UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR

FACULTAD DE INGENIERIA, CIENCIAS FISICAS Y MATEMATICA

ESCUELA DE INGENIERIA CIVIL

ENSAYO DE MATERIALES I

TEMA DE LA PRÁCTICA:

COMPRESION, TRACCION, CORTE Y CLIVAJE

PRACTICA N° 4

NOMBRE:

CARDENAS ALMEIDA ROBERTH ALEXANDER

SEMESTRE: SEGUNDO

PARALELO: 1

FECHA DE REALIZACION DE LA PRÁCTICA: 11/11/2014

FECHA DE ENTREGA DEL INFORME: 19/11/2014

1

INTRODUCCION

La característica fundamental de la madera como materia transformada es la de ser anisótropa e higroscópica. Es anisótropa porque las propiedades físicas y en especial sus características mecánicas dependen de la dirección del esfuerzo o trabajo en relación con sus fibras y es higroscópica porque, aparte del agua que contiene, esta podrá aumentar o disminuir dependiendo de la humedad ambiente, esta propiedad hace que la madera se contraiga y se hinche.

De esta diferencia se puede sacar el promedio por especie y así se puede saber el porcentaje de agua que pueden contener las maderas según sean blandas, semiblandas o duras.

Cada especie tendrá un comportamiento particular de sus fibras de acuerdo con el porcentaje de agua en relación a su peso específico.

Propiedades físico-mecánicas

Resistencia a la comprensión, se produce cuando la madera está sometida a una fuerza que tiende a aplastar las fibras en un sentido axial o perpendicular a ellas. La resistencia será mayor en el primer caso.

Resistencia a la tracción, se da cuando dos fuerzas de signo contrario tienden a romper la pieza, alargando su longitud y reduciendo su sección transversal.

Resistencia a la flexión: se coloca una pieza entre dos apoyos y se le somete un peso en uno o varios puntos.

Resistencia al cizallamiento o corte: es la acción de fuerzas paralelas que tiende a cortar la sección transversal de la madera.

Resistencia a la torsión: resistencia que opone una pieza fijada a un extremo, a la deformación producida por un giro normal a su eje.

2

Resistencia al pandeo: cuando dos fuerzas se aplican longitudinalmente en sus extremos y la pieza tiende a doblarse.

Esfuerzo de las Maderas:

TABLA a, Esfuerzos Admisibles

TABLA b, Modulo de Elasticidad

FUENTE:

http://www.futper.com/blog/2011/08/propiedades-fisicas-de-la-madera/ http://www.cicp-ec.com/pdf/17-ESTRUCTURAS%20DE%20MADERA.pdf

3

OBJETIVOS

Objetivos Generales:

Determinar las propiedades mecánicas de la madera (laurel). Someter a la madera a ensayos de compresión, tracción, corte y clivaje. Interpretar los resultados obtenidos de cada ensayo.

Objetivos Específicos:

Determinar las características de la posición en la que se presenta la mayor resistencia de la madera sometida a una carga.

Investigar las ventajas y desventajas que da a la madera en obras civiles.

MATERIALES Y EQUIPOS:

Materiales:

1 madera de laurel (ensayo de compresión paralela a las fibras).

h = 200 mma = b = 50 mmLM = 150mm

1 madera de laurel (ensayo de compresión perpendicular a las fibras)

4

h = 200 mma = b = 50 mmLM = 150mm

1 madera de laurel (ensayo de tracción paralela a las fibras)

a = 8,80 mmb = 4,95 mmLM = 50mm

2 maderas de laurel (ensayo de tracción perpendicular a las fibras)

1) b = 24,15 mm 2) b = 24,70 mm e = 24,80 mm e = 24,70 mm

2 maderas de laurel (ensayo de corte paralela a las fibras)

5

1) h = 50,00 mm 2) h = 49,60 mm a = 49,50 mm a = 49,80 mm

2 maderas de laurel (ensayo de clivaje perpendicular a las fibras)

1) a = 74,70 mm 2) a = 75,20 mm e = 24,40 mm e = 24,70 mm

Equipos:

6

Maquina Universal de 60 Ton.

