ndice

INTRODUCCINpg. 3

OBJETIVOSpg. 4

MARCO TERICOpg. 4 - 7

RESULTADOS OBTENIDOSpg. 8

CLCULOSpg. 8

DISCUSIN DE RESULTADOSpg. 9

CONCLUSIONESpg. 10

RECOMENDACIONESpg. 11

APLICACIN A LA VIDA REAL pg. 12

BIBLIOGRAFApg. 13

ANEXOS pg. 13 - 14

Introduccin:La prctica de laboratorio No.4 esfuerzos cortantes en madera se llevo a cabo en el laboratorio de resistencia de materiales I el 30 de octubre del presente ao. En dicha prctica se experimento con bloques de distintos tipos de madera, sometindolos a pruebas para verificar su resistencia a un esfuerzo cortante, los tipos de madera utilizados fueron palo blanco, cedro, ciprs y pino. A cada grupo se le designo dos bloques del mismo tipo de madera, a un bloque se le aplico una fuerza de compresin perpendicular a las fibras de la madera y al segundo bloque una fuerza a compresin paralela a las fibras, procedimiento que se practico con cada tipo de madera, con el fin de comprar como varia la cantidad de fuerza que soporta el material segn sea aplicada la fuerza.La fuerza a compresin en los bloques de madera se aplico con ayuda de la maquina universal SATEC y un accesorio para colocar la pieza de madera y as aplicar de una manera segura la fuerza de compresin y sin riego de que la pieza de madera se moviera.La practica realizada muestra de manera experimental como actan los esfuerzos cortantes y que este depende del material utilizado y el rea donde se aplica dicha fuerza.

Objetivos: Especifico: Calcular los esfuerzos cortantes en distintos tipos de madera Comparar la variacin del esfuerzo cortante segn distintos tipos de materiales (tipos de madera).

Generales: Comparar los distintos efectos que causa el tipo de madera en referencia a la fuerza mxima soportada Hacer un anlisis de las similitudes y diferencias del tipo de corte experimentado en la prctica con lo que se establece tericamente. Determinar que factor hace que un tipo de madera sea ms resistente respecto de otra. Determinar la importancia de la orientacin de las fibras de la madera y en la direccin que se le aplica la fuerza.

Marco TericoMaterial Ortotrpico: aquellos materiales cuyas propiedades mecnicas son independientes y nicas en las direcciones de sus ejes perpendiculares entre s. Un ejemplo de este material podra ser la madera.

Materiales Isotrpicos: aquellos materiales cuyo comportamiento y propiedades mecnicas son las mismas en cualquier direccin. Estos tienen las caractersticas de poseer estructuras microscpicas no homogneas y homogneas.

Materiales Dctiles: aquellos materiales que se pueden deformar o alargar sin sufrir una fractura. Estos materiales experimentan la estriccin, este fenmeno ocurre cuando el dimetro de una porcin del elemento sometido a una carga, se reduce. Cuando un material dctil, es sometido a bajas temperaturas, este se comporta como un material frgil.

Esfuerzo: es la fuerza por unidad de rea o la intensidad de las fuerzas distribuidas a travs de una seccin dada. . El esfuerzo se calcula partiendo de la siguiente frmula:

Donde:

: carga aplicada

rea de seccin transversal

Esfuerzo Cortante: es el esfuerzo resultante de las tensiones paralelas a la seccin trasversal de una pieza prismtica. El esfuerzo cortante se calcula partiendo de la siguiente frmula:

Donde:

: carga aplicada

rea de seccin transversal

El esfuerzo cortante origina tensiones tangenciales que actan sobre las fibras de la madera segn diversos modos:

Tensiones Tangenciales de Cortadura: las fibras son cortadas trasversalmente por el esfuerzo y el fallo es producido por aplastamiento.

Tensiones Tangenciales de Deslizamiento: el fallo es producido por el deslizamiento de las fibras con respecto a otras en la direccin longitudinal.

Tensiones Tangenciales de Rodadura: el fallo es producido por rodadura de unas fibras sobre otras.

En las piezas sometidas a flexin y a cortante, las tensiones que intervienen son las de deslizamiento y las de cortadura.

Esfuerzo Normal: tambin denominado como esfuerzo axial, es el esfuerzo interno de las tensiones perpendiculares a la seccin trasversal de una pieza prismtica.

Mdulo de Elasticidad: en la madera, debido a su anisotropa, el mdulo de elasticidad en direccin paralela a la fibra adquiere valores diferentes si esta es tratada a compresin o a traccin.

En la direccin perpendicular a la fibra, el valor del mdulo de elasticidad es ms bajo al paralelo a la fibra.

Flexo-Compresin: fenmeno que consiste en la aparicin de flexiones en los materiales al ser estos sometidos a cargas axiales, tambin se le conoce como pandeo.

