Este documento describe un laboratorio para probar uniones clavadas y encoladas de madera. Se prepararon siete probetas (3 con clavos simples, 3 con clavos dobles y 1 encolada) y se probaron en una máquina para medir la resistencia al cizallamiento. Los resultados mostraron que las uniones con más clavos y las encoladas tenían mayor resistencia al cizallamiento que las uniones con menos clavos. El objetivo era establecer los métodos y requisitos mínimos para uniones de madera en construcciones.

1. Ensayo de Uniones Clavadas y Encoladas
Descripción del Laboratorio:
En ensayo se pretende establecer los métodos y procedimientos de diseño estructural
que determinan las condiciones mínimas que deben cumplir las uniones clavadas y
encoladas de madera, y es aplicable sobre las estructuras de edificaciones corrientes,
elementos estructurales en construcciones mixtas, moldajes, entibaciones, puentes, etc.
Equipos y materiales necesarios:
Versa-Tester 30 M (Soil Tester Inc.)
Máquina eléctrica hidráulica, graduada en kilogramos fuerza, cuya entrega de fuerza
máxima es de 30000 (kg.F). Aplica la carga a compresión y entrega lecturas de carga y
deformación. En este laboratorio la Versa-Tester fue reemplazada por una nueva máquina de
prueba donde se puede controlar la velocidad de carga y los valores son entregados en
Newton*Metros (Nm).
Martillo
Herramienta necesaria en carpintería, usualmente usada para golpear y hendir clavos
en superficies que se desean fijar en otras.
LABORATORIO N°7 TECNOLOGÍA DE LA MADERA _Página 1 de 16

2. Ensayo de Uniones Clavadas y Encoladas
Regla
Instrumento de medición, usada para medir la distancia entre líneas a marcar en las
probetas, además de la posición de los clavos.
Huincha
Instrumento de medición longitudinal, graduada en centímetros, milímetros y en
pulgadas.
Probetas
Consiste en 21 tablillas de Pino seleccionadas, con una sección de ensayo de 24 x 12
(cm2), y un espesor de 1” aproximadamente. Se deben confeccionar 7 probetas utilizando
18 clavos de 1 ½” de diámetro 2,5 (mm.) y 18 clavos de 2” de diámetro 3 (mm.).
Obs: Los clavos de 1 ½” fueron cambiados por clavos de 2” y los de 2 ½” por 3”.
LABORATORIO N°7 TECNOLOGÍA DE LA MADERA _Página 2 de 16

3. Ensayo de Uniones Clavadas y Encoladas
Procedimiento:
Este laboratorio consta de dos etapas. La primera es la preparación de las probetas de
uniones clavadas y encoladas y la segunda es el ensayo de dichas probetas por esfuerzo de
cizalle. Ambas etapas serán explicadas en detalle a continuación.
Preparación de las probetas
• Para comenzar, se nos entregaron las 21 tablillas de Pino necesarias para la
confección de las probetas, mencionando ciertos criterios para la ejecución de esta
labor.
• Antes de clavar o encolar, fue necesario medir el traslape que existiría entre las
tablillas de cada probeta, marcando una distancia de 3 cm. de traslape en la tablilla de
en medio en comparación con las tablillas de los bordes.
• Luego, se debió marcar el área de clavado, en la cual hubo que dejar en todas las
probetas un margen de 1 cm. desde los cantos de las tablillas laterales.
• Para encontrar la ubicación de los clavos, en vez de proceder fielmente lo estipulado
en la norma, se siguieron indicaciones “en obra” que constaron en que no podrían
haber mas de 1 clavo en una misma línea de fibras tomándola como una recta de
borde a borde y que para las probetas de cizalle simple el clavo no debía ir
completamente hendido dejando una separación de al menos 1 cm. desde la
superficie de la plantilla hasta la cabeza del clavo (por efecto del uso de clavos de 2 “
en vez de 1 ½”).
LABORATORIO N°7 TECNOLOGÍA DE LA MADERA _Página 3 de 16