Deformímetros lineales:

(A = 0,01mm) (Ensayo de compresión paralela a las fibras).

7

(A = 0,001mm) (Ensayo de compresión perpendicular a las fibras).

(A = 0,01mm) (Ensayo de tracción).

Calibrador (A = 0,01m).

PROCEDIMIENTO:

8

1. Armar el equipo: al pedestal de madera con cintra métrica incluida se implementa los acoples y posteriormente se pone el resorte metálico y a este el portamasas.

2. Tomar el valor de la longitud inicial.3. Añadir una masa y al cabo de 2 minutos tomar nota de la longitud final en la

que se encuentra.4. Añadir una segunda masa y al cabo de 2 minutos tomar nota de la nueva

longitud final.5. Añadir una última masa y tomar nota del valor de la longitud luego de 2

minutos.6. Retirar una, dos y tres masas en intervalos de 2 minutos y anotar el valor de la

longitud respectivamente.7. Repetir el proceso anterior para la cinta de caucho y de igual manera para la

manguera delgada.

TABLAS Y DATOS:

Tabla N° 1, primer ensayo (compresión paralelas a las fibras)

N°

CARGA AREA DEFORMACION ESFUERZO DEFORMACION ESPECIFICA

P A l σ εkg N mm2 mm x 10-2 MPa mm/mm x 10-4

1 0 0 2500 0 0 02 250 2452,5 2500 4 0,981 2,666666673 500 4905 2500 6 1,962 44 750 7357,5 2500 9 2,943 65 1000 9810 2500 11 3,924 7,333333336 1250 12262,5 2500 13 4,906 8,666666677 1500 14715 2500 15 5,886 108 1750 17167,5 2500 18 6,867 129 2000 19620 2500 20 7,848 13,333333310 2250 22072,5 2500 23 8,829 15,333333311 2500 24525 2500 26 9,81 17,333333312 2750 26977,5 2500 28 10,791 18,666666713 3000 29430 2500 30 11,772 2014 3250 31882,5 2500 33 12,753 2215 3500 34335 2500 36 13,734 2416 3750 36787,5 2500 38 14,715 25,333333317 4000 39240 2500 40 15,696 26,666666718 4250 41692,5 2500 41 16,677 27,3333333

9

19 4500 44145 2500 43 17,658 28,666666720 4750 46597,5 2500 45 18,639 3021 5000 49050 2500 47 19,62 31,333333322 5250 51502,5 2500 50 20,601 33,333333323 5500 53955 2500 54 21,582 3624 6610 64844,1 2500 60 25,93764 4025 6610 64844,1 2500 100 25,93764 66,666666726 6610 64844,1 2500 150 25,93764 100

Tabla N° 2, segundo ensayo (compresión perpendicular a las fibras)

N°

CARGA AREA DEFORMACION ESFUERZO DEFORMACION ESPECIFICA

P A l σ εkg N mm2 mm x 10-2 MPa mm/mm x 10-4

1 0 0 2500 0 0 02 190 1863,9 2500 100 0,74556 66,66666673 440 4316,4 2500 200 1,72656 133,3333334 680 6670,8 2500 300 2,66832 2005 886 8691,66 2500 400 3,476664 266,6666676 1040 10202,4 2500 500 4,08096 333,3333337 1130 11085,3 2500 600 4,43412 4008 1190 11673,9 2500 700 4,66956 466,6666679 1240 12164,4 2500 800 4,86576 533,33333310 1270 12458,7 2500 900 4,98348 60011 1310 12851,1 2500 1000 5,14044 666,66666712 1330 13047,3 2500 1100 5,21892 733,33333313 1360 13341,6 2500 1200 5,33664 80014 1380 13537,8 2500 1300 5,41512 866,66666715 1400 13734 2500 1400 5,4936 933,33333316 1420 13930,2 2500 1500 5,57208 100017 1450 14224,5 2500 1600 5,6898 1066,6666718 1470 14420,7 2500 1700 5,76828 1133,3333319 1490 14616,9 2500 1800 5,84676 120020 1500 14715 2500 1900 5,886 1266,6666721 1520 14911,2 2500 2000 5,96448 1333,3333322 1540 15107,4 2500 2100 6,04296 140023 1550 15205,5 2500 2200 6,0822 1466,6666724 1570 15401,7 2500 2300 6,16068 1533,3333325 1580 15499,8 2500 2400 6,19992 160026 1590 15597,9 2500 2500 6,23916 1666,66667

