• Categories
• Hormigón armado
• Elasticidad (Física)
• Mecánica
• Física aplicada e interdisciplinaria
• Ingeniería mecánica

Citation preview

Flores Gandur Rubén Mecánica de Materiales

Informe Práctica No. 1 “Carga Axial” Objetivo. Al concluir esta práctica, el alumno será capaz de reconocer y definir el concepto de carga axial para materiales inelásticos, además estará preparado para entender e interpretar el concepto de esfuerzo y deformación y a partir de lo anterior la determinación del módulo elástico. Por otra parte deberá establecer la diferencia entre los conceptos de desplazamiento y deformación. Introducción. No es común que los elementos de concreto reforzado de estructuras

reales se encuentren sujetos únicamente a carga axial. Debido a que casi siempre las estructuras son continuas, la carga axial se encuentra actuando simultáneamente con momento flexionante; aun en elementos isostáticos, las excentricidades accidentales en la colocación de la carga o los pequeños defectos constructivos introducen momentos flexionantes. Sin embargo, el estudio del comportamiento bajo carga axial pura es importante para comprender muchos aspectos del funcionamiento de diversos tipos de elementos de concreto reforzado, y porque el valor de la resistencia a carga axial se utiliza para calcular la resistencia de elementos sujetos a carga axial combinada con otras acciones. Por otro lado, las propiedades mecánicas del concreto endurecido pueden clasificarse como propiedades de corta duración y propiedades de larga duración. Entre las primeras se encuentran la resistencia en compresión, tensión y cortante mientras que en las segundas se encuentra la rigidez medida por el módulo de elasticidad. Las propiedades de larga duración pueden clasificarse en términos de flujo plástico y contracción. Estas características dan al concreto reforzado su calidad de material inelástico y no lineal. Ya que el pronóstico de su comportamiento depende de las características antes citadas convirtiendo el estudio de este material en un fenómeno complejo.



Material. Cilindro estandarizado de concreto simple



Equipo. Máquina universal INSTROM (cap. 400,000 lb) Máquina universal AMBLED (cap. 50,000 kgf) Deformímetro mecánico (aprox. 0.01 mm) Instrumentos de acoplamiento para los medidores mecánicos

Desarrollo. 

Revenimiento, es una forma de supervisar la calidad del concreto en estado fresco.



Carga axial, es la fuerza resultante de un sistema de cargas que tiene su línea de acción en la trayectoria del eje centroidal de la barra que la soporta.

Flores Gandur Rubén Mecánica de Materiales

Algunas consideraciones teóricas en el desarrollo de esta práctica son que el material es no homogéneo y no es lineal. ¿Cómo se establece experimentalmente que se está aplicando una carga axial? Cuando los instrumentos de medición de compresión marcan lecturas idénticas.

σ 1a Constante elástica E = fy / ε 2a Constante elástica σ = Ε / 2 (1 + ν) 3a Constante elástica ν = εx / εy

ε 

Medidores de deformación. Mecánicos – Extensómetros y deformímetros Eléctricos – Strain gages Electrónicos – Tipo LUDT’s

Las propiedades mecánicas de los materiales usuales en ingeniería se determinan mediante pruebas efectuadas sobre muestras pequeñas de material. Las pruebas se realizan en laboratorios de prueba de materiales dotados con equipo de prueba capaz de cargar los especímenes de diversas maneras, incluso carga estática y dinámica a tensión y compresión. Ensayo No. 1. Prueba de compresión en un cilindro estandarizado de concreto simple. La figura 1 muestra un cilindro de concreto simple ensayado en compresión axial semejante al ensayado en la práctica. El ensayo de materiales más común es la prueba de compresión, mediante la cual se aplican cargas que comprimen una muestra cilíndrica, en este caso, un cilindro estandarizado de concreto simple. Para el primer ensayo, el cilindro estandarizado de concreto simple se fija en la máquina universal, a fin de que sus lados se empiecen a abultar y adopte la forma de un barril. Figura 1 Falla en compresión de un cilindro de concreto.

Al incrementar la carga el espécimen se aplasta ofreciendo una resistencia adicional al acortamiento adicional. La falla se presenta a lo largo de todo el espécimen a través de planos inclinados ya que la carga aplicada se concentra en un solo punto (carga axial) y la muestra final adquiere una forma triangular.

Flores Gandur Rubén Mecánica de Materiales

Después de realizar una prueba de tensión o de compresión y de establecer el esfuerzo (σ = P/A) y la deformación (ε = δ/L) para varias magnitudes de la carga, se puede trