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GRADOS ESTRUCTURALES DE LA MADERA

ASERRADA DE PINO OREGON

CLASIFICADA VISUALMENTE

INSTITUTO FORESTAL

2013

Informe Técnico N° 196

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Informe Técnico N° 196

INSTITUTO FORESTAL UNIDAD DE TÉCNOLOGÍA E INDUSTRIAS DE LA MADERA

GRADOS ESTRUCTURALES DE LA MADERA ASERRADA DE PINO OREGON CLASIFICADA VISUALMENTE

Autores

Luis Vásquez V.1 Gonzalo Hernández C.2

Raúl Campos P.3 Patricio Elgueta M. 4

Marcelo González R.5

1 Instituto Forestal. [email protected]





mailto:[email protected]

4

INSTITUTO FORESTAL - Chile 2013 Grados Estructurales de la Madera Aserrada de Pino Oregón Clasificada Visualmente Informe Técnico N° 196 Unidad de Tecnología e Industria de la Madera, INFOR, Sede Bio Bio. Estudio financiado por el Contrato de Desempeño INFOR-MINAGRI 2013. ISBN N° 978-956-318-094-7

www.infor.cl www.construccionenmadera.cl

http://www.infor.cl/

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PRÓLOGO

La especie forestal pino oregón (Pseudotsufa menziessi) es una conífera nativa de Norteamérica, que ha presentado un buen comportamiento a las condiciones de suelo y clima de algunas regiones del sur de Chile. En la actualidad se ha transformado en la segunda especie de mayor producción de madera aserrada del país con cerca de 124.213 m3 anuales (2011); y una superficie plantada que alcanza las 16.780 hectáreas, distribuidas en las regiones del Maule, Bío Bío, Araucanía, Los Ríos, Los Lagos y Aysén. El presente estudio permite caracterizar la madera aserrada de pino oregón destinada a usos estructurales, a través de ensayos físicos, mecánicos y de clasificación estructural realizados por el Laboratorio de Madera Estructural del Instituto Forestal (LME-INFOR); laboratorio que cuenta con la acreditación de su sistema de gestión basado en la norma ISO 17025, lo que permite el reconocimiento de sus resultados a nivel nacional e internacional. La presente publicación “Grados Estructurales de Madera Aserrada de Pino Oregón Clasificada Visualmente”, fue financiada con recursos provenientes de convenio 2013, suscrito entre el Ministerio de Agricultura (MINAGRI) y el Instituto Forestal (INFOR). Participaron en este estudio los profesionales y técnicos de la Unidad de Tecnología e Industrias de la Madera del INFOR Srs. Luís Vásquez Valenzuela, Gonzalo Hernández Careaga, Patricio Elgueta Muñoz, Raúl Campos Pous, y Marcelo González Retamal.

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ÍNDICE

1. INTRODUCCIÓN ......................................................................................................................... 1

2. METODOLOGÍA .......................................................................................................................... 2

2.1 Madera ................................................................................................................................ 2

2.2 Clasificación visual ............................................................................................................... 2

2.2.1 Norma de clasificación NCh 1970/2 ............................................................................. 2

2.2.2 Norma de clasificación NCh 1207................................................................................. 4

2.3 Ensayos físicos y mecánicos ................................................................................................ 6

2.3.1 Resistencia y rigidez en flexión .................................................................................... 6

2.3.2 Resistencia a la tracción paralela a las fibras ............................................................... 8

2.3.3 Resistencia a la compresión paralela a las fibras ......................................................... 9

2.3.4 Densidad ..................................................................................................................... 11

2.4 Determinación de los valores admisibles y característicos ............................................... 11

2.4.1 Determinación de los valores admisibles según norma chilena NCh 3028/2 ........... 12

2.4.2 Determinación de valores característicos según estándar australiano-neozelandés

AS/NZS 4063.2 ..................................................................................................................... 15

2.4.3 Determinación de valores característicos según estándar europeo EN 384 ............. 18

3. RESULTADOS ........................................................................................................................... 21

3.1 Clasificación visual estructural .......................................................................................... 21

3.2 Ensayos físicos y mecánicos .............................................................................................. 25

3.3 Valores admisibles y característicos .................................................................................. 29

4. CONCLUSIONES ....................................................................................................................... 34

5. REFERENCIAS ........................................................................................................................... 35

6. ANEXOS ................................................................................................................................... 36

GRADOS ESTRUCTURALES DE LA MADERA ASERRADA DE PINO OREGÓN CLASIFICADA VISUALMENTE

I N F O R M E T É C N I C O N° 1 9 6 I N S T I T U T O F O R E S T A L 1

1. INTRODUCCIÓN

La clasificación estructural de madera consiste en la técnica mediante la cual las piezas de madera se agrupan según su capacidad para resistir cargas o esfuerzos. Este agrupamiento proporciona al usurario la confianza de esperar un valor mínimo de resistencia para las piezas de un determinado grupo o grado estructural, cualquiera sea el origen del material. Cada grado se asocia con un conjunto de tensiones admisibles que permiten diseñar estructuras de madera en forma segura y confiable. Existen dos métodos de clasificación estructural de madera: la clasificación mecánica y la clasificación visual. La primera consiste en someter a las piezas a un ensayo no destructivo por medio del cual se determina la rigidez y se asocia a una clase estructural. Por otro lado, la clasificación visual consiste en examinar una serie de características de la madera, como nudos, inclinación de la fibra, grietas, alabeos, etc. Esta clasificación visual debe ser realizada por clasificadores, que corresponde a personal calificado y entrenado para realizar esta labor en los aserraderos. Un clasificador requiere de un entrenamiento y formación adecuados, por medio de cursos que sean realizados por entidades técnicamente competentes, y reconocidas por el mercado y la autoridad reguladora. El presente estudio contiene los resultados de un método de clasificación visual estructural de madera aserrada de Pino oregón, junto con la determinación de valores característicos provenientes de ensayos físicos y mecánicos en piezas de tamaño comercial. La madera utilizada fue obtenida la zona de Villarrica, región de la Araucanía.


2 I N F O R M E T É C N I C O N° 1 9 6 I N S T I T U T O F O R E S T A L

2. METODOLOGÍA

2.1 Madera

La muestra de madera de pino oregón (Pseudotsuga menziesii) utilizada en el presente

estudio se obtuvo del Aserradero Voipir Ltda., cuyas plantaciones provienen de la zona

de Villarrica, región de la Araucanía. La madera fue obtenida de bosques de 28-30 años

y 47-48 años, sometidas a manejos de raleo y poda.

2.2 Clasificación visual

La clasificación visual estructural de la madera de pino oregón fue realizada bajo la norma chilena NCh 1970/2 “Maderas – Parte 2: Especies coníferas – Clasificación visual para uso estructural – Especificaciones de los grados de calidad. Sin embargo, debido a las altas exigencias de clasificación de esta norma, principalmente en la medición de nudos y velocidad de crecimiento, además de su escaso uso comercial en el país; se realizó una segunda clasificación estructural visual basada en la norma chilena NCh 1207 “Pino radiata – Clasificación visual para uso estructural – Especificaciones de los grados de calidad”. El alcance de la norma NCh 1207 aplica a madera aserrada y cepillada de pino radiata, sin embargo los principios de clasificación especificados se pueden aplicar a pino oregón u otra especie conífera, tal como ocurre a nivel internacional donde la mayoría de las especies se agrupan generalmente cuando las características de la madera de dos o más especies son muy similares, o por conveniencia de marketing. La aplicación de ambas normas de clasificación estructural visual fue realizada por clasificadores del Laboratorio de Madera Estructural del Instituto Forestal (LME-INFOR). 2.2.1 Norma de clasificación NCh 1970/2

La norma chilena NCh 1970/2, concuerda en lo medular con la norma australiana AS 2858 “Timber – Softwood – Visually Stress – Graded for Structural purposes”. Se establecen requisitos que debe cumplir la madera aserrada o cepillada de especies coníferas, con un contenido de humedad menor o igual al 20%. La norma señala cuatro grados de calidad, identificados como: grado estructural N°1, grado estructural N°2, grado estructural N°3 y grado estructural N°4; los cuales se obtienen a través de límites admisibles para las características de la madera de coníferas, tales como tamaños de nudos y agujeros (Concepto Razón Área Nudosa), acebolladura, bolsillos de corteza, resina y/o crecimientos anormales, grietas, rajaduras, desviación de la fibra, velocidad de crecimiento, arista faltante, madera juvenil y alabeos. Estos límites admisibles para la clasificación visual estructural se encuentran descritos en la tabla 2.1.