4. Ensayo de Uniones Clavadas y Encoladas
• Se marcaron los puntos a clavar y se procedió a hendir los clavos con el objetivo de
fijar las tres plantillas formando una probeta, usando para ello el martillo, clavos de 2”
en las probetas de cizalle simple y clavos de 2 ½” para las probetas de cizalle doble.
LABORATORIO N°7 TECNOLOGÍA DE LA MADERA _Página 4 de 16

5. Ensayo de Uniones Clavadas y Encoladas
• Para la probeta de unión encolada, se marcó un área de encolado de 4 x 4 (cm2),
aplicándose con cuidado la cola fría de carpintero y dejando secar prensada por una
semana, para así lograr una unión fuerte y homogénea.
• En total hubo que fabricar 7 probetas:
LABORATORIO N°7 TECNOLOGÍA DE LA MADERA _Página 5 de 16
Sección de probeta para ensayo
cizalle simple.
Sección de probeta para ensayo cizalle
doble.

6. Ensayo de Uniones Clavadas y Encoladas
Se deben realizar siete probetas
para ensayo de cizalle, los cuales
se separan en 3 probetas para
cizalle simple, 3 probetas para
cizalle doble y una probeta
encolada. Las probetas simples se
denominan según el numero de
clavos que lleva en una cara,
entonces “3 simple” quiere decir
que lleva 3 clavos por cara, o sea 6
clavos en total, en cambio una
probeta doble solo lleva la cantidad
de clavos especificada en su
denominación, entonces una probeta “3 doble” llevara solamente 3 clavos distribuidos en sus caras.
Se debe procurar no insertar más de un clavo en la misma línea de acción que la fuerza,
no debe haber clavos co-lineares. La posición de los clavos debe ser realizada con
criterio, distribuyendo los clavos de tal forma que la fuerza se reparta equitativamente.
• En todas las probetas se marcó con regla una distancia de 5mm. graduada en
milímetros que sirve para medir la deformación o desplazamiento de las tablillas al
momento de ser cargadas a compresión.
Ensayo de las probetas:
Después de una semana y de haber verificado la buena ejecución en la confección de
las probetas, estas fueron ensayadas en la máquina Versa-Tester.
• Cada probeta es ubicada en la máquina Versa-Tester lo suficientemente simétrica en
la base de carga de modo que la probeta no resbale de los apoyos de la máquina de
ensayo ni de que esta aplique una carga no equitativa a todos los sectores apoyados.
• Se aplicó la carga tratando de que fuera a una velocidad constante, logrando cierto
grado de exactitud a medida que se iban probando más probetas y ganando
experiencia.
LABORATORIO N°7 TECNOLOGÍA DE LA MADERA _Página 6 de 16
Tipo Cara 1 Cara 2 Total Área cm2
3 Simple 3 Clavos 3 Clavos 6 Clavos 0.294
3 Doble 2 Clavos 1 Clavo 3 Clavos 0.213
6 Simple 6 clavos 6 Clavos 12 Clavos 0.588
6 Doble 3 Clavos 3 Clavos 6 Clavos 0.426
9 Simple 9 Clavos 9 Clavos 18 Clavos 0.882
9 Doble 4 Clavos 5 Clavos 9 Clavos 0.639

7. Ensayo de Uniones Clavadas y Encoladas
• Se anotaron los intervalos de carga al momento que las tablillas se desplazaban 1
mm. desde su ubicación y fijación original, dando por concluido el ensayo luego que
se logrará una deformación de 5 mm. en la probeta. Luego se siguió cargándolas en
algunos casos, para poder lograr una curva de carga v/s deformación más amplia,
además de poder observar su destrucción o desprendimiento de las uniones.
• En el caso de la probeta encolada, la ejecución del ensayo fue igual que para las
probetas de uniones clavadas.
Cálculos y Resultados:
Se considera 1N equivalente a 10 Kg.F
Datos Cizalle Simple
Probeta 3 simple
Sin grafico por la falta de lecturas
Probeta 6 simple
LABORATORIO N°7 TECNOLOGÍA DE LA MADERA _Página 7 de 16
simple tres clavos
mm cm kg-f
1 0,1 sin lectura
2 0,2 sin lectura
3 0,3 sin lectura
4 0,4 sin lectura
5 0,5 sin lectura
Q max 195

