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1

INFORME FINAL LABORATORIO

MECÁNICA DE SÓLIDOS

SANDRA MILENA QUINTERO HERRERA

CODIGO 7301081

Ing. JUAN CARLOS HERRERA

Mecánica de Sólidos

UNIVERSIDAD MILITAR NUEVA GRANADA

FACULTAD DE ESTUDIOS A DISTANCIA – FAEDIS

INGENIERIA CIVIL

BOGOTA

2014

2

INDICE

Pág.

INTRODUCCION 13

1. OBJETIVOS 14

1.1. Objetivo General 14

1.2. Objetivos Específicos 14

2. ENSAYO DE RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN DE ESPECIMENES CILINDRICOS DE CONCRETO NTC 673. ASTM C 39 15

2.1. Introducción 15

2.2. Objetivos 15

2.3. Equipos y materiales 15

2.4. Procedimiento 16

2.5. Desarrollo experimental 18

2.6. Análisis y resultados 19

2.7. Conclusiones 21

3. ENSAYO MADERAS. DETERMINACION DE LA RESISTENCIA A LA COMPRESION AXIAL O PARALELA AL GRANO NTC784,

3

ASTMD143. 22


3.2. Objetivos 22


3.4. Metodologia y/o Procedimiento 23




4. ENSAYO MADERAS. DETERMINACION DE LA RESISTENCIA A LA COMPRESION PERPENDICULAR AL GRANO. NTC784, ASTMD 143. 29


4.2. Objetivos 29


4.4. Metodología y/o Procedimiento 30




4

5. SIDERURGIA. ENSAYO A TENSIÓN DEL ACERO NTC 3353, ASTM 370 34


5.2. Objetivos 34






6. ENSAYO A FLEXIÓN DE LA MADERA NTC 663, ASTM D 143 40


6.2. Objetivos 40



6.5. Desarrollo experimental l 42

6.6. Análisis de resultados 43


5

7. ENSAYO DETERMINACION DE LA RESISTENCIA A LA FLEXIÓN DEL ALUMINIO NTC 663, ASTM D 143 47


7.2. Objetivos 47






8. ENSAYO A TORSIÓN EN BARRAS CIRCULARES NTC 3353, ASTM DE 143 61


8.2. Objetivos 61






6

9. COMENTARIOS Y SUGERENCIA GUIAS LABORATORIO 67

10. BIBLIOGRAFIA 68

7

LISTA DE TABLAS

Pág. Tabla N°1 Datos dimensiones promedio de especímenes empleados En el ensayo 18 Tabla N°2. Resultados experimentales de las dimensiones y densidad De los especímenes 19 Tabla N°3. Datos resultados del ensayo a compresión de especímenes Cilíndricos de concreto. 19 Tabla N°4. Datos Dimensiones Especímenes previo ensayo 25 Tabla N°5. Resultados Experimentales de las dimensiones y densidad de los especímenes 25 Tabla N°6. Datos resultados del ensayo de resistencia a la compresión de la madera paralela a la fibra. Madera 1. 25 Tabla N°7. Resultados resistencia a la compresión de la madera paralela a La fibra 26 Tabla N°8. Datos dimensiones especímenes previo al ensayo 31 Tabla N°9. Resultados experimentales de las dimensiones y dimensiones De la fibra. 31 Tabla N°10. Datos resultados del ensayo de resistencia a la Compresión de la madera perpendicular a la fibra. 32 Tabla N°11. Resultados resistencia a la compresión de la madera penperdicular a la fibra 32

8

Tabla N°12. Datos dimensiones promedio de especímenes empleados en el ensayo. 36 Tabla N°13. Resultados experimentales de las dimensiones y densidad de los especímenes. 36 Tabla N°14. Resultados experimentales de las dimensiones y densidad de los especímenes. 37 Tabla N°15. Datos Resultados experimentales de las dimensiones y densidad de los especímenes. 37 Tabla N°16. Datos de resultados del ensayo a tensión en barras de acero, aluminio y bronce. 37 Tabla N°17. Datos dimensiones especímenes previo al ensayo 42 Tabla N°18. Datos resultados del ensayo de resistencia a la flexión de una viga simple apoyada de madera con una carga puntual. Madera. 42 Tabla N°19. Datos resultados del ensayo de resistencia a la flexión de una viga simple apoyada de madera con una carga puntual. Madera. 43 Tabla N°20. Nombre, sección transversal y peso de cada espécimen. 48 Tabla N°21. Perfiles T en aluminio. Calculo de Centroides 49 Tabla N°22. Datos de resulados del ensayo a flexión de una viga simple de aluminio con carga puntual. Especimen 1. 49 Tabla N°23. Datos de resultados del ensayo a flexión de una viga simple de aluminio con carga puntual. Especimen 2. 58

9

Tabla N°24. Datos de resultados del ensayo a flexión de una viga simple de aluminio con carga puntual. Especimen 3. 59 Tabla N°25. Datos dimensiones promedio de especímenes empleados en el ensayo 62 Tabla N°26. Dimensiones y peso de cada espécimen 62 Tabla N°27. Resultados experimentales de las dimensiones y densidad de los especímenes 62 Tabla N°28. Datos de resultados del ensayo a torsión en barra de Acero 63 Tabla N°29. Datos de resultados del ensayo a torsión en barra de Bronce 63

10

LISTA DE FOTOGRAFIAS

Pág.

Fotografía N°1. Cilindro en Concreto 16 Fotografía N°2. Toma de Dimensiones 17

Fotografía N°3. Ensayo para determinar resistencia del concreto a compresión 17 Fotografía N°4. Registro de las cargas generadas por la prensa. 18 Fotografía N°5. Vigas de madera. 23 Fotografía N°6. Ensayo de compresión paralela a la fibra. 24 Fotografía N°7. Ensayo determinación de la resistencia de la madera a la compresión paralela a la fibra. 24 Fotografía N°8. Ensayo fuerza perpendicular a la madera. 30 Fotografía N°9. Ensayo determinación de la resistencia de la madera a la compresión penderdicular a la fibra. 31 Fotografía N°10. Medida del Acero. 35 Fotografía N°11. Montaje de barras para el ensayo de tensión 35 Fotografía N°12. Montaje de barras para el ensayo de tensión 36

Fotografía N°13. Ensayo a flexión viga de madera. 41

11

Fotografía N°14. Ensayo a flexión viga de madera. 41 Fotografía N°15. Determinación de la resistencia de la madera a la flexión. 42 Fotografía N°16. Toma de dimensiones de los especímenes. 48 Fotografía N°17. Montaje viga de aluminio para ensayo a flexión 48

12

LISTA DE GRAFICAS

Pág.

Grafica 1. Esfuerzo Vs Deformación 26 Grafica 2. Esfuerzo Vs Deformación Unitaria 32 Grafica 3. Esfuerzo Vs Deformación Unitaria 37 Grafica N°4. Esfuerzo Vs Deformación. 43

Grafica N°5. Esfuerzo Vs Deformación. 50

Grafica N°6. Esfuerzo Vs Deformación 58 Grafica N°7. Esfuerzo Vs Deformación 59

13

INTRODUCCION

Al realizar este informe de laboratorio se demuestra en práctica lo aprendido

durante el transcurso de la materia con respecto a la muestra de ensayos de

compresión tensión, flexión y torsión de diferentes cuerpos, las propiedades

mecánicas y el procedimiento para calcular el módulo de elasticidad al aplicarle

cargas axiales y cortantes.

A continuación veremos detalladamente cada uno de las prácticas, su análisis y conclusiones de lo demostrado y ensayado.

14

1. OBJETIVOS 1.1. Objetivo General Aplicar conocimientos aprendidos mediante practica de ensayos con diferentes tipos de materiales para la mayor comprensión e identificación de los elementos y equipos utilizados para toma y análisis. 1.2. Objetivos Específicos

Conocer los elementos y equipos que se utilizan en cada una de las prácticas.

Analizar y calcular con las fórmulas para cada una de los ensayos con el fin de obtener un mejor aprendizaje.

Aplicar lo aprendido durante la profesión de la ingeniería civil.

Aprender las normas NTC que son necesarias para realizar las prácticas.

15

2. ENSAYO DE RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN DE ESPECIMENES CILINDRICOS DE CONCRETO NTC 673. ASTM C 39

2.1. INTRODUCCION

La práctica que se lleva a cabo consistente en aplicar una carga axial de forma

que el cilindro de concreto simple se comprima hasta ocasionar la falla; para lo

cual se determina una velocidad dentro de un rango, la cual debe estar constante

de una forma que la carga sea continua y sin impacto.

La resistencia que se obtiene en este ensayo es variable de acuerdo al tamaño, al

igual dando cumplimiento a unas especificaciones técnicas y realizar control y

seguimiento a la calidad del concreto.

2.2. OBJETIVOS

2.2.1. Objetivo General

Determinar experimentalmente la resistencia a la comprensión de un cilindro de concreto.

2.2.2. Objetivos Específicos.

Establecer el comportamiento del concreto según sus propiedades mecánicas, cuando es sometido a esfuerzos de compresión.

Calcular los esfuerzos normales. 2.3. EQUIPOS Y MATERIALES

Cilindro de concreto

Calibrador

Balanza electrónica

16

Deformímetro

Plato retenedor y almohadillas de neopreno.