Tabla 2.1: Límites admisibles para los grados estructurales visuales de especies coníferas según NCh1970/2

Tipo de característica

Grado estructural N°1




Generales

Cada pieza debe estar correctamente aserrada de modo que las superficies adyacentes sean ortogonales entre sí, cumplir con las tolerancias especificadas y tener los

extremos despuntados con un corte normal al eje de la pieza

Perforación – pudrición – evidencia de madera de reacción

No se aceptan

Nudo y agujero (sano, firme o suelto, circular, ovalado, aislado, en grupo, en racimo o en la arista)

Totalmente ubicado en la

zona central de la cara, de ancho

W

En: W = 0,50 a RANT 25%

En: W = 0,60 a RANT 33%

En: W = 0,75 a RANT 40%

En: W = 0,75 a RANT 50%

En el borde de la cara

RANB 25% RANB 40% RANB 50% RANB 60%

En el canto

RANT 25% RANT 40% RANT 50% RANT 60%

Otros nudos

RAN1 15% RAN1 25% RAN1 30% RAN1 40%

Acebolladura

No se acepta Se acepta con S 3mm, si no se extiende de una superficie a otra

Bolsillos (de corteza, resina y/o crecimiento anormales)

No se acepta Se acepta si cada uno de ellos cumple con l 150 mm; S 10 mm (o un área equivalente)

Grietas

Superficiales Se aceptan si cada una de ellas cumple con l 450 mm; S 1 mm

Se aceptan si l 600 mm; S 1 mm

Se aceptan si l 600 mm; S 2 mm

En los extremos de la pieza

No se aceptan Se aceptan si: l a/2 y si en cada extremo (∑ 2a) y (∑ 200 mm) (tomar el menor de los dos valores)

Se aceptan si: l a y si en cada extremo (∑ 2a) y (∑ 200 mm) (tomar el menor de los dos valores)

Rajaduras

No se aceptan Se aceptan si: l a/2 y si en cada extremo (∑ 2a) y (∑ 200 mm) (tomar el menor de los dos valores)

Se aceptan si: l a y si en cada extremo (∑ 2a) y (∑ 200 mm) (tomar el menor de los dos valores)

Desviación de fibra

1 en 15 1 en 10 1 en 8 1 en 6

Albura y mancha biológica

Se aceptan sin limitación

Velocidad de crecimiento

Mayor o igual que 1,6 anillos/cm No se limita



Tipo de característica





Arista faltante (canto muerto)

En piezas con espesor e 38 mm

Se acepta si: d 0,15 e (en canto) d 0,15 a (en cara)


En piezas con espesor e 38 mm


Madera juvenil

En piezas con ancho a 240 mm

No se acepta Se acepta sin limitación

En piezas con ancho a 240 mm

Se acepta sin médula, y si además: i) Ocurre sólo en el 1/3 central del ancho de la pieza. ii) el ancho máximo de los anillos de crecimiento es igual o menor que 6 mm.

Se acepta con médula, y si además: i) Ocurre sólo en el 1/3 central del ancho de la pieza. ii) el ancho máximo de los anillos de crecimiento es igual o menor que 6 mm.

Se acepta sin limitación

Alabeos

Arqueadura, encorvadura, torcedura

Ver requerimientos en anexo A, NCh 1970/2.

Acanaladura Se aceptan magnitudes que no excedan 1 mm por cada 50 mm de ancho de la pieza

a: ancho de la pieza; e: espesor de la pieza; L = longitud de la pieza; d: magnitud del defecto; ∑ : longitudes acumuladas del defecto; S: ancho del defecto.

Fuente: NCh 1970/2

2.2.2 Norma de clasificación NCh 1207

La norma chilena NCh 1207 señala que la madera debe presentar un contenido de humedad menor o igual al 19%, estableciendo los siguientes grados de calidad:

- Grado Estructural Selecto (GS): Corresponde a piezas de gran capacidad resistente. Su aplicación usual es el de elementos sometidos a grandes solicitaciones.

- Grado Estructural N°1 (G1): Corresponde a piezas adecuadas para ser utilizadas en tipologías constructivas normales. Adecuado para envigados, pisos y entramados de techumbre

- Grado Estructural N°2 (G2): Corresponde a piezas de moderada capacidad resistente. Adecuado para entramados de muros estructurales.

Los límites admisibles para tamaño de nudos (concepto de razón área nudosa), inclinación de fibra, médula, arista faltante, bolsillos de resina y de corteza, fisuras, y alabeos; se puede observar en la tabla 2.2



Tabla 2.2: Exigencias para los grados estructurales visuales de Pino radiata según NCh 1207

Defectos Grados estructurales Visuales

GS G1 G2

Nudos Sin CB Con CB Sin CB Con CB h ≤ 150mm h > 150 mm

RANB ≤ 50%

> 50%

≤ 50%

> 50%

Sin Restricción

Sin Restricción

RANT ≤ 33% ≤ 20% ≤ 50% ≤ 33% ≤ 66% ≤ 50%

RANI ≤ 50% ≤ 33%

RANNA No se Acepta

No se Acepta

≤ 25% ≤ 25% ≤ 33% ≤ 33%

Inclinación de fibra 1:8 1:6 1:6

Médula No se Acepta Se acepta sólo en la mitad central del ancho

+ Ancho de médula de

hasta 12 mm en cualquier largo; o ancho de médula de hasta 18 mm en largo

no superior a 100 mm

Se acepta sin restricción

Arista faltante En todo el largo

El canto muerto no puede ser mayor a un cuarto del ancho y a un cuarto del espesor de la pieza

Bolsillos de resina y corteza

Acepta bolsillos de hasta 20 mm de ancho y 200 mm de largo, o superficie equivalente

Fisuras

Grietas Se ignoran si su profundidad en menor a 10 mm

Acepta largos de hasta ¼ del largo de la pieza, con un tope

de 600 mm

Acepta largos de hasta ¼ del largo de la pieza, con un tope de 900 mm

Rajaduras Se acepta no más de una rajadura

Se acepta en extremos y de largo

menor o igual al espesor de la pieza

Se acepta de largo menor o igual a 600 mm; o en los extremos y de largo menor o igual a 1,5 veces el espesor

de la pieza

CB: Condición de borde; h: ancho de la pieza

Fuente: NCh 1207



2.3 Ensayos físicos y mecánicos

Se realizaron ensayos mecánicos de madera cepillada de pino oregón bajo diferentes

disposiciones de carga, como son la resistencia y rigidez en flexión, resistencia a la

tracción paralela a las fibras, y la resistencia a la compresión paralela a las fibras.

Además se determinó la densidad y contenido de humedad de cada muestra de

madera ensayada.

