Laboratorio de Solidos-1

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MECÁNICA DE SÓLIDOS

LABORATORIO DE MECÁNICA DE SÓLIDOS


PRESENTADO A:

JUAN CARLOS HERRERA DOCENTE DE MECÁNICA DE SÓLIDOS

REALIZADO POR:

JUAN CARLOS ARIAS CAROCODIGO: 7301829

ESTUDIANTE

UNIVERSIDAD MILITAR NUEVA GRANADA

FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL

BOGOTA, 26 DE ABRIL DE 2014

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1- INSTRUMENTOS DE MEDICION

OBJETIVO

Utilizar de forma adecuada los instrumentos de medida empleados en el laboratorio, adquiriendo la habilidad en la toma y lectura de medida.

OBJETIVOS ESPECIFICOS

- Determinar la incertidumbre en la medida.- Cuantificar los datos experimentales.- Obtener habilidad en la toma de lecturas.

CINTA METRICA

Consiste en una delgada lámina de metal o plástico milimetrada que se puede enrollar para facilitar su uso.

Es uno de los instrumentos más utilizados por la gente, ya que es muy fácil de usar, y suelen ser de pequeño tamaño, porque la cinta esta enrollada sobre sí misma. Permite estirarla para medir y luego recogerla con una manivela que se hace girar en sentido contrario a las agujas de un reloj. También hay cintas que se enrollan solas en cuanto se deja de hacer fuerza para sujetarlas.

CALIBRADOR O PIE DE REY

El calibrador es un instrumento de precisión usado para medir pequeñas longitudes, medidas de diámetros externos e internos y profundidades. Consiste en una escala base graduada en milímetros y en un dispositivo llamado nonio que sirve para aumentar la precisión de la escala base. El nonio es una reglilla que puede deslizarse sobre la escala base.

El calibrador es la herramienta medidora de tamaño de bolsillo más práctica que hay para trabajos de madera o de metal en el taller casero. Cuando desea usted tomar una medida de precisión, puede usar el nonio del calibrador a fin de obtener una lectura con un margen de error de apenas una milésima de pulgada. Cuando no se requiere una exactitud tan grande -al medir el espesor de piezas de madera, por ejemplo- puede usted olvidarse del nonio y utilizar la herramienta como un calibrador deslizante de tipo común y corriente.

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Para obtener una lectura de precisión se requiere efectuar ciertos cálculos matemáticos, pero se acostumbra uno a esto muy pronto. Todos los calibradores de nonio funcionan de acuerdo con el mismo principio. No son más que escalas auxiliares que se emplean para subdividir las graduaciones más pequeñas en la escala de la barra del calibrador en cuantas partes correspondientes haya las graduaciones del nonio. Por lo tanto, debe considerarse al nonio como un sistema de desplazamientos.

DEFORMIMETROS DIGITALES

Los deformímetros se clasifican en análogos o digitales; los primeros registran variaciones en milímetros o pulgadas, mientras los digitales son capaces de mostrar ambas lecturas.

Los comparadores digitales son más precisos, pues mientras la división de escala de un análogo es de 10 micrómetros, en el digital es de 1.0 micrómetros; es decir, diez veces más. Los instrumentos digitales tienen teclas para iniciar la medición en ceros y seleccionar el cambio de unidad, de milímetros a pulgadas.

El deformímetro es un instrumento que, en su evolución, se ha adaptado a diferentes propósitos, para lo cual los fabricantes han diseñado diversas monturas, soportes y accesorios que en conjunto forman un nuevo instrumento de medición con base en el deformímetro básico, permitiendo más comodidad y agilidad en mediciones especiales.

Por ejemplo, al reloj comparador es posible adicionarle un accesorio llamado alesámetro, un instrumento de medición del tipo indirecto para diámetros interiores grandes (mayor a 50 mm); es decir, que requiere un elemento patrón para referenciarlo a cero, como anillos o bloques calibrados.

Básicamente, en el cabezal de medición, la punta de contacto al desplazarse, transforma el movimiento axial en longitudinal de la barra que está dentro del cuerpo (mediante una leva pivotante) y ésta acciona el comparador. Cada alesámetro cuenta con un juego de puntas intercambiables de distintas longitudes con los que puede abarcarse un rango de medición mucho mayor que el que tiene el comparador. El operario, debe seleccionar la punta de acuerdo a la dimensión a medir.

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EXTENSÓMETRO

Para la medición de las deformaciones en las probetas se usa un instrumento denominado extensómetro, el cual se fija por sus propios medios a las probetas. Este hecho disminuye la distorsión de las mediciones, al excluir las deformaciones causadas en los agarres, inversor, placas de la máquina, etc.

Existen muchos tipos de extensómetros: mecánicos, ópticos, electrónicos basados en varios principios, por ejemplo las galgas extensométricas, LVDT, etc.), incluso láser. Nuestro laboratorio posee un extensómetro de palanca y comparadores MK3.

Para el ensayo de determinación del módulo de elasticidad se instalan unas extensiones cortas, de manera que la distancia entre cuchillas (l0) es igual a 100 mm. (esta parámetro también se denomina base del extensómetro) Para el ensayo de determinación del módulo de Poisson la distancia entre cuchillas es de 120 mm.

Para excluir la influencia de las posibles excentricidades de las cargas y otros fenómenos, el extensómetro consta de dos relojes comparadores. La deformación entre las dos secciones de apoyo de las cuchillas será la media de las lecturas de los dos relojes.

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2- ENSAYO DE COMPRESION AL CONCRETO

OBJETIVO

El objetivo principal del ensayo consiste en determinar la máxima resistencia a la compresión de un cilindro de muestra de un concreto frente a una carga aplicada axialmente.

MATERIALES

- Cilindro de concreto de longitud de 30 cm con diámetro de 15 cm - Maquina universal para aplicar carga- Dial de carga

MARCO TEORICO

La resistencia a la compresión simple es la característica mecánica principal del concreto, dada la importancia que reviste esta propiedad, dentro de una estructura convencional de concreto reforzado, la forma de expresarla es, en términos de esfuerzo, generalmente en kg/cm2 y con alguna frecuencia lb/pulg2(p.s.i). La equivalencia que hay entre los dos es que 1 psi es igual a 0.07kg/cm2. Aunque hoy en día se ha acogido expresarla en MPa de acuerdo con el sistema internacional de unidades.

La forma de evaluar la resistencia del concreto es mediante pruebas mecánicas que pueden ser destructivas, las cuales permiten probar repetidamente la muestra de manera que se pueda estudiar la variación de la resistencia u otras propiedades con el paso del tiempo. Para las primeras se utilizan tres tipos de muestras: cilindros, cubos y prismas. Para las segundas hay diferentes sistemas.

El ensayo de compresión es meramente lo contrario del de tensión con respecto a la dirección o el sentido del esfuerzo aplicado. Las razones generales para la elección de uno u otro tipo de ensayo se establecieron. Asimismo, un numero de principios generales se desarrolló a través de la sección sobre el ensayo de tensión sobre los cuales son igualmente aplicables al ensayo de compresión. Existen, sin embargo, varias limitaciones especiales del ensayo de compresión a las cuales se debe dirigir la atención: La dificultad de aplicar una carga verdaderamente concéntrica o axial. El carácter relativamente inestable de este tipo de carga en contraste con la carga tensiva, Existe siempre una tendencia al establecimiento de esfuerzos flexionantes y a que el efecto de las irregularidades de alineación accidentales dentro de la probeta se acentúa a medida que la carga prosigue. La fricción entre los puentes de la máquina de ensayo o las placas de apoyo y las superficies de los extremos de la probeta debido a la expansión lateral de esta. Esto puede alterar considerablemente los resultados que se obtendrían si tal condición de ensayo no estuviera presente. Las áreas seccionales,

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relativamente mayores de la probeta para ensayo de compresión para obtener un grado apropiado de estabilidad de la pieza. Esto se traduce en la necesidad de una máquina de ensayo de capacidad relativamente grande o probetas tan pequeñas y por lo tanto, tan cortas que resulta difícil obtener de ellas mediciones de deformación de precisión adecuada. Se supone que se desean las características simples del material y no la acción de los miembros estructurales como columnas, de modo que la atención se limita aquí al bloque de compresión corto.

