Efecto del comportamiento termo-higromecánico a macroescala de madera bajo compresión perpendicular a la fibra en las propiedades nanomecánicas de su estructura celular

Abstract

El objetivo de este estudio fue evaluar y correlacionar el efecto termo-higromecánico a macroescala de las especies de Pinus radiata D. Don y de Eucalyptus nitens (Deane & Maiden) con las propiedades nanomecánicas evaluadas en la estructura celular, con el fin de visualizar el comportamiento mecánico de la capa S2 de la pared celular y de la lamela media de probetas bajo compresión perpendicular a la fibra y bajo condiciones ambientales cíclicas, considerando como caso, los puentes de tableros tensados. A macroescala, se estudiaron 4 probetas sin tratamiento preservante para ambas especies y 4 probetas de Pinus radiata tratadas con creosota. Las propiedades nanomecánicas de la estructura celular de la madera fueron determinadas por medio de nanoindentaciones. Los resultados mostraron que el módulo de elasticidad y la dureza de la estructura celular de las maderas sometidas a variaciones termohigromecánicasen el tiempo y a condiciones de tensado, aumentaron significativamente en el verano del segundo ciclo que con respecto al invierno del primer ciclo. Por otro lado, se evidenció que el tensado de las probetas originó una reducción del módulo de elasticidad y de la dureza así como también un incremento del factor de relajación de la estructura celular de la madera con respecto la madera sin tensado, expuestas a deformación libre.

Abstract

The objective of this study was to evaluate and correlate at macroscale the thermo-hygromechanical effect of on the nanomechanical properties of Pinus radiata D. Don and Eucalyptus nitens(Deane & Maiden)evaluated in the S2 layer of the cell wall and in the middle lamella of specimens under compression perpendicular to grain and under cyclic environmental conditions. At macroscale, 4 stresslaminated deck specimens without preservative treatment were studied for both species and 4 deck specimens of radiata pine treated with creosote. The nanomechanical properties of the cellular structure were determined using nanoindentations. The results showed that the thermo-hygromechanical effect at macroscale induced a significant increase of elastic modulus and hardness of the cellular structure during the summer season and during the second environmental cycle, with respect to the winter season and the first cycle. On the other hand, it was shown that the application of long-term compressive loads lead to a significant decrease of the elastic modulus and hardness of the cellular structure of wood and an increase in the relaxation factor, compared to the pieces submitted to free deformation.