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Para caracterizar en forma completa una especie de determinada procedencia, es nece- sario realizar una serie de ensayos normalizados que proveen resultados para las propieda-

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des utilizadas en el dise˜no estructural. De acuerdo con el criterio de las normas europeas, expresado en la norma EN 384 (1996), es posible calcular la totalidad de las propiedades resistentes y de rigidez a partir del conocimiento de tres valores caracter´ısticos determi- nados en el ensayo de flexi´on est´atica: la resistencia a flexi´on, el m´odulo de elasticidad y la densidad aparente.

Las propiedades f´ısicas m´as destacadas para el uso estructural de la madera son el con- tenido de humedad y la densidad aparente. La primera tiene una incidencia directa sobre los fen´omenos de contracci´on y expansi´on pudiendo ocasionar deformaciones y fisuras. A su vez, para determinados niveles en su contenido, posibilita el desarrollo de agentes biol´ogicos perjudiciales. Su influencia sobre la resistencia y la rigidez es considerada un aspecto fundamental para el uso estructural de este material. La determinaci´on de las propiedades mec´anicas se efect´ua en general a trav´es de ensayos est´aticos. Las piezas de prueba de tama˜no estructural se preparan con una longitud relacionada a sus dimensiones transversales; esta disposici´on controla la incidencia del esfuerzo de corte (ASTM D 198, 2002). En el caso de la prueba de flexi´on, con aplicaci´on sim´etrica de las cargas en los tercios de la distancia entre apoyos, se dispone del tramo medio, libre de la influencia del esfuerzo de corte (flexi´on pura), para determinar el m´odulo de elasticidad puro, o local. Si se utiliza todo el vano se puede obtener el m´odulo de elasticidad global, afectado por la acci´on del esfuerzo de corte en los tramos laterales. Los resultados se obtienen admitiendo un comportamiento mec´anico congruente con las hip´otesis cl´asicas de la resistencia de materiales, aceptando que las secciones se mantienen planas durante las deformaciones y que ´estas son proporcionales a las tensiones en per´ıodo el´astico.

Resultados de ensayos experimentales en elementos de tama˜no estructural de la especie se presentan en el trabajo de Piter (2003). Los mismos son utilizados en la presente tesis en el modelado estoc´astico de las propiedades materiales. Estos valores fueron obtenidos a trav´es del ensayo a flexi´on de dos cargas puntuales ubicadas a un tercio de la longitud entre apoyos, Figura 2.6, realizado en 349 piezas aserradas de la especie Eucalyptus grandisde Argentina. Los ensayos a flexi´on fueron realizados de acuerdo a los lineamientos establecidos en la norma EN 408 (1996). La densidad aparenteρy el contenido de humedad de cada pieza ensayada fueron determinados inmediatamente despu´es de finalizado el correspondiente ensayo est´atico utilizando un trozo libre de defectos y cortado de un lugar cercano a la zona de rotura. La zona de la viga con el mayor defecto visible fue colocada en la regi´on de momento flector constante entre las dos cargas concentradas y

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(a) Determinaci´on MOE local.

(b) Determinaci´on MOE global.

Figura 2.6: Ensayo a flexi´on con dos cargas puntuales en los tercios de la longitud de la viga, EN 408 (1996).

en la porci´on de la secci´on transversal de la pieza sometida a esfuerzos de tracci´on. Las piezas aserradas de cada muestra tienen las siguientes dimensiones (en mm): muestra 1 (S1) 50 vigas de 50×50×1000, muestra 2 (S2) 50 vigas de 50×75×1500, muestra 3 (S3) 50 vigas de 50×100×2000, muestra 4 (S4) 50 vigas de 50×150×3000 y la muestra 5 (S5) 149 tablas de 100×25×500. Las muestras 1 a 4 fueron ensayadas de canto y la muestra 5 de plano. Elementos estructurales de madera de esta especie sujetos a flexi´on usualmente presentan una altura nominal de la secci´on transversal que var´ıa entre 25 y 150 mm. La menor medida (25 mm) es representativa de tablas cargadas en su plano, las cuales se utilizan por ejemplo en entrepisos. Piezas estructurales con una altura mayor de 150 mm no son usuales debido al relativamente peque˜no di´ametro de los troncos los cuales son normalmente obtenidos de plantaciones de rotaci´on corta. Las muestras ensayadas por Piter est´an compuestas por las cantidades y porcentajes de clases resistentes (C1, C2, C3) establecidas de acuerdo al m´etodo de clasificaci´on visual adoptado por la norma IRAM 9662-2 (2006) y a la clasificaci´on mec´anica llevada a cabo por Piter et al.(2004b)

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presentadas en la Tabla 2.2.

Tabla 2.2: Resumen clasificaci´on visual y mec´anica de las piezas pertenecientes a las muestras ensayadas en Piter (2003).

Muestra Cantidad Clasificaci´on Visual Clasificaci´on Mec´anica C1 ( %) C2 ( %) C3 ( %) C1 ( %) C2 ( %) C3 ( %) S1 50 8 (16) 20 (40) 22 (44) 16 (32) 16 (32) 18 (36) S2 50 19 (38) 13 (26) 18 (36) 29 (58) 10 (20) 11 (22) S3 50 9 (18) 6 (12) 35 (70) 14 (28) 9 (18) 27 (54) S4 50 12 (24) 3 (6) 35 (70) 18 (36) 4 (8) 28 (56) S5 149 71 (48) 29 (19) 49 (33) 82 (55) 47 (31) 20 (14)

Los valores obtenidos del M´odulo de Elasticidad (MOE, en ingl´es) fueron calculados teniendo en cuenta la deformaci´on por corte (MOE global Eglobal) en todas las muestras.

Adem´as, en la muestra 4 (S4), el MOE local (Elocal) libre de los efectos producidos por

la deformaci´on debida a esfuerzo de corte fue obtenido por Piter. El Elocal se calcula

teniendo en cuenta la deformaci´on producida en la zona del ensayo en la cual las vigas est´an sometidas a momento flector puro sin esfuerzos de corte. Las expresiones empleadas por Piter para obtener el MOE global y local son:

Eglobal= L3_(F 2−F1) 4,7bh3_(w G2−wG1) y Elocal = a1l21(F2−F1) 16I(wL2−wL1) , (2.1)

en donde (F2 −F1) es el incremento de carga, (wG2 −wG1) es el incremento de la de-

formaci´on (deflexi´on) global correspondiente al incremento de carga, (wL2 −wL1) es el

incremento de la deflexi´on local medido en la regi´on de momento constante y correspon- diente al mismo incremento de carga,b es el ancho de la secci´on transversal,hes la altura de la secci´on transversal, a1 es la distancia entre las cargas y el apoyo m´as cercano, l1

es la longitud central de cinco veces la altura de la secci´on transversal y I es el segundo momento de ´area de la secci´on transversal. El incremento de carga se encuentra dentro del rango de comportamiento el´astico lineal del material. De acuerdo a la norma Americana ASTM D 198 (2002), el ensayo de flexi´on con dos cargas puntuales ubicadas en un tercio de la distancia entre apoyos es representativo de la configuraci´on de carga distribuida la cual es frecuente en el dise˜no estructural. Cuando las cargas se aplican en los tercios de la longitud entre apoyos, la distribuci´on y magnitud del momento flector a lo largo de la viga simula a aquella generada por una carga distribuida.

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El Eucalyptus grandis proveniente de las provincias de la regi´on Mesopotamica de Argentina presenta una relaci´on MOE/densidad muy alta que a la vez es m´as similar a aquella adoptada por las normas Europeas para especies con´ıferas y ´alamos en lugar de las especies frondosas de la cual proviene. Esta conclusi´on fue presentada por Piter (2003) como resultado de la caracterizaci´on mec´anica del material. En dicho trabajo, se establece que esta particularidad indica un comportamiento similar al de las especies de con´ıferas. Luego, debido a esto, es posible asignar las piezas de mayor calidad deEucalyptus grandis

de Argentina a la clase resistente C30, las piezas de calidad intermedia a la clase C24 y las piezas de baja calidad a la clase C18 del sistema internacional de clasificaci´on por resistencia establecido por la norma europea EN 338 (2009).

Los valores del MOE y densidad aparente fueron luego corregidos a un contenido de humedad de 12 % de acuerdo a la norma europea EN 384 (1996). Este contenido de hume- dad es un valor de referencia establecido en la normativa y corresponde a una temperatura de 20 ◦C y una humedad relativa del 65 %. Estos valores corregidos son los utilizados por el Reglamento Argentino de Estructuras de Madera CIRSOC 601 (2013) para deter- minar valores medios y caracter´ısticos de ambas propiedades del material. Adem´as, son los valores utilizados durante el desarrollo de esta tesis. En la Tabla 2.3 se muestran los resultados de los ensayos a flexi´on ajustados a un contenido de humedad de 12 % y una altura de referencia de la secci´on transversal de 150 mm conforme a EN 384 (1996).