Todos los ensayos se realizaron en el Laboratorio de Madera Estructural del Instituto

Forestal (LME-INFOR), bajo las especificaciones de la norma chilena NCh 3028/1:

Madera estructural – Determinación de propiedades físicas y mecánicas de la madera

clasificada por su resistencia – Parte 1: Métodos de ensayo en tamaño estructural. La

determinación de la humedad se realizó mediante xilohigrómetros portátiles

calibrados bajo la norma chilena NCh2827

2.3.1 Resistencia y rigidez en flexión

El esquema de ensayo de resistencia y rigidez en flexión se muestra en la figura 2.1. A

una pieza de madera de luz 18 d se debe aplicar una carga en dos puntos a igual

distancia entre los apoyos de los extremos, con cada carga igual a F /2. Se debe elegir

al azar un canto de la probeta como canto flexo-traccionado. En la figura 2.2 se

observa la aplicación de un ensayo para medir la resistencia y rigidez en flexión, donde

se puede apreciar la utilización de restricciones laterales para impedir el volcamiento

de la pieza, apoyos móviles y un cilindro hidráulico para la aplicación de la carga.

El ensayo consiste en medir la carga aplicada en los tercios de la luz, junto con medir el

desplazamiento del eje neutro de la probeta en el centro de la luz. De este ensayo se

determina el módulo de elasticidad (E) y la tensión de rotura en flexión , los cuales

se calculan como sigue:

(

)

(

)

Donde, E : Módulo de elasticidad en flexión L : Luz de la pieza de madera entre apoyos d : Espesor de la pieza de madera b : Ancho de la pieza de madera

(

) : Pendiente de la recta, prolongada del rango elástico de la curva carga-

desplazamiento, que se forma de los datos tomados entre el 10% y 40% de la carga máxima.



Donde, : Resistencia en flexión : Valor de la carga aplicada en la falla o carga máxima Figura 2.1: Esquema de ensayo de resistencia y rigidez en flexión

Fuente: NCh 3028/1 Figura 2.2: Aplicación del ensayo de resistencia y rigidez en flexión según NCh 3028/1

Fuente: Laboratorio de Madera Estructural del Instituto Forestal (LME-INFOR).



2.3.2 Resistencia a la tracción paralela a las fibras

El esquema de carga aplicada en el ensayo de tracción paralela a las fibras se ilustra en

la figura 2.3. La longitud (L) de la pieza de madera entre las mordazas debe ser de

2.000 milímetros más 8 veces el ancho (b) de la probeta, la cual se debe cargar hasta la

falla. En la figura 2.4 se observa la aplicación de un ensayo de tracción paralela.

La resistencia a la tracción paralela ( ) se calcula como sigue:

Donde, : Resistencia a la tracción paralela a las fibras : Valor de la carga aplicada en la falla o carga máxima d : Espesor de la pieza de madera b : Ancho de la pieza de madera Figura 2.3: Esquema de ensayo de resistencia a la tracción paralela a las fibras.

Fuente: NCh 3028/1



Figura 2.4: Aplicación de un ensayo de resistencia a la tracción paralela a las fibras


2.3.3 Resistencia a la compresión paralela a las fibras

El esquema de carga aplicada en el ensayo de compresión paralela a las fibras se ilustra

en la figura 2.5. La pieza de madera debe tener una longitud total de 2.000 milímetros

más 8 veces el ancho (b) de la probeta; esta se debe comprimir axialmente por medio

de una carga hasta que se produzca la falla. El pandeo se controla con restricciones

laterales distanciadas a 10 veces el ancho (b) para el pandeo respecto al eje menor, y

de 10 veces el espesor (d) para el pandeo respecto al eje mayor. En la figura 2.6 se

observa la aplicación de un ensayo de compresión paralela, donde se puede apreciar la

zona de carga y los dispositivos de fijación lateral.

La resistencia a la compresión paralela ( ) se calcula como sigue:

Donde,

: Resistencia a la compresión paralela a las fibras

: Valor de la carga aplicada en la falla o carga máxima

d : Espesor de la pieza de madera

b : Ancho de la pieza de madera



Figura 2.5: Esquema de ensayo de resistencia a la compresión paralela a las fibras.

Fuente: NCh 3028/1 Figura 2.6: Aplicación de un ensayo de resistencia a la compresión paralela a las fibras




2.3.4 Densidad

Las probetas para determinar la densidad de las piezas de madera ensayadas, deben

incluir la sección transversal completa y tener una longitud de por lo menos el ancho

de la pieza (b). La masa (m) y el contenido de humedad (H), son medidos para cada

probeta de ensayo. La densidad al momento del ensayo ( ) se calcula como sigue:

En tanto la densidad al 12% de humedad ( ) se debe calcular como sigue:

(

)

Donde,

: Densidad de ensayo

: Densidad al 12% de humedad

d : Espesor de la pieza de madera b : Ancho de la pieza de madera

L : Largo de la probeta de madera para densidad

H : Humedad de la madera al momento del ensayo

2.4 Determinación de los valores admisibles y característicos

La determinación de los valores admisibles para los grados estructurales visuales de

pino oregón, se determinaron según el análisis estadístico y especificaciones de la

norma chilena NCh 3028/2: Madera estructural – Determinación de propiedades físicas

y mecánicas de la madera clasificada por su resistencia – Parte 2: Muestreo y

evaluación de los valores característicos de piezas en tamaño estructural.

Además, con el fin de evaluar la calidad de la madera de pino oregón respecto a los

requerimientos estructurales de los mercados australiano y europeo, se determinaron

los valores característicos según las siguientes normas:

- Norma australiano-neozelandesa AS/NZS 4063.2: Caracterización de

madera estructural. Parte 2: Determinación de valores característicos

- Norma europea EN 384: Madera estructural-Determinación de los valores

característicos de las propiedades mecánicas y la densidad



2.4.1 Determinación de los valores admisibles según norma chilena NCh 3028/2

La norma chilena NCh 3028/2: Madera estructural – Determinación de propiedades

físicas y mecánicas de la madera clasificada por su resistencia – Parte 2: Muestreo y

evaluación de los valores característicos de piezas de tamaño estructural, especifica los

procedimientos de muestreo y evaluación de la propiedades de poblaciones

específicas de madera aserrada de tamaño estructural clasificada por su resistencia.

Esta norma también es útil para evaluar la validez de las propiedades asignadas y para

verificar la efectividad de los procedimientos de clasificación estructural de la madera.

Los resultados de los ensayos realizados de acuerdo a la metodología establecida en la

norma chilena NCh 3028/1 deben ser ajustados a las siguientes condiciones:

- Contenido de humedad único, que generalmente es de un 12%. Las fórmulas de ajuste para el módulo de rotura en flexión, la resistencia a la tracción paralela y la resistencia a la compresión paralela son:

; Para valores de módulo de rotura en

flexión 16,6 MPa; resistencia a la

tracción paralela 21,7 MPa; y resistencia

a la compresión paralela 9,65 MPa.

{

} ; Para valores de módulo de rotura en

flexión 16,6 MPa; resistencia a la tracción

paralela 21,7 MPa; y resistencia a la

compresión paralela 9,65 MPa.

Donde,

: Valor de la propiedad al contenido de humedad 1


: Contenido de humedad 1, expresado en [%]


: Constantes según tabla 2.3



Tabla 2.3: Constantes para el ajuste de contenido de humedad para resistencia

en flexión, tracción paralela y compresión paralela

Constantes Resistencia en flexión

Resistencia en tracción paralela

Resistencia en compresión

paralela

16,65 21,72 9,65

40 80 34

Fuente: NCh 3028/2

La fórmula de ajuste para el módulo de elasticidad en flexión es:

[ ]

[ ]

Donde,





: Constantes según tabla 2.4

Tabla 2.4: Constantes para el ajuste de contenido de humedad para elasticidad

en flexión

Constantes Elasticidad en flexión

1,857

0,0237

Fuente: NCh 3028/2

La validez de las fórmulas de ajuste por contenido de humedad, se restringe a

un rango de 10% a 23%. Para valores inferiores o superiores a los límites, se

deben considerar estos últimos en las fórmulas.

