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• Joubert Solorzano Chuquimantari

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INFORME TÉCNICO Ensayo de Compresión Solicitante : Ing. Paredes Jaramillo Víctor Fecha de presentación : 25/09/2015 1.

ANTECEDENTES Se adquirió dos latas de atún y dos de leche; llenas y vacías, para ser sometidas al ensayo de compresión.

2.

GENERALIDADES DE LA MUESTRA Tipo de madera (ambas muestras): tornillo. *Muestra 1: Latas de leche (una llena y otra vacía) Dimensiones: *Muestra 2: Latas de atún (una llena y otra vacía) Dimensiones:

3.

OBJETIVOS DEL ENSAYO

4.

DEL MATERIAL

La madera Tornillo proviene de una árbol recto y cilíndrico que tiene una altura de 25 m (uso comercial) a 40 m, con un diámetro de 1 m, la madera consiste de pequeños tubos dispuestos verticalmente en el tronco, que transportan agua y los minerales, es por ello que al cortar el tronco en paralelo a su eje, la madera tiene vetas rectas. Sin embargo, En algunos árboles, los conductos están dispuestos de forma helicoidal, es decir, enrollados alrededor del eje del tronco, un corte de este tronco producirá madera con vetas cruzadas. El Tornillo es una madera medianamente pesada, presenta contracciones lineales media y contracción volumétrica estable y la resistencia mecánica se sitúa en el límite de la categoría media, asimismo, presenta una sustancia

dura y resistente, se ha utilizado como material de construcción de viviendas, usada en pisos, estructuras de casa, armaduras, vigas, carpintería de interiores, artesanía y en la fabricación de puertas, ventanas y carrocerías. Características Color: El tronco presenta las capas externas (albura) de color rosado y las capas internas (duramen) un rojizo claro, entre las capas un gradual contraste de color. Textura: Gruesa. Brillo: Moderado a Brillante Veteado: visible a simple vista, en promedio 3 anillos en un radio de 2,5 cm Olor: el polvillo afecta las vías respiratorias. Propiedades Físicas Densidad:

0,4 - 0,7 g/cm3

Contracción volumétrica:

3,9 - 10,65 %

Relación T/R:

2,2

Contracción Tangencial:

3 - 7%

Contracción Radial:

1 - 3,17%

Propiedades Mecánicas Modulo de elasticidad de flexión: 99 - 108 Tm /cm2 Modulo de ruptura en flexión:

576 - 693 Kg /cm2

Comprensión paralela:

220 - 413 Kg /cm2

Comprensión perpendicular:

57 - 66 Kg /cm2

Corte paralelo a las fibras:

80 - 87 Kg /cm2

Dureza de los lados:

373 - 388 Kg /cm2

Defectos Intolerables 

Perforaciones grandes, como agujeros de insectos con diámetros mayores a 3mm de diámetro.



Rajaduras y grietas que atraviesen el espesor de madera



Madera con signos de ataques de hongos, excepto de mancha azul que no afecta la resistencia de la madera.



Madera con signos de presencia de insectos activos



Putrefacción

5.

DEFINICIONES PARA EL ENSAYO - Módulo de Rotura: medida de la máxima capacidad resistente que tiene la probeta para soportar una carga en forma gradual durante un período corto de tiempo. Es un criterio de resistencia aceptado mundialmente, aún cuando no corresponde a una tensión real, debido a que la fórmula con la cual se determina solamente es válida en la zona elástica. - Módulo de Elasticidad: medida de la resistencia a la deformación axial de la probeta cuando se la somete a una carga de dirección paralela a las fibras de la madera. Se determina como la pendiente de la zona lineal

del

gráfico

carga-deformación

por

debajo

del

límite

de

proporcionalidad. En el caso del ensayo de flexión, se relaciona con la deflexión debido al cizalle o esfuerzo de corte

6.

LISTA DE EQUIPOS Y MATERIALES 

Máquina Amsler para Ensayo de Tracción y Flexión

Máquina Amsler para Ensayo de Tracción, es una máquina universal medidora del esfuerzo de tracción, con el cual también se puede realizar ensayos de flexión o doblado, compresión de diversos materiales. Esta máquina posee un funcionamiento electrohidráulico.

Esquema de la máquina universal AMSLER para ensayos de tracción. 1. Resorte de 3000kg. Utilizado para el ensayo. 2. Carrete q afecta el grafico fuerza (carga) versus alargamiento. 3. Mordaza Superior. 4. Carátulas con las agujas negras y rojas 5. Muestra. 6. Mordaza inferior. 7. Válvula de descarga. 8. Pin de Mordaza. 9. Palanca de ajuste de la muestra de la mordaza inferior. 10. Palanca para desajustar el pin y desplazar la mordaza inferior para muestras largas. 11. Plomada que hace girar el carrete. 12. Válvula de carga. 13. Motor.

 Vernier Se utilizó para medir las dimensiones de las latas de leche y atún de secciones circulares antes del ensayo.

 Material de ensayo



Reloj Comparador

Un reloj comparador o comparador es un instrumento de medición que se utiliza para comparar cotas mediante la medición indirecta del desplazamiento de una punta de contacto esférica cuando el aparato está fijo en un soporte, permiten obtener medidas con una precisión de centésimas.

Soportes de base magnética para comparado

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7. CONDICIONES DEL ENSAYO La norma utilizada para la realización del ensayo son: ASTM D 1037 – 06ª. Las condiciones a tomar en cuenta son las q a continuación presentamos.  Rapidez del ensayo

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Traducción: Velocidad de Prueba 9.5.1 La carga se aplicará de forma continua a lo largo del ensayo a una velocidad uniforme de movimiento de la cruceta móvil de la máquina de ensayo, se calcula de acuerdo con Eq 1. 12-14. La velocidad de la cruceta, ajustado por el grosor, no podrá variar en más de 50% respecto a la especificada para una prueba determinada. La velocidad de la prueba se hará constar en la hoja de datos.

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Donde: N = velocidad de movimiento de la cabeza en movimiento, in. /min (mm / min), z = tasa unitaria de deformación de la fibra, pulg./pulg. (mm / mm) de fibra exterior longitud por minuto (= 0,005), L =Span, pulg. (mm) d = profundidad (espesor) de la muestra, en. (mm). NOTA 13 Basada en la ecuación 1, la tasa calculada de ascendencia cabeza es: 0,12 pulg. / Min (3 mm / min) durante 1/4 pulg. (6 mm) de espesor, 0,24 pulg. / Min (6 mm / min) para 1/2 pulg. (12 mm) de espesor, 0,36 pulg. / Min (9 mm / min) para 3/4 pulg. (19 mm) de espesor, 0,48 pulg. / Min (12 mm / min) durante 1 pulg. (25 mm) de espesor. Replazando datos. L=1400mm d=25mm

N=6.53 mm/min Por lo que nustra velocidad a emplear en el ensayo es 6.53 mm/min  Condiciones Ambientales El ensayo se llevó a cabo en condiciones ambientales de 21 °C y 760 mmHg de Presión.

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8.

PROCEDIMIENTO Según norma ASTM-D 1037 El método consiste en aplicar una carga continua, a velocidad constante, en la mitad de la luz de la probeta, midiendo las deformaciones producidas por la aplicación de dicha carga hasta llegar al punto de rotura. Span (asumido para ambas probetas) = 100 cm a. Primero se toma una de las muestras (muestra 1) y se procede a encontrar la mitad de su longitud máxima con ayuda de una wincha, para que en esta actúe el punzón, debe tenerse en cuenta que el punzón actuara por el ancho de la viga de madera. b. Se coloca la madera en los apoyos q están sobre el soporte de acero que hacer a la vez de regla para poder medir la distancia entre apoyos de la madera.

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c. Se empieza a realizar el ensayo con la velocidad que indica la norma ASTM D-143, la cual nos dice que para nuestra madera que tiene una sección no mayor de 50x50 se utiliza una velocidad de 6.53 mm/min.

d. Con esta primera viga flexionada se calculara la máxima carga para luego pasar a calcular su módulo de Young.

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e. Ya teniendo la máxima carga hallada en la primera muestra se pasa a hallar las deflexiones hasta el 60% de la máxima carga en la muestra 2, primero 19 puntos de 0.01 en 0.01 mm para luego 6 puntos últimos de 0.05 en 0.05 mm. Además para cada punto hallado se debe medir su carga correspondiente.

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9.

CÁLCULOS Y RESULTADOS

Datos de flecha y carga fueron tomando en el laboratorio durante el ensayo. Deflexión (mm) 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.1 0.15 0.2 0.25

Carga (Kg) 1 4 6 9 12 14 16 21 24 27 50 80 110

Momento (Kg-m) 0.25 1 1.5 2.25 3 3.5 4 5.25 6 6.75 12.5 20 27.5

Carga de rotura, P = 180Kg

Dimensiones de las vigas de madera Lo L B H Iz

tornillo 1.4 1 0.025 0.07 7.14583E-07 13

m m m m m4

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A) Esfuerzo de rotura por flexión.

σ=

σ = 2 204 081.633 Kg/m2 = 21.62 MPa

B) Módulo de elasticidad experimental



Y60%P, flecha al 60% de la carga de rotura E = 20 991 253.64 Kg/m2 = 205.92 MP

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Gráfica: Carga VS Deflexión (flecha)

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10. CONCLUSIONES  A partir de la gráfica de Carga VS Deflexión se puede concluir que prácticamente la deflexión o flecha encontrada dependía linealmente conforme se aumentaba la carga.  Del punto anterior se evidencia un comportamiento linealmente elástico.  Aparentemente se puede concluir que la falla (rotura) de la madera llegó en el estado elástico.  Los resultados obtenidos no serían tan confiables ya que presumimos que la madera utilizada fue previamente fatigada (observado al momento de la compra de dicho material), además de las condiciones de trabajo evidenciados en los dos apoyos durante el ensayo de flexión.

11.

RECOMENDACIONES  Leer y comprender correctamente la norma elegida para la madera tornillo, esto con el fin de obtener unos resultados adecuados o cercanos a los reales a las condiciones dadas en el laboratorio.  Realizar una correcta lectura de los instrumentos utilizados en el laboratorio y considerar su precisión.  Realizar correctamente los cálculos para hallar la velocidad del ensayo según norma.  Utilizar los cascos brindados, en el laboratorio, como seguridad y protección.  Ubicar la madera tornillo de tal manera que los “apoyos” tengan un comportamiento de “apoyos simples”.

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12. ANEXOS

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Fuente: Corporación Maderera FERPESI S.A.C. www.grupoferpesi.com.pe

APLICACIONES DE LOS ENSAYOS MECÁNICOS DE FLEXIÓN, TRACCIÓN Y COMPRESIÓN  ARRUFO Y QUEBRANTO EN LA VIGA-BUQUE.- Si la superficie del mar estuviera compuesta por una serie de olas estándar y el buque ataca las olas perpendicularmente a la línea de sus crestas, al navegar podrá encontrarse en infinitas posiciones con respecto a tales olas. De esas posiciones, las que interesan, por ser las más desfavorables, son las que se producen cuando el buque se encuentra con su sección media sobre la cresta o en el seno de una ola. Estas posiciones se llaman, respectivamente, quebranto y arrufo.

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 MÉNSULAS.- soportan flexión debido al momento que le provoca la carga que se le aplica en forma vertical.

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 VÁSTAGO.- es empujado hacia abajo y una vez que hace contacto con la pieza, el mismo aplica una fuerza en sentido de su eje sobre la pieza, al mismo tiempo aparece una fuerza reactiva sobre el vástago contraria a la que éste aplica, generando la compresión del mismo.

 BIELA.- Es un elemento mecánico que sometido a esfuerzos de tracción o compresión, transmite el movimiento articulando a otras partes de la máquina.

En

un

motor

de

el pistón al cigüeñal.

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combustión

interna

conectan

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 CABLES, TIRANTES O TENSORES.- Se utilizan en construcciones de gran resistencia y peso reducido. Está constituida por cables o tirantes que se utilizan para tensar o sostener algunas partes de la estructura. Los cables o tirantes resisten esfuerzos de tracción.

 TRACCIÓN DEL ACERO CORRUGADO.- Como el hormigón es muy resistente a cargas de presión, pero poco a cargas de tracción, se suele reforzar con acero. Se fabrican principalmente en diámetros de 5 hasta aprox. 60 mm. Los diámetros más pequeños se procesan para fabricar mallazo o vigas de celosía antes de rellenarlos con hormigón en la obra. 21

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