Tabla N° 3, tercer ensayo (tracción paralela a las fibras)

10

N°

CARGA AREA DEFORMACION ESFUERZO DEFORMACION ESPECIFICA

P A l σ εkg N mm2 mm x 10-2 MPa mm/mm x 10-4

1 0 0 43,56 0 0 02 50 490,5 43,56 4 11,2603306 83 100 981 43,56 10 22,5206612 204 150 1471,5 43,56 15 33,7809917 305 200 1962 43,56 20 45,0413223 406 250 2452,5 43,56 25 56,3016529 507 300 2943 43,56 31 67,5619835 628 350 3433,5 43,56 37 78,822314 749 400 3924 43,56 40 90,0826446 80

Tabla N° 4, cuarto ensayo (tracción perpendicular a las fibras)

N°CARGA AREA ESFUERZO ESFUERZO

PROMEDIOP A σ ΣProm

kg N mm2 MPa MPa1 160 1569,6 598,92 2,62071729 2,596726232 160 1569,6 610,09 2,57273517 2,59672623

Tabla N° 5, quinto ensayo (corte paralelo a las fibras)

N°CARGA AREA ESFUERZO ESFUERZO

PROMEDIOP A σ ΣProm

kg N mm2 MPa MPa1 1730 16971,3 2475 6,85709091 6,427051582 1510 14813,1 2470,08 5,99701224 6,42705158

Tabla N° 6, sexto ensayo (clivaje perpendicular a las fibras)

N°CARGA AREA ESFUERZO ESFUERZO

PROMEDIOP A σ ΣProm

kg N mm2 MPa MPa1 140 1373,4 1822,68 0,75350583 0,74645532 140 1373,4 1857,44 0,73940477 0,7464553

CALCULOS TIPICOS:

11

Carga (P):

*tabla 11) P = 0 kg * 9,81 ms-2 = 0 N2) P = 250 kg * 9,81 ms-2 = 2452,5 N3) P = 500 kg * 9,81 ms-2 = 4905 N4) P = 750 kg * 9,81 ms-2 = 7357,5 N5) P = 1000 kg * 9,81 ms-2 = 9810 N

AREA (A):

*tabla 1 (lo mismo para las demás áreas)1) A = a * b = (50)*(50) = 2500 mm2

ESFUERZO (σ) :

Carga (N) / Área (mm2)

*tabla 1 (lo mismo para los demás esfuerzos)

1) 0 / 2500 = 0 MPa2) 2452,5 / 2500 = 0.981 MPa3) 4905 / 2500 = 1.962 MPa4) 7357,5 / 2500 = 2.943 MPa5) 9810 / 2500 = 3.924 MPa

DEFORMACION ESPECIFICA ( ε) :

ε = ∆ lLM

= DEFORMACION (mm x10(−2))LOMGITUDMEDIDA (mm x10(2))

Ensayo 1 : LM = 150mm = 1,5 mm * 102

Ensayo 2 : LM = 150mm = 1,5 mm * 102

Ensayo 3 : LM = 50mm = 0,5 mm * 102

*tabla 1 (lo mismo para las demás deformaciones especificas)

12

1) ε = 0 mm x 10-2 / 1,5 mm x 102 = 0 mm/mm x 10-4

2) ε = 4 mm x 10-2 / 1,5 mm x 102 = 2,66666667 mm/mm x 10-4

3) ε = 6 mm x 10-2 / 1,5 mm x 102 = 4 mm/mm x 10-4

4) ε = 9 mm x 10-2 / 1,5 mm x 102 = 6 mm/mm x 10-4

5) ε = 11 mm x 10-2 / 1,5 mm x 102 = 7,33 mm/mm x 10-4

ESFUERZO PROMEDIO (σprom) :