Deformaciones: es el cambio de tamao o cambio de forma que un material sufre debido a esfuerzos internos producidos por una o ms fuerzas aplicadas sobre el mismo.

Madera: Este tipo de material, se divide en dos grandes grupos segn su dureza; blandas y duras. Uno de los aspectos ms importantes que hay que tener en cuenta en la puesta en servicio de cualquier objeto, elemento o estructura de madera, es el de su estabilidad dimensional. De todos, es sabido que la madera es un material higroscpico, que toma o pierde humedad con los cambios de temperatura y humedad relativa del medio ambiente en que se encuentra situada. Esta ganancia o prdida de humedad este siempre acompaada de cambios dimensionales, hinchazn al ganar humedad y compresin al perderla, y, a veces tambin de deformaciones tales como alabeos o abarquillados, curvados, etc.

Es pues de la mayor importancia, para minimizar estos defectos, que la madera posea en el momento de su utilizacin un grado de humedad tal, que este valor se encuentren en equilibrio con las condiciones ambientales medias en que ser empleada y, por consiguiente, el paso de humedad de la madera al medio ambiente o viceversa sea casi despreciable.

El exacto conocimiento del grado de humedad de la madera y la determinacin para las condiciones a las que va a estar expuesta, de su humedad de equilibrio higroscpico, son dos factores fundamentales para lograr un grado aceptable de estabilidad dimensional y evitar prcticamente el movimiento y las deformaciones de la madera.

Los tipos de madera utilizados en la prctica de laboratorio fueron los siguientes:

Cedro: este tipo de madera proviene de los rboles altos, la cual se caracteriza por ser frgil, por lo tanto, este tipo de madera es muy poco utilizado en la carpintera pero muy utilizado al momento de la fabricacin de muros, instrumentos musicales y tejas, debido a las propiedades de la misma.

Pino: este tipo de madera se caracteriza por cambiar de densidad, durabilidad, elasticidad y flexibilidad, es fcilmente transformable y procesable y ofrece grandes niveles de resistencia mecnica.

Palo Blanco: este tipo de madera se caracteriza por su dureza, peso y por su resistencia a la flexin. Debido a las caractersticas presentes en la madera, esta es altamente utilizada en la elaboracin de piezas curvas.

Ciprs: este tipo de madera posee una textura muy fina, la cual se utiliza en la elaboracin de tablas decorativas, cajas, instrumentos de afinacin, etc.

Nudos: Son las reas del tronco donde nace la base de una rama. Al momento de trabajar con madera se debe de considerar el estado en el que los nudos se encuentras pues ellos afectan la resistencia de la madera. Se dividen en: Nudo Vivo: Esta clase de nudos se desempea de una manera ptima en el trabajo. Pues sus fibras no estn en estado de putrefaccin por lo que pueden soportar esfuerzos.

Nudo Muerto: Cuando un nudo se encuentra muerto, es fcil reconocerlo pues posee un color negro. Y sus fibras no son continuas, ya que dichas fibras se encuentran en putrefaccin. Esta clase de nudo se comporta como un agujero. Por lo que la resistencia en este punto baja considerablemente.

Madera Tratada: Las maderas son sometidas a procesos qumicos que pueden cambian las caractersticas fsicas y que luego soporten distintas pruebas. Por ejemplo para que no absorban humedad o puedan soportar ms carga. Este tipo de madera es el mejor para la construccin pues puede llegar a ser ms longeva y soportar la misma carga durante dicho periodo.

Resultados obtenidosMaderaFuerza (libras perpendicular)Fuerza (libras paralelo)

Palo Blanco31804000

Ciprs41204580

Cedro13602260

Pino71503740

rea Transversal: 0.66 plg * 1.9 plg = 1.254 plg2ClculosEsfuerzo Cortante (Perpendicular)Se utiliza la ecuacin:

Donde V, es la fuerza cortante que se aplica perpendicular. En este caso perpendicular a las fibras.

Esfuerzo Normal (Paralelo)

Donde F, es la fuerza que se aplica paralelo. En este caso paralelo a las fibras.

