter de material natural renovable constituyen las principales cualidades de la madera

para su empleo estructural. Su comportamiento es relativamente frágil en tensión y

aceptablemente dúctil en compresión, en que la falla se debe al pandeo progresivo de las

fibras que proporcionan la resistencia. El material es fuertemente anisotrópico, ya que su

resistencia en notablemente mayor en la dirección de las fibras que en las ortogonales de

ésta. El problema de la anisotropía se reduce en la madera contrachapeada en el que se

forman placas de distinto espesor pegando hojas delgadas con las fibras orientadas en

direcciones alternadas en cada chapa. 2

A la inversa de lo que acontece con los hormigones y piedras naturales, la resistencia a la

tracción de las maderas es muy superior a la compresión. Solicitación para la que las fibras

pandean lateralmente formando planos de deslizamiento, inclinados de 40_ a 60_ respecto a

la fuerza de compresión, como se aprecia en la figura. El grado de humedad influye

decisivamente en la capacidad de resistencia; disminuyendo a medida que se incrementa,

hasta alcanzar el punto de saturación de las fibras: 30 % para las coníferas.

2 http://www.construmatica.com/construpedia/Madera



El tiempo de aplicación de las cargas influye en las deformaciones y resistencia de las

maderas. Así, bajo cargas estáticas prolongadas, la resistencia obtenida respecto a los

ensayos rápidos disminuye en las coníferas al 60% y en las frondosas al 77%.3

OBJETIVOS:

Aprender a realizar el ensayo de tracción en madera.

Analizar el comportamiento de la madera (Laurel) bajo la acción de cargas en

diferentes direcciones con relación a la orientación de las fibras.

Determinar las principales propiedades.

EQUIPO:

Máquina Universal

Capacidad: 30 toneladas.

Sensibilidad: ±10 Kg.

Calibrador

Apreciación: 0.02 mm.

Dial de deformaciones para tracción.

Apreciación: 0.0001 in.

MUESTRAS:

Probetas de madera de Laurel

3 Maderas: Ciencia y Tecnología. http://www.scielo.cl/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0718-221X2002000200008



Probeta No. 1: 4.08mm x 8.44mm (Dimensiones de la sección más pequeña de la

Probeta).

Probeta No. 2: Probeta No. 3:

Las dimensiones de las probetas 2 y 3 no se especifican, solo se detallan luego de

haber realizado el ensayo para indicar la sección de falla.



PROCEDIMIENTO:

Parte a)

1. Determinar la capacidad y apreciación de cada equipo a utilizar.

2. Determinar las dimensiones (a, b, Lo) de la probeta No. 1 utilizando el calibrador.

3. Preparar la máquina para ensayos a tracción, colocar los aditamentos

correspondientes para sujetar la probeta No. 1.

4. Colocar la probeta No. 1 en la Maquina Universal para realizar el ensayo de

tracción paralelo a las fibras.

5. Colocar el Dial de Deformaciones para Tracción en la probeta de manera que

permita observar las lecturas obtenidas al aplicar las cargas de manera controlada

hasta que la probeta falle.

6. Registrar los valores de las deformaciones y las cargas en tablas.

7. Obtener con los valores los resultados requeridos y gráfico correspondiente.

Parte b)


correspondientes para sujetar la probeta No. 2

2. Colocar la probeta No. 2 en la Maquina Universal para realizar el ensayo

perpendicular a las fibras con carga axial.

3. Aplicar cargas hasta que la probeta falle.

4. Registrar el valor de la carga máxima a la cual falló la probeta.

5. Registrar las dimensiones de la sección transversal de la falla.



6. Calcular el esfuerzo máximo de falla de la probeta.

Parte c)


correspondientes para sujetar la probeta No. 3

2. Colocar la probeta No. 3 en la Maquina Universal para realizar el ensayo

perpendicular a las fibras con carga no axial.

Repetir el proceso 3, 4, 5, 6 de la Parte b)

RESULTADOS:

TABLA 1/3 PROBETA No. 1

ENSAYO DE TRACCIÓN EN MADERA

TRACCIÓN PARALELA A LAS FIBRAS

1 2 3 4 5 6 7

Dimensiones a= 4,08 mm Área= 34,44 mm²

b=8,44 mm L= 50 mm

No CARGA CARGA DEFORMACIÓN DEFORMACIÓN ESFUERZO DEF. ESPECIFICA.

