DISEO ESTRUCTURAL EN ACERO Y MADERA

UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERA CIVIL

Tema: Practica De Laboratorio N 1

Integrantes:

Chilcn Montalvo Cristian Ramirez arias Jorge Bazn Bustamante Irwin Navarro Bustamante jhimy Torres Garca Darwin Alfredo

Docente: Ing. Arturo rodrguez Serquen

LAMBAYEQUE, ENERO DEL 2015

PRESENTACIN

El presente informe correspondiente al Curso Diseo de estructuras Metlicas y en Madera, mismo que est a cargo del Ing. Arturo Rodrguez Serqun,se detalla los distintos ensayos de flexion,compresin asi como la obtencin del peso especfico seco y hmedo de las maderas en estudio, basada en las explicaciones del docente, de las diversas recomendaciones del personal de laboratorio as como de diversos medios bibliogrficos disponibles, analizando de esta manera los resultados a fin de afianzar nuestros conocimientos.

Se esperea que el presente informe se ponga en practica la teora adems de Analizar y comprender los procedimientos para obtener los valores de resistencia a compresin y a la flexin de los especmenes de madera y bamb a analizar.

I. GENERALIDADES

El presente trabajo est basado en la prctica de laboratorio que se llev a cabo en el Laboratorio de Ensayo de Materiales, con la finalidad de conocer las principales propiedades resistentes de unas probetas representativas de especies de madera y bamb.En este informe se detalla la resistencia a la flexin, a la compresin y la obtencin del peso especfico seco y hmedo de las maderas en estudio.

a) REALIZACION DEL ENSAYOEl estudio de las maderas fue realizado en: DEPARTAMENTO: Lambayeque PROVINCIA: Lambayeque. CIUDAD: Lambayeque. (Campus Universitario de la Universidad Nacional Pedro Ruiz Gallo LABORATORIO DE ENSAYOS DE MATERIALES -LEM) Las muestras fueron obtenidas de las diferentes madereras y carpinteras de Chiclayo y Lambayeque; as como especies que fueron tradas de diferentes zonas del Pas.

b) OBJETIVOS

Analizar y comprender los procedimientos para obtener los valores de resistencia a compresin y a la flexin de los especmenes de madera y bamb a analizar. Obtener los valores de Peso Especfico Seco y Hmedo de las probetas de madera y de bamb. Comparar los valores obtenidos.

II. CONTENIDO GENERAL

ESFUERZOS Cuando dos o ms fuerzas son aplicadas sobre los cuerpos aparecen en ellos tensiones internas que tienden a deformarlos, estas tensiones reciben el nombre de esfuerzos. Los esfuerzos a los que se ve sometido un cuerpo pueden ser de cinco tipos:

Un material est sometido a un esfuerzo de compresin cuando las fuerzas que actan sobre l tienden a comprimirlo. Son necesarias dos fuerzas opuestas que actan hacia el interior del cuerpo, en la misma direccin y sentidos contrarios. Los pilares de una estructura estn sometidos a compresin.

Un material est sometido a un esfuerzo de traccin cuando las fuerzas que actan sobre l tienden a estirarlo. En este caso las fuerzas han de ser opuestas, actuando hacia el exterior del cuerpo, en la misma direccin y sentidos opuestos. Una cuerda a travs de la cual pretendemos levantar un peso est sometida a traccin.

Un material est sometido a un esfuerzo de flexin cuando las fuerzas que actan sobre l tienden a doblarlo. Para que se produzca flexin sern necesarias al menos tres fuerzas. Una viga est sometida a flexin cuando soporta un peso.

Un material est sometido a un esfuerzo de torsin cuando las fuerzas que actan sobre l tienden a torcerlo. Una lata est sometida a torsin cuando la abrimos con un abrelatas.

Un material est sometido a un esfuerzo de cizalladura cuando las fuerzas que actan sobre l tienden a cortar. Un papel est sometido a cizalladura cuando lo cortamos con unas tijeras.

a) MUESTREO Y RECONOCIMIENTO DE MATERIALES

DEFINICIN DE ESFUERZO POR FLEXIN

Si las fuerzas que actan sobre un cuerpo tienden a inducir una solicitacin de traccin en una parte de su seccin transversal, y una solicitacin de compresin en la seccin restante, entonces el cuerpo est sometido a flexin.

En la figura 1, parte superior, se indica una probeta de seccin rectangular sometida a una fuerza en el centro. En la parte central de dicha figura, se indica el diagrama de fuerzas cortantes y, a continuacin, en la parte inferior, se indica el diagrama de momento flector correspondiente.