- Estandarización del módulo de elasticidad, para que refleje las condiciones de uso previstas para el material (relación luz/profundidad y configuración de carga). Para determinar el módulo de elasticidad aparente, se debe resolver la siguiente expresión:

(

⁄ ) ( ⁄ )

(

⁄ )

( ⁄ )



Donde,

: Módulo de elasticidad aparente

: Módulo de elasticidad de ensayo

h : Altura de la sección transversal de la viga

L : Distancia total entre los apoyos de la viga

E : Módulo de elasticidad libre del efecto del esfuerzo cortante

G : Módulo de rigidez

: Factor de ajuste del módulo de elasticidad aparente, según tabla 2.5

Tabla 2.5: Factores de ajuste para el módulo de elasticidad aparente

Carga Lugar de medición de la deflexión

Concentrada en la mitad del tramo Mitad del tramo 1,200

Concentrada en los puntos tercios Mitad del tramo 0,939

Concentrada en los puntos tercios Puntos de carga 1,080

Concentrada en los puntos cuartos extremos

Mitad del tramo 0,873

Concentrada en los puntos cuartos extremos

Puntos de carga 1,200

Uniformemente distribuida Mitad del tramo 0,960

Fuente: NCh 3028/2

- Ajuste de los datos experimentales mediante factores de reducción, que incluyen factores de seguridad y el efecto de duración acumulada de carga de 10 años según la propiedad considerada (ver tabla 2.6).

Tabla 2.6: Factores de reducción para relacionar estadísticas experimentales

con la propiedades admisibles

Propiedad Factor

Módulo de elasticidad 1

Módulo de rotura en flexión 1 / 2,1

Resistencia a la tracción 1 / 2,1

Resistencia a la compresión paralela 1 / 1,9

Resistencia al cizalle 1 / 4,1

Resistencia a la compresión normal 1 / 1,67

Fuente: NCh 3028/2



El método no paramétrico establece que se debe estimar el punto porcentual no

paramétrico de la muestra (EPN) mediante interpolación. El proceso se lleva a cabo

ordenando los valores experimentales en forma ascendente y calculando, a partir de la

menor resistencia, para cada valor la expresión: i / (n+1), hasta verificar que:

Donde,

i : Ordinal del valor

k : nivel de exclusión o percentil considerado

n : tamaño de la muestra

El valor correspondiente al percentil considerado se le asignará el ordinal “j”,

interpolándose el estimador porcentual de punto no paramétrico mediante la

expresión:

[

] [ ]

Para el caso del módulo de elasticidad y compresión normal a las fibras, se debe tomar el valor promedio de la muestra.

2.4.2 Determinación de valores característicos según estándar australiano-

neozelandés AS/NZS 4063.2

La norma AS/NZS 4063.2: Caracterización de madera estructural. Parte 2:

Determinación de valores característicos, señala como valor característico a un

percentil estimado de una distribución estadística, con un nivel de confianza

especificado de una propiedad mecánica.

Los valores característicos de resistencia deben ser calculados en base percentil 5,

estimado con un nivel de confianza estadística del 75%. La norma AS/NZS 4063.2

señala que uno de los métodos para calcular valores característicos de resistencia es la

evaluación estadística asumiendo una distribución lognormal de los datos.

Los valores característicos de resistencia, asumiendo una distribución lognormal,

requiere de un mínimo de 30 datos de ensayo por cada muestra. La evaluación

establece que el valor característico de tensiones debe ser calculado como:



Con,

√

( )

√ ( )

√

∑

∑

Donde, : Valor característico para la propiedad de resistencia : Factor de muestreo : Valor de resistencia del percentil del 5% : Tamaño de la muestra : Coeficiente de variación de los datos de resistencia : Promedio del logaritmo natural de los datos de resistencia : Desviación estándar del logaritmo natural de los datos de resistencia

: i-esimo valor de resistencia de los datos El valor característico del módulo de elasticidad debe ser el valor promedio o promedio ajustado estimado con un nivel de confianza del 75%. La norma AS/NZS4063.2 señala un método para calcular los valores característicos del módulo de elasticidad, asumiendo una distribución lognormal de los datos. Se debe considerar el menor valor de las dos ecuaciones siguientes:

v

Con,

[

√ ]

(

)

( )

√ ( )



∑

Donde, : Valor característico del módulo de elasticidad

: Factor de muestreo : Promedio de los datos de módulo de elasticidad : Valor del módulo de elasticidad del percentil del 5% : Tamaño de la muestra : Coeficiente de variación de los datos de módulo de elasticidad : Promedio del logaritmo natural de los datos de módulo de elasticidad : Desviación estándar del logaritmo natural de los datos de módulo de

elasticidad : i-esimo valor de módulo de elasticidad de los datos La asignación del valor de densidad característico asume que la distribución de los datos es normal. El valor característico de la densidad, estimado con un nivel de confianza del 75%, queda dado por la siguiente ecuación:

Con,

√

∑

√

∑

Donde, : Valor característico de la densidad

: Factor de muestreo : Promedio de los datos de densidad : Tamaño de la muestra : Coeficiente de variación de los datos de módulo de elasticidad

: Desviación estándar de los datos de densidad : i-esimo valor de los datos de densidad



2.4.3 Determinación de valores característicos según estándar europeo EN 384

La norma europea EN 384: Madera estructural-Determinación de los valores

característicos de las propiedades mecánicas y la densidad, especifica un método para

la determinación de los valores característicos de las propiedades mecánicas y de la

densidad para poblaciones definidas de madera aserrada clasificada por su resistencia.

Incluye además un método para la verificación de la resistencia de una muestra de

madera por comparación con un valor establecido. Finalmente, los valores

característicos determinados mediante esta norma son adecuados para asignar

calidades y especies a las clases de resistencia establecidas en la norma EN 338:

Madera estructural – Clases resistentes, que permiten su comercialización en el

mercado europeo.

Se requiere que las muestras se tomen de la población de madera clasificada visual o

mecánicamente. Se define como muestra al número de piezas de la misma sección

transversal obtenidas de una misma población. Esta muestra debe ser representativa

de la población en cuanto a la procedencia de la madera, las dimensiones y el grado

estructural que será clasificado en la producción del aserradero. Cada muestra debe

contener como mínimo 40 piezas y provenir de una sola procedencia.

Para cada muestra se debe obtener el valor del percentil 5% en las propiedades de

resistencia, clasificando todos los resultados de ensayo de una muestra en orden

creciente. El quinto percentil es el valor por debajo del cual se encuentra el 5% de los

resultados. Si este valor no se corresponde con un resultado de ensayo real, se

requiere una interpolación entre dos resultados de ensayo adyacentes.

En cuanto al módulo de elasticidad, se debe obtener su valor medio, por medio de la

siguiente relación que incluye una corrección respecto al módulo de elasticidad en

flexión pura:

(∑

)

Donde,

: Modulo de elasticidad promedio

: i-esimo valor del módulo de elasticidad, en MPa

n : Tamaño de la muestra



Los valores del percentil 5% de resistencia, junto con el promedio del módulo de

elasticidad, deben corregirse respecto a las siguientes condiciones normalizadas:

- Contenido de humedad único, ajustando todos los valores a un 12%. La forma de corregir es la siguiente:

Para la resistencia a la flexión y a la tracción, no es necesaria la corrección.

Para la resistencia a la compresión paralela, se debe aplicar una corrección del 3% por cada variación del 1% del contenido de humedad.

Para el módulo de elasticidad, se debe aplicar una corrección del 1% por cada variación del 1% del contenido de humedad.

- Medidas de las piezas y longitud de ensayo, corrigiendo el percentil 5 de resistencia a la flexión y tracción paralela a un ancho de referencia (altura de viga) de 150 mm. Se debe dividir por:

(

)

Finalmente, los valores característicos de la resistencia se calculan mediante la

siguiente relación:

Donde,

: Valor característico

: Valor medio de los valores corregidos del percentil del 5%, ponderando según

el número de piezas de cada muestra.