El ensayo más universalmente reconocido para ejecutar pruebas de resistencia mecánica a la compresión simple es el ensayo de probetas cilíndricas, las cuales se funden en moldes especiales de acero o hierro fundido que tienen 150mm de diámetro por 300mm de altura (relación diámetro: altura 1:2).Los procedimientos relativos a este ensayo se encuentran especificados en las normas NTC 550 y 673 que hacen referencia a la confección de cilindros y al ensayo de resistencia compresión.

Una vez que la muestra de concreto fresco ha sido correctamente seleccionada de acuerdo con los procedimientos descritos en la norma NTC 454, de manera que sea representativa de toda la masa, se procede de la siguiente manera:

Antes de colocar el concreto en el molde, es necesario aceitar el interior del cilindro para evitar que el concreto se adhiera al metal; para hacer esto, es suficiente untar las paredes y el fondo con una brocha impregnada de aceite mineral; la capa de aceite debe ser delgada y en el fondo no debe acumular aceite.

El cilindro se llena en tres capas de igual altura (10cm) y cada capa se apisona con una varilla lisa de 16mm de diámetro con uno de sus extremos redondeados, la cual se introduce 25 veces por capa en diferentes sitios de la superficie del concreto, teniendo en cuenta de que la varilla solo atraviese la capa que se esta compactando, sin pasar a la capa siguiente. Al final de la compactación se completa el llenado del molde con más mezcla y se alisa la superficie con la ayuda de un palustre o de una regla.

Una vez que se ha llenado cada capa, se dan unos golpes con la varilla o con un martillo de caucho a las paredes de este, hasta que la superficie del concreto cambie de mate a brillante, con el objeto de eliminar las burbujas de aire que se hayan podido adherir al molde o hayan quedado embebidas en el concreto. Los cilindros recién confeccionados deben quedar en reposo, en sitio cubierto y protegidos de cualquier golpe o vibración y al día siguiente se les quita el molde cuidadosamente. Inmediatamente después de remover el molde, los cilindros deben ser sometidos a un proceso de curado en tanques de agua con cal, o en un

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cuarto de curado a 23ºC, con el fin de evitar la evaporación del agua que contiene el cilindro, por la acción del aire o del sol, y en condiciones estables de temperatura para que el desarrollo de resistencia se lleve a cabo en condiciones constantes a través del tiempo. En estas condiciones los cilindros deben permanecer hasta el día del ensayo.

La resistencia a la compresión del concreto se mide con una prensa que aplica carga sobre la superficie del cilindro (Norma NTC 673). Generalmente esta superficie es áspera y no plana, lo cual puede conducir a concentraciones de esfuerzo que reducen considerablemente la resistencia real del concreto. Una falta de planicie de 0.25mm puede reducir a un tercio la resistencia. Para remediar esta situación, normalmente se hace un refrentado o cabeceado de las tapas del cilindro con materiales como yeso o mezclas compuestas de azufre, tal como se especifica en la norma NTC 504. La resistencia a la compresión, se acostumbra a dar en términos de esfuerzo o sea fuerza por unidad de área, en kg/cm2.

METODOLOGÍA

Los cilindros para pruebas de aceptación deben tener un tamaño de (15x30cm), las probetas mas pequeñas tienden a ser mas fáciles de elaborar y manipular en campo y en laboratorio. El diámetro del cilindro utilizado debe ser como mínimo tres veces el tamaño máximo nominal del agregado grueso que se emplee en el concreto.

· Con el fin de conseguir una distribución uniforme de la carga, generalmente los cilindros se cabecean con mortero azufre (ASTM C617) o con almohadillas (ASTM C1231).El cabeceo de azufre se debe aplicar como mínimo dos horas antes y preferiblemente un día antes de la prueba.

· El diámetro del cilindro se debe medir en dos sitios en ángulos rectos entre si a media altura de la probeta y deben promediarse para calcular el área de la sección. Si los diámetros medidos difieren en más de 2% no se debe someter a prueba el cilindro.