8. Ensayo de Uniones Clavadas y Encoladas
cizalle simple seis clavos
320
340
360
380
400
420
1 2 3 4 5
deformacion (cm)
Carga(kg-f)
Probeta 9 simple
cizalle simple nueve clavos
320
420
520
620
1 2 3 4 5
deformacion (cm)
Carga(kg-f)
Datos Cizalle Doble
Probeta 3 Doble
LABORATORIO N°7 TECNOLOGÍA DE LA MADERA _Página 8 de 16
simple seis clavos
mm cm kg-f
1 0,1 355
2 0,2 385
3 0,3 410
4 0,4 415
5 0,5 410
Q max 415
simple nueve clavos
mm cm kg-f
1 0,1 435
2 0,2 530
3 0,3 555
4 0,4 580
5 0,5 590
Q max 600

9. Ensayo de Uniones Clavadas y Encoladas
cizalle doble tres clavos
300
320
340
360
380
400
420
1 2 3 4 5
deformacion (cm)
Carga(kg-f)
Probeta 6 Doble
cizalle doble seis clavos
320
420
520
620
720
820
1 2 3 4 5
deformacion (cm)
Carga(kg-f)
Probeta 9 Doble
cizalle doble nueve clavos
320
520
720
920
1120
1320
1 2 3 4 5
deformacion (cm)
Carga(kg-f)
LABORATORIO N°7 TECNOLOGÍA DE LA MADERA _Página 9 de 16
doble tres clavos
mm cm kg-f
1 0,1 340
2 0,2 380
3 0,3 385
4 0,4 395
5 0,5 406
Q max 406
doble seis clavos
mm cm kg-f
1 0,1 595
2 0,2 690
3 0,3 770
4 0,4 790
5 0,5 795
Q max 795
doble nueve clavos
mm cm kg-f
1 0,1 825
2 0,2 1010
3 0,3 1075
4 0,4 1125
5 0,5 1160
Q max 1160

10. Ensayo de Uniones Clavadas y Encoladas
Cizalle unión clavada
Rcz = C .
N
Probeta 3 simple
Rcz = 195(kg-f) . = 663.27 (kg-f/cm2)
0.294
Probeta 6 simple
Rcz = 415(kg-f) . = 705.78 (kg-f/cm2)
0.588
Probeta 9 simple
Rcz = 600(kg-f) . = 680.27 (kg-f/cm2)
0.882
Probeta 3 Doble
Rcz = 406(kg-f) . = 1906.10 (kg-f/cm2)
0.213
LABORATORIO N°7 TECNOLOGÍA DE LA MADERA _Página 10 de 16
union encolada (cola fria)
mm cm kg-f
1 0,1 sin lectura
2 0,2 sin lectura
3 0,3 sin lectura
4 0,4 sin lectura
5 0,5 sin lectura
Q max 1455
union encolada (urea)
mm cm kg-f
1 0,1 sin lectura
2 0,2 sin lectura
3 0,3 sin lectura
4 0,4 sin lectura
5 0,5 sin lectura
Q max 520

11. Ensayo de Uniones Clavadas y Encoladas
Probeta 6 Doble
Rcz = 795(kg-f) . = 1866.19 (kg-f/cm2)
0.426
Probeta 9 Doble
Rcz = 1160(kg-f) . = 1815.34 (kg-f/cm2)
0.639
Nota: se utilizó la carga obtenida en el fallo de la probeta, es decir, a los 5 (mm) de
deformación.
Probeta unión encolada con cola fria
Q máx.= 1455 (Kg-f)
Área encolada = 16 (cm2)
Se aproximó el área encolada a 16 cm2.
Cizalle unión encolada
Rcz = = C .
A
Rcz = = 1455(kg-f) . = 45.46875 (kg-f)
32 (cm2) (cm2)
Probeta unión encolada con urea formaldehido
Q máx.= 520 (K-N)
Área encolada = 16 (cm2)
Cizalle unión encolada
Rcz = = C .
A
Rcz = = 520(kg-f) . = 14.444 (kg-f)
32 (cm2) (cm2)
LABORATORIO N°7 TECNOLOGÍA DE LA MADERA _Página 11 de 16