Máquina de ensayo universal

2.4. METODOLOGIA Y/O PROCEDIMIENTO

1. Seleccionar el cilindro para el ensayo de resistencia a la compresión. 2. Pesar el cilindro de concreto y tomar las dimensiones haciendo tres

mediciones para sacar promedio entre ellas y tomar datos. 3. Colocar cada almohadilla de neopreno y el plato al lado y lado del cilindro

de concreto e introducirlo en la máquina universal. 4. Colocar la cara inferior del cilindro sobre una de las almohadillas y plato

retenedor y lo mismo con la cara superior. 5. Revisar el montaje y aplicar las cargas según la tasa de aplicación y de

acuerdo a la NTC 673 – ASTM C 39 hasta el 40% de la carga última. 6. Registrar las cargas generadas por la prensa y las deformaciones 7. Calcular densidad

Fotografía N°1. Cilindro en Concreto

17

Fotografía N°2. Toma de Dimensiones

Fotografía N°3. Ensayo para determinar resistencia del concreto a compresión

18

Fotografía N°4. Registro de las cargas generadas por la prensa.

2.5. DESARROLLO EXPERIMENTAL. Toma de Datos. CILINDROS DE CONCRETO SIMPLE

N°

Espécimen Diámetro (mm) Altura

(mm)

PESO

(g) d1 d2 d3 dprom

1 102 1057 101 1029 205,71 3200

2 154 154 147 1517 304 12800

Tabla N°1 Datos dimensiones promedio de especímenes empleados en el ensayo Fuente: Manual Laboratorio Resistencia de Materiales UMNG

19

2.6. ANALISIS Y RESULTADOS.

N°

Espécimen Área (m2 )

Volumen

(m3)

Densidad

(kg/m3)

1 8.659*10-3 1781,16 1796

2 0,018146 5516,33 2320

Tabla N°2. Resultados experimentales de las dimensiones y densidad de los especímenes

Fuente: Manual Laboratorio Resistencia de Materiales UMNG

N°

Espécimen

Carga máxima

(KN)

Resistencia a la

compresión (MPa) Falla Tipo

1 1017,9 56,095 4

Tabla N°3. Datos resultados del ensayo a compresión de especímenes cilíndricos de concreto.


21

2.7. CONCLUSIONES

La fractura presentada por el cilindro de concreto es de tipo 4, diagonal sin fisuras a través de los extremos.

El concreto presentó una densidad de 2320 Kg/m3, comparado con la densidad del concreto que oscila entre 2200 a 2400 Kg/m3 , el margen de error se presenta en el cilindro de concreto puede ser porque lleva mucho tiempo en el laboratorio, lo que ocasiona la pérdida de muchas propiedades y de sus dimensiones.

El módulo de elasticidad para el cilindro del concreto es de 35988,39 y el tipo de concreto empleado en ésta práctica es Normal puesto que su peso unitario está entre 2000 – 2500 (Kg/m3), y se puede utilizar en mampostería no estructural y relleno, concreto estructural.

La aplicación de la fuerza axial producida por la máquina de ensayo universal produjo un esfuerzo normal distribuido uniformemente a través del cilindro cuyo valor fue de 56,095 MPa, por lo que se puede considerar que el cilindro de concreto es de alta resistencia.

22

3. ENSAYO MADERAS. DETERMINACION DE LA RESISTENCIA A LA COMPRESION AXIAL O PARALELA AL GRANO NTC784, ASTMD143.

3.1. INTRODUCCIÓN

La práctica que se va a realizar es el ensayo a compresión axial o paralela a las

fibras de la madera, donde la velocidad es constante para que la carga sea

continua y sin impacto.

La resistencia a la compresión paralela a la fibra que se obtiene a través del

ensayo varía de acuerdo al tipo de madera. Esta práctica sirve como información

para determinar el cumplimiento de unas especificaciones técnicas y realizar un

control y seguimiento a la calidad de la madera que se emplea con fines de

diseño estructural.

3.2. OBJETIVOS

3.2.1. Objetivo General:

Determinar experimentalmente la resistencia a la compresión axial o paralela a la fibra empleando especímenes rectangulares de madera.

3.2.2. Objetivo Específicos:

Establecer el comportamiento de la madera según sus propiedades mecánicas, cuando es sometido a esfuerzos de compresión axial paralela a la fibra.

Realizar los diagramas de esfuerzo Vs deformación

Calcular esfuerzos Normales

Determinar la deformación unitaria y el módulo de elasticidad.

3.3. EQUIPOS Y MATERIALES

23

Viga de Madera

Calibrador o pie de rey

Balanza eléctrica

Deformímetro


3.4. METODOLOGICO Y/O PROCEDIMIENTO.

1. Seleccionar la madera para el ensayo de resistencia de la madera a la compresión paralela a la fibra.

2. Pesar la madera y tomar sus dimensiones. 3. Realizar el montaje de la madera con fibras paralelas a su eje

longitudinal sobre la estructura rígida, de tal forma que la sección transversal haga contacto con las platinas de la máquina universal y por lo tanto conectada al software.

