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ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL
FACULTA DE INGENIERÍA CIVIL Y
AMBIENTAL
ENSAYO DE MATERIALES
ESTUDIO DE LA MADERA
Alejandro Machado
Ingeniero Civil, EPN
MADERA
La madera es un recurso natural renovable
dotado de propiedades y características
excelentes para usos estructurales y acabados.
Ha sido empleado por el hombre desde hace
miles de años, primero como combustible para
producir fuego.
Actualmente
también se usa
como material para
la construcción
MADERA
Ventajas:
• Su transformación en material de construcción
implica un menor consumo de energía.
• Propiedades Mecánicas.
Desventajas:
• Tamaño de las piezas.
• Impacto Ambiental.
• Mantenimiento
ESTRUCTURA Y COMPOSICIÓN
Es un material heterogéneo y anisótropo, con
propiedades muy diferentes de acuerdo a la
dirección considerada.
Debido a esto los resultados obtenidos pueden
variar en una misma especie.
La madera es un material ortótropo ya que
su elasticidad depende de la dirección
de deformación.
ESTRUCTURA MACROSCÓPICA
Los anillos de crecimiento representan el
incremento anual del árbol.
COMPOSICIÓN QUÍMICA
• Celulosa (40 %)
Proporciona resistencia mecánica a la
fibra
• Hemicelulosa (25-30 %)
Proporciona elasticidad a la pared celular
y a las fibras
• Lignina (25-30 %)
Mantiene unidas las fibras y regula el
contenido de humedad.
• Resinas, Ácidos grasos, etc. (5 %)
Color y olor de la madera
Las características de la madera varían según las
diferentes especies, el desarrollo del árbol y la
sección de la cual se extrajo.
PROPIEDADES FÍSICAS
Anisotropía: Todas las
propiedades de la madera
difieren en las tres
direcciones básicas de su
anatomía (axial, radial,
tangencial)
PROPIEDADES FÍSICAS
Higroscopicidad: Es la capacidad de la
madera para absorber la humedad del medio
ambiente.
Dureza: Se define como la resistencia al
desgaste, rayado, corte con herramientas, etc.
Varía según la especie del árbol.
Maderas Duras
Arboles de crecimiento lento, más densas.
Maderas Blandas
Mas livianas y menos densas que las duras
Maderas Semiduras
No se pueden clasificar
PROPIEDADES ELÁSTICAS
Al existir tres direcciones principales en la
madera, se consideran tres módulos de
elasticidad, EA, ER, ET
El módulo de elasticidad en la dirección axial
no es el mismo para compresión que para
tracción, siendo el ultimo algo mayor.
Se obtiene de los ensayos de compresión o
tracción, siguiendo la ley de Hooke.
RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN PARALELA
La madera presenta gran resistencia a los
esfuerzos de compresión paralela a sus fibras.
La capacidad está limitada por el pandeo de
las fibras más que por su propia resistencia al
aplastamiento.
La resistencia a la compresión paralela a las
fibras es aproximadamente la mitad de la
residencia a la tracción
Esfuerzos de rotura entre 100 y 900 kg/cm2
RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN PERPENDICULAR
Las fibras están sometidas a un esfuerzo
perpendicular a su eje y tiende a comprimir las
pequeñas cavidades contenidas en ellas.
Se puede cargar la madera sin que ocurra una
falla claramente distinguible.
RESISTENCIA A LA TRACCIÓN
La resistencia a la tracción en especímenes
pequeños libres de defectos es
aproximadamente 2 veces la resistencia a la
compresión paralela.
La falla es violenta y explosiva.
Esfuerzos de rotura entre 500 y 1500 kg/cm2
Para efectos prácticos la resistencia a la
tracción perpendicular es nula.
ESTRUCTURAS DE MADERA
ESTRUCTURAS DE MADERA
ENSAYO DE COMPRESIÓN
La prueba de compresión paralela a la fibra o
paralela al sentido de crecimiento del árbol,
se la realiza en un prisma de base cuadrada
de 5 cm. de lado y una altura de 20 cm.
La prueba de compresión perpendicular se la
realiza en un prisma de base cuadrada de 5
cm. de lado y 15 cm de altura, en cuyo tercio
central se aplica la carga en sentido
perpendicular a las fibras de la madera.
Las probetas no deben presentar nudos, ni
irregularidades.
ENSAYO DE COMPRESIÓN
• Estudiar el comportamiento de algunos tipos
de maderas en los intervalos elásticos y
plástico, hasta alcanzar su falla, para lo cual
se determinará la curva esfuerzo-
deformación.
• Evaluar las propiedades mecánicas de
varias clases de maderas.
• Determinar las diferencias del
comportamiento de una madera en sus dos
direcciones principales y sus formas de falla
típicas.
ENSAYO DE COMPRESIÓN
• Conocer las normas de ensayo de maderas
y las particularidades de sus aplicaciones.
• Aplicar las normas de clasificación de la
madera, de acuerdo a la JUNAC.
EJERCICIO: Calcular y diseñar una cercha
para que resista los esfuerzos obtenidos en
laboratorio, de una luz mayor a 5m.
PROCEDIMIENTO
• Pesar y medir las dimensiones de la probeta.
• Señalar las posiciones para la medición de
deformaciones
• Colocar la probeta en la máquina de
ensayo y acoplar el defórmetro.
• Tomar las mediciones de carga y
deformación para intervalos adecuados.
• Determinar los valores de carga máxima.
• Observar y dibujar esquemáticamente la
forma de la falla.
• Para obtenerse el dato del contenido de
humedad de la muestra y su densidad
básica, se la debe introducir en un horno a
110 C y luego de 24 horas volverla a pesar.
CÁLCULOS
Calcular la densidad básica de la madera.
Calcular y tabular los valores de esfuerzo y
deformación unitaria, para cada lectura
realizada. Para la compresión perpendicular a
la fibra, como área resistente solamente se
considera al área de aplicación de la carga.
Graficar la curva esfuerzo deformación de la
madera, corregirla de ser necesario y
determinar los valores de módulo de
elasticidad E y esfuerzo de rotura MOR,
obtenidos experimentalmente.
CÁLCULOS
Calcular los valores de E y MOR teóricos, de
acuerdo a las fórmulas de la JUNAC.
Clasificar el tipo de madera de acuerdo a las
normas JUNAC
Determinar los valores de tenacidad, y el rango
de proporcionalidad.
CONCLUSIONES
Comparar los resultados teóricos y los
experimentales.
Comparar los resultados de resistencia paralela
y perpendicular a la fibra de base a los valores
obtenidos y los datos tabulados en bibliografía
afín.
Comentar los tipos de falla.
Analizar la curva esfuerzo-deformación.
