Laboratorio de Materiales
Unidad VIII. Practica Nº 7
v Equipos e Instrumentos
Nombre | Marca | Capacidad | Apreciacion |
Peso | Scout | 1200x.0,1g | Libras |
Regla | Twingo | 30cm | Centimetro |
Transportador | Mayka | 180° | Grados |
o Probeta
Incluya las Dimensiones:
A) Inicial:
29 cm Varilla de Carpeta
18cm Varilla de Plastico
B) Final:
28,8cm
5mm Antes de la Fractura
v Datos:
Probeta | 1 | 2 | 3 |
Longitud Total (Cm) | 29cm | 18cm | 8cm |
Longitud entre Apoyos (Cm) | (No se pudo tomar medida por que la placa cayo de forma brusca) | 5mm | 5mm |
Longitud de Pandeo Teorica (cm) | (No hubo pandeo por que el material cedio de forma brusca) | 17,7 | 17,7 |
Ancho (cm) | 0,7cm | 6mm | 6mm |
Grueso (cm) | 0,01mm | 8mm | 8mm |
· Modulo de Elasticidad: kg/cm²
· Modulo de Proporcion-Natalidad: kg/cm²
L= Longitud entre apoyos (cm) | F= Flecha producida |
P= Fuerza aplicada (kg) | I = Momento de Inercia |
E= L³ (P/F) /48 L . kg/cm²
v Tipos de Apoyos
Lp. Medido
v Calculos:
ü Area (cm²)
ü Momento de Inercia
ü Radio de giro (cm)
ü Relacion de Esbeltez
ü Esfuerzo Critico Teorico Pandeo (kg/cm²)
ü Esfuerzo Act. Pandeo (kg/cm²)
ü % Diferencia en Esfuerzo
v Ensayo de Flexión:
Método para medir el comportamiento de los materiales sometidos a la carga de la viga simple. Con algunos materiales, también se denomina ensayo de la viga transversal. La probeta está soportada por dos cuchillas como viga simple y la carga se aplica en su punto medio. El esfuerzo máximo de la fibra y la deformación máxima se calculan en incrementos de carga. Los resultados se trazan en un diagrama carga-deformación y el esfuerzo máximo de la fibra es la resistencia a la flexión. Se presenta la resistencia de fluencia de la flexión en aquellos materiales que no se rompen. Los procedimientos de ensayo estándares se especifican en ASTM D-790 (plásticos) y ASTM C-674 (cerámica blanca cocida). ASTM D-797 (elastómeros), ASTM A-438 (hierro fundido) y ASTM D-86 (vidrio)
v Ensayo de Esfuerzo:
Los ensayos practicados para medir el esfuerzo de compresión son contrarios a los aplicados al de tracción, con respecto al sentido de la fuerza aplicada. Tiene varias limitaciones: Dificultad de aplicar una carga concéntrica o axial, sin que aparezca pandeo.
§ Una probeta de sección circular es preferible a otras formas.
v El ensayo se realiza en materiales:
· Duros.
· Semiduros.
· Blandos.
· Ensayo de pandeo.
v Objetivo:
El objeto del ensayo de pandeo es investigar el comportamiento de elementos largos (esbeltos) sometidos a cargas de compresión axial,es decir, que no fallan por aplastamiento.
v Fundamento Teorico:
En forma normal se piensa que las deflexiones dentro del límite elástico varían en forma lineal con la carga, sin embargo ocurren varias excepciones notables, como la falla por estabilidad o pandeo cuando se aplican cargas de compresión.
Se entiende por estabilidad la propiedad del sistema de mantener su estado durante las acciones exteriores. Si el sistema no tiene esta propiedad se dice que el sistema es inestable. En la misma medida se puede afirmar que su estado es inestable.
En las condiciones reales siempre existen causas que pueden conducir a la perturbación del estado original de equilibrio. Es decir, que siempre se realiza la posibilidad del paso del sistema inestable a un nuevo estado. En este caso se dice que no tiene lugar la pérdida de estabilidad.
Al perder la estabilidad, el sistema se puede comportar de diversas formas. Generalmente, tiene lugar el paso a un nuevo estado estado de equilibrio, lo que, en la mayoría de los casos va acompañado de grandes deformaciones, de deformaciones plásticas o de una rotura completa. En algunos casos, después de perder la estabilidad, la estructura sigue trabajando y cumple, como antes, sus funciones principales. Pueden ocurrir, por fin, casos cuando el sistema perdió estabilidad, al no tener una posición estable de equilibro, pasa al régimen de las oscilaciones no amortiguadas.