4. Revisar el montaje y aplicar las cargas según la tasa de aplicación y de acuerdo a NTC784 –ASTMD143

5. Registrar las cargas generadas por la prensa y las deformaciones sufridas en la madera.

Fotografía N°5. Vigas de madera.

24

Fotografía N°6. Ensayo de compresión paralela a la fibra.

Fotografía N°7. Ensayo determinación de la resistencia de la madera a la

compresión paralela a la fibra.

25

3.5. DESARROLLO EXPERIMENTAL.

N°

Espécimen

Largo (cm) Ancho

(cm)

Altura

(cm) Peso (g)

L1 L2 L3 LProm

1 4,96 4,97 4,96 4,96 4,9 20,06 173,21

Tabla N°4. Datos Dimensiones Especímenes previo ensayo Fuente: Manual Laboratorio Resistencia de Materiales UMNG

N° Espécimen Área (mm2) Volumen (cm3) Densidad (Kg/ m3)

1 2460,16 487,54 355,27

Tabla N°5. Resultados Experimentales de las dimensiones y densidad de los especímenes


MADERA 1

Lectura N° Carga (KN) Deformación (mm)

1 0,1 0,191

2 0,4 1,143

3 9,5 2,350

4 23,8 2,985

5 39,1 3,683

6 52,9 4,445

7 59,2 5,334

8 65,4 6,096

9 65,4 8,573

Tabla N°6. Datos resultados del ensayo de resistencia a la compresión de la madera paralela a la fibra. Madera 1.


26

3.6. ANALISIS Y RESULTADOS:

Lectura N°

Carga(N) Deformación (mm) Esfuerzo (MPa) Deformación

unitaria

Módulo de

elasticidad (MPa)

1 100 0,191 0,040647763 0,003850806

2 400 1,143 0,162591051 0,023044355

3 9500 2,35 3,861537461 0,047379032

4 23800 2,985 9,674167534 0,060181452

5 39100 3,683 15,89327523 0,074254032

6 52900 4,445 21,50266649 0,089616935 239,93977

7 59200 5,334 24,06347555 0,107540323

8 65400 6,096 26,58363684 0,122903226

9 65400 8,573 26,58363684 0,172842742

Tabla N°7. Resultados resistencia a la compresión de la madera paralela a la fibra Fuente: Manual Laboratorio Resistencia de Materiales UMNG

Grafica 1. Esfuerzo Vs Deformación

27

3.7. CONCLUSIONES

Se evidenció el comportamiento de la madera de acuerdo a sus propiedades mecánicas, una vez es sometida esfuerzos de compresión axial paralela generó deformación, se cambió de tamaño ya que se hizo más pequeño, al igual la forma inicial se transforma en una figura irregular.

En los diagramas de esfuerzos vs deformación unitaria evidenciamos las propiedades mecánicas de la madera (tamaño y forma).

28

Se realizaron los cálculos de esfuerzos con respecto a la carga y su longitud a cada una de los datos obtenidos en la prensa universal luego de que se realizara el ensayo.

La aplicación de la fuerza a la madera paralela a la fibra, produjo fractura.

La falla presentada fue por aplastamiento.

29

4. ENSAYO MADERAS. DETERMINACION DE LA RESISTENCIA A LA COMPRESION PERPENDICULAR AL GRANO. NTC784, ASTMD143.

4.1. INTRODUCCION

La práctica que se va a realizar es el ensayo a compresión perpendicular a las

fibras de la madera, donde la velocidad es constante para que la carga sea

continua y sin impacto.

La resistencia a la compresión perpendicular a la fibra que se obtiene a través

del ensayo varía de acuerdo al tipo de madera. Este ensayo sirve como

información para determinar el cumplimiento de unas especificaciones técnicas y

realizar control y seguimiento a la calidad de la madera que se emplea con fines

de diseño estructural.

4.2. OBJETIVOS


Determinar experimentalmente la resistencia a la compresión perpendicular a la fibra empleando especímenes rectangulares de madera.


Establecer el comportamiento de la madera según sus propiedades mecánicas, cuando es sometido a esfuerzos de compresión perpendicular a la fibra.

Realizar los diagramas de esfuerzo Vs deformación

Calcular esfuerzos Normales

Determinar la deformación unitaria y el módulo de elasticidad.


Viga de Madera

30

Calibrador o Pie de Rey

Balanza eléctrica

Deformímetro


Platina 1cm*5cm*5cm


1. Seleccionar la madera para el ensayo de resistencia de la madera a la compresión perpendicular a la fibra.

2. Pesar la madera y tomar sus dimensiones. 3. Realizar el montaje de la madera con fibras perpendiculares a su eje

longitudinal sobre la estructura rígida, de tal forma que la sección transversal haga contacto con las platinas de la máquina universal y por lo tanto conectada al software.

