Thesis: Caracterización de las propiedades mecánicas de la madera estructural en edificios históricos de Valparaíso, Chile: Evaluación de piezas con y sin daño por ataque de termitas mediante aproximaciones experimentales
| datacite.subject.fos | Engineering and technology | |
| dc.contributor.department | Departamento de Arquitectura | |
| dc.contributor.guia | Jimenez Ramirez, Maria Belen | |
| dc.coverage.spatial | Campus Casa Central Valparaíso | |
| dc.creator | González Guastavino, Viviana Antonia | |
| dc.date.accessioned | 2025-09-02T13:32:11Z | |
| dc.date.available | 2025-09-02T13:32:11Z | |
| dc.date.issued | 2024 | |
| dc.description.abstract | La presente investigación propone un estudio experimental para determinar las propiedades mecánicas de la madera de roble en probetas construidas con madera antigua rescatada de construcciones existentes que utilizan la técnica del tabique-adobillo en el Área Histórica de la ciudad de Valparaíso, Chile. El objetivo principal de este trabajo es evaluar y cuantificar el impacto del daño causado por los insectos xilófagos, como termitas, en la resistencia de la madera, al ser este agente uno de los principales factores de deterioro de la madera en las construcciones de la zona central del país. Asimismo, la investigación busca el evaluar si la carga prolongada en la madera, y el paso del tiempo, influye en las propiedades mecánicas y resistencia del material en servicio. La metodología de trabajo considera un estudio experimental y comparativo entre diferentes tipos de muestras. En primer lugar, se busca comparar la madera de roble antigua versus la madera nueva o comercial de la misma especie. El objetivo es observar y cuantificar las diferencias para dilucidar si existe una tendencia que permita establecer una correlación entre la carga prolongada de la madera, el paso del tiempo y sus propiedades mecánicas. El segundo grupo de muestras corresponde a aquellas con daños ocasionados por el ataque de insectos xilófagos. Para ello se estableció una herramienta para la clasificación visual de las probetas de acuerdo con el grado de daño superficial cuantificado en la zona donde se espera que se produzca el fallo en las probetas. La campaña experimental propuesta en este trabajo proyecta la ejecución ensayos destructivos convencionales con probetas a escala reducida para determinar las propiedades mecánicas de la madera, considerando los grupos anteriormente descritos, bajo cargas de compresión paralela y perpendicular a la fibra, de tracción perpendicular, cizalle paralelo y flexión estática de acuerdo con las normas chilenas que establecen los métodos y procedimientos para realizar estos ensayos (Instituto Nacional de Normalización, 2018c, 2018d, 2018f, 2018b, 2018e). Por último, se evalúan probetas de pino Oregón nuevas y los resultados se comparan con los de roble nuevo y antiguo, considerando que esta madera se utiliza para rehabilitar edificios históricos en Valparaíso, en reemplazo de piezas gravemente dañadas. Los resultados del primer grupo (probetas antiguas sin daños vs probetas nuevas) demostraron que la resistencia de la madera de la madera antigua extraída desde edificios históricos se vio reducida en la mayoría de los ensayos respecto a la madera nueva, en porcentajes que varían entre el 11% y el 60%. En particular, la resistencia a la compresión perpendicular de la madera de roble antigua (8.40 MPa) disminuyó un 34% respecto a la nueva (11.87 MPa), y en los ensayos de tracción perpendicular la resistencia de la madera antigua (2.92 MPa) disminuyó en un 41% respecto a la nueva (4.43 MPa). Asimismo, la resistencia al cizalle paralelo de las probetas de madera antigua (4.65 MPa) disminuyó un 60% respecto a las nuevas (8.62 MPa), y la resistencia a la flexión se redujo un 11% entre las probetas de roble antiguo (73.55 MPa) y nuevo (81.97 MPa). De igual forma, el módulo de elasticidad en flexión del roble antiguo (8344.33 MPa) se redujo en un 13% en comparación con la madera nueva (9535.84 MPa). Estos resultados permiten concluir que la carga prolongada de la madera influye negativamente en las variaciones de sus propiedades mecánicas, considerando la resistencia y rigidez. No obstante, la resistencia a la compresión paralela de la madera de roble nuevo disminuyó ligeramente (un 4.8%) respecto a las probetas de roble antiguo, de 43.40 MPa a 41.36 MPa. Este resultado podría considerarse como un valor fuera de la tendencia, y se espera poder aumentar la muestra en este ensayo en específico y conseguir resultados más consistentes Por otro lado, el grupo de ensayo de probetas clasificadas según su nivel de ataque por termitas (2) demostró que el daño superficial generado por el ataque de termitas tiene un impacto directo en la pérdida de la capacidad y rigidez de la madera ante diferentes tipos de cargas. La escala de clasificación visual permitió establecer una correlación cuantitativa que es inversamente proporcional entre el nivel de ataque y la perdida de resistencia en las probetas, corroborando la hipótesis de esta investigación: a mayor nivel de ataque menor resistencia de las piezas. Esto puede indicar que el daño por insectos xilófagos y el uso prolongado de una pieza estructural puede afectar negativamente a la integridad de una estructura de madera, viendo reducida su capacidad de carga y siendo más vulnerable a deformaciones y daños. | es |
