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“DETERMINACIÓN DE GRADOS ESTRCUTURALES DEL 
NOTHOFAGUS ALPINA (RAULÍ) MEDIANTE MÉTODOS DE 
VIBRACIONES COMO HERRAMIENTA NO DESTRUCTIVA Y SU 
CORRELACIÓN CON MÉTODOS MECÁNICOS” 
JAVIERA PADILLA REYES 
 
PROYECTO DE TÍTULO PARA OPTAR AL TÍTULO DE 
INGENIERO CIVIL 
INDICE DE CONTENIDOS 
1. Introducción y objetivos 
2. Marco teórico 
 2.1 Estructura de la madera 
 2.2 Propiedades físicas de la madera 
 2.3 Propiedades mecánicas de la madera 
 2.4 Clasificación estructural de la madera 
3. Metodología 
 3.1 Clasificación visual 
 3.2 Módulo de elasticidad dinámico 
 3.3 Módulo de elasticidad a flexión estática y tensión de rotura 
 3.4 Ajuste del contenido de humedad 
 3.5 Determinación de grados estructurales a partir del módulo de elasticidad 
 dinámico 
4. Resultados y discusión 
5. Conclusiones 
1. INTRODUCCIÓN Y OBJETIVOS 
1. Introducción y objetivos 
Ejemplos de utilización de madera 
como material estructural 
Fuente: INE. Edificación 2011 
Nothofagus Alpina 
1. Introducción y objetivos 
Clasificación estructural: 
Clasificación visual 
Clasificación mecánica 
Clasificación dinámica 
EXTRANJERO 
1. Introducción y objetivos 
Clasificación estructural: 
Clasificación visual 
Clasificación mecánica 
Clasificación dinámica 
CHILE 
1. Introducción y objetivos 
Objetivo: 
Determinar mediante métodos basados en vibraciones, el grado 
estructural de las piezas de madera de la especie Nothofagus alpina. 
Esto mediante la determinación del módulo de elasticidad dinámico y 
su correlación con los resultados de ensayos de flexión estática. 
 *) Determinar una relación empírica que vincule los resultados 
 dinámicos con los de flexión estática. 
 *) Establecer valores representativos de módulo de elasticidad 
 dinámico para cada grado estructural ensayado correspondiente 
 para la especie en estudio. 
2. Marco teórico 
2.1 Estructura de la madera 
Estructura general del árbol 
CO2 
Agua + minerales 
Savia 
+ Fotosíntesis = Celulosa 
2.1 Estructura de la madera 
Corte representativo 
Tejido vegetal hueco 
Esquema representativo del tejido vegetal Estructura celular 
Pared celular constituida 
por celulosa 
2.2 Propiedades físicas de la madera 
Densidad 
Contenido de humedad 
La madera es un material higroscópico: 
- Capta y cede agua. 
- Masa y volumen varían con el C.H. 
Presencia de agua libre y ligada. 
1. Bajo PSF: Se incrementa la 
resistencia de la madera. 
 
2. Sobre PSF: No incide en la 
resistencia de la madera. 
 
A mayor densidad mayor 
resistencia. 
 
2.3 Propiedades mecánicas de la madera 
Carga – Esfuerzo - 
Deformación 
Curva tensión-deformación 
Indican la capacidad para resistir fuerzas externas, de acuerdo a esto 
serán los usos que se le de y las dimensiones necesarias. 
Ley de Hooke – Módulo de 
elasticidad 
𝜎𝐿𝐸: Tensión de límite elástico 
𝜀𝐿𝐸: Deformación de límite elástico 
𝜎𝐿𝐸 
𝜀𝐿𝐸 
1 
E 
2.3 Propiedades mecánicas de la madera 
Ley de Hooke – Módulo de 
elasticidad 
Carga – Esfuerzo - 
Deformación 
E no es medida de resistencia , 
sino de rigidez. 
Curva tensión-deformación 
𝜎𝐿𝐸: Tensión de límite elástico 
𝜀𝐿𝐸: Deformación de límite elástico 
𝜎𝐿𝐸 
𝜀𝐿𝐸 
1 
E 
2.3 Propiedades mecánicas de la madera 
¿ Cómo determinar sus propiedades mecánicas ? 
Módulo de elasticidad 
en flexión 
Resistencia a la 
flexión 
Resistencia a la 
tracción paralela 
Resistencia a la 
compresión paralela 
Resistencia al corte 
NCh 3028/1 Of. 2006 establece metodologías 
2.4 Clasificación estructural de la madera 
Clasificación dinámica Clasificación mecánica Clasificación visual 
2.4 Clasificación estructural de la madera 
Clasificación visual 
Singularidades determinantes para la clasificación visual 
Registrar y evaluar 
presencia y magnitud 
de singularidades que 
afectan las propiedades 
mecánicas. 
NUDO EN LA CARA NUDO EN EL CANTO 
ACEBOLLADURA 
ARISTA FALTANTE DESVIACIÓN DE LA FIBRA 
RAJADURA 
2.4 Clasificación estructural de la madera 
Clasificación mecánica 
Esquema máquina de clasificación mecánica 
Ensayo de flexión no 
destructivo: se aplica 
fuerza, se mide 
desplazamiento y se 
calcula E. 
2.4 Clasificación estructural de la madera 
Clasificación dinámica 
Esquema máquina de clasificación dinámica 
Ensayo no destructivo: 
se aplica una 
excitación , se mide la 
frecuencia natural y 
se correlaciona con el 
módulo de elasticidad 
dinámico Ed. 
2.4 Clasificación estructural de la madera 
Clasificación dinámica 
Esquema explicativo del sistema 
3. METODOLOGÍA 
3.1 Clasificación visual 
Ancho de nudos Corteza incluida 
Desviación de la fibra Bolsillos de resina 
Aristas faltantes Acebolladuras 
Grietas Alabeos 
- calidad + calidad 
Para este estudio 
Grado N°1 Grado N°2 Grado N°3 Grado N°4 
NCh 1970/1 Of.1988 establece parámetros y metodologías: 
 