4. Revisar el montaje y aplicar las cargas según la tasa de aplicación y de acuerdo a la norma.

5. Colocar la platina superior que es móvil sobre la sección transversal de la madera de tal forma que no quede haciendo fuerza.

6. Registrar las cargas generadas por la prensa y las deformaciones sufridas en la madera.

Fotografía N°8. Ensayo fuerza perpendicular a la madera.

31

Fotografía N°9. Ensayo determinación de la resistencia de la madera a la

compresión penderdicular a la fibra. 4.5. DESARROLLO EXPERIMENTAL.

N° Espécimen Largo (cm) Ancho (cm) Altura (cm) Peso (g)

1 5 4,9 14,07 203,71

Tabla N°8. Datos dimensiones especímenes previo al ensayo Fuente: Manual Laboratorio Resistencia de Materiales UMNG

N° Espécimen Área (m2) Volumen (m3) Densidad (Kg/ m3)

1 6,894*10-3 3,4471*10-4 590,96

Tabla N°9. Resultados experimentales de las dimensiones y dimensiones de la fibra.

Fuente: Manual Laboratorio Resistencia de Materiales UMNG 4.6. ANALISIS Y RESULTADOS


1 0,1 0,572

2 0,3 1,524

32

3 0,7 2,477

4 19,3 4,254

5 29,7 6,350

6 35,3 8,382

7 39,8 10,44

Tabla N°10. Datos resultados del ensayo de resistencia a la compresión de la madera perpendicular a la fibra.


Lectura N°


unitaria

Módulo de

elasticidad (MPa)

1 100 0,572 0,014505367 0,01144

2 300 1,524 0,043516101 0,03048

3 700 2,477 0,101537569 0,04954

4 19300 4,254 2,799535828 0,08508 32,904746

5 29700 6,35 4,308093995 0,127

6 35300 8,382 5,120394546 0,16764

7 39800 10,44 5,77313606 0,2088

Tabla N°11. Resultados resistencia a la compresión de la madera penperdicular a la fibra


Grafica 2. Esfuerzo Vs Deformación Unitaria

33

4.7. CONCLUSIONES

Realizando la gráfica esfuerzo vs deformación unitaria nos damos cuenta que el

módulo de elasticidad se presenta en un valor de 32,904746 Mpa.

Como observamos la compresión hecha en la madera no se realiza fractura si no

aplastamiento, por lo que vemos como su densidad se incrementa al igual que la

resistencia.

Cuando se aplica una carga sus propiedades mecánicas se cambian; su tamaño

se amplia y se deforma.

La falla de la madera fue de tensión simple vista lateral.

34

5. SIDERURGIA. ENSAYO A TENSIÓN DEL ACERO NTC 3353, ASTM 370

5.1. INTRODUCCIÓN

El ensayo que se realiza es a una barra de acero corrugado estructurado,

donde la velocidad es constante hasta que la carga medida cause la ruptura

del acero.

La resistencia a la tensión obtenida en esta práctica sirve de información para

determinar el cumplimiento de especificaciones técnicas y realizar control y

seguimiento al material mencionado. Los cuales se emplean con fines de

diseño estructural según la necesidad establecida.

5.2. OBJETIVOS 5.2.1. Objetivo General

Determinar experimentalmente la resistencia a la tensión empleando acero corrugado.


Establecer el comportamiento del acero según sus propiedades mecánicas, cuando es sometido a esfuerzo de tensión.

Conocer las Normas que se rigen para las especificaciones de estos aceros.


Barra de acero corrugado estructurado


Balanza Eléctrica

Deformimetro


35


Seleccionar la barra de acero para el ensayo.

Pesar la barra de acero y medir sus dimensiones. Realizar el montaje de la barra de acero, de tal forma que haga contacto con las

platinas de la máquina universal y por lo tanto conectada al software.

Revisar de acuerdo a los resultados la carga aplicada en el punto de fluencia, al igual que su esfuerzo.

Registrar las cargas generadas por la maquina universal y las deformaciones del espécimen para la elaboración del informe.

Fotografía N°10. Medida del Acero.

Fotografía N°11. Montaje de barras para el ensayo de tensión

36

Fotografía N°12. Montaje de barras para el ensayo de tensión

5.5. DESARROLLO EXPERIMENTAL

N°

Espécimen Diámetro (mm)

Longitud

(mm)

1 9,19 512

Tabla N°12. Datos dimensiones promedio de especímenes empleados en el ensayo.


