Laboratorio de Resistencia de Materiales Compresion (2)

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Ensayo de compresión

Carlos Hasbun Cáceres Ing. Civil Escobar Coquíes, Jhorman 2007115022 Jaraba Orozco, Sakby 2004215057 Ramos Guio, Jesús 2008215050 Sierra Rodríguez, Henry 2008115056 Sierra Rodríguez, Oscar 2008115057

Resistencia de materiales Programa de ingeniería civil Universidad del Magdalena Santa marta D.T.C.H 2010 TABLA DE CONTENIDO

1. Introducción………………………………………………………………………… 2. Objetivos…………………………………………………………………………….

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3. Equipos y materiales………………………………………………………………. 4. marco teórico……………………………………………………………………….. 5. Procedimiento……………………………………………………………………… 6. Resultados y análisis………………………………………………………………. 7. Conclusiones……………………………………………………………………….. 8. Anexos………………………………………………………………………………. 9. Bibliografía…………………………………………………………………………..

INTRODUCCIÓN

En general, cuando se somete un material a un conjunto de fuerzas se produce tanto flexión, como cizallamiento o torsión, todos estos esfuerzos conllevan la aparición de tensiones tanto de tracción como de compresión. Aunque en

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ingeniería se distingue entre el esfuerzo de compresión (axial) y las tensiones de compresión. Algunos materiales exhiben un comportamiento dramáticamente diferente en compresión que en tensión y en algunos casos estos materiales se utilizan principalmente para resistir esfuerzos de compresión. Ejemplos típicos son el concreto y el acero de refuerzo utilizados en la construcción y en la industria. Se necesita entonces datos del ensayo de compresión en muchas aplicaciones de ingeniería. Los ensayos de compresión tienen muchas similitudes con los ensayos de tracción en la forma de cómo se conduce el ensayo y en el análisis e interpretación de los resultados. La productividad de cualquier empresa depende del tamaño de las utilidades, estas a su vez se ven afectadas por las ventas que dependen de la calidad del producto terminado. En las empresas manufactureras se hace necesario realizar ensayos mecánicos para conocer las propiedades de los productos y con base en estos seleccionar un material que cumpla con las condiciones de resistencia, calidad y que su procesamiento sea el más económico. La selección adecuada de un material no es fácil, su hallazgo implica continua investigación científica y grandes pruebas de laboratorio, una mala selección puede costar muchas vidas, por tal motivo esta guía tiene el propósito de llevar a cabo actividades uniformes para alcanzar mayor eficiencia y eficacia en la ejecución de los ensayos y así poder obtener una alta confiabilidad en la medida de las propiedades mecánicas que aseguren una buena selección.

OBJETIVO GENERAL 

Determinar experimentalmente las propiedades mecánicas en el ensayo de compresión, el estudiante podrá analizar los efectos de los esfuerzos

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nominales producidos por cargas axiales y determinar sus propiedades mecánicas. Observar la falla a compresión de las probetas.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS   

Aplicar, sobre las probetas, una carga vertical creciente en magnitud y variable en posición. Realizar pruebas de compresión a diferentes materiales como: dúctiles y frágiles. Identificar los principales tipos de fallas que se dan en el ensayo de compresión.

JUSTIFICACIÓN Proporcionar al alumno unas bases solidas que le permitirá comprender los temas que relacionen el análisis estructurar en diferentes asignaturas y en el área profesional misma, este laboratorio es parte fundamental en la carrera de

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todo ingeniero civil por que es el que enciende la chispa de ingenio que caracteriza a un ingeniero para examinar posibles situaciones. Los propósitos son:  Mirar cómo se comportan los materia les bajo el efecto de una fuerza compresora.  Comprender las diferencias existentes entre los materiales de construcción. .  Adquirir criterios para la toma de decisiones que se presenten en vida profesional futura.

MATERIALES Y EQUIPOS

 Maquina de ensayo universal

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 http://www.lemat.espol.edu.ec  Muestras de materiales o probetas

http://www.ingenieria.unam.mx  Calibrador vernier o pie de rey

http://www.solostocks.com.mx

MARCO TEORICO Definición de esfuerzo de compresión:

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El esfuerzo de compresión es la resultante de las tensiones o presiones que existe dentro de un sólido deformable o medio continuo, caracterizada porque tiende a una reducción de volumen o un acortamiento en determinada dirección. En general, cuando se somete un material a un conjunto de fuerzas se produce tanto flexión, como cizallamiento o torsión, todos estos esfuerzos conllevan la aparición de tensiones tanto de tracción como de compresión. Ensayo de compresión: En ingeniería, el ensayo de compresión es un ensayo técnico para determinar la resistencia de un material o su deformación ante un esfuerzo de compresión. En la mayoría de los casos se realiza con hormigones y metales (sobre todo aceros), aunque puede realizarse sobre cualquier material. - Se suele usar en materiales frágiles. - La resistencia a compresión de todos los materiales siempre es mayor que a tracción. Se realiza preparando probetas normalizadas que se someten a compresión en una máquina universal.

PROCEDIMIENTO

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Se coloca la probeta en la maquina universal de ensayos ya sea metálica o de concreto. Se toman sus dimensiones originales, ancho, espesor, diámetro y longitud. Para las probetas debe revisarse que los extremos estén planos y perpendiculares al eje longitudinal en el marco de carga con la cruceta móvil y la mesa. Observar cualquier defecto que pueda tener, en caso de presentarse, rechazarla y tomar otra. Centrar la probeta en la prensa de ensayo utilizando un bloque de apoyo maquinando en el extremo inferior y uno de apoyo esférico en el superior, las probetas de concreto y metálica se limpian bien sus extremos para eliminar cualquier residuo de grasa, en el caso metálico; en cambio para el concreto se colocan placas de neopreno para asegurar el paralelismo entre las caras y se procede a aplicar la carga lentamente hasta que se produzca la falla.

Para realizar ensayos en la maquina universal de ensayos de capacidad de 60 toneladas o 600KN.

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Calibración y sujeción de probeta, pasos: Tomar las dimensiones iníciales de las probetas: longitud, área transversal, etc. Y trasladar los datos a las tablas respectivas. Si es necesario haga esquemas para ilustrar las dimensiones relevantes. Se enciende la bomba en la pared lateral. Se prende la maquina en el botón verde y se configura. Con la maquina encendida (previamente se debe calentar la maquina), pero en reposo, colocar la probeta en la maquina verificando su alineación con las mordazas y posición adecuada de mordazas y probeta. Asegúrese que la cruceta móvil, fija y marco de carga se encuentren en posición, al igual que el rango de la carga. En el monitor de la pantalla se coloca la carga en cero, se oprime SYSTEM, AMP CAL, E CAL, YES, con el fin de ajustar la máxima escala de la maquina. Presionar el botón de marcha (Star), con lo que el led verde encenderá. Calibrar a cero los captadores. Abrir la válvula de avance de velocidad. Al finalizar la prueba, presionar el pulsador de paro rápido (stop) y detener la maquina. Anote directamente de los indicadores de la maquina las lecturas de fuerza máxima y desplazamiento. Trasladar los resultados a una tabla que el grupo diseñara para este propósito. Anote toda información y observaciones relevantes para la interpretación de resultados.

Análisis y resultados

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Datos de las probetas: Tipo de material Concret o

Longitud inicial(mm ) 300

Diámetro(m m)

Área (mm2)

150

17671,458 7

Reducció n de área (%A)

COMPRESIÓN EN CONCRETO FUERZA 0 1 9.0 11.2 13.8 16.4 19.0 22.4 25.8 29.2 32.8 37.2 41.2 45.6 50.4 55.6 60.8 66.2 72.0 77.8 84.4 90.8 97.6 104.6 112.0

DEFORMACION 0 0,1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2.0 2.1 2.2 2.3 2.4

Elongación(% L) 1,30%

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119.9 127.4 135.8 144.8 154.2 163.0 173.4 182.6 193.8 204.2 215.0 227.0

2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 3.0 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6

GRAFICA

CONCRETO 250 y = 60.992x - 22.815 R² = 0.9595

FUERZA (N)

200 150

Series1

100

Linear (Series1)

50 0 0 -50

1

2 DEFORMACIO (mm)

3

4

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CUESTIONARIO

1. Indique la importancia de conocer los esfuerzos provocados en las probetas. Es de vital importancia para realizar un estudio de la resistencia que tenga una estructura determinada. De esta forma podemos saber si la resistencia actual de la estructura es la esperada en el diseño realizado. 2. Mencione algunas formas de saber si una pieza podría fallar (o detectar la falla antes de algunas consecuencias serias). La característica de los materiales que me proporciona este criterio es la ductilidad, por ejemplo: Nosotros podemos saber si una viga de concreto reforzado está a punto de fallar observando en ella una deflexión excesiva. Otra manera de saber esto es percibiendo el agrietamiento en muros y losas. 3. De acuerdo a la actividad de aplicación de carga, ¿Cómo se clasifican los ensayos mecánicos? De acuerdo a la velocidad de aplicación de la carga los ensayos mecánicos se clasifican en: 

Ensayos elásticos:

La velocidad de aplicación de la fuerza al material no influye en el resultado del ensayo.

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Estos se clasifican en:    

Ensayo de dureza al rayado: Método de Mohs. Dureza De Martens. Método de rayado de lámina.

   

Ensayo de dureza a la penetración: Método de Brinell. Método de Vickers. Método de Rockwell.

Definición de dureza: Es la resistencia que opone un material al ser rayado o penetrado por un material diferente.  Ensayos dinámicos: La velocidad de aplicación de las fuerzas al material juega un papel decisivo en el resultado del ensayo. Su desventaja es la menor fiabilidad del ensayo. Los métodos más utilizados son:  Método de Shore.  Método de Poldi.

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4. Determine la resistencia a la fluencia en compresión en el material metálico ensayo y la resistencia última de las probetas de concreto Rta//. Puesto que en la práctica solo se hizo el análisis con las probetas de concreto no se podrá determinar la resistencia a la fluencia en compresión en el material metálico

a) La carga máxima alcanzada en el ensayo con la probeta de concreto fue de 44080 kg en el cual el cilindro de concreto falló, dividiendo esto por el área de la probeta , Donde P es la carga máxima aplicada y S la sección transversal del cilindro.

= 176, 71 A partir de esto se determinó la resistencia última o el esfuerzo máximo: ⁄

CONCLUSIONES

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Al culminar esta experiencia hemos quedado en la capacidad de comparar la resistencia de metales y concreto a la compresión, hemos observando así que teóricamente los metales reaccionan del mismo modo a tracción y a compresión mientras que el concreto muestra una clara diferencia en su comportamiento evidenciando su poder a compresión y debilidad a tracción. Siguiendo en la comparación metal versus concreto existe una diferencia muy marcada en su manera de fallar, el concreto a compresión falla al mostrar fisuras y perder estabilidad mientras que el metal se considera que ha fayado cuando llega a su límite de fluencia. A manera de conclusión decimos que definitivamente las mejores estructuras son aquellas que recogen las bondades y fortalezas de cada material y las fusionan para así formar una mucho más segura y es justamente esto lo que ocurre en el diseño de pórticos en concreto armado (concreto y acero) capaces de soportar muy bien esfuerzos de tracción en flexión, de cortante en apoyos y compresión en columnas. Por otra parte se logró ultimar lo siguiente: 

No existe una carga máxima en compresión antes de la fractura y la resistencia última de ingeniería es la misma que la resistencia a la fractura de ingeniería.



Los materiales frágiles y los moderadamente dúctiles se fracturarán en compresión, pero muchos metales dúctiles nunca se fracturarán. El espécimen se deforma en una forma de arepa muy grande en diámetro y de espesor delgado hasta que la carga requerida para continuar la deformación se hace tan grande que el ensayo se debe suspender.

ANEXOS

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Fotos : oscar sierra BIBLIOGRAFÍA

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 Guías de laboratorio Universidad Autónoma del Caribe  Mecánica de materiales 3aed. Beer, Ferdinand. P Johnston, e. Russell  Mecánica de materiales 5aed. Gere, james M.  Mecánica de materiales Timoshenko, Stephen P.