Deflexin de una viga de acero

Deflexin de una viga de acero

Slo una cosa convierte en imposible un sueo: el miedo a fracasarPaulo Coelho

INDICE

I.INTRODUCCIN6II.MARCO TERICO7III.BASES TERICAS CIENTFICAS82.1ANLISIS FUNDAMENTAL PARA UNA VIGA82.2.2MODULO DE ELASTICIDAD8IV.PARTE EXPERIMENTAL93.1ANLISIS FUNDAMENTAL PARA UNA VIGA9V.MATRIALES EMPLEADOS11VI.CLCULOS12VII.PANEL FOTOGRFICO13VIII.BIBLIOGRAFA14

I. INTRODUCCIN

El anlisis estructural es una parte muy importante para la construccin de todo tipo de edificaciones. Dentro del mbito de la ingeniera civil, se conoce con el nombre de estructura a todaconstruccindestinada a soportar su propiopesoy la presencia de acciones exteriores (fuerzas,momentos,cargas trmicas, etc.) sin perder las condiciones de funcionalidad para las que fue concebida sta. El anlisis estructural de las vigas suele dividirse en vigas isostticas e hiperestticas. Recordemos que esta divisin corresponde a las condiciones de apoyo que presente el elemento a analizar. Si la viga tiene un nmero igual o inferior a tres incgnitas en sus reacciones, bastar con aplicar las condiciones de equilibrio esttico para resolverla.Para abordar el anlisis de las vigas hiperestticas o estticamente indeterminadas resulta necesario analizar las deformaciones que experimentar la viga, luego de ser cargada. Las distintas cargas sobre la viga, se generan tensiones de corte y flexin en la barra, y a su vez la hacen deformarse.Las deformaciones en s, deben ser limitadas. Los envigados de madera o acero, por ejemplo, pueden quedar correctamente diseados por resistencia, vale decir, no se rompern bajo la carga, pero podrn deformarse ms all de lo deseable, lo que llevara consigo el colapso de elementos de terminacin como cielos falsos o ventanales. No resulta extrao entonces que muchas dimensionamientos queden determinadas por la deformacin y no por la resistencia.En el caso de este trabajo se ha utilizado el material de acero, el cual tiene un mdulo de elasticidad de 206 x 109 N/m2.

I. MARCO TERICO

La diferencia principal entre el hierro y el acero se halla en el porcentaje del carbono: el acero es hierro con un porcentaje de carbono de entre el 0,03% y el 1,075%, a partir de este porcentaje se consideran otras aleaciones con hierro.Cabe destacar que el acero posee diferentes constituyentes segn su temperatura, concretamente, de mayor a menor dureza, perlita, cementita y ferrita; adems de la austenita. El acero conserva las caractersticas metlicas del hierro en estado puro, pero la adicin de carbono y de otros elementos tanto metlicos como no metlicos mejora suspropiedades fsico-qumicas.A pesar de su densidad (7850kg/m de densidad en comparacin a los 2700kg/m delaluminio, por ejemplo) el acero es utilizado en todos los sectores de la industria, incluso en el aeronutico, ya que las piezas con mayores solicitaciones (ya sea al Impacto o a la fatiga) solo pueden aguantar con un material dctil y tenaz como es el acero, adems de la ventaja de su relativo bajo costo.Es un metal a unamezcladehierrocon una cantidad decarbonovariable entre el 0,03% y el 2,14% en masa de su composicin, dependiendo del grado. Si la aleacin posee una concentracin de carbono mayor al 2,14% se producenfundicionesque, en oposicin al acero, son mucho ms frgiles y no es posibleforjarlassino que deben sermoldeadas.

Tabla 1. Propiedades mecnicas y fsicas del material utilizadoPropiedades Mecnicas del Acero: Buena ductilidad (o maleabilidad) Conductividad trmica elevada Conductibilidad elctrica elevada Brillo metlicoResistencia al desgaste: Es la resistencia que ofrece un material a dejarse erosionar cuando est en contacto de friccin con otro material.Resistencia a la Corrosin Corrosin: prdida de seccin debido a reacciones qumicas o electroqumicas con medioambiente.

Tenacidad: Es la capacidad que tiene un material de absorber energa sin producir Fisuras (resistencia al impacto). Maquinabilidad: Es la facilidad que posee un material de permitir el proceso de mecanizado por arranque de viruta. Dureza: Es la resistencia que ofrece un acero para dejarse penetrar.