N°

Espécimen Diámetro (mm)

Longitud

(mm) Peso (g)

1 9,19 512 266,62

Tabla N°13. Resultados experimentales de las dimensiones y densidad de los especímenes.


37

Área (mm2) Volumen (cm3) Densidad (Kg/ m3)

66,3 16,57 7,854

Tabla N°14. Resultados experimentales de las dimensiones y densidad de los especímenes.


5.6. ANALISIS Y RESULTADOS

Lf ensayo(cm) Diámetro (mm) Área(mm2) Esfuerzo cortante (ح)(Mpa)

567,05 6,1 29,22 657,62

Tabla N°15. Datos Resultados experimentales de las dimensiones y densidad de los especímenes.


Lf ensayo(cm) Diámetro (mm) Área(mm2) Esfuerzo cortante (ح)(Mpa)

567,05 6,1 29,22 657,62

Tabla N°16. Datos de resultados del ensayo a tensión en barras de acero, aluminio y bronce.


Grafica 3. Esfuerzo Vs Deformación Unitaria

38

5.7. CONCLUSIONES

39

La barra es sometida a una fuerza axial aplicada se muestra que se encuentra distribuida uniformemente a través del área transversal.

La falla presentada por la varilla de acero es tipo corona, reducción de área y acuellamiento donde se cortó, la reducción de área fue de un 56% y el aumento en el alargamiento fue de 10,75%.

Cuando se utilice material de acero tener en cuenta sus especificaciones y datos que vienen impregnados en el hacer para mayor claridad y certeza en el diseño y aplicación de la misma.

La densidad que se encuentra estándar es muy acercado al resultado de la densidad calculada.

La norma para tomar el diámetro estructura es la Norma ICONTEC 2000

Para realizar muestras de ensayos al acero se realiza cada 5m3

Cuando se realiza un ensayo se debe realizar 3 tomas de datos.

40

6. ENSAYO A FLEXIÓN DE LA MADERA NTC 663, ASTM D 143

6.1. INTRODUCCIÓN

La práctica de laboratorio para determinar la resistencia de la madera a la flexión, se realizó empleando una viga simple con una carga aplicada en el punto medio perpendicular a su cara y sin excentricidad. Para éste ensayo se tomaron dos caras de la madera para poder comparar resultados.

6.2. OBJETIVOS

Determinar experimentalmente la resistencia a la flexión de la madera, empleando una viga simple con carga en el punto medio.

Establecer el comportamiento de la madera cuando es sometida a esfuerzos de flexión.


Viga de madera


Balanza eléctrica

Deformímetro



Seleccionar la madera para el ensayo.

Pesar la madera y medir sus dimensiones.

Realizar el montaje de la madera, de tal forma que haga contacto con el deformímetro mecánico de la máquina universal y por lo tanto conectada al software.

Revisar el montaje y aplicar las cargas según la tasa de aplicación y de acuerdo a la norma.

41

Tomar los datos entregados por el computador.

Cambiar de cara a la madera y volver a tomar datos para comparar.

Fotografía N°13. Ensayo a flexión viga de madera.

Fotografía N°14. Ensayo a flexión viga de madera.

42

Fotografía N°15. Determinación de la resistencia de la madera a la flexión.


Espécimen Largo (mm) Ancho (mm) Altura (mm) Peso (g)

Madera 745 12,7 12,7 881,19

Tabla N°17. Datos dimensiones especímenes previo al ensayo Fuente: Elaboración Propia.


1 0,1 0,635

2 0,3 1,778

3 0,5 3,302

4 2,1 6,985

5 3,8 10,44

6 5,3 14,669

7 6,4 21,09

8 7,2 26,480

Tabla N°18. Datos resultados del ensayo de resistencia a la flexión de una viga simple apoyada de madera con una carga puntual. Madera.


43

6.6. ANALISIS DE RESULTADOS

Lectura

N°

Carga

(KN)

Deformación

(mm)

Esfuerzo

(Mpa)

deformación

unitaria

MODULO DE

ELASTICIDAD

1 0,1 0,635 0,014505367 0,0127

2 0,3 1,778 0,043516101 0,03556

3 0,5 3,302 0,304612707 0,06604 4,6125486

4 2,1 6,985 0,551203945 0,1397

5 3,8 10,44 0,76878445 0,20828

6 5,3 14,669 0,928343487 0,29338

7 6,4 21,09 1,044386423 0,4218

Tabla N°19. Datos resultados del ensayo de resistencia a la flexión de una viga simple apoyada de madera con una carga puntual. Madera.


Grafica N°4. Esfuerzo Vs Deformación.

46

6.7. CONCLUSIONES

Se observa que su momento flector positivo; que es igual a 1,35 KN/m.

La deformación presentada en la madera tiene como resultado un módulo de elasticidad de 4,6125486, para lo cual muestra que un margen de error del 7%.