: Factor de corrección por muestreo en función del número y tamaño de la

muestras, según tabla 2.7

: Factor de corrección por variabilidad, que tiene en cuenta la menor

variabilidad de los valores de entre las muestras en el caso de clasificación

mecánica respecto a la clasificación visual, según tabla 2.8



Tabla 2.7: Valores de corrección por muestreo según EN 384

Número de muestras

Número de probetas en las muestras más pequeñas

50 100 150 200

1 0,80 0,84 0,88 0,90

2 0,85 0,90 0,92 0,93

3 0,91 0,95 0,96 0,96

4 0,96 1,00 1,00 1,00

5 1,00 1,00 1,00 1,00

Nota: Valores aproximados del gráfico para Ks entregado por la norma EN 384:2010

Fuente: EN 384

Tabla 2.8: Valores de factor de corrección por variabilidad según EN 384

Propiedad / método de clasificación Kv

Resistencia a la tracción y a la compresión en sentido paralelo 1,0

Resistencia a la flexión con clasificación mecánica cuando su valor característico es mayor a 30 MPa, y para todas las clasificaciones

visuales

1,0

Resistencia a la flexión con clasificación mecánica cuando su valor característicos es menor o igual a 30 MPa

1,12

Resistencia al cizalle y resistencia a la tracción perpendicular 1,0

Fuente: EN 384

El valor característico de densidad se obtiene del valor del percentil 5 clasificando

todos los datos de ensayo de la muestra en orden creciente. El percentil 5 es el valor

por debajo del cual se encuentra el 5% de los resultados. Si este valor no corresponde

a un resultado de ensayo real se debe interpolar linealmente entre los resultados de

densidad adyacentes. Además, cuando el contenido de humedad de la madera sea

mayor al 12%, la densidad debe disminuirse un 0,5% por cada variación del 1% del

contenido de humedad; y cuando el contenido de humedad sea menor al 12%, la

densidad debe aumentarse un 0,5% por cada variación del 1% del contenido de

humedad.



3. RESULTADOS

3.1 Clasificación visual estructural

Se clasificaron 1.037 piezas de madera aserrada escuadría 45x95 (2x4) de 3,2 m y 4 m de largo, en estado seco (humedad bajo el 19%). Cada pieza de madera se clasificó por las dos normas de interés: NCh 1970/1 y NCh 1207. La tabla 3.1 muestra las cantidades de piezas clasificadas simultáneamente en los grados estructurales de ambas normas, donde se puede apreciar lo restrictiva que es la norma de clasificación de especies coníferas en los grados N°1 al N°4, respecto a los grados GS, G1 y G2 de la norma NCh 1207. La mayoría de las piezas clasificadas en los grados GS, G1 y G2 clasifican en el grado estructural N°3 de la norma NCh1970/2, y existe un número considerable de piezas clasificadas en grado según norma NCh 1207, pero que para la norma NCh 1970/2 son consideradas como rechazo, principalmente por las restricciones de velocidad de crecimiento, y tamaño de nudos en el borde de la cara y en el canto. Tabla 3.1: Cantidades de piezas clasificadas según normas visuales NCh 1970/2 y NCh 1207

Grados NCh 1970/2

Grados NCh 1207

GS G1 G2 total

N°1 - - - -

N°2 - 1 - 1

N°3 176 308 399 883

N°4 5 28 43 76

Rechazo 7 24 46 77

total 188 361 488 1.037

En las figuras 3.1 a 3.4 se observa la medición de algunas de las características que se consideraron en la clasificación estructural: tamaño de nudos, desviación de fibra, presencia de médula y velocidad de crecimiento, respectivamente. En tanto, la figura 3.5 expone la apariencia de la madera clasificada bajo la norma NCh 1207.



Figura 3.1: Medición de tamaño de nudos

Fuente: Laboratorio de Madera Estructural del Instituto Forestal (LME-INFOR)

Figura 3.2: Medición de la desviación de fibra




Figura 3.3: Medición de la presencia de médula


Figura 3.4: Medición de la velocidad de crecimiento




Figura 3.5: Apariencia de los grados visuales estructurales de pino oregón


GS

G2

G1



3.2 Ensayos físicos y mecánicos

Las 1.037 piezas de pino oregón clasificadas en los grados GS, G1 y G2 según norma

NCh 1207, se utilizaron para realizar los ensayos físicos y mecánicos según la

distribución que aparece en la tabla 3.2. Para el caso de las piezas clasificadas según

norma NCh 1970/2, sólo se consideró para el análisis de resultados el grado estructural

N°3, ya que fue el único que presentó un número suficiente de piezas en grado que

asegura por lo menos 30 piezas por grado estructural para cada tipo de ensayo (ver

tabla 3.3).

Tabla 3.2: Cantidad de piezas en grados NCh 1207 por tipo de ensayo

Tipo de ensayo GS G1 G2 Total

Flexión

62 125 151 338

Tracción paralela

72 119 185 376

Compresión paralela

54 117 152 323

Total

188 361 488 1.037

Tabla 3.3: Cantidad de piezas en grado NCh 1970/2 por tipo de ensayo

Tipo de ensayo N°1 N°2 N°3 N°4 Rechazo Total

Flexión

- - 301 27 10 338

Tracción paralela

- - 307 29 40 376


- 1 275 20 27 323

Total

- 1 883 76 77 1.037



Las tablas 3.4, 3.5, 3.6 y 3.7 muestran la estadística descriptiva de los resultados de los

ensayos de resistencia en flexión, rigidez en flexión, resistencia a la tracción paralela y

resistencia a la compresión paralela. En todas las propiedades se observa una

tendencia clara de una mayor resistencia o rigidez promedio al mejorar la calidad del

grado estructural bajo norma NCh 1207; además el grado estructural N°3 (NCh1970/2)

presenta estadísticas similares a las correspondientes al grado G1.

Para el caso de la resistencia en flexión se observaron valores promedio que fluctuaron

entre 52,8 MPa y 36,8 MPa, con variaciones entre 30% y 36% (tabla 3.4). La rigidez en

flexión presentó valores promedio que se movieron entre valores cercanos a 9.600

MPa y 12.500 MPa, con variaciones de 20% a 32% (tabla 3.5). En tanto, la resistencia a

la tracción paralela presentó promedios entre 24,4 MPa y 16,9 MPa, con coeficientes

de variación entre 28% y 42% (tabla 3.6). Finalmente la resistencia a la compresión

paralela obtuvo valores promedio entre 33,4 MPa y 25,7 MPa, con variaciones

cercanas al 20% (tabla 3.7).