Figura 1 Probeta solicitada con una fuerza central, con los diagramas de fuerza cortante y momento flector respectivos.

La distribucin de esfuerzos que se indica, se presenta cuando las tensiones son inferiores al lmite de proporcionalidad.La madera y el bamb, aproximadamente, se comporta en forma similar, es decir, su respuesta es lineal, ya sea que las fibras de la probeta estn sometidas a traccin o sometidas a compresin. En la madera, debido al crecimiento natural del rbol y desarrollo estacional y anual, se presenta anisotropa ortogonal en el plano transversal.

Si los esfuerzos normales no sobrepasan el lmite de proporcionalidad, dicho esfuerzo se distribuye linealmente. Es igual a cero en el eje central de la probeta y tiene un valor mximo en la parte ms alejada de dicho eje.

El valor del esfuerzo por flexin es igual a:

Siendo M el momento flector y el mdulo resistente a la flexin. El valor mximo de M es igual a:

Siendo P la fuerza aplicada y L la distancia entre apoyos, es decir L=2a.El valor del mdulo resistente a la flexin es igual a:

Donde corresponde al momento de inercia ecuatorial de la seccin transversal de la probeta. El momento de inercia, en este caso, es igual a:

Siendo b el ancho de la seccin transversal de la probeta y h su altura respectiva.Por lo tanto, el esfuerzo por flexin en la fibra ms alejada de la probeta es:

a.1) DEFINICION Y CLASIFICACION

Maderas usadas en laboratorio Nombre comn: Copaiba Nombre cientfico: Copaifera afficinalis Familia: Fabaceae - Caesalpinioideae

Nombre Comn: Capirona Nombre Cientfico: Calycophyllum spruceanum Familia : Rubiaceae

Nombre Comn: Moena Amarilla Nombre Cientfico : Aniba amazonica Meiz Familia: Lauraceae

Nombre Comn: BAMBUNombre Cientfico : Bambusa arundinacea Familia: Bambusoideae

En el caso de nuestro grupo la madera a utilizar fue Moena, misma de la cual hemos investigado los siguientes datos adicionales

MADERA MOENA

CARACTERSTICAS DE LA MOENA

Propiedades Fsicas

Densidad bsica: 0.56 gr/cm3Contraccin tangencial: 9.00 %Contraccin radial: 4.30 %Contraccin volumtrica:9.40 %

III. ENSAYOS DE LABORATORIO

APARATOS, EQUIPOS Y MATERIALES Madera: 5x5x22cm (compresin), 5x5x17.5cm (flexin), 5x5x5cm (peso especifico), Maquina de Compresin Axial: Que se utiliz tanto para los ensayos de Compresin y de Flexin de la madera.Equipo adaptador para Flexin del testigo: Juego de placas que adapta la maquina de compresin de tal forma que el testigo queda como una viga simplemente apoyada y la carga aplicada en los apoyos y en el centro de la misma. Horno de secado.- Horno de secado termostticamente controlado, usando una temperatura de 110 5 C. Balanzas.- De capacidad conveniente y con las siguientes aproximaciones:De 0.1g para muestras entre 100 y 1000g

PROCEDIMIENTOENSAYOS REALIZADOS: 1. Ensayo de Compresin Axial.2. Ensayo de Flexin.3. Ensayo de Peso Especfico 4. Ensayo de Peso Especfico Hmedo.

1. Ensayo de Compresin Axial: Se somete el testigo a compresin de tal madera que recibe la carga de forma perpendicular a la seccin. Tomar la lectura en kilogramos de la magnitud de la fuerza ltima para la cual el testigo de madera y bamb ha fallado.

Materiales y equipo Madera: 5x5x18cm (compresin), 4x5x23cm (flexin), Balanza Mquina de Ensayo. Para aplicacin de la carga en Kg., para el ensayo de Compresin y flexin.

Dnde: A = 5cm x 5cm = 25 cm2P = Carga a compresin (Kg)

P5cm5cm18cmTestigo

2. Ensayo de Flexin: Se acomodan las 2 placas que adaptan el testigo a flexin y se coloca el testigo sobre ella. De tal forma que simula una viga simplemente apoyada con carga central. Tomar la lectura en kilogramos de la magnitud de la fuerza ltima para la cual el testigo de madera y bamb ha fallado. El esfuerzo a flexin es:

Donde:L = 23 cm.b =4 cm , h = 5 cm.A = 4cm x 5cm = 20 cm2P = Carga a Flexin (Kg)

L: Longitud Efectiva, disminuyendo el espacio entre los apoyos.