La flexión observada se denota por la falla ocurrida en la vista lateral con una tensión simple.

47

7. ENSAYO DETERMINACION DE LA RESISTENCIA A LA FLEXIÓN DEL ALUMINIO NTC 663, ASTM D 143

7.1. INTRODUCCIÓN

Ésta práctica se realiza empleando una viga simple con una carga aplicada en el

punto medio perpendicular a su cara y sin excentricidad.

El ensayo tiene como uso principal una vez se ha determinado la resistencia a la

flexión, establecer el cumplimiento de especificaciones técnicas para el diseño de

elementos estructurales.

7.2. OBJETIVOS


Determinar experimentalmente la resistencia a la flexión del aluminio empleando una viga simple con carga en el punto medio.

7.2.2. Objetivo Específicos.

Establecer el comportamiento del aluminio cuando es sometido a esfuerzos de flexión.

Realizar los diagramas de esfuerzo cortante y momento flector.

Determinar el módulo de elasticidad.


Viga de aluminio

Calibrador o pie de rey

Balanza eléctrica

Marco para ensayo a flexión

Deformímetro


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Seleccionar la viga de aluminio para el ensayo.

Pesar la viga de aluminio y medir sus dimensiones.

Realizar el montaje de la viga de aluminio, de tal forma que haga contacto con el deformímetro mecánico de la máquina universal y por lo tanto conectada al software.

Revisar el montaje y aplicar las cargas según la tasa de aplicación y de acuerdo a la norma.

Realizar el ensayo con tres especímenes debidamente seleccionados y con secciones transversales diferentes.

Fotografía N°16. Toma de dimensiones de los especímenes.

Fotografía N°17. Montaje viga de aluminio para ensayo a flexión

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Espécimen N° Nombre y/o Sección Transversal

Peso (g)

1 Aluminio de 3*1/8” 247,74

2 Aluminio de 1”*1/2” 548,46

3 Aluminio de 3*1/8” 119,33

Tabla N°20. Nombre, sección transversal y peso de cada espécimen. Fuente: Manual Laboratorio Resistencia de Materiales UMNG

7.6. ANLAISIS Y RESULTADOS:

Barra Aluminio T:

SECCION AREA (A)mm Y´(mm) Y´A(mm) Y(mm)

1 0,9525 620 590,55

311,85 2 157,47 309,98 48812,55

Σ 158,42 929,98 49403,1

Tabla N°21. Perfiles T en aluminio. Calculo de Centroides Fuente: Manual Laboratorio Resistencia de Materiales UMNG

Lectura N°


unitaria

Módulo de

elasticidad (MPa)

1 200 0,147 1,26246686 0,000237097

2 620 0,234 3,913647267 0,000377419

3 1150 0,337 7,259184446 0,000543548

4 1610 0,423 10,16285822 0,000682258 14895,915

5 2320 0,537 14,64461558 0,000866129

6 3020 0,658 19,06324959 0,00106129

Tabla N°22. Datos de resulados del ensayo a flexión de una viga simple de aluminio con carga puntual. Especimen 1.


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Grafica N°5. Esfuerzo Vs Deformación.

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Barra Aluminio #2.

Lectura N°


unitaria

Módulo de

elasticidad (MPa)

1 250 20 0,304136253 0,030864198

2 297 40 0,361313869 0,061728395

3 344 60 0,418491484 0,092592593 4,519708

4 94 80 0,114355231 0,12345679

5 383 100 0,46593674 0,154320988

6 434 132 0,527980535 0,203703704

7 508 170 0,783950617 0,262345679

8 579 202 0,704379562 0,311728395

Tabla N°23. Datos de resultados del ensayo a flexión de una viga simple de aluminio con carga puntual. Especimen 2.


Grafica N°6. Esfuerzo Vs Deformación

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Barra # 3 Aluminio.

Lectura N°


unitaria

Módulo de

elasticidad (MPa)

1 220 0,147 0,01375 0,000233333

2 410 0,234 0,025625 0,000371429

3 640 0,337 0,04 0,000534921

4 850 0,423 0,053125 0,000671429 79,12234

5 1110 0,537 0,069375 0,000852381

6 1410 0,658 0,088125 0,001044444

Tabla N°24. Datos de resultados del ensayo a flexión de una viga simple de aluminio con carga puntual. Especimen 3.


Grafica N°7. Esfuerzo Vs Deformación

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7.7. CONLUSIONES

Al realizar el cálculo del aluminio T se debe tener en cuenta el cálculo del centroide ya que es de ayuda para realizar los cálculos como de deformación, esfuerzos e Inercia.

En la inercia nos damos cuenta la variabilidad de acuerdo a su forma y dimensión, se observó esta resistencia en cuatro elementos; tres de aluminio y uno de madera que vemos como la flexión de los esfuerzos normales de comprensión y de tensión varían esto se debe a que su flexión no es uniforme por el tipo de espécimen que se prueba.

