Contribución de la deflexión por cortante en la deflexión total de elementos de guadua laminada solicitados a flexión

Abstract

En el presente trabajo se determinó la deflexión total de probetas de guadua laminada solicitadas a flexión, orientadas en sentido radial y tangencial, y las deflexiones producidas por los esfuerzos cortantes, con el fin de establecer su contribución respecto a la deflexión total, en el rango elástico lineal del material. Para ello: (i) se determinó experimentalmente el módulo de elasticidad a cortante G y el módulo de elasticidad E paralelo a las fibras, este último se determinó de dos maneras, la primera de ellas a partir del desplazamiento en el centro de la luz, para tal caso se identificó como el módulo de elasticidad aparente E_a, y la segunda con base en las deformaciones longitudinales a compresión ε_sup y a tensión ε_inf de las fibras externas en el tercio medio de la probeta, las cuales al ser diferentes se obtienen módulos diferentes, que se nombraron como módulo de elasticidad a compresión E_c y a tensión E_t, (ii) se obtuvo la deflexión causada por los esfuerzos cortantes mediante el método de la carga unitaria y, (iii) se calculó la contribución de la deflexión por cortante en la deflexión total de las vigas. Finalmente, se proponen valores de la relación longitud - altura de una probeta, a partir de los cuales la contribución de la deflexión por cortante se puede considerar como despreciable.

El ensayo y la determinación del módulo de elasticidad E y el módulo de elasticidad a cortante G de las probetas de guadua laminada, se efectuó siguiendo un procedimiento basado en la norma ASTM D 198 – 99 (ASTM,2000), debido a que en la literatura y la normatividad no existe reglamentación de ensayos en guadua laminada y la norma referida describe un ensayo de una viga de cuatro puntos en madera.

Así mismo, se realizó el ensayo de humedad en cada una de las probetas, mediante el secado y la utilización del medidor digital de humedad. Finalmente, se realizó el análisis visual y de tacto del corrimiento de las fibras en la matriz de parénquima, a su vez mediante el registro fotográfico se identificaron las formas de falla presentes en los ensayos de flexión realizados, dentro de los cuales se identificaron dos tipos; por flexión y por cortante.

De la investigación, se concluyó que la relación L/h para vigas con láminas verticales debe ser mayor a 16 para que la contribución de la deflexión por cortante sea menor que 5%. En el caso de láminas horizontales la relación debe ser mayor a 20 para obtener una contribución de la deflexión por cortante menor que 5%. (Texto tomado de la fuente)

The scope of this research work consisted in study the deflection of laminated guadua specimens requested by bending, oriented in a radial and tangential direction. In particular, deflections produced by shear forces were obtained, in order to establish their contribution with respect to the total deflection, in the linear and elastic range of the material. To do this: (i) the shear elasticity modulus G and the elasticity modulus E parallel to the fibers were determined experimentally, the latter was determined in two ways, the first, using the displacement in the middle of the span, for this case it was identified as the apparent elasticity modulus Ea; the second way based on the maximum strains by compression εsup and tension εinf , which being different it was labeled as compression elasticity modulus Ec and tensión modulus Et, (ii) the deflection caused by shear forces was obtained by the unit load method and, (iii) the contribution of shear deflection in the total deflection of the beams was calculated. From the above, values of the length - height ratio of a specimen are proposed, from which the contribution of shear deflection can be considered negligible. The tests on bamboo laminated and the determination of the elastic modulus E and the modulus of elasticity in shear G, werw carried out following a procedure based on the ASTM D 198 – 99 (ASTM, 2000), because there is not standards for bamboo laminated. Likewise, the moisture content test was carried out in each of the specimens, by drying and using the digital humidity meter. Finally, analysis was performed visual and touch the switch of the fibers in the matrix of parenchyma and also through the image record is identified the failure in the bending tests performed, within which two types were identified, bending and shear. From the investigation, it was concluded that the ratio of fracLh for beams with vertical slats should be greater than 16 to have a shear deflection contribution of less than 5 %. In the case of horizontal slats the ratio should be greater than 20 to obtain a shear deflection contribution of less than 5 %.