12. Ensayo de Uniones Clavadas y Encoladas
Conclusiones
En este laboratorio, a diferencia de los anteriores, se ensayo confecciones básicas a
base de madera, no el material en si mismo. Para ello se utilizaron 2 materiales extras:
clavos y cola fría de carpintería. Por lo anterior, se debía tener un cuidado máximo en la
confección de las probetas, ya que el tipo de falla que se buscó estuvo directamente
relacionada a esa misión.
Para ello es necesario conocer ciertos criterios antes de poder concluir de manera
correcta y confiable este informe. Una de ellas se remite a que la resistencia de una unión
clavada o atornillada se debe al rozamiento entre las piezas, y no a la estructura molecular
de las piezas de madera, aunque como biomecánica y dimensionalmente la madera se
deforma, la adherencia merma. Otro punto a considerar es que las uniones clavadas tienen
grandes desventajas ya que pueden producir rajaduras y agrietamientos, con el tiempo
tienden a soltarse producto del movimiento durante su uso y por las cargas aplicadas a su
estructura. Por este motivo debe evitarse el uso de este elemento y reemplazarlo por tornillos
o corchetes. Lo anterior también puede reducir la capacidad de resistencia de las probetas,
conjugadas junto a la deformación de los clavos, puesto que este no admite esfuerzos
cortantes.
En el caso de la probeta de unión encolada, se debe considerar que la unión es
satisfactoria cuando la falla se produce en la madera, y no en la línea de cola. A esto se
refiere con la cantidad de adhesivo que penetra en la madera en una escala molecular, lo
que hace más o menos resistente una unión. Esto se puede entender si se menciona que a
mayor densidad de la madera, mejor va a ser la adherencia. Entonces, refiriéndose a los
laboratorios anteriores, se supone que el eucalipto debía presentar unos valores de
resistencia a la carga mayores que el pino, en la misma situación de prueba.
En lo referente a los resultados del laboratorio, en todas las probetas de uniones
clavadas se puede observar una misma tendencia, la cual es que a mayor cantidad de
clavos, mayor es la resistencia a la carga. Se puede entender lo anterior si se considera que
existe una mayor área de contacto y fijación en la probetas manufacturas con un mayor
números de clavos, sea para cizalle simple o doble.
LABORATORIO N°7 TECNOLOGÍA DE LA MADERA _Página 12 de 16

13. Ensayo de Uniones Clavadas y Encoladas
Mas a fondo, la probetas de cizalle doble resistieron una cantidad mayor de carga,
puesto que el clavo penetró el total de las tres tablillas, existiendo un mayor índice de fijación
y homogenización en las probetas.
Al calcular los esfuerzos por cizalle simple, los resultados arrojaron dígitos bastante
cercanos en los tres casos, puesto que la resistencia a la carga esta relacionada al número
de clavos utilizados, encontrando que la mejor unión, o la mas correcta, fue la obtenida en la
probeta “9 simple”. Esta probeta alcanzó el mayor valor de esfuerzo por cizalle, lo que hace
pensar que entre más clavos significa mayor control del esfuerzo. Lo anterior sucede también
en las probetas de cizalle doble, que en este caso la probeta con mayor control del esfuerzo
fue la probeta 9 doble. En la práctica, esta probeta es la que más carga soporta, la que tiene
una mayor fijación de sus partes y la que mejor controla el cizalle.
La probeta de unión encolada fue la que mayor carga resistió, superando por una gran
brecha a las probetas de uniones clavadas, pero esto se debe a que esta probeta tenía un
área de fijación también mucho mayor. Si se analiza el control de cizalle, se puede observar
que la unión encolada es muy inferior a la unión con clavos si se igualan las áreas de fijación
y contacto entre las plantillas.
Como conclusión final, a lo largo del laboratorio se pudo observar las distintas
propiedades mecánicas de la madera, logrando aprender de manera práctica los distintos
métodos y formas de uso de este material, de gran abundancia en nuestro país y de costos
marginales al se evaluados de una manera estética y mecánica. También se pudo aprender
el comportamiento de la madera en distintas etapas, vale decir seca, corte cuarteado, se
gran luz y de compactas dimensiones, entregando bases para poder observar y criticar las
estructuras a base de este material.
LABORATORIO N°7 TECNOLOGÍA DE LA MADERA _Página 13 de 16