En el elemento de aluminio T para calcular el esfuerzo cortante se debe calcular el momento estático que corresponde a la zona donde se encuentra cerca al inicio del cambio de forma.

61

8. ENSAYO A TORSIÓN EN BARRAS CIRCULARES NTC 3353, ASTM DE 143

8.1. INTRODUCCIÓN

La práctica que se va a llevar a cabo es el ensayo a torsión en especímenes de

acero y bronce, donde se toman deformaciones con carga y descarga sin

causar ruptura.

8.2. OBJETIVOS

8.2.1. Objetivo General.

Determinar experimentalmente la resistencia a la torsión empleando como

especímenes barra de acero y bronce.

8.2.2. Objetivo Específicos.

Establecer el comportamiento del acero y bronce según sus propiedades mecánicas, cuando es sometido a esfuerzos de torsión de tal forma que se identifique si es un material frágil o dúctil.

Realizar los diagramas de esfuerzos vs deformación unitaria.

Calcular los esfuerzos cortantes máximos.

Determinar la deformación unitaria angular y el módulo de elasticidad cortante G.


Barras circulares de acero y de bronce


Balanza eléctrica

Deformímetro

Marco para ensayo a torsión

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Pesar la barra y tomar las dimensiones y registrar las medidas

Realizar el montaje de la barra de tal que se introduzca por el extremo fijo del marco y llegue hasta el extremo móvil, las cargas se aplicarán penderdicular al eje y paralelas a la sección trasversal.

Se aplicará una carga sobre el porta pesos, y se leerá la deformación causada, utilizando el deformímetro.

La carga se debe ir incrementando, para cada incremento se leerá de nuevo la deformación.

Se debe calcular el momento torsional aplicado por medio de La carga.


Espécimen Diámetro(mm) Longitud(mm)

Acero 12,07 1500

Bronce 13 1500

Tabla N°25. Datos dimensiones promedio de especímenes empleados en el ensayo


Espécimen Diámetro(mm) Longitud(mm) Peso (g)

Acero 12,07 1500 1479,27

Bronce 13 1500 1607,83

Tabla N°26. Dimensiones y peso de cada espécimen Fuente: Manual Laboratorio Resistencia de Materiales UMNG

Espécimen Área(mm2) Volumen(cm3) Densidad

(Kg/m3)

Acero 18,96 28,43 0,052

Bronce 132,73 199,10 8,07*10-3

Tabla N°27. Resultados experimentales de las dimensiones y densidad de los especímenes


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|

LECTURA N° CARGA (P) (Kg) DEFORMACION (ᵟ) EN

CARGA (mm)

DEFORMACION (ᵟ) EN

DESCARGA (mm)

1 500 0,15 0

2 1000 0,26 0,15

3 1500 0,49 0,30

4 2000 0,70 0,50

Tabla N°28. Datos de resultados del ensayo a torsión en barra de Acero Fuente: Manual Laboratorio Resistencia de Materiales UMNG

|

LECTURA N° CARGA (P) (Kg) DEFORMACION (ᵟ) EN

CARGA (mm)

DEFORMACION (ᵟ) EN

DESCARGA (mm)

1 500 0,28 0,28

2 1000 0,56 0,65

3 1500 1 1,04

4 2000 1,47 1,47

Tabla N°29. Datos de resultados del ensayo a torsión en barra de Bronce Fuente: Manual Laboratorio Resistencia de Materiales UMNG

8.6. ANÁLISIS DE RESULTADOS

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8.7. CONCLUSIONES

El momento par de torsión vemos como el acero y bronce se someten a pares de torsión con la misma magnitud pero en sentido contrario.

Las densidades de los materiales varían mucho a las densidades teóricas, esto puede ser por la toma de medidas.

Cuando un elemento esta sometido a un momento o par de torsión deben mantener un equilibrio para que puedan desarrollar un momento a par torsión, por lo tanto la deformación varia con respecto a la longitud.

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9. COMENTARIOS Y SUGERENCIA GUIAS LABORATORIO

En la guía debe ser más específica en las formulas dadas de acuerdo a los datos obtenidos.

Se encuentran algunos párrafos que se repiten y esto hace que se confunda al momento de interpretación.

Las hojas de procedimiento y tablas algunas no tienen congruencia con la toma de datos obtenidos.

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10. BIBLIOGRAFIA

Prácticas de Laboratorio Mecánica de Solidos, resistencia de materiales, Juan Carlos Herrera, Oliver Pinzón, Universidad Militar Nueva Granada, 01 Noviembre 2014.

Manual Prácticas de Laboratorio UMNG.

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informe laboratorio mecanica de suelos sandra quintero.pdf

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