· Los extremos de las probetas no deben presentar desviación con respecto a la perpendicularidad del eje del cilindro en mas de 0.5% y en los extremos deben hallarse planos dentro de un margen de 0.002 pulgadas.

· Los cilindros se deben centrar en la máquina de ensayo de compresión y cargados hasta completar la ruptura. El régimen de carga con maquina hidráulica se debe mantener en un rango de 0.15 a 0.35MPa/s durante la última mitad de la fase de carga. Se debe anotar el tipo de ruptura. La fractura cónica es un patrón común de ruptura.

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· La resistencia del concreto se calcula dividiendo la máxima carga soportada por la probeta para producir la fractura entre el área promedio de la sección ASTM C 39 presenta los factores de corrección en caso de que la razón longitud diámetro del cilindro se halle entre 1.75 y 1.00, lo cual es poco común. Se someten a prueba por lo menos dos cilindros de la misma edad y se reporta la resistencia promedio como el resultado de la prueba, al intervalo más próximo de 0.1 MPa.

· El técnico que efectúe la prueba debe anotar la fecha en que se recibieron las probetas en el laboratorio, la fecha de la prueba, la identificación de la probeta, el diámetro del cilindro, la edad de los cilindros de prueba, la máxima carga aplicada, el tipo de fractura y todo defecto que presenten los cilindros o su cabeceo. Si se mide, la masa de los cilindros también deberá quedar registrada.

· La mayoría de las desviaciones con respecto a los procedimientos estándar para elaborar, curar y realizar el ensaye de las probetas de concreto resultan en una menor resistencia medida.

· El rango entre los cilindros compañeros de los mismos conjuntos y probados a la misma edad deberá ser en promedio de aproximadamente 2 a 3% de la resistencia promedio. Si la diferencia entre los dos cilindros compañeros sobrepasa con demasiada frecuencia 8%, o 9.5% para tres cilindros compañeros, se deberán evaluar y rectificar los procedimientos de ensayo en el laboratorio.

· Los informes o reportes sobre las pruebas de resistencia a la compresión son una fuente valiosa de información para el equipo del proyecto para el proyecto actual.

CALCULOS Y GRAFICAS

D= 15,00 cm H= 30,5 cm M=11,59 Kg

A= Pi x r^2

A= 3.1416 x 7,5cm^2

A= 0,017m^2

Volumen= 0,305m x 0,017m^2= 5,389x10^-3 m^3

Densidad= 11,59Kg/5,389 x 10^-3 m^3

Densidad= 2150 Kg/m^3

La resistencia se tiene que dar el 70% a los 7 días y a los 28 días tiene que dar el 100% o más de la resistencia.

Máxima carga= 580,1 Kn

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Resistencia= F/A

Resistencia= 580,01/0,017

Resistencia= 34,11 Mpa

El tipo de falla: Cónica Transversal

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CONCLUSÓN

A través del ensayo realizado en el laboratorio se puede concluir que el concreto presenta baja resistencia a la compresión, de la misma manera se puede determinar qué tan resistente es el material cuando este es sometido a cargas axiales.

Si tiene baja resistencia a la compresión es posible que tenga una alta resistencia a la tensión y viceversa, es por esto que es de vital importancia conocer la importancia conocer las características de cada uno de los materiales al momento de ejecutar cualquier proyecto.

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3- TENSION AL ACERO

OBJETIVO

Analizar el comportamiento de los materiales de acero al ser sometidos a un esfuerzo de tensión uniaxial.

EQUIPOS UTILIZADOS

- Flexómetro - Balanza- Maquina universal de ensayos

MARCO TEORICO

El ensayo de tracción o tensión consiste en someter una probeta a una fuerza de tracción monoaxial, la cual va aumentando en forma progresiva y simultáneamente se van leyendo los dezplasamientos correspondientes.