En cuanto a los tipos de falla, el ensayo de flexión evidenció fallas típicas por tracción

en las fibras inferiores de las vigas y compresión en las fibras sobre el eje neutro (figura

3.6). En los ensayos de tracción paralela se observaron fallas en las fibras por tracción

pura (figura 3.7). Finalmente, en los ensayos de compresión paralela se observó la

compresión de las fibras sin efectos de pandeo (figura 3.8)

Tabla 3.4: Resistencia a la flexión, por grado estructural, de madera de pino oregón a

un 12% de humedad

Descripción

MORf,12% MORf,12% MORf,12% MORf,12%

GS G1 G2 N°3

(NCh 1207) (NCh 1207) (NCh 1207) (NCh 1970/2)

Promedio [MPa] 52,8 41,7 36,8 42,2

valor mínimo [MPa] 21,7 11,9 3,6 3,6

valor máximo [MPa] 94,0 94,2 76,8 92,7

rango [MPa] 72,2 82,3 73,3 89,1

desviación estándar [MPa] 15,6 14,8 13,3 15,1

Coeficiente de variación 30% 36% 36% 36%

tamaño muestra 62 125 151 301



Tabla 3.5: Rigidez en flexión, por grado estructural, de madera de pino oregón a un

12% de humedad

Descripción

Ef,12% Ef,12% Ef,12% Ef,12%

GS G1 G2 N°3

(NCh 1207) (NCh 1207) (NCh 1207) (NCh 1970/2)

Promedio [MPa] 12.488 10.689 9.599 10.696

valor mínimo [MPa] 5.983 5.423 2.403 2.403

valor máximo [MPa] 19.387 36.611 17.071 36.611

rango [MPa] 13.404 31.188 14.668 34.208

desviación estándar [MPa] 2.473 3.368 2.653 3.145



Tabla 3.6: Resistencia en tracción paralela, por grado estructural, de madera de pino

oregón a un 12% de humedad

Descripción

Rtp,12% Rtp,12% Rtp,12% Rtp,12%

GS G1 G2 N°3

(NCh 1207) (NCh 1207) (NCh 1207) (NCh 1970/2)

Promedio [MPa] 24,4 19,1 16,9 19,7

valor mínimo [MPa] 14,0 4,6 5,7 4,6

valor máximo [MPa] 42,5 60,9 48,1 48,6

rango [MPa] 28,5 56,2 42,3 44,0




Tabla 3.7: Resistencia en compresión paralela, por grado estructural, de madera de

pino oregón a un 12% de humedad

Descripción

Rcp,12% Rcp,12% Rcp,12% Rcp,12%

GS G1 G2 N°3

(NCh 1207) (NCh 1207) (NCh 1207) (NCh 1970/2)

Promedio [MPa] 33,4 27,9 25,7 28,3

valor mínimo [MPa] 22,2 17,2 8,9 15,9

valor máximo [MPa] 54,2 41,6 38,5 54,2

rango [MPa] 32,0 24,3 29,6 38,3






Figura 3.6: Fallas por flexión en piezas de pino oregón


Figura 3.7: Fallas por tracción paralela en piezas de pino oregón




Figura 3.8: Fallas por compresión paralela en piezas de pino oregón


3.3 Valores admisibles y característicos

Los valores admisibles y característicos de resistencia en flexión, resistencia a la

tracción paralela, resistencia a la compresión paralela, módulo de elasticidad en flexión

y densidad, obtenidos para los grados estructurales de pino oregón, según las normas

chilena (NCh 3028/2) y australiano-neozelandesa (AS/NZS 4063.2), se observan en las

tablas 3.8 y 3.9 respectivamente.

En tanto, en el caso de la norma europea (EN 384), solo se determinaron los valores

característicos para la resistencia en flexión, módulo de elasticidad en flexión y

densidad; debido a que los esquemas de ensayo de resistencia a la tracción paralela y

resistencia a la compresión paralela se alejan mucho de lo especificado por la norma

de ensayos europea EN 408: Estructuras de madera – Madera aserrada y madera

laminada encolada para uso estructural – Determinación de algunas propiedades

físicas y mecánicas. Además, la determinación de la resistencia en flexión, módulo de

elasticidad en flexión y densidad son suficientes para asignar un grado estructural a

una clase resistente definida en la norma europea EN 338.



Tabla 3.8: Valores admisibles para madera estructural de pino oregón según normativa

chilena

Grado estructural

Resistencia admisible Módulo

de Elasticidad

Densidad característica

[MPa] [MPa] [kg/m3]

Flexión Tracción paralela


(E) (p12) (ff) (ftp) (fcp)

GS (NCh 1207)

13,0 7,1 12,7 12.488 402

G1 (NCh 1207)

9,0 4,3 10,4 10.689 389

G2 (NCh1207)

7,1 3,6 10,4 9.599 388

N°3 (NCh 1970/2)

9,3 4,1 11,1 10.696 388

Tabla 3.9: Valores característicos para madera estructural de pino oregón según

normativa australiano-neozelandesa

Grado estructural

Resistencia característica Módulo de Elasticidad

Característico Densidad

característica

[MPa] [MPa] [kg/m3]

Flexión Tracción paralela


(E) (p12) (f'b) (f't) (f'c)

GS (NCh 1207)

32,4 17,4 29,7 12.021 465

G1 (NCh 1207)

22,0 9,5 25,7 9.464 461

G2 (NCh1207)

16,2 7,8 24,6 7.836 453

N°3 (NCh 1970/2)

20,3 10,0 26,0 8.978 459



Tabla 3.10: Valores característicos para madera estructural de pino oregón según

normativa europea

Grado estructural

Resistencia característica

Módulo de Elasticidad Característico

Densidad

[MPa] (E0,medio) (E0,05) (pk) (pmedio)

Flexión [MPa] [MPa] [kg/m3] [kg/m3]

(fm,k)

GS (NCh 1207)

20,2 13.509 8.450 403 487

G1 (NCh 1207)

15,0 11.199 6.451 389 483

G2 (NCh1207)

12,2 9.808 5.490 387 474

N°3 (NCh 1970/2)

16,0 11.211 6.184 388 479

Para el mercado chileno, la madera de pino oregón clasificada en los grados GS, G1 y

G2, presenta valores admisibles mayores que los especificados para la madera de pino

radiata en las mismas calidades visuales, exceptuando la propiedad de resistencia a la

tracción paralela para los grados G1 y G2 (tabla 3.11). La resistencia a la flexión

presenta incrementos superiores al 18% en cada grado estructural, mientras que la

resistencia a la compresión paralela presenta diferencias superiores al 40%. Para el

caso del módulo de elasticidad, el incremento promedio en el valor característico es

del 11%.

En el mercado australiano se puede asignar un “grado-F” a cualquier especie maderera

en función de su calidad estructural. Una alternativa para asignar un grado-F es

mediante la realización de ensayos de piezas de tamaño comercial, clasificada por su

resistencia bajo cualquier método de clasificación (pruebas “in-grade”), y su respectiva

determinación de valores característicos. Los valores obtenidos de los ensayos para

resistencia en flexión, resistencia en tracción paralela, resistencia en compresión

paralela, resistencia al cizalle paralelo y módulo de elasticidad; deben ser mayores o

iguales a los valores característicos especificados para el grado-F asignado.

En la tabla 3.12 se observan los valores característicos asignados a cada grado-F

definidos en la normativa australiana de cálculo estructural en madera AS 1720.1,

desde donde se puede concluir que la madera de pino oregón chileno corresponde a

las siguientes calidades:

- El grado estructural GS (NCh 1207) corresponde al grado australiano F11

- El grado estructural G1 (NCh 1207) corresponde al grado australiano F7

- El grado estructural G2 (NCh 1207) corresponde al grado australiano F5

- El grado estructural N°3 (NCh 1970/2) corresponde al grado australiano F7



Debido a que los esquemas de ensayos utilizados en el presente estudio son idénticos

a los requeridos por el mercado australiano, especificados en la norma AS/NZS 4063.1:

Caracterización de madera estructural – Parte 1: métodos de ensayo; los resultados

son totalmente válidos, faltando sólo caracterizar la propiedad de resistencia al cizalle

paralelo.

En el mercado europeo existe un sistema de clases resistentes para madera de

coníferas, mediante el cual se puede asignar una familia de valores para el diseño en

función de la calidad estructural de madera de cualquier especie u origen geográfico.

Los valores característicos de las clases resistentes están definidos en la norma

europea EN 338: Clases resistentes, y se pueden observar en la tabla 3.13. Una

población de madera puede asignarse a una clase resistente, si los valores

característicos de la resistencia a la flexión y de la densidad son mayores o iguales a los

valores establecidos para la clase resistente asignada; y si el valor característico medio

de su módulo de elasticidad en flexión es mayor o igual al percentil del 95% del valor

indicado en la tabla 3.13 para dicha clase resistente.