14. Ensayo de Uniones Clavadas y Encoladas
Giovanni Merello Hurtado
2013034-2
Conclusiones
Es interesante en este laboratorio el hecho de que se pruebe un arte de construcción,
como lo es la utilización de clavos y cola; aunque de manera simple, en vez del material, sin
perder el hecho de la influencia de éste en el resultado del ensayo.
En este punto es interesante comparar empíricamente el comportamiento de las
distintas fibras que constituyen los tipos de madera que hemos usado a través del curso, así
es posible decir que cuando se ensaya con clavos estos separan las fibras al entrar en la
probeta dependiendo del tipo de corte de la madera y es la resistencia a esta separación la
que permite la unión entre los clavos y la madera, entonces la resistencia otorgada por una
madera de fibras muy cohesionadas o de estructura muy densa seria mayor a una de
características físicas contrarias, el eucalipto, por esta razón debería tener mucha mas
resistencia a este tipo de ensayo, respecto de las probetas utilizas de pino, además el hecho
de utilizar agentes externos dañinos como los clavos puede generar una separación en las
fibras la actuar como cuña durante el ensayo, lo cual separa las probetas. En cuanto a la
adherencia, esta es a nivel superficial, donde las moléculas de la cola penetran en la madera,
la resistencia de este caso seria entre las fibras propiamente tal, considerando que la cola
fría o la urea son capaces de resistir mas que la lignina en las condiciones dadas, entonces
el tipo de falla seria de desgarro de la fibras, lo que causaría la separación entre las partes
en las probeta, quedando partes de una probeta pegada a la cola y esta a otra pieza
Es interesante también desde el punto de vista que en las construcciones la unión con
clavos es la forma mas ocupada para realizar uniones entre maderas estructurantes de un
proyecto, los clavos constituyen la alternativa usada en respuesta a construcciones que no
requieren grandes terminaciones, y la cola fría para objetos que requieren grandes
terminaciones pero no una resistencia mayor, como muebles, instrumentos musicales, etc.,
esto ratifica que la opción es escoger el sistema mas simple y rápido de construcciones, sin
ser este el mas apropiado, en realidad los clavos tiene mas versatilidad de utilización que la
cola.
Un problema en la utilización de los clavos es que la disposición entre ellos y respecto
de las fibras de la madera puede afectar a esta, y al ensayo desde el punto de vista que los
clavos generan hendiduras perpendiculares a su largo en la madera, y se separan las
probetas debido a esfuerzos horizontales dados por la compresión, por este punto , para
obtener un resultado óptimo en los ensayos considero necesario implementar la utilización de
LABORATORIO N°7 TECNOLOGÍA DE LA MADERA _Página 14 de 16

15. Ensayo de Uniones Clavadas y Encoladas
pernos en la unión de las maderas, para que no existan deslizamientos horizontales, incluso
tornillos serian de mas utilidad que los clavos al tener su superficie estriada los que permita
mayor adherencia, además los tornillos para este tipo de tarea son mas fáciles de usar que
los pernos.
Es raro el resultado de la urea pues este material al igual que la cola fría tiene un área
de pegado o de unión mucho mas amplia que los clavos, y aun así no resistió mas que estos,
esto se debe a una mala construcción, que va desde una dosificación indebida o errónea del
material hasta mala aplicación.
Fue bueno poder comparar la cantidad de clavos respecto de la resistencia de la
probeta, logrando determinar una mayor resistencia a una mayor utilización de clavos, pero
habría sido interesante también conocer el limite de clavos para asegura una unión optima y
que no se causen daños secundarios como la trizadura de las probetas por el uso excesivo
de clavos
LABORATORIO N°7 TECNOLOGÍA DE LA MADERA _Página 15 de 16

16. Ensayo de Uniones Clavadas y Encoladas
Juan Fernando Gurman González
2113015-k
LABORATORIO N°7 TECNOLOGÍA DE LA MADERA _Página 16 de 16