El ensayo de tracción es muy utlizado para tener información básica sobre un material y a su vez para realizar control de calidad los datos fundamentales en cuanto a propiedades mecánicas son:

- LIMITE DE PROPORCIONALIDAD: es el valor del esfuerzo hasta el cual la relación de este con la deformación es lineal; la pendiente de la recta es el modulo de eleasticidad

- LIMITE ELASTICO: es la tensión máxima que es capaz de resistir el material sin experimentar deformación permanente; la obtención de este valor es muy difícil y depende en mucho de la sensibilidad del aparato utilizado.

- PUNTO DE FLUENCIA: Cuando se aumenta la carga a partir de A´, de un punto en las deformaciones aumentan sin aumento apreciable de carga, las tensiones que se desarrollan cuando las deformaciones aumentan sin aumento de carga, se denomina punto de fluencia.

- ZONA ELASTICA: es la región de la curva que va del origen al limite elástico

- ZONA PLATICA: región de la curva que va desde el limite elástico hasta el punto de rotura.

- RESISTENCIA MAXIMA: al pasar el limite elástico, el material va sufriendo un endurecimiento por deformación, por lo cual la carga debe aumentar para que produzca la deformación, esta carga llega a un valor máximo, dividido esta valor por el área transversal inicial se obtiene la resistencia máxima o tracción.

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METODOLOGÍA

- Tomar las medidas de las varillas- Rayar la Varilla en cierto puntos - Colocar la varilla en la prensa y poner el deformimetro entre los collares- Cargar la prensa y tomar las medidas de deformación.

CALCULOS

Densidad del acero

Barra 1

M=0,9 Kg D= 5/8 “ L= 61 cm

A= 3,1416 x (7,8925 x 10^-3)^2

A= 1,9793 x 10^-3 m^2

Volumen= 1,9793 x 10^-3 x 0,61 m

Volumen= 1,207 x 10^-4 m^3

Densidad= 0,9Kg/1,207 x 10^4

Densidad= 7454,08 Kg/m^3

Barra 2

M=2,35 Kg D= 1 “ L= 60 cm

A= 3,1416 x (0,0127)^2

A= 5,067 x 10^-4 m^2

Volumen= 5,067 x 10^-4 x 0,6 m

Volumen= 3,0403 x 10^-4 m^3

Densidad= 2,35Kg/1,207 x 10^4

Densidad= 7729,622 Kg/m^3

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4- FLEXION DE LA MADERA

OBJETIVO

Determinar experimentalmente las propiedades mecánicas a compresión de algunos materiales de uso común en ingeniería. Se analiza el comportamiento de los materiales de madera al someter un esfuerzo de flexión pura.

EQUIPOS UTILIZADOS

- Máquina para flexión de viguetas- Flexómetro- Vigas de madera.- Balanza

MARCO TEORICO

En ingeniería se denomina flexión al tipo de deformación que presenta un elemento estructural alargado en una dirección perpendicular a su eje longitudinal. El término "alargado" se aplica cuando una dimensión es dominante frente a las otras. Un caso típico son las vigas, las que están diseñas para trabajar, principalmente, por flexión. Igualmente, el concepto de flexión se extiende a elementos estructurales superficiales como placas o láminas. El esfuerzo de flexión puro o simple se obtiene cuando se aplican sobre un cuerpo pares de fuerza perpendiculares a su eje longitudinal, de modo que provoquen el giro de las secciones transversales con respecto a los inmediatos.

El rasgo más destacado es que un objeto sometido a flexión presenta una superficie de puntos llamada fibra neutra tal que la distancia a lo largo de cualquier curva contenida en ella no varía con respecto al valor antes de la deformación. El esfuerzo que provoca la flexión se denomina momento flector.

CARGAS Y CONDICIONES EN LOS APOYOS DE UNA VIGA.

Diagramas de cortante y momento: Debido a las cargas aplicadas (P), la barra desarrolla una fuerza cortante (V) y un momento flexionarte (M) internos que, en general, varían de punto a punto a lo largo del eje se la barra. Se determina la

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fuerza cortante máxima y el momento flexionante máximo expresando V y M como funciones de la posición L a lo largo del eje de la barra. Esas funciones se trazan y representan por medio de diagramas llamados diagramas de cortante y momento. Los valores máximos de V y M pueden obtenerse de esas gráficas.