Discusin de resultados

A pesar que en un inicio se tena la hiptesis que el cedro iba a ser el que ms fuerza iba a soportar, resulto que fue el pino el que ms fuerza soporto. Pues las caractersticas fsicas del pino permiten que soporte ms la fuerza aunque en trminos de longevidad el pino es ms dbil. Es por eso que se usa ms el pino en la construccin y el cedro en muebles, pues es resistente a la putrefaccin y es ms caro.La fuerza cortante fue distinta para cada tipo de madera. Esto se debe al tipo de fibra que cada una posee. Por lo que se puede notar que tambin la madera reaccionar de distinta manera dependiendo de la direccin donde se le aplique la fuerza, ya sea paralelo o perpendicular a las fibras. Ya que si del rbol donde fue extrada la madera creci recto, estas fibras estarn rectas y van a ser estructuralmente ms resistentes. Se puede notar tambin que Palo Blanco, Pino Y Cedro, fueron ms resistentes a al fuerza cuando se les aplicaba en paralelo que en perpendicular. Solamente el pino fue el que soporto ms la fuerza cuando se le aplico perpendicularmente. Por lo que esto se debe de tener en cuanta al momento de trabajar con madera en la construccin para que pueda soportar la mayor cantidad de fuerza posible.

Conclusiones El tipo de madera utilizado es un factor que influye de gran manera en la variacin del esfuerzo cortante que esta pueda soportar Para obtener una mayor resistencia a una fuerza de compresin aplicada, esta debe ir de direccin perpendicular a las fibras de la madera. la madera al ser sometida a un esfuerzo cortante esta tiene a deformarse, esta llega al punto de ruptura hasta que sobrepasa el esfuerzo mximo. Las fibras de la madera son el factor del que depende la resistencia de esta. El esfuerzo cortante acta nicamente en el rea donde es aplicada la fuerza, en consecuencia la falla o deformacin solo se presentara en dicha rea. los esfuerzos cortantes para cada pieza de distinto tipo de madera se pudieron determinar bajo el concepto de que el esfuerzo es igual a la fuerza aplicada partido el rea de aplicacin. En la prctica realizada el pino fue el tipo de madera con una mayor capacidad de resistencia al corte, en comparacin con los otros tipos de madera utilizados. El cedro fue el tipo de madera con la menor resistencia al corte.

Recomendaciones Si se realizara la construccin de una obra donde uno de los materiales utilizados ser la madera, es recomendable el conocimiento de cmo reacciona el tipo de madera a utilizarse en este tipo de pruebas, para saber qu cantidad de fuerza resiste y si es seguro utilizar determinado tipo de madera en la obra. El Cedro a pesar de tener un costo muy elevado en el mercado, en esta prctica fue el tipo de madera que menor resistencia presento, por ende el costo elevado de un tipo de madera no asegura la resistencia y durabilidad de este, el costo de este tipo de madera se debe a su utilizacin con un fin ornamental. La madera es un material que se deteriora con el tiempo y se ve afectado por factores ambientales, por eso en nuestro pas no es comnmente utilizada con un fin estructural. La madera debe ser almacenada en lugares secos , ya que la humedad tiende a expandirla, causando as separacin entre las fibras teniendo como consecuencia que la madera se debilite. Segn sea el tipo de madera, este puede ser un material muy resistente, siempre y cuando este en ptimas condiciones para que pueda ser utilizada en construcciones. Es ideal el conocimiento de la direccin de las fibras de la madera de las piezas que se someten a prueba, para determinar el efecto que tienen estas en la fuerza que soportan antes de fallar.

Aplicacin a la vida realEl pino debido a su alta resistencia a la compresin es necesaria para cimientos y soportes en construccin. La resistencia a la flexin es fundamental en la utilizacin de madera en estructuras, como viguetas, travesaos y vigas de todo tipo. Muchos tipos de madera que se emplean por su alta resistencia a la flexin presentan alta resistencia a la compresin. Por ello existen construcciones que se prefiere usar madera debido a las condiciones climticas del lugar. Otra aplicacin que tiene es la de la construccin de andamios y obra falsa. Para las construcciones se emplea una madera ya tratadas. Por lo que se debe considerar primero que se desea hacer para saber cul es la madera ms apropiada para utilizar. Para la madera de roble, por ejemplo, es muy resistente a la flexin pero ms bien dbil a la compresin, mientras que la de secuoya es resistente a la compresin y dbil a la flexin. CONSTRUCCIN CON MADERA EN ESTADOS UNIDOS

ANDAMIOS

Bibliografa Ferdinand P. Beer / E. Russell Johnston, Jr. / John T. DeWolf / David F. Mazurek. Mecnica de Materiales. Editorial McGraw-Hill, sexta edicin (2012). [05/11/2014].

Propiedades Mecnicas de la Madera. [base de datos]. Disponible en: http://www.infomadera.net/uploads/productos/informacion_general_40_mecanicaEstructural.pdf [05/11/2014].

2. Materiales. [base de datos]. V. Badiola Dpto. Ingeniera Mecnica, Energtica y de Materiales. Disponible en: http://www.imac.unavarra.es/web_imac/pages/docencia/asignaturas/DyCDM/DyCDM_Cap2.pdf [05/11/2014].

Anexos

Foto No. 1:

Foto No. 2:

Foto No. 3:

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