II. BASES TERICAS CIENTFICAS

2.1 ANLISIS FUNDAMENTAL PARA UNA VIGA

2.2.2 MODULO DE ELASTICIDAD

Se dice que un cuerpo experimenta una deformacin elstica cuando recupera su forma inicial al cesar la fuerza que produjo la deformacin. Robert Hooke (1635-1703) realiz numerosos experimentos para estudiar la elasticidad de los materiales y, a partir de sus observaciones experimentales, lleg a enunciar la ley que lleva su nombre: Para un material elstico, dentro de los lmites de elasticidad, la deformacin es proporcional a la fuerza aplicada.2.2.2 DIAGRAMA DE ESFUERZO DEFORMACIN PARA UN METAL DCTIL

Zona elsticaLa zona elstica es la parte donde al retirar la carga el material regresa a su forma y tamao inicial, en casi toda la zona se presenta una relacin lineal entre la tensin y la deformacin y tiene aplicacin la ley de Hooke. La pendiente en este tramo es el mdulo de Young del material. El punto donde la relacin entre lmite elstico y lmite proporcional deja de ser lineal se llama lmite proporcional. El valor de la tensin en donde termina la zona elstica, se llama lmite elstico, y a menudo coincide con el lmite proporcional en el caso delacero. Meseta de fluenciaRegin en donde el material se comporta plsticamente; es decir, en la que contina deformndose bajo una tensin "constante" o, en la que flucta un poco alrededor de un valor promedio llamado lmite de cedencia o fluencia. Endurecimiento por deformacinZona en donde el material retoma tensin para seguir deformndose; va hasta el punto de tensin mxima, llamado por algunos tensin resistencia ltima por ser el ltimo punto til del grfico. Zona de tensin post-mximaEn ste ltimo tramo el material se va poniendo menos tenso hasta el momento de la fractura. La tensin de fractura es llamada tambin tensin ltima por ser la ltima tensin que soport el material.

III. PARTE EXPERIMENTAL

3.1 ANLISIS FUNDAMENTAL PARA UNA VIGA

A). DETERMINACIN DE LA DEFLEXION:Para poder desarrollar el anlisis de viga propuesta, primero debemos determinar el mdulo de la elasticidad del ACERO.Cuando se flexiona una varilla, sta experimenta un alargamiento por su parte convexa y una contraccin por la cncava. El comportamiento de la varilla est determinado por el mdulo de Young del material del que est hecha.Utilizaremos una varilla de seccin rectangular con un sistema de apoyo, un extremo es empotrado apoyado ms un momento, mientras que el otro es libre. B) MATRIALES EMPLEADOS Simulador de apoyo Bolsa de plstico llena de arena Varilla de Acero de ancho = 0.031 mm , espesor = 0.004 mm

C) PROCEDIMIENTO1.- Se coloc la varilla de acero en posicin horizontal, apoyndola de modo que descanse sobre el apoyo.2.- Se carg gradualmente, utilizando bolsas de plstico llenas de arena (peso varia gradualmente) y se fue midiendo la flexin correspondientes ()3.- Una vez obtenido el mdulo de elasticidad se, realizo clculos para obtener la deflexin de la viga.4.- Al calcular nuestra deflexin no nos sala los resultados que esperbamos, pero luego nos dimos cuenta de que era por no medir con exactitud las dimensiones del acero.5.-Calculo de la deflexin en el punto B por el mtodo de las reas6.-Luego se realiz una serie de clculos para hallar la magnitud carga aplicada a la viga, procediendo luego a realizar el armado de la viga, cuya seccin es de 1.19*1.19cm7.-Para la simulacin del momento se dej un volado al cual se carg con un determinado peso, M=F*d.8.-Se realiz el ensayo para comprobar los datos obtenidos.

CONCLUSIONES

Se concluye que despus de realizar los ensayos de la vigas y obtener la deflexin a traves de la ecuacin planteada en los clculos presentados: rea de momentos y Doble integracion, se obtiene la deflexion de nuestro acero. El ensayo efectuado por los integrantes del grupo de estudio utilizando materiales y procedimientos de clculo arrojo resultados esperados, lo que lleva a determinar que el ensayo para la obtencin la deflexin fue el adecuado.

BIBLIOGRAFA

Para el Mdulo de Elasticidad: J. Fernndez y E. Galloni, Fsica Elemental I, Nigar, Buenos Aires, 1981. W. Sears y W. Zemansky, Fsica, Aguilar S.A., Madrid, 1978. http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/solido/din_rotacion/alargamiento/alargamiento.htm

Para el Clculo Estructural de la viga: PYTEL & SINGER. Resistencia de Materiales. Cuarta edicin. Editorial Alfaomega. Mxico. P. Beer Ferdinand, E. Russell Johnston, Jr and T. Dewolf John. Cuarta Edicin. Editorial Alfaomega. Mxico. Reglamento Nacional de Edificaciones. Apuntes de Clase Ing. Pedraza Franco, Justo David.

ANEXOS

PANEL FOTOGRFICO

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