DISEÑO en ACERO Y MADERA - Ensayo de Compresion de Columnas

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTÍN

FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL

DISEÑO EN ACERO Y MADERA “A” DOCENTE: ING. FIDEL COPA PINEDA INFORME: ENSAYO DE COMPRESIÓN DE COLUMNAS PRESENTADO POR: Ancco Romero oscar William Valencia Cardenas David Quispe estafanero oscar AREQUIPA – PERÚ 2017

INTRODUCCIÓN

Para poder el acero cumplir con las necesidades de la sección, tiene que satisfacer unos requisitos de diseño. En el diseño debe especificarse el punto de fluencia mínimo del acero, pues es el dato más significativo para diseñar la sección de concreto sometida a tensión y compresión. Las normas A.S.T.M. en Estados Unidos y en Colombia las normas NTC, regulan las propiedades y características que dicho acero debe tener. Las varillas de acero son extensamente usadas en la construcción de estructuras de concreto. El propósito es obtener una combinación favorable de acero y concreto, que provea una sección con mejores características que si se trabajara con concreto simple (sin acero como refuerzo). El acero de refuerzo se fabrica en diámetros de 3/8 de pulgada a 11/8 de pulgada en incrementos de 1/8", conocidas estas varillas como No3 a No11. También se fabrican varillas #14 y #18 principalmente para casos especiales.

OBJETIVOS:  Determinar el tipo de deformación del perfil de acero ensayado.  Determinar las fuerzas aplicadas en los perfiles de acero.  Determinar las deformaciones de los perfiles de acero ensayados.

MARCO TEÓRICO PANDEO El pandeo es un fenómeno de inestabilidad elástica que puede darse en elementos comprimidos esbeltos, y que se manifiesta por la aparición de desplazamientos importantes transversales a la dirección principal de compresión. En ingeniería estructural el fenómeno aparece principalmente en pilares y columnas, y se traduce en la aparición de una flexión adicional en el pilar cuando se halla sometido a la acción de esfuerzos axiales de cierta importancia. Las barras comprimidas de acero pueden presentar diversos modos de fallo en función de su esbeltez mecánica:  



Las barras más esbeltas suelen fallar por pandeo elástico y son sensibles tanto al pandeo local el propio pilar como al pandeo global de la estructura completa. En los pilares de esbeltez media las imperfecciones constructivas como las heterogeneidades son particularmente importantes pudiéndose presentar pandeo inelástico. Los pilares de muy baja esbeltez fallan por exceso de compresión, antes de que los efectos del pandeo resulten importantes.

Perfil colocado en la máquina de compresión

Pandeo Flexionante Los miembros están sometidos a flexión cuando se vuelven inestables.

Pandeo Local Ocurre cuando alguna parte o partes de la sección transversal de una columna son tal delgada que se pandean localmente en compresión antes que los otros modos de pandeo puedan ocurrir.

El pandeo local es el que aparece en piezas o elementos aislados o que estructuralmente pueden considerarse aislados. En este caso la magnitud de la carga crítica viene dada según el caso por la fórmula de Leonhard Euler o la de Engesser. La carga crítica de Euler depende de la longitud de la pieza, del material, de su sección transversal y de las condiciones de unión, vinculación o sujeción en los extremos. Para una pieza que puede considerarse biarticulada en sus extremos la carga crítica de Euler viene dada por:

Siendo: Pcrit, la carga crítica; E, Módulo de Young del material de que está hecha la barra; Imin, momento de inercia mínimo de la sección transversal de la barra; L, longitud de la barra y λ la esbeltez mecánica de la pieza. Cuando las condiciones de sujeción de los extremos son diferentes la carga crítica de Euler viene dada por una ecuación del tipo:

Pandeo Torsionante Ocurre en columnas con cierta configuración en su sección transversal. Estas fallan por torsión o por una combinación de pandeo torsionante y flexionante. Entre más larga sea una columna para una misma sección transversal, mayor es su tendencia a pandearse y menor será la carga que puede soportar.