P P ι ι σ ε

(Kg) (KN) (in x 10¯⁴) (mm x 10¯³) (Mpa) (mm /mm x 10¯⁴)

1 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

2 80,00 0,78 9,00 22,86 22,79 4,57

3 100,00 0,98 19,00 48,26 28,48 9,65

4 130,00 1,28 28,00 71,12 37,03 14,22

5 150,00 1,47 36,00 91,44 42,73 18,29

6 180,00 1,77 48,00 121,92 51,27 24,38

7 200,00 1,96 56,00 142,24 56,97 28,45

8 230,00 2,26 68,00 172,72 65,51 34,54

9 250,00 2,45 76,00 193,04 71,21 38,61

10 280,00 2,75 88,00 223,52 79,76 44,70

11 300,00 2,94 95,00 241,30 85,45 48,26



12 330,00 3,24 109,00 276,86 94,00 55,37

13 350,00 3,43 117,00 297,18 99,70 59,44

14 380,00 3,73 129,00 327,66 108,24 65,53

15 390,00 3,83 140,00 355,60 111,09 71,12


ENSAYO PERPENDICULAR A LAS FIBRAS CON CARGA AXIAL 1 2 3 4

Dimensiones

a= 24,82 mm b=31,08 mm Área= 771,41 mm² CARGA CARGA ESFUERZO P P σ

(Kg) (KN) (Mpa) 250,00 2,45 3,18


ENSAYO PERPENDICULAR A LAS FIBRAS CON CARGA NO AXIAL 1 2 3 4

Dimensiones a= 24,78 mm

b=74,12 mm Área= 1836,69 mm² CARGA CARGA ESFUERZO P P σ

(Kg) (KN) (Mpa) 180,00 1,77 0,96



FOTOGRAFIAS:

Fig. N° 1:

Maquina Universal

Capacidad: 30 toneladas.

PROBETA No. 1

Fig. N° 2: Antes de Tracción

Fig. N° 3: Después de la Tracción (Falla por

rompimiento de paquete de fibras)



PROBETA No. 2

Fig. N° 4: Antes de ensayo de Tracción con Carga Axial

Fig. N° 5: Después de Ensayo (Falla por desprendimiento

de fibras)

PROBETA No. 3

Fig. N° 6: Antes de ensayo de Tracción con Carga No Axial

Fig. N° 7: Después de Ensayo (Falla por desprendimiento

de fibras)



Fig. N° 8

La madera seca sufriendo una tensión tangencial por cortadura

Laboratorio de la UPeU

Fig. N° 9:

Muestra tomada después de la ruptura o el fallo de la probeta. Esta muestra se someterá al calor en

el horno, esto para obtener el peso seco

Laboratorio UPeU



Fig. N° 10: Muestra después de la ruptura de la madera extraida en Pedazos

Laboratorio UPeU

CONCLUSIONES

1. El objetivo del ensayo consistió determinar la resistencia de las probetas de madera a la

fuerza estática aplicada lentamente, para analizar los modulo de elasticidad, y su

resistencia a la tracción con cargas axiales y no axiales.

2. El esfuerzo máximo y el esfuerzo de ruptura en el diagrama de la probeta No. 1 fueron

el mismo.

3. La elongación de la probeta No. 1 es de 0.71% el cual es menor al 5% por lo tanto es

un material frágil.

4. La resistencia a la tracción varía considerablemente en relación a la aplicación de las

cargas de tracción de manera paralela o perpendicular al eje de las fibras.



5. La falla producida en las probetas 2 y 3 es una falla por desprendimiento de fibras

debido a la aplicación de cargas axial y no axial.

RECOMENDACIONES

1. Realizarse el ensayo con las probetas 2 y 3 elaboradas de manera que las fibras estén

paralelas a la aplicación de la carga axial y no axial para la verificación de su

resistencia.

2. Indicar las especificaciones técnicas que deben tener los aditamentos para sujetar las

probetas.



ANEXOS

Para probeta No. 1 en tracción paralela a las fibras:

Carga

P=P*g; g = 9.81 m/s² (gravedad)

P= 80(Kg)*9.81 (m/s²)

P= 784.80 (N) = 0.78 (KN)

Area

A=a*b

A= 4.08 (mm) * 8.44 (mm)

A= 34.44 (mm²)

Esfuerzo

𝝈 =𝑷

𝑨

𝝈 =784,80 (𝑁)

34,44 (𝑚𝑚2)

𝝈 = 22,79 (𝑀𝑝𝑎)

Deformación Específica

𝜺 =∆𝑳

𝑳𝒐

𝜺 =22,86𝑥 10−3 (𝑚𝑚)

50 (𝑚𝑚)

𝜺 = 4,57𝑥 10−4 𝑚𝑚𝑚𝑚⁄

Elongación



𝒆 =∆𝑳𝒇𝒊𝒏𝒂𝒍

𝑳𝒐× 𝟏𝟎𝟎

𝒆 =355.60 × 10−3

50× 100

𝒆 = 0.71 %

Módulo de elasticidad

𝑬 =∆𝝈

∆𝜺

𝑬 =(11,73 − 5,86)𝑀𝑝𝑎

(14,67 − 7,33) × 10−2(𝑚𝑚𝑚𝑚⁄ )

𝑬 = 49868,71 𝑀𝑝𝑎

Gráfico para probeta No. 2 y No. 3 en tracción perpendicular a las fibras:



BIBLIOGRAFÍA

- Ensayo de Tracción en madera:

http://www.scielo.cl/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0718-

221X2002000200008

- Apuntes de Ingeniería:

http://www.cuevadelcivil.com/2010/10/metodos-energeticos-energia-de.html

- Ensayos en Maderas:

http://www.ebah.com.br/content/ABAAAA1B4AA/astm-d143

traccion madera

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