*tabla 4 (lo mismo para los demás esfuerzos promedio)

1) σprom = 6.85709091+5.99701224

2 = 6.42705158 MPa

DIAGRAMAS:

13

Tabla n° 1

0 10 20 30 40 50 60 70 80 900

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Series2

ε (mm/mm x 10-4)

σ (M

Pa)

Según esta grafica el esfuerzo es directamente proporcional a la deformación especifica, así:

σ ∞ εσ = k ε

tanα = k = ∆σ∆ε

=23−1340−22

= 0,72222

σ = E ε módulo de elasticidad

E = 0,7222

El esfuerzo característico de las madera es σcar = 26,2 MPa

Tabla n° 2

14

0 10 20 30 40 50 60 70 80 900

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Series2

ε (mm/mm x 10-4)

σ (M

Pa)

Según esta grafica el esfuerzo es directamente proporcional a la deformación especifica, así:

σ ∞ εσ = k ε

tanα = k = ∆σ∆ε

=3,2−1,4

28 0−160 = 0,015

σ = E ε módulo de elasticidad

E = 0,015

El esfuerzo característico de las madera es σcar = 6,12 MPa

Tabla n° 3

15

0 10 20 30 40 50 60 70 80 900

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Series2

ε (mm/mm x 10-4)

σ (M

Pa)

Según esta grafica el esfuerzo es directamente proporcional a la deformación especifica, así:

σ ∞ εσ = k ε

tanα = k = ∆σ∆ε

=50−2850−30

= 1,1

σ = E ε módulo de elasticidad

E = 1,1

El esfuerzo característico de las madera es σcar = 91 MPa

CONCLUSIONES:

16

Las propiedades mecánicas de la madera son la resistencia a la compresión paralela y perpendicular a las fibras; tracción paralela y perpendicular a las fibras; corte y clivaje de las estudias teórica y experimentalmente. Así como el módulo de elasticidad y cortante

Las resistencias y módulos de elasticidad en la dirección paralela a la fibra son mucho más elevados que en la dirección perpendicular.

La madera en obra civiles presenta ventajas y desventajas así:Ventajas:

o La madera es aislante tanto del calor como del frío, es el

material más usado en las obras de reciclaje. o Por otra parte la liviandad del material.. 

o El uso de la madera en la construcción está indicado para zonas

con riesgo sísmico.o En caso de terremotos es mucho más segura la solución de un

techo de madera.o Los techos con estructura de madera permiten la elección de

cualquier tipo de cubierta. Óptimas características como aislante térmico. La madera es muy resistente a los ataques de sustancias químicas y puede ser utilizada en ambientes especiales (como por ejemplo, piscinas, cobertizos industriales, etc.); tiene la capacidad de absorber la humedad del aire, acumularla y restituirla a esta última.

o Las estructuras relacionadas con las construcciones de madera

pueden ser fácilmente prefabricadas..o No sufre oxidación

Desventajas:o Fácilmente combustible (En caso de que no existe tratamiento

previo)o Ataque de agentes orgánicos (Hongos, insectos)

o Es Higroscópico (Aumento de volumen y disminución de

volumen al tomar o perder agua)o Fácilmente deformable.

RECOMENDACIONES:

17

o Que al momento de realizar la practica informar de una manera mas clara

sobre todo los diagramas a realizarse.

BIBLIOGRAFIA:

DAVIS, H.E.; TROXELL, G.E.; WISKOCIL, C.W.; "Ensayo e inspección de los materiales de ingeniería". CECSA. 1970, 577 p.

https://law.resource.org/pub/ec/ibr/ec.nte.1161.1984.pdf http://www.cicp-ec.com/pdf/17-ESTRUCTURAS%20DE

%20MADERA.pdf http://www.infomadera.net/uploads/productos/

informacion_general_40_mecanicaEstructural.pdf

ANEXOS:

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Experimentación

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