Es necesario destacar que el fenómeno de la pérdida de estabilidad se manifiesta de la forma más clara en las estructuras ligeras de paredes delgadas: en las cáscaras comprimidas y en las paredes delgadas. Tal vez los más comunes son las columnas largas esbeltas trabajando a la compresión. Los ejemplos incluyen columnas en edificios, eslabones estructurales a la compresión (como en puentes), bielas conectadas a pistones, resortes helicoidales a la compresión y tornillos de gatos; también los tubos de paredes delgadas solicitado por una presión exterior es capaz de perder estabilidad. En este caso, la forma circular de la sección pasa a ser elíptica y el tubo se aplasta, a pesar de que, en el momento de perder la estabilidad, las tensiones están lejos de alcanzar el límite de fluencia.
v Esbeltez
La esbeltez es la relación que existe entre la sección de la barra y su longitud. Generalmente, y en muchos edificios, los pilares de la planta baja poseen mayor longitud por tener más altura estos locales. Por esta razón, los pilares poseen un mayor riesgo de pandeo, tengamos en cuenta que son los más cargados y su esbeltez los vuelve más susceptibles a pandear. Los pilares trabajan normalmente a la compresión, en el caso de pilares de acero, su resistencia a este esfuerzo es elevada, por ello se determinan secciones más pequeñas que en el caso de hormigón. v Esbeltez Mecanica
La esbeltez mecánica, también denominada esbeltez, es una característica mecánica de las barras estructurales o prismas mecánicos que relaciona la rigidez de la sección transversal de una pieza prismática con su longitud total. Se caracteriza por un parámetro adimensional que interviene en el cálculo de las tensiones y predice las inestabilidades elásticas de las barras. Además se distingue entre los valores de esbeltez natural dependientes sólo de las propiedades geométricas y mecánicas de la barra y esbeltez efectiva que contabiliza también las condiciones de enlace o sujeción en los extremos de la barra.
Esbeltez flexional Si sobre una barra esbelta recta se aplica un esfuerzo normal de compresión, además de acortamiento de la misma aparece una deflexión desde la forma recta, lo que se conoce comopandeo, la magnitud de cuyo efecto depende de la llamada esbeltez mecánica flexional, o simplemente esbeltez mecánica efectiva.
La formula podria eplicarse de esta manera:
Donde L es la longitud natural de la barra, im el "radio de giro" mínimo (el menor de los dos posibles), A el área de la sección de la barra, Im el menor momento de área y α un coeficiente que dependiente del tipo de sujeción de los extremos de la barra, por ejemplo:
- α = 2.00 Empotrada-Libre
- α = 1.00 Biarticulada
- α = 0.71 Empotrada-Articulada
- α = 0.50 Biempotrada
En ocasiones el producto αL es denominado longitud de pandeo (Lp). Si se prescinde del valor de α en las fórmulas (1) y (2) se obtiene la esbeltez flexional natural de la barra.
v Esbeltez flexional relativa (eurocódigo)
Algunas normas como la norma europea eurocódigo 3 usan la llamada esbeltez relativa donde que se obtiene de comparar la esbeltez flexional convencional un factor adimiensional que depende de las características de la sección y el material de dicha esbeltez.
v Esbeltez torsional
La esbeltez mecánica torsional, o simplemente esbeltez torsional, es un parámetro adimensional que mide el grado de alabeo que presentará una sección al ser sometida a esfuerzos de torsión.
o El 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, Existen diferentes maneras o modos de fallo por pandeo. Para un elemento estructural frecuentemente hay que verificar varios de ellos y garantizar que las cargas están lejos de las cargas críticas asociadas a cada modo o manera de pandear.
v Los modos típicos son:
Pandeo flexional: modo de pandeo en el cual un elemento en compresión se flecta lateralmente sin giro ni cambios en su sección transversal.
Pandeo torsional: modo de pandeo en el cual un elemento en compresión gira alrededor de su centro de corte.
Pandeo flexo-torsional: modo de pandeo en el cual un elemento en compresiónse flecta y gira simultáneamente sin cambios en su sección transversal.
Pandeo lateral-torsional: modo de pandeo de un elemento a flexión que involucra deflexión normal al plano de flexión y, de manera simultánea, giro alrededor del centro de corte.
v Ensayo de esfuerzo:
El ensayo normal a la tensión se emplea para obtener varias características y resistencias que son útiles en el diseño. El uso de los materiales en las obras de ingeniería hace necesario el conocimiento de las propiedades físicas de aquellos, y para conocer estas propiedades es necesario llevar a cabo pruebas que permitan determinarlas. Organismos como la ASTM (American Society for Testing and Materials) en Estados Unidos, o el ICONTEC en Colombia, se encargan de estandarizar las pruebas; es decir, ponerles límites dentro de los cuales es significativo realizarlas, ya que los resultados dependen de la forma y el tamaño de las muestras, la velocidad de aplicación de las cargas, la temperatura y de otras variables. Todos los materiales metálicos tienen una combinación de comportamiento elástico y plástico en mayor o menor proporción. Todo cuerpo al soportar una fuerza aplicada trata de deformarse en el sentido de aplicación de la fuerza. En el caso del ensayo de tracción, la fuerza se aplica en dirección del eje de ella y por eso se denomina axial, la probeta se alargara en dirección de su longitud y se encogerá en el sentido o plano perpendicular. Aunque el esfuerzo y la deformación ocurren simultáneamente en el ensayo, los dos conceptos son completamente distintos.
o La Curva Usual Esfuerzo : Deformación (llamada también convencional, tecnológica, de ingeniería o nominal), expresa tanto el esfuerzo como la deformación en términos de las dimensiones originales de la probeta, un procedimiento muy útil cuando se está interesado en determinar los datos de resistencia y ductilidad para propósito de diseño en ingeniería. Para conocer las propiedades de los materiales, se efectúan ensayos para medir su comportamiento en distintas situaciones. Estos ensayos se clasifican en destructivos y no destructivos. Dentro de los ensayos destructivos, el más importante es el ensayo de tracción.
o La Curva Esfuerzo Real: Deformación real (denominada frecuentemente, curva de fluencia, ya que proporciona el esfuerzo necesario para que el metal fluya plásticamente hacia cualquier deformación dada), muestra realmente lo que sucede en el material. Por ejemplo en el caso de un material dúctil sometido a tensión este se hace inestable y sufre estricción localizada durante la última fase del ensayo y la carga requerida para la deformación disminuye debido a la disminución del área transversal, además la tensión media basada en la sección inicial disminuye también produciéndose como consecuencia un descenso de la curva Esfuerzo - Deformación después del punto de carga máxima. Pero lo que sucede en realidad es que el material continúa endureciéndose por deformación hasta producirse la fractura, de modo que la tensión requerida debería aumentar para producir mayor deformación. A este efecto se opone la disminución gradual del área de la sección transversal de la probeta mientras se produce el alargamiento. La estricción comienza al alcanzarse la carga máxima.
v Ensayo de Flexión:
Ensayo consistente en someter a una deformación plástica una probeta recta de sección plena, circular o poligonal, mediante el pliegue de ésta, sin inversión de su sentido de flexión, sobre un radio especificado al que se le aplica una presión constante.
v Ensayo de esfuerzo:
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:
o 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.
o Compresión:
Hace 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.
o Cizallamiento o Cortadura:
Se produce cuando se aplican fuerzas 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.
v Ensayo de 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.
v Ensayo de 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.
v Ensayo de Pandeo:
El objeto del ensayo de pandeo es investigar el comportamiento de elementos largos (esbeltos) sometidos a cargas de compresión axial, es decir, que no fallan por aplastamiento.
v Explicar Aplicación e Importancia de estos Ensayos en la Industria :
El ensayo de flexión 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.
o Aplicación:
El ensayo de flexión se aplica en la industria para determinar constantes elásticas y propiedades de las maderas y materiales en general. También se puede aplicar este ensayo para medir la resistencia de diferentes elementos estructurales usados en la construcción.
v Bachilleres:
Lany Ledezma CI. 21.577.748 Vanessa Marcano CI. 19.438.513
Zachary Lozano CI. 17.420.588
Anabelys Velasquez CI. 20.741.363
Iramis Gamboa CI. 20.171.663
Fabiana Nuñes CI. 20.546.078
Maria Velazques CI. 20.737.883
Luisana Gonzales CI. 18.147.311
Carlos Alberto CI. 19.629.131
Robert Finianos CI. 19.629.097
Aurismar Bermudez CI. 19.939.153
Gabriel Pino CI. 19.939.637
Carlos Guzman CI. 19.629.131
Arnoldo León CI. 17.264.694
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