Grado N°4 y 
mejor 
Grado N°2 y 
mejor 
3.1 Clasificación visual 
Piezas grado N°2 y mejor Piezas grado N°4 y mejor 
3.2 Módulo de elasticidad dinámico 
Software propio del PLG de Fakopp Enterprise 
3.3 Módulo de elasticidad a flexión estática y 
tensión de rotura 
Ensayo de flexión estática según NCh 3028/1 Of.2006 
Módulo de elasticidad en 
flexión 
3.3 Módulo de elasticidad a flexión estática y 
tensión de rotura 
Ensayo de flexión estática según NCh 3028/1 Of.2006 
Tensión de rotura 
3.4 Ajuste del contenido de humedad 
Tensión de rotura Módulo de elasticidad 
NCh 3028/2 Of.2008 establece parámetros y metodologías: 
 
3.5 Determinación de grados estructurales a partir 
del módulo elasticidad dinámico 
Clasificación estructural sólo con línea de tendencia 
Categoría 1: 
Aceptación correcta. 
 
Categoría 2: 
Aceptación incorrecta. 
 
Categoría 3 y 4: 
Rechazo correcto. 
 
3.5 Determinación de grados estructurales a partir 
del módulo elasticidad dinámico 
Reduce aceptación 
incorrecta 
Clasificación estructural con línea de tendencia de confianza menor 
4. RESULTADOS Y DISCUSIÓN 
4. Resultados y discusión 
Grado N°4 y mejor Grado N°2 y mejor 
Ed [Gpa] Ef,12% [Gpa] Ed [Gpa] Ef,12% [Gpa] 
Mínimo 13,5 17,6 13,1 14,4 
Máximo 6,6 7,1 6,6 6,8 
Promedio 10,2 11,3 9,7 10,5 
Desviación estándar 1,4 1,8 1,5 1,8 
Módulos de elasticidad dinámico y estático para un total de 200 probetas ensayadas 
4. Resultados y discusión 
Modelo de correlación entre Ed y Ef,12%. 
4. Resultados y discusión 
Modelo de clasificación estructural para grado N°4 y mejor 
Línea de tendencia Línea de confianza menor 
4. Resultados y discusión 
Modelo de clasificación estructural para grado N°2 y mejor 
Línea de tendencia Línea de confianza menor 
4. Resultados y discusión 
Línea de confianza menor para grado N°2 y mejor 
Línea de confianza menor para grado N°4 y mejor 
Modelo de clasificación estructural 
4. Resultados y discusión 
Modelo propuesto de clasificación estructural 
Línea de determinación de calidad estructural 
4. Resultados y discusión 
Modelo propuesto de clasificación estructural 
Rechazo: 
Ed < 9,7 GPa 
S > 3/8 b 
 
Grado N°4 y mejor: 
Ed > 9,7 GPa 
1/4 b < S < 3/8 b 
 
Grado N°2 y mejor: 
Ed > 10,2 GPa 
S < 1/4 b 
Línea de confianza menor para grado N°2 y mejor 
Línea de confianza menor para grado N°4 y mejor 
5. CONCLUSIONES 
5. Conclusiones y recomendaciones 
 Aun cuando el rango de tamaño de defectos señalados por la 
norma NCh 1970/1 Of.1988 es acotado, fm resultó ser bastante 
sensible a estos, mientras más defectos, menor fm. 
 
 Sin embargo, el módulo de elasticidad se mantuvo dentro de un 
margen muy estrecho. 
Grado N°4 y mejor Grado N°2 y mejor 
fm,12%= 56,0 MPa 
Ef,12%= 10,5 GPa 
fm,12%= 68,3 MPa 
Ef,12%= 11,2 GPa 16 mm 11 mm 
5. Conclusiones y recomendaciones 
 Se verificó que el PLG es unaherramienta confiable para la 
determinación del Ed obteniéndose buena correlación entre este y 
Ef,12%. 
 
 La relación obtenida entre Ed y Ef,12% otorga un modelo simple y 
rápida para la determinación de Ef,12% de manera no destructiva y 
en terreno. 
5. Conclusiones y recomendaciones 
 Debido a lo acotado de los rangos de los parámetros de 
clasificación visual indicados en la NCh 1970/1 Of.1988, fue 
imposible utilizar Ed para asignar un grado estructural, lo mismo 
ocurre al utilizar Ef,12% con el mismo fin. 
 
 Lo anterior cuestiona la efectividad de establecer rangos tan 
acotados en la definición de parámetros de aceptación de cada 
grado estructural. 
5. Conclusiones y recomendaciones 
 Finalmente, resultó ser inviable realizar una clasificación 
estructural únicamente con métodos dinámicos. Sin embargo, al 
apoyarse con una clasificación visual simplificada, el método 
dinámico otorga mayor eficiencia y eficacia a este proceso, con 
rechazo claro y rápido. 
“DETERMINACIÓN DE GRADOS ESTRCUTURALES DEL 
NOTHOFAGUS ALPINA (RAULÍ) MEDIANTE MÉTODOS DE 
VIBRACIONES COMO HERRAMIENTA NO DESTRUCTIVA Y SU 
CORRELACIÓN CON MÉTODOS MECÁNICOS” 
JAVIERA PADILLA REYES 
 
PROYECTO DE TÍTULO PARA OPTAR AL TÍTULO DE 
INGENIERO CIVIL