Esfuerzo de Rotura

ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL LITORAL FACULTAD DE INGENIERIA MARÍTIMA, CIENCIAS BIOLÓGICAS, OCEÁNICAS Y RECURSOS NATURALES

INTRODUCCIÓN A LAS ESTRUCTURAS

ESFUERZO DE ROTURA

STEEVEN DAVID CEDEÑO VENTURA

ING. LEONARDO CASTILLO

2DO TERMINO – 2014

ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DEL LITORAL Facultad de INGENIERIA marítima, ciencias biológicas, oceánicas y recursos naturales

INTRODUCCIÓN

RESISTENCIA DE MATERIALES La resistencia de materiales clásica es una disciplina de la ingeniería mecánica, la s y la ingeniería

industrial que

estudia

los sólidos

deformables mediante

modelos

simplificados. La resistencia de un elemento se define como su capacidad para resistir esfuerzos y fuerzas aplicadas sin romperse, adquirir deformaciones permanentes o deteriorarse de algún modo. Un modelo de resistencia de materiales establece una relación entre las fuerzas aplicadas, también llamadas cargas o acciones, y los esfuerzos y desplazamientos inducidos por ellas. Generalmente las simplificaciones geométricas y las restricciones impuestas sobre el modo de aplicación de las cargas hacen que el campo de deformaciones y tensiones sean sencillos de calcular.

ESFUERZOS Definición 1: Esfuerzo es la resistencia que ofrece un área unitaria (A) del material del que está hecho un miembro para una carga aplicada externa (fuerza, F):

Definición 2: Es el empleo enérgico de la fuerza física contra algún impulso o resistencia o empleo enérgico del vigor o actividad del ánimo para conseguir algo venciendo dificultades.

ESFUERZOS QUE SOPORTAN LOS ELEMENTOS QUE COMPONEN LAS ESTRUCTURAS Al construir una estructura se necesita tanto un diseño adecuado como unos elementos que sean capaces de soportar las fuerzas, cargas y acciones a las que va a estar sometida. Los tipos de esfuerzos que deben soportar los diferentes elementos de las estructuras son: 

TRACCIÓN. Hace que se separen entre sí las distintas partículas que componen una pieza, tendiendo a alargarla. Por ejemplo, cuando se cuelga de una cadena una lámpara, la cadena queda sometida a un esfuerzo de tracción, tendiendo a aumentar su longitud.

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

COMPRESIÓN. H



CIZALLAMIENTO O CORTADURA. Se produce cuando se aplican fuerzas

ace que se aproximen las diferentes partículas de un material, tendiendo a producir acortamientos o aplastamientos. Cuando nos sentamos en una silla, sometemos a las patas a un esfuerzo de compresión, con lo que tiende a disminuir su altura.

perpendiculares a la pieza, haciendo que las partículas del material tiendan a resbalar o desplazarse las unas sobre las otras. Al cortar con unas tijeras un papel estamos provocando que unas partículas tiendan a deslizarse sobre otras. Los puntos sobre los que apoyan las vigas están sometidos a cizallamiento.



FLEXIÓN. Es una combinación de compresión y de tracción. Mientras que las fibras superiores de la pieza sometida a un esfuerzo de flexión se alargan, las inferiores se acortan, o viceversa. Al saltar en la tabla del trampolín de una piscina, la tabla se flexiona. También se flexiona un panel de una estantería cuando se carga de libros o la barra donde se cuelgan las perchas en los armarios.



TORSIÓN. Las fuerzas de torsión son las que hacen que una pieza tienda a retorcerse sobre su eje central. Están sometidos a esfuerzos de torsión los ejes, las manivelas y los cigüeñales.

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TENSION DE ROTURA Se denomina tensión de rotura,1 2 a la máxima tensión que un material puede soportar al ser traccionado antes de que se produzca necking, que es cuando la sección transversal del espécimen se comienza a contraer de manera significativa. La tensión de rotura se obtiene por lo general realizando un ensayo de tracción y registrando la tensión en función de la deformación (o alargamiento); el punto más elevado de la curva tensión-deformación es la tensión de rotura. Es una propiedad intensiva; por lo tanto su valor no depende del tamaño del espécimen de ensayo. Sin embargo, depende de otros factores, tales como la preparación del espécimen, la presencia o no de defectos superficiales, y la temperatura del medioambiente y del material. Las tensiones de rotura rara vez son consideradas en el diseño de elementos dúctiles, pero sin embargo son muy importantes en el diseño de elementos frágiles. Las mismas se encuentran tabuladas para los materiales más comunes tales como aleaciones, materiales

compuestos, cerámicos, plásticos, y madera. La tensión de rotura es definida como una tensión que se mide en unidades de fuerza por unidad de área. Para algunos materiales no homogéneos se la indica como una fuerza o una fuerza por unidad de espesor. En el sistema internacional, la unidad es el pascal (Pa).

PRUEBA DE LA TENSIÓN Esta prueba es realizada generalmente para determinar algunas propiedades mecánicas, como ductilidad, elasticidad, resistencia, etc. El objetivo de esta experiencia es hacer una prueba y determinar las siguientes propiedades del material:  Módulo de elasticidad.  Límite elástico.  Límite de influencia.  Resistencia a la tracción o esfuerzo máximo.  Alargamiento en la ruptura.  Reducción de área.

ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DEL LITORAL Facultad de INGENIERIA marítima, ciencias biológicas, oceánicas y recursos naturales  Energía elástica.  Tenacidad y tipo de fractura.

OBJETIVOS  Analizar el comportamiento de los materiales al ser sometidos a un esfuerzo Axial. Obtener datos a partir de los ensayos y anotarlos en un registro ordenado de acuerdo 

a un método establecido. Procesar los datos obtenidos a través de formulaciones, de manera que permitan

sacar conclusiones de la práctica realizada. Comparar el dato de Tensión de Rotura obtenido Experimentalmente con el Dato Teórico.

RESUMEN Y ALCANCE: En este informe se detalla una práctica que es común y sencilla en el área de ingeniería pero sin restarle su importancia al momento de analizar los resultados; con la novedad de que el método utilizado, es un método rudimentario y no uno de laboratorio en el cual se hallaría el valor exacto del material a analizar. En la vida profesional esta práctica se la realiza para tratar de determinar el esfuerzo máximo de rotura de los materiales al aplicarles fuerzas axiales los cuales varían dependiendo del tipo de construcción que se vaya a realizar ya que esto varía las condiciones de los materiales. Para encontrar el procedimiento adecuado se tuvo que probar con varias ideas y materiales y aunque la falla por lo general era que la fuerza que se estaba aplicando en un extremo no era casi idéntica a la del otro extremo por este motivo el metal escogido (estaño) se tensionaba hasta romperse en un extremo y mas no en el centro o cerca del mismo, por suerte se encontró una manera de distribuir las fuerzas de igual (casi) manera para que no suceda este fallo. Después de realizar la práctica con los datos obtenidos se obtuvo el valor de Tensión de Rotura Experimental y se lo comparo con el Valor Teórico observando que aunque la práctica no fue en un laboratorio se obtuvo un resultado esperado.

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MATERIALES A UTILIZAR

-

Discos de Gimnasio con su equivalente masa.

-

Base de madera

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Estaño

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Cinta aislante

-

2 tubos de madera

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL Lo primero que se debe hacer es analizar el material que se le buscara la Tensión de rotura, en este caso se escogió al Estaño, se eligió el mismo por ser un material flexible y su punto de Rotura no es tan alto (15-200 MPa).

Se midió el área de Sección transversal, la misma que será sometida al esfuerzo axial para deformarse hasta que se rompa.

Una vez hecho esto se procede a construir la base y un tubo de madera se lo adhiere a la base, luego se procede a cortar un pedazo de estaño de tal manera que pueda conectar al sistema base-tubo con el otro tubo adicional.

Se empieza a adherir al sistema base-tubo 10 cm de estaño con cinta aislante luego dejando un espacio de 15 cm entre el sistema base-tubo y el tubo adicional para así mismo sujetarlo con la cinta aislante, luego se empiezan a adherir los discos de gimnasio hasta encontrar el peso adecuado que haga tensionar y romper el estaño.

Se procede a anotar el peso exacto con el cual se dio la rotura en el estaño y se empiezan a realizar los cálculos para obtener el Esfuerzo de Rotura del estaño conociendo ya su área de sección transversal y luego se compara el valor obtenido con uno teórico.

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RESULTADOS Luego de someter al prototipo con 4 pesos diferentes, aumentando de peso en cada prueba respectivamente se determinó que el peso exacto con el que se llegaba a Romper el estaño era de ………. Y entonces se obtiene a través de la fórmula:

Conclusiones  



Se obtuvo un coeficiente de uniformidad de 2.32 por lo que se puede decir que se estuvo tratando con un agregado uniforme El módulo de finura es de 0.51, en teoría se debería decir que el material es muy fino, demasiado en realidad, pero este es un valor que se lo obtiene para el agregado fino, y en este caso este deberá estar entre 2.3 y 3.1 A pesar de que no es presenta en la tabla de resultados sabemos que el tamaño máximo del material es de 2”, pues todo el agregado paso ese tamiz y se empezó a retener en el de 1 ½”.

Recomendaciones   



El material que se someterá a la prueba deberá estar completamente seco. La balanza a usar deberá estar correctamente bien calibrada. Si se realiza el procedimiento manual, los tamices no deberán ser golpeados directamente sobre una superficie dura, sino que deberán golpear contra superficies mas blandas , como pilos de periódicos, cartones, etc. Los tamices antes de ser usados deberán estar bien limpios y así mismo se los debe dejar, para esto nos ayudamos con brochas.

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS http://es.wikipedia.org/wiki/Tensi%C3%B3n_de_rotura https://es.scribd.com/doc/79610753/CONCEPTO-DE-ESFUERZO http://es.slideshare.net/aicvigo1973/tipos-de-esfuerzos-16235282

ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DEL LITORAL Facultad de INGENIERIA marítima, ciencias biológicas, oceánicas y recursos naturales http://thales.cica.es/rd/Recursos/rd99/ed99-005302/contenido/4_esfuerzos.htm http://virutasf1.com/2014/03/viru-conceptos-basicos-de-ingenieria-decompeticion-capitulo-10/

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