Deformación por flexión: El comportamiento de cualquier barra deformable sometida a un momento flexionante es al que el material en la posición inferior de la barra se alarga y el material en la porción superior se comprime. En consecuencia, entre esas dos regiones existe una superficie neutra, en la que las fibras longitudinales del material no experimentan un cambio de longitud. Además, todas las secciones transversales permanecen planas y perpendiculares al eje longitudinal durante la deformación.

Esfuerzo de flexión: Esfuerzo normal causado por la “flexión” del elemento. El máximo esfuerzo normal es

igual a:

Donde:

M = Momento máximo flector., tenemos:

c= Distancia perpendicular del eje neutro al punto más alejado de este y sobre el cual actúa Esfuerzo de flexión.

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I= momento de inercia de la sección transversal

Por tanto la ecuación de esfuerzo máximo resulta:

El esfuerzo correspondiente puede ser de tensión o de compresión.

Deformación unitaria:

Donde:

= deformación unitaria, D = diámetro de la barra, ΔL= stroke

(deflexión de la barra) y L = longitud de la barra.

METODOLOGIA

Antes de comenzar a realizar los ensayos de flexion se deben tomar las respectivas medidas dimensionales de las probetas. Este procedimiento de medición es efectuado con un gran cuidado y debe implementarse la correcta utilización del Calibrador "pie de rey", y la regla un instrumento de medición de vital importancia para tomar el valor de nuestros datos.

Para tomar las medidas de nuestras probetas utilizaremos las unidades del sistema métrico internacional (SI) expresando dichas medidas en milímetros (mm). Es muy importante ser bastante cuidadosos en la toma de estas medidas ya que

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después de someter las probetas a los ensayos de flexión dichas medidas serán útiles para realizar los cálculos necesarios en el ensayo.

Paso siguiente con la ayuda del encargado le laboratorio o el docente procedemos a calibrar y programar el software de la maquina universal para poder realizar el ensayo de flexión según los parámetros establecidos si los datos se toman adecuadamente y el procedimiento se realiza correctamente el grafico que se obtiene.

La máquina universal impone la deformación desplazando el cabezal móvil a una velocidad seleccionable. La celda de carga conectada a la mordaza fija entrega una señal que representa la carga aplicada “load” en toneladas fuerza (Tf). La máquina también poseen un potenciómetro lineal el cual toma los datos de posición los cuales denomina “Stroke” en milímetros (mm); resultando así una tabla de datos donde tenemos una relación de la carga y el estiramiento del material.

COMPRENSION PARALELA

a) Tensión de comprensión paralela en el limite de proporcionalidad, Fc, Ip

Donde:

PIp = Carga en el limite proporcional, en Kg.

a = Promedio de los anchos de la probeta en cm.

e = Promedio de los espesores de la probeta, en cm.

b) Tension máxima o de rotura de comprensión paralela, Rc

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Donde:

Q = Carga máxima aplicada, en Kg.

a = Promedio de los anchos de la probeta, en cm.

e = Promedio de los espesores de la probeta, en cm.

c) Modulo de elasticidad de comprensión paralela, MOEc

Donde:

Plp = Carga en el limite proporcional, en Kg.


e = promedio de los espesores de la probeta, en cm.

L = Longitud de la probeta, en cm.

DIp = Dep=formación en el limite proporcional, en cm.

* Queda expresado en Kg/ cm2, por lo que es transformada a Ton/ cm2.

COMPRENSION PERPENDICULAR

a) Tensión unitaria de comprensión perpendicular. Fcn, Ip

Donde:

PIp = Carga en el limite proporcional, en Kg.

a = Promedio de los anchos de la probeta en cm.

z = Ancho de la placa metalica rigida, en cm.

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b) Tension máxima o d rotura de compresión perpendicular, Rcn

Donde:

Q = Carga máxima aplicada, en Kg.


z = Ancho de la placa metalica rigida, en cm.

c) Modulo de elasticidad de compresión perpendicular, MOEcn

Donde:

Plp = Carga en el limite proporcional, en Kg.


z = Ancho de la placa metálica rigida, en cm.