3. Ensayo de Peso Especfico Se verifican las medidas de los cubos de madera y el cilindro de bamb. Se realiza el secado en estufa de laboratorio de los cubos de madera durante 24 horas a una temperatura de 110 5 C, para as extraer la humedad natural que pueda existir. Pasadas las 24 horas se determina el Peso, utilizando la balanza, calibrada de forma correcta. Una vez obtenida la muestra cubica del material se pesa para obtener el PESO HUMEDO. Inmediatamente se llev la muestra al horno para su respectivo secado por 24 horas. Al da siguiente se procedi a pesar la muestra seca; y se anota como W2 en gramos.

Clculos Y ResultadosSe calcula el contenido de humedad como el resultado de la aplicacin de la siguiente frmula:

W: contenido de humedad o de agua en porcentaje (%)W1: masa de la muestra hmeda ms la masa de la capsula y su tapa (g)W2: masa de la muestra seca ms la masa del recipiente y su tapa (g)Wt: Masa del recipiente y su tapa (g)

4. Ensayo: Peso Especfico Humedo

% Humedad es : (Peso Humedo - Peso Seco) x100 / Peso Seco El Peso especfico Hmedo es: PEH = Peso Humedo / volumenEl Peso especfico Seco es: PES = Peso Seco / volumen

*MEDIDAS PARA EL CASO DEL BAMBU (GUAYAQUIL)

rea de Guayaquiles:

Guayaquil Espesor: 0.7 cmDimetro promedio: 8 cmrea= (prom.)t= 17.59 cm2

IV. CONCLUSIONES Y RESULTADOS

Resultados del Ensayo a Compresin:

MADERACARGA (Mpa)COMPRESIN (Kg)AREA DE SECCIN (cm2)ESFUERZO DE COMPRESIN F'c (Kg/cm2)

COPAIBA7.3950025380

CAPIRONA 6.1775025310

MOENA8.21050025420

BAMB3.4475017.59270

Resultados del Ensayo a Flexin:

MADERAFLEXIN (Kg)MODULO DE SECCIN (cm3)MOMENTO FLECTOR (Kg.cm)ESFUERZO DE FLEXIN Ft (Kg/cm2)

CAPIRONA 50010.422187.5209.93

MOENA175020.837656.25367.56

Resultados del Ensayo de Peso Especifico:

VOLUMEN (cm3)PESO SECO grPESO ESP. SECO (gr/cm3)PESO HMEDO grPESO ESP. HMEDO (gr/cm3)CONTENIDO DE HUMEDAD %

12574.8060.59884.3440.67512.750

12583.5620.66892.3960.73910.572

12574.1190.59383.5610.66812.739

175.9101.8590.579132.2590.75229.845

RECOMENDACIONES Se recomienda anotar el cdigo de la balanza con la que se trabaja, para as trabajar siempre con la misma, para evitar errores muy grandes en la medicin. Se recomienda que las maderas estn en condiciones ptimas, evitando fisuras, agujeros, rajaduras para asi los resultados sean los deseados. Se recomienda para el caso de un estudio de incorporacin de maderas no Clasificadas en los Grupos A, B y C seguir los procedimientos descritos en la Norma E.010, captulo 1, Articulo 6. La cual pone como requisitos el ensayo de 30 vigas provenientes de por lo menos 5 rboles por especie, siendo realizados estos ensayos por laboratoristas expertos que garanticen factibilidad en los resultados.

INTERPRETACION DE RESULTADOS La madera con mayor esfuerzo de compresin obtenida fue: MOENA La madera con menor esfuerzo de compresin obtenida fue: BAMBU La madera con mayor esfuerzo de flexin obtenida fue: MOENA La madera con menor esfuerzo de flexin obtenida fue: CAPIRONA La madera con mayor contenido de humedad obtenida fue: BAMBU La madera con el menor contenido de humedad fue: CAPIRONA La madera de mayor peso especfico seco fue: CAPIRONA La madera de mayor peso especfico hmedo fue: BAMBU La madera de menor peso especfico seco fue: MOENA La madera de menor peso especfico hmedo fue: MOENA

V. ANEXOS

FOTOGRAFASEnsayo a Compresin:

Resultados del Ensayo a Flexin:

Resultados del Ensayo de Peso Especfico:

VI. BIBLIOGRAFIA

DISEO DE ESTRUCTURAS EN MADERA - ING. ARTURO RODRGUEZ SERQUN TECNOLOGA DE LA MADERA EN LA CONSTRUCCIN ING. ALBERTO REGAL, MATERIALES DE CONSTRUCCIN http://www.utp.edu.co/~gcalle/Contenidos/compresionmadera.htm

UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLOPgina 6