El momento torsor crítico para el cual aparecería ese tipo de fallo viene dado por

Donde las nuevas magnitudes son: , es el momento de inercia mínimo en flexión. , son respectivamente el módulo de alabeo y el módulo de torsión. , el módulo de elasticidad transversal. Y el resto de magnitudes tienen el mismo significado que para el pandeo flexional puro. En piezas donde el momento de alabeo es despreciable puede usarse la expresión aproximada:

EQUIPOS Y MATERIALES:

Plomada

Perfil de acero

Cinta metrica

Apoyos

Lectura de presión

Máquina de presión

Máquina de presión

Planchas de madera

PROCEDIMIENTO: Tener seleccionado los perfiles de acero para el ensayo, que en nuestro caso fueron tres perfiles de acero un Ángulo, un Tubo y una Te.

Ya conseguidos los perfiles tuvimos que recortarlos, es decir que reducimos su longitud para que puedan ser ensayados, ya que nuestra máquina de compresión no es muy grande motivo por el cual se redujo la longitud de todos nuestros perfiles a 1.00m aproximadamente.

Después se colocó el perfil de acero en la máquina de ensayo de compresión para ello se hizo uso de unos apoyos para fijas nuestro perfil de acero, considerar que nuestro perfil de acero debe estar colocado concéntricamente debajo de la máquina de ensayo.

También, debemos considerar por seguridad colocar una plancha de madera para que en el momento de la aplicación de la fuerza el perfil no salga disparado y pueda causar un accidente, motivo por el cual se debe colocar la madera para aumentar la fricción.

Una vez colocado el perfil de acero en la máquina de ensayo con todas las consideraciones ya descritas antes, se procede a aplicar la fuerza para ello se palanquea un brazo de la máquina para que se aplique la fuerza, tener en cuenta que la llave de la máquina de compresión debe estar cerrada para que pueda aplicar la fuerza.

Ya ensayado el perfil de acero procedemos a hacer la medición de la deformación, observamos el tipo de deformación ya sea elástica o inelástica y todos los datos los anotamos y todo este procedimiento se repite con los tres perfiles de acero conseguidos.

DATOS:

TIPO DE LONGITUD INICIAL PRESIÓN INICIAL PERFIL (cm) (psi) Ángulo 101.50 1200 Tubo 101.00 1200 Te 100.50 1200

PRESIÓN FINAL (psi) 2600 2600 3000

Esquema de del ensayo

PRESIÓN (kg/cm2) 98.43 98.43 126.55

DEFORMACIÓN (cm) 2.30 5.20 2.50

MEMORIA DE CÁLCULO: 1.- Ensayo de Perfil Angulo:

2.- Ensayo de Perfil Tubo

3.- Ensayo de Perfil Te

CONCLUSIONES:  Se determinó el tipo de deformación para cada perfil de acero ensayado, los resultados fueron los siguientes:  Perfil Ángulo : Deformación Inelástica  Perfil Tubo : Deformación Inelástica  Perfil Te : Deformación Inelástica  Se determinó las fuerzas aplicadas en los perfiles de acero, los resultados fueron los siguientes:  Perfil Ángulo F = 2.467 Ton-f  Perfil Tubo F = 2.468 Ton-f  Perfil Te F = 3.578 Ton-f  Se midieron las deformaciones de los perfiles de acero ensayados, los resultados fueron los siguientes:  Perfil Ángulo  = 2.30 cm  Perfil Tubo  = 5.20 cm  Perfil Te  = 2.50 cm

RECOMENDACIONES:  No olvidar de colocarse las planchas de madera para no provocar accidentes.  Para un mejor ensayo es mejor hacer 3 repeticiones por tipo de perfil, para tener mejores resultados.  Al momento de aplicarse la fuerza hacer muy despacio para lograr ver la observar cuidadosamente el ensayo.  Colocar el perfil de acero concéntrico a la fuerza que vayamos aplicarle.  Usar los apoyos para nuestro ensayo, porque no vamos a considerar como empotrado para así eliminar la presencia de momentos.

BIBLIOGRAFÍA: