¿Cómo cambian las resistencias de compresión y tensión de la madera con el tamaño de la sección transversal?

Ya hay un par de excelentes respuestas desde un punto de vista técnico, por lo que intentaré agregar algo significativo desde un punto de vista práctico.

La compresión y la resistencia a la tracción son proporcionales a la sección transversal del miembro. Hasta donde yo sé, esto se aplica a todos los materiales sólidos, no solo a la madera.

¡Pero esa no es toda la historia!

Compresión.

Imagine un poste de madera de 6 m de largo en posición vertical con 3 m enterrados en cimientos de hormigón (difícilmente, pero quédese conmigo). En la parte superior del poste hay un bloque de acero de 3 toneladas. Por cálculo o experiencia, usted sabe que el bloque de acero es insuficiente para triturar la madera, es decir, es estable.

Ahora, usted decide que, dado que este escenario funciona, para la próxima estructura que construya, reducirá la cantidad de madera enterrada en la base de concreto: tendrá 0.5m en el concreto y 5.5m arriba sosteniendo la misma cantidad de acero.

¿Seguirá siendo estable? En teoría, la carga vertical de la publicación no cambia, por lo que no debería haber diferencia.

Pero en realidad, no es solo una simple compresión y tensión lo que el diseñador debe considerar. Un proceso de pensamiento que mi maestro de estructuras me animó a adoptar fue imaginar cómo una estructura probablemente fallaría y luego prestar especial atención a esa situación.

En nuestro ejemplo, tenemos un ancla relativamente pequeña y una columna no admitida relativamente larga. Sabemos que la compresión directa no causará una falla ya que ni la fuerza vertical ni la sección transversal del poste han cambiado. Lo que ha cambiado es la longitud no admitida de la columna. A medida que esto aumenta, el modo potencial de falla más probable es que el poste comenzará a doblarse debido a las fuerzas horizontales (y en el caso de la madera, la resistencia desigual de la fibra en todo el poste). Si tiene una columna no admitida lo suficientemente larga, fallará cuando se cargue verticalmente, no por compresión directa sino por flexión, a menos que tenga un medio para garantizar que la flexión no sea posible.

Tensión

Aunque he dicho anteriormente que la resistencia a la tracción es proporcional a la sección transversal, debe señalarse que la resistencia a la tracción es una medida de la capacidad de las maderas para resistir el agarre de ambos extremos del poste y luego separar el poste.

Mundo real

Hay relativamente pocas situaciones en las que las fuerzas de tracción y compresión están aisladas unas de otras. Las columnas cortas en relación con su sección transversal pueden tratarse como en compresión. Los antiguos constructores sabían esto por experiencia.

Templo en Karnak en Egipto

Pero la mayoría de los elementos estructurales tienen que resistir tanto las fuerzas de tracción como las de compresión, como los dinteles que abarcan las columnas en la estructura que se muestra arriba. La parte superior de cada dintel está en compresión y la parte inferior es tensión. Imagine cómo uno de estos dinteles podría sobrecargarse y fallar. ¿Cómo se vería? Bueno, probablemente el dintel comenzaría a hundirse en el medio, lo que se traduciría en un aumento de la fuerza de tracción en la mitad inferior. Dado que el material (piedra) tiene una tensión débil, se rompería y eventualmente el dintel se fracturaría y fallaría todo en muy poco tiempo.

El mismo proceso ocurre con la madera, pero como es relativamente fuerte en tensión a diferencia de la piedra, los resultados no son tan dramáticos. La falla tomaría más tiempo y tomaría la forma de torsión y deformación durante un período de tiempo previo a la falla final.

Advertencia: La última vez que estudié formalmente la Fuerza de los Materiales y la Ingeniería Estructural fue en 1962. Si he cometido algún error grave, espero que alguien los corrija.

Eche un vistazo a esta imagen para una mejor comprensión.

Fuente de la imagen: dirección de madera


La resistencia a la compresión de la madera se mide cargando un bloque de madera paralelo al grano hasta que se rompe, y la flexión La resistencia se mide cargando un bloque perpendicular al grano.

Si desea medir la resistencia a la compresión de la madera en un ángulo que no sea paralelo o perpendicular al grano, aquí está la fórmula:

C θ es la resistencia en el ángulo deseado θ con el grano, C1 es la resistencia a la compresión paralela al grano y C2 es la resistencia a la compresión perpendicular al grano.

Las propiedades de elongación para pruebas paralelas se miden usando un extensómetro en la sección de calibración de muestras de madera, asegurando que solo se mida la tensión en la sección con grano paralelo. Las muestras de madera para analizar perpendicularmente al grano son mucho más pequeñas que las muestras paralelas.

Espero que lo hayas entendido.


Si desea saber más sobre la construcción en términos simples, puede seguir este blog.

CREADORES DE BUDDING .

Este blog es el resultado de mi aprendizaje y experiencia en el campo de la construcción.

Si entiendo la terminología correctamente (la mecánica estructural no es realmente mi experiencia, así que solo estoy jugando al ingenuo teórico aquí), la resistencia a la compresión y la resistencia a la tracción se definen por unidad de área, y ambas se miden en unidades de presión (fuerza sobre área) y estas serían propiedades del material en cuestión.

También he visto la terminología “resistencia a la compresión máxima” y “resistencia a la tracción máxima”, que son los valores de resistencia mencionados anteriormente multiplicados por el área de la sección transversal. Estos se medirán en unidades de fuerza y ​​corresponderán a la carga máxima que el material puede soportar bajo alguna definición (por ejemplo, una deformación elástica máxima predefinida o algo similar).

Con respecto a la madera en particular, observo que no es un material isotrópico, por lo que su resistencia a la tracción y la resistencia a la compresión también dependerán de la dirección (en relación con el grano de la madera).