Basado en los resultados obtenidos para el pino oregón chileno, se puede asignar las

siguientes calidades:

- El grado estructural GS (NCh 1207) corresponde a la clase resistente C 20

- El grado estructural G1 (NCh 1207) corresponde a la clase resistente C 14

- El grado estructural G2 (NCh 1207) no es posible ser asignado a una clase

resistente

- El grado estructural N°3 (NCh 1970/2) corresponde a la clase resistente C 16

Tabla 3.11: Comparación de valores característicos de pino oregón y pino radiata

clasificado según norma chilena NCh 1207

Grado estructural

Especie

Resistencia admisible [MPa]

Módulo de Elasticidad

Característico [MPa]

(E)

Flexión (ff)

Tracción paralela

(ftp)


(fcp)

GS p. oregón 13,0 7,1 12,7 12.488

p. radiata 11,0 6,0 8,5 10.500

G1 p. oregón 9,0 4,3 10,4 10.689

p. radiata 7,5 5,0 7,5 10.000

G2 p. oregón 7,1 3,6 10,4 9.599

p. radiata 5,4 4,0 6,5 8.900



Tabla 3.12: Valores característicos de los grados-F en el sistema australiano

Grado

Tensión característica,[Mpa] Módulo de

elasticidad

promedio

característico

[Mpa]

Módulo

de rigidez

[Mpa]

Tensión

en

flexión

Tracción paralela a la

fibra Corte

en

viga

Compresión

paralela a

la fibra Madera

latifoliadas

Madera

coníferas

F34 84 51 42 6,1 63 21.500 1.430

F27 67 52 34 5,1 51 18.500 1.230

F22 55 34 29 4,2 42 16.000 1.070

F17 42 25 22 3,6 34 14.000 930

F14 36 22 19 3,3 27 12.000 800

F11 31 18 15 2,8 22 10.500 700

F8 22 13 12 2,2 18 9.100 610

F7 18 11 8,9 1,9 13 7.900 530

F5 14 9 7,3 1,6 11 6.900 460

F4 12 7 5,8 1,3 8,6 6.100 410

Fuente: AS 1720.1

Tabla 3.13: Valores característicos de las clases resistentes para coníferas en el sistema

europeo

C14 C16 C18 C20 C22 C24

Propiedades de Resistencia [MPa]

Flexión 14 16 18 20 22 24

Tracción paralela a la fibra 8 10 11 12 13 14

Tracción perpendicular a la fibra 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4

Compresión paralela a la fibra 16 17 18 19 20 21

Compresión perpendicular a la fibra

2,0 2,2 2,2 2,3 2,4 2,5

Cizalle 3,0 3,2 3,4 3,6 3,8 4,0

Propiedades de rigidez [GPa]

Módulo de elasticidad medio paralelo a la fibra

7 8 9 9,5 10 11

Módulo de elasticidad paralelo a la fibra (percentile 5%)

4,7 5,4 6,0 6,4 6,7 7,4

Módulo de elasticidad medio perpendicular a la fibra

0,23 0,27 0,30 0,32 0,33 0,37

Módulo de rigidez medio 0,44 0,5 0,56 0,59 0,63 0,69

Densidad [kg/m3]

Densidad característica 290 310 320 330 340 350

Densidad media 350 370 380 390 410 420

Fuente: EN 338



4. CONCLUSIONES

Las principales características de la madera de pino oregón que limitan su uso

estructural, basado en los criterios de clasificación visual de normas chilenas, son la

velocidad de crecimiento, y el tamaño de nudos en el borde de la cara y en el canto.

Los ensayos mecánicos evidenciaron que las propiedades de resistencia y rigidez

aumentaron al mejorar la calidad estructural de la madera. Además, se evidenciaron

tipos de falla típicas en los ensayos de flexión, tracción paralela a la fibra y compresión

paralela a la fibra.

Los valores característicos de resistencia y rigidez de los grados estructurales de pino

oregón, clasificada según norma chilena NCh 1207, son superiores a los especificados

para pino radiata en las mismas calidades estructurales, exceptuando sólo la propiedad

de resistencia a la tracción paralela.

Bajo el estándar australiano, los valores característicos determinados para la madera

de pino oregón evidenciaron que todos los grados estructurales visuales bajo norma

chilena cumplen con los requerimientos de resistencia y rigidez que exige el sistema de

grados-F de dicho mercado.

Finalmente, bajo el estándar europeo, los valores característicos determinados para la

madera de pino oregón, evidencian que lo grados estructurales visuales GS, G1 y N°3

cumplen con los requerimientos de resistencia, rigidez y densidad que exige el sistema

de clases resistentes para el mercado europeo. La calidad visual G2 presentó valores

característicos menores a los requeridos por el sistema de clases resistentes.



5. REFERENCIAS

Australian Standard (AS), 2007. AS 1720.1: Timber structures- Design Methods.

Australian/New Zealand Standard (AS/NZS), 2010. AS/NZS 4063.2: Characterization of

structural timber . Part 2: Determination of characteristic values.

Comité Europeo de Normalización (CEN), 2010. EN 384: Madera estructural-

Determinación de los valores característicos de las propiedades mecánicas y la

densidad

Comité Europeo de Normalización (CEN), 2010. EN 338: Madera estructural – Clases

resistentes.

Instituto Nacional de Normalización (INN), 1988. NCh 1970/2: Maderas – Parte 2:

Especies coníferas – Clasificación visual para uso estructural – Especificaciones de los

grados de calidad.

Instituto Nacional de Normalización (INN), 2005. NCh 1207: Pino radiata –

Clasificación visual para uso estructural – Especificaciones de los grados de calidad

Instituto Nacional de Normalización (INN), 2006. NCh 3028/1: Madera estructural –

Determinación de propiedades físicas y mecánicas de la madera clasificada por su

resistencia – Parte 1: Métodos de ensayo en tamaño estructural.

Instituto Nacional de Normalización (INN), 2008. NCh 3028/2: Madera estructural –

Determinación de propiedades físicas y mecánicas de la madera clasificada por su

resistencia – Parte 2: Muestreo y evaluación de los valores característicos de piezas en

tamaño estructural.



6. ANEXOS

6.1 Determinación de valores característicos de resistencia y rigidez en flexión según

NCh 3028/2 para grado estructural GS

fb,12

[MPa] Eai2

[Mpa] densidad 12%

[kg/m3]

Promedio 52,8 12.488 465

valor mínimo 21,7 5.983 358

valor máximo 94,0 19.387 620

rango 72,2 13.404 262

desviación estándar 15,6 2.473 46

suma 3.271 774.259 28.846

tamaño muestra 62 62 62

Estadístico percentil 5% 3,1 3,1 3,1

Valor percentil 5 27,3

403

Factor seguridad + duración carga 1 /2,1 1,0

valor característico 13,0 12.488 403




AS/NS 4063.2 para grado estructural GS

MRf

[Mpa] E

[Mpa] Densidad [kg/m3]

Promedio 52,0 12.390,7 467

valor mínimo 21,6 6.100,4 361

valor máximo 92,4 18.382,9 613

rango 70,8 12.282,5 253

desviación estándar 15,2 2.392,0 46

suma 3.226,7 768.220,9 28.975


Promedio logarítmico de los

datos 3,906 9,405 desviación estándar logarítmica 0,315 0,202

Valor promedio para E

12.391 Coeficiente Kz 1,15 1,15 Valor percentil 5, E05

8.711

Valor percentil 5, f05 29,6 Factor de muestreo, ks 0,971 0,970 0,991

Coeficiente de variación, VE

20,5% Coeficiente de variación, VR 32,3%

Coeficiente de variación, Vp

10%

n 62 62 62

Factor de modificación av 1,127 valor característico 32,4

463

Ek, promedio1

12.021 Ek, promedio2

12.072

Ek

12.021




EN 384 para grado estructural GS

MRf [Mpa] E [Mpa] Densidad [kg/m3]