DIp = Deformación en el limite proporcional, en cm.

h = Altura de la probeta (dimensión de la carga tangencial paralela a la carga), en cm.

* Queda expresado en Kg/ cm2, por lo que es transformada a Ton/ cm2.

CALCULOS

PERPENDICULAR

H=20 cm L=5cm Ancho=5cm M=203,3 gr

CARGA (Kn) DEFORMACION (MM)0 0

13.2 0.63

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27.8 0.9564.4 1.5984.6 2.2284.6 3.11

CARGA (Kp) DEFORMACION (MM) CARGA (N) ESFUERZO(Mpa)0 0 0 0

13.2 0.63 13200 1.3227.8 0.95 27800 2.7864.4 1.59 64400 6.4484.6 2.22 84600 8.4684.6 3.11 84600 8.46

Se calcula la pendiente para hallar el módulo de elasticidad

E=

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TIPO DE FALLA

Tensión pura

Resistencia de Flexion máxima

La calidad de la madera en la flexión perpendicular es muy baja con respecto al cuadro de manual del grupo andino.

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PARALELO

H=5 cm L=15cm Ancho=5cm M=181,95 gr

CARGA (Kp) DEFORMACION (MM) CARGA (N) ESFUERZO(Mpa)0 0 0 0.000002 0.44 2000 0.26667

10 1.14 10000 1.3333319.1 2.41 19100 2.5466722.3 4 22300 2.9733322.8 5.78 22800 3.0400027.8 9.02 27800 3.7066729.3 11.18 29300 3.90667

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TIPO DE FALLA

Tensión simple

Resistencia de Flexión máxima

La calidad de la madera en la flexión paralela es baja con respecto al cuadro de manual del grupo andino.

FLEXION

H=75 cm L=5cm Ancho=5cm M=998.08 gr

CARGA (Kp) DEFORMACION (MM) CARGA (N) ESFUERZO(Mpa)0 0 0 0.00000

0.6 0.83 600 0.016001.1 0.56 1100 0.029334.1 11.05 4100 0.109335.8 18.4 5800 0.154675.8 22.42 5800 0.15467

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TIPO DE FALLA

Tensión atreves de la fibra

Resistencia de Flexión máxima

La calidad de la madera en la flexión es baja con respecto al cuadro de manual del grupo andino.

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CONCLUSIÓN

La resistencia de materiales están en función del área en el cual se aplica la carga, como se puede observar la resistencia cambiar a ensayar el material en diferentes posiciones (Horizontal y vertical).

La resistencia de la madera también depende de la direccion en la que este coratada con respcto a la beta. La madera siempre es mucho mas fuerte cuando se corta en la dirección de la beta.

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5- TORSION EN BARRAS DE ALUMINIO Y ACERO

OBJETIVO

Analizar el comportamiento de los materiales al ser sometidos a un esfuerzo de cortante o de torsión

EQUIPOS UTILIZADOS

- Flexometro- Mesa con soporte- Deformimetro

MARCO TEORICO

Muchos materiales cuando están en servicio están sujetos a fuerzas o cargas. En tales condiciones es necesario conocer las características del material para diseñar el instrumento donde va a usarse de tal forma que los esfuerzos a los que vaya a estar sometido no sean excesivos y el material no se fracture. El comportamiento mecánico de un material es el reflejo de la relación entre su respuesta o deformación ante una fuerza o carga aplicada. El ensayo de torsión se aplica en la industria para determinar constantes elásticas y propiedades de los materiales. También se puede aplicar este ensayo para medir la resistencia de soldaduras, uniones, adhesivos, etc.

La torsión en sí se refiere a un desplazamiento circular de una determinada sección transversal de un elemento cuando se aplica sobre éste un momento torsor o una fuerza que produce un momento torsor alrededor del eje. La torsión se puede medir observando la deformación que produce en un objeto un par determinado. Por ejemplo, se fija un objeto cilíndrico de longitud determinada por un extremo, y se aplica un par de fuerzas al otro extremo; la cantidad de vueltas que dé un extremo con respecto al otro es una medida de torsión. Los materiales empleados en ingeniería para elaborar elementos de máquinas rotatorias, como los cigüeñales y árboles motores, deben resistir las tensiones de torsión que les aplican las cargas que mueven.

La deformación plástica alcanzable con este tipo de ensayos es mucho mayor que en los de tracción (estricción) o en los de compresión.

DEFINICIÓN DE ESFUERZO CORTANTE Y DEFORMACIÓN ANGULAR

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Si una probeta cilíndrica de longitud L es sometida a un torque T, el ángulo de torsión está dado por la siguiente ecuación:

P=T L/G I

En donde G es el módulo de corte del material de la probeta e es el momento de inercia polar de la sección transversal de dicha probeta.

Sobre la base de la ecuación anterior, se puede determinar experimentalmente el módulo de corte G del material constituyente de la probeta.

Si los esfuerzos cortantes no sobrepasan el límite de proporcionalidad, dicho esfuerzo se distribuye linealmente, es cero en el eje central de la probeta y tiene un valor máximo en la periferia.

Una probeta de sección cilíndrica sometida a torsión. En este caso, el valor del esfuerzo cortante es igual a:

Siendo el módulo resistente a la torsión y está definido por:

Donde:

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Siendo d el diámetro de la probeta, por lo tanto d = 2R.

Reemplazando el momento de inercia polar, en función del radio, se obtiene la siguiente expresión para el módulo resistente:

Por lo tanto, el esfuerzo cortante en la periferia del cilindro es igual a:

Donde es la distorsión angular. Se puede deducir que dicho valor es:

METODOLOGÍA

Antes de comenzar a realizar los ensayos de torsión se deben tomar las respectivas medidas dimensionales de las probetas (diámetro y longitud de la sección reducida). Este procedimiento de medición es efectuado con un gran cuidado y debe implementarse la correcta utilización del Calibrador "pie de rey” instrumento de medición de vital importancia para tomar el valor de nuestros datos.

Trazar una línea recta con un marcador permanente de punta delgada a lo largo de la sección cilíndrica en la sección reducida, esto con el fin de poder visualizar de manera más fácil la deformación de la probeta de torsión.

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Fijar la probeta a las copas de la máquina de torsión, asegurarse de que la probeta quede bien sujeta y así no tener problemas de deslizamiento de la misma.

Para la toma de datos tenemos que realizar un tabla en la que se registraremos el valor del Torque (Útil Para Calcular El Esfuerzo Cortante) ha cierto intervalo de revoluciones (Útil Para Calcular La Deformación Angular). Para efectos de simplicidad a la hora de registrar los datos.

CÁLCULOS

ACERO (MACIZO)

L= 150,20 cm Diámetro=12,6 mm M=1479,59 gr

Área= 3.1416 x (12,6 mm)^2=498.76 mm^2

Volumen= 498,76 x 1502 = 749137.52 mm^3

Densidad= 1479.59/749137.52

Densidad= 1,975 g/mm^3

CARGA (gr)DEFORMACION (MM) momento de

torsiónesfuerzo cortanteCARGA DESCARGA

0 0 -0.003 0 0

1000 0.0029 0.0033 81075 0.015051812

2000 0.0068 0.0075 162150 0.030103624

3000 0.00111 0.00115 243225 0.045155436

4000 0.00153 0.00153 324300 0.060207247

ALUMINIO TUBULAR

L= 150,20 cm Diámetro 1=12,6 mm Diametro2= 9,9 mm M=165 gr

Área= 3.1416 x (2,7 mm)^2=22,90 mm^2

Volumen= 22,90 x 1502 = 34395,8 mm^3

Densidad= 165/34395,8

Densidad= 4,797 x 10^-3 g/mm^3

29



CARGA (gr)DEFORMACION (MM) momento de

torsiónesfuerzo cortanteCARGA DESCARGA

0 0 -0.001 0 0

500 0.0029 0.0033 40537.5 0.000806347

1000 0.0068 0.0075 81075 0.001612694

1500 0.00111 0.00115 121612.5 0.002419041

2000 0.00153 0.00153 162150 0.003225388

Laboratorio de Solidos-1

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