| dc.description.abstract | This research proposes an experimental study to determine the mechanical properties of oak wood in specimens constructed with old wood salvaged from existing buildings using the tabique-adobillo technique in the Historic Area of Valparaíso, Chile. The main objective of this work is to evaluate and quantify the impact of damage caused by wood-boring insects, such as termites, on wood strength, as this agent is one of the main factors of wood deterioration in buildings in the central region of the country. The research also seeks to assess whether prolonged loading of wood and the passage of time influence the mechanical properties and strength of the material in service. The work methodology considers an experimental and comparative study between different types of samples. First, the objective is to compare old oak wood with new or commercial wood of the same species. The objective is to observe and quantify the differences to determine whether there is a trend that allows establishing a correlation between prolonged loading of the wood, the passage of time, and its mechanical properties. The second group of samples corresponds to those with damage caused by the attack of wood-eating insects. For this purpose, a tool was established for the visual classification of the specimens according to the degree of surface damage quantified in the area where failure is expected. The experimental campaign proposed in this work projects the execution of conventional destructive tests with reduced-scale specimens to determine the mechanical properties of the wood, considering the groups described above, under compression loads parallel and perpendicular to the fiber, perpendicular tension, parallel shear, and static bending in accordance with Chilean standards that establish the methods and procedures for performing these tests (National Institute of Standardization, 2018c, 2018d, 2018f, 2018b, 2018e). Finally, new Oregon pine specimens are evaluated and the results are compared with those of new and old oak, considering that this wood is used to rehabilitate historic buildings in Valparaíso, replacing severely damaged pieces. The results of the first group (old undamaged specimens vs. new specimens) showed that the wood strength of old timber extracted from historic buildings was reduced in most tests compared to new timber, by percentages ranging from 11% to 60%. In particular, the perpendicular compressive strength of old oak timber (8.40 MPa) decreased by 34% compared to new timber (11.87 MPa), and in perpendicular tensile tests, the strength of old timber (2.92 MPa) decreased by 41% compared to new timber (4.43 MPa). Likewise, the parallel shear strength of old timber specimens (4.65 MPa) decreased by 60% compared to new timber (8.62 MPa), and the flexural strength was reduced by 11% between old oak specimens (73.55 MPa) and new oak specimens (81.97 MPa). Similarly, the flexural modulus of elasticity of the old oak (8344.33 MPa) was reduced by 13% compared to the new wood (9535.84 MPa). These results allow us to conclude that prolonged loading of the wood negatively influences the variations in its mechanical properties, considering strength and stiffness. However, the parallel compressive strength of the new oak wood decreased slightly (4.8%) compared to the old oak specimens, from 43.40 MPa to 41.36 MPa. This result could be considered as a value outside the trend, and it is hoped to increase the sample in this specific test and achieve more consistent results. On the other hand, the test group of specimens classified according to their level of termite attack (2) showed that the surface damage generated by termite attack has a direct impact on the loss of capacity and stiffness of the wood under different types of loads. The visual classification scale established a quantitative correlation that is inversely proportional to the level of attack and the loss of strength in the specimens, corroborating the hypothesis of this research: the higher the level of attack, the lower the strength of the pieces. This may indicate that damage by wood-boring insects and prolonged use of a structural member can negatively affect the integrity of a wood structure, reducing its load-bearing capacity and making it more vulnerable to deformation and damage. | en_US |
| dc.description.degree | Magíster en Rehabilitación Arquitectónica Sostenible | |
| dc.driver | info:eu-repo/semantics/masterThesis | |
| dc.format.extent | 204 páginas. | |
| dc.identifier.barcode | 3560900284297 | |
| dc.identifier.doi | 10.71959/ytxb-3179 | |
| dc.identifier.uri | https://cris.usm.cl/handle/123456789/3979 | |
| dc.identifier.uri | https://doi.org/10.71959/ytxb-3179 | |
| dc.language.iso | es | |
| dc.publisher | Universidad Técnica Federico Santa María | |
| dc.rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International | en |
| dc.rights.accessRights | info:eu-repo/semantics/openAccess | |
| dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ | |
| dc.subject | Sistemas constructivos tradicionales | |
| dc.subject | Caracterización mecánica | |
| dc.subject | Patologías de la madera | |
| dc.subject | Termitas | |
| dc.subject.ods | 11 Ciudades y comunidades sostenibles | |
| dc.title | Caracterización de las propiedades mecánicas de la madera estructural en edificios históricos de Valparaíso, Chile: Evaluación de piezas con y sin daño por ataque de termitas mediante aproximaciones experimentales | |
| dspace.entity.type | Tesis |
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