Promedio 52 12.461 466

valor mínimo 22 6.025 359

valor máximo 92 19.026 617

rango 71 13.001 258

desviación estándar 15 2.443 46

suma 3.227 772.551 28.901




12.461 Ek,promedio

13.509

Valor percentil 5, f05 27,0 8449,6 404

kh 1,10 Factor de muestreo, ks 0,820 Factor variabilidad tipo

clasificación 1,00 valor característico 20,18

404

Eo,medio

13.509




NCh 3028/2 para grado estructural G1

fb,12[MPa] Eai2 [Mpa] densidad 12%

[kg/m3]

Promedio 41,7 10.689 469


valor máximo 94,2 36.611 748

rango 82,3 31.188 401


suma 5.212 1.336.095 58.112


Estadístico percentil 5% 6,3

6,2


395






AS/NZS 4063.2 para grado estructural G1

MRf

[Mpa] E [Mpa] Densidad [kg/m3]

Promedio 41,6 10.657,8 469

valor mínimo 11,9 5.614,2 350

valor máximo 91,0 35.985,0 744

rango 79,0 30.370,8 394


suma 5.203,4 1.332.222,5 58.153






6.804





12%

n 125 125 124


465

Ek, promedio1


9.464

Ek

9.464




EN 384 para grado estructural G1

MRf


Promedio 42 10.684 469



rango 79 30.930 398

desviación estandar 15 3.333 56

suma 5.203 1.335.449 58.127


Estadistico percentil 5% 6,3 6,3 6,2


10.684 Ek,promedio

11.199



clasificación 1,00 valor carasteristico 15,01

395

Eo,medio

11.199




NCh 3028/2 para grado estructural G2

fb,12[MPa] Eai2 [Mpa] densidad 12%

[kg/m3]

Promedio 36,8 9.599 460


valor máximo 76,8 17.071 667

rango 73,3 14.668 319


suma 5.554 1.449.512 69.385




389






AS/NZS 4063.2 para grado estructural G2

MRf


Promedio 36,9 9.629,6 458

valor mínimo 3,6 2.369,6 350

valor máximo 77,3 16.847,6 666

rango 73,7 14.478,1 316


suma 5.579,3 1.454.069,6 69.227






5.647





11%

n 151 151 151


456

Ek, promedio1

9.353 Ek, promedio2

7.836

Ek

7.836




EN 384 para grado estructural G2


Promedio 37 9.614 459



rango 74 14.612 318


suma 5.579 1.451.748 69.311




9.614 Ek,promedio

9.808




389

Eo,medio

9.808



6.10 Determinación de valores característicos de resistencia y rigidez en flexión

según NCh 3028/2 para grado estructural N°3

fb,12[MPa] Eai2 [Mpa]

densidad 12% [kg/m3]

Promedio 42,2 10.696 464


valor máximo 92,7 36.611 662

rango 89,1 34.208 315


suma 12.714 2.108.355 139.239




389






según AS/NZS 4063.2 para grado estructural N°3


Promedio 42,3 10.671,4 464

valor mínimo 3,6 2.369,6 350

valor máximo 92,4 35.985,0 666

rango 88,9 33.615,4 316


suma 12.724,1 3.212.087,7 139.294


Promedio logarítmico de los datos 3,671 9,236

desviación estándar logarítmica 0,407 0,286



6.408





11%

n 301 301 300


462

Ek, promedio1


8.978

Ek

8.978




según EN 384 para grado estructural N°3


Promedio 42 10.693 464



rango 89 34.024 316


suma 12.724 3.218.524 139.255




10.693 Ek,promedio

11.211




391

Eo,medio

11.211



6.13 Determinación de valores característicos de resistencia a la tracción paralela

según NCh 3028/2 para grado estructural GS

ft,12[MPa] densidad 12% [kg/m3]

Promedio 24,4 462

valor mínimo 14,0 384,1

valor máximo 42,5 697,4

rango 28,5 313,3

desviación estándar 6,8 48,7

suma 1.760 33.283

tamaño muestra 72 72

Estadístico percentil 5% 3,60 3,60

Valor percentil 5 14,9 404

Factor seguridad + duración carga 1 /2,1

valor característico 7,1 404


según AS/NZS 4063.2 para grado estructural GS

MR [Mpa] Densidad [kg/m3]

Promedio 24,3 464

valor mínimo 14,0 386

valor máximo 42,5 697

rango 28,5 311

desviación estándar 6,7 49

suma 1.748,2 33.438


Promedio logarítmico de los datos 3,154

desviación estándar logarítmica 0,266

Coeficiente Kz 1,15 Valor percentil 5, f05 15,1 Factor de muestreo, ks 0,978 0,991

Coeficiente de variación, VR 27,1% Coeficiente de variación, Vp

10%

n 72 72

Factor de modificación av 1,179 valor característico 17,4 460




según NCh 3028/2 para grado estructural G1


Promedio 19,1 466



rango 56,2 739,7


suma 2.270 55.402







según AS/NZS 4063.2 para grado estructural G1


Promedio 18,9 468


valor máximo 56,9 1.125

rango 52,2 762


suma 2.253,4 55.654






18%

n 119 119







Promedio 16,9 449



rango 42,3 220,3


suma 3.120 83.140







según AS/NZS 4063.2 para grado estructural G2


Promedio 16,8 451



rango 41,4 219


suma 3.106,5 83.418






9%

n 185 185







Promedio 19,7 458



rango 44,0 118,9


suma 6.061 140.745







según AS/NZS 4063.2 para grado estructural N°3


Promedio 19,7 460


valor máximo 48,3 1.125

rango 43,7 762


suma 6.033,1 141.301






14%

n 307 307




6.21 Determinación de valores característicos de resistencia a la compresión paralela

según NCh 3028/2 para grado estructural GS

fc,12[MPa] densidad 12% [kg/m3]

Promedio 33,4 468



rango 32,0 284,6


suma 1.805 25.293




Factor seguridad + duración carga 1 / 1,9


6.22 Determinación de valores característicos de resistencia a la compresión

paralela según AS/NZS 4063.2 para grado estructural GS


Promedio 32,7 473



rango 29,8 295


suma 1.768,0 25.516






11%

n 54 54







Promedio 27,8 449



rango 26,6 213,5


suma 2.970 48.021







paralela según AS/NZS 4063.2 para grado estructural G1


Promedio 28,0 444



rango 24,5 230


suma 2.993,2 47.525






9%

n 107 107







Promedio 25,5 450



rango 29,2 165,9


suma 3.617 63.915







paralela según AS/NZS 4063.2 para grado estructural G2


Promedio 25,5 447



rango 27,9 151


suma 3.625,3 63.524






8%

n 142 142







Promedio 28,3 454



rango 38,3 126,6


suma 7.779 124.919







paralela según AS/NZS 4063.2 para grado estructural N°3


Promedio 28,1 455



rango 36,2 262


suma 7.732,1 125.257






10%

n 275 275


OFICINA DIAGUITAS

Km 5 costado aeródromo La Florida, La Serena

Fono / Fax: (56-51) 543627

SEDE METROPOLITANA

Sucre 2397, Ñuñoa, Santiago

Fono: (56-2) 23667100. Fax: (56-2) 23667131

SEDE BIO BIO

Camino a Coronel km 7,5, San Pedro de la Paz, Concepción

Fono / Fax: (56-41) 2853260

SEDE VALDIVIA

Fundo Teja Norte s/n, Valdivia

Fono: (56-63) 218968

OFICINA PATAGONIA

Camino Coyhaique Alto km 4, Coyhaique

Fono: (56) 98831860

www.infor.cl

www.construccionenmadera.cl

grados estructurales de la madera …biblioteca.infor.cl/datafiles/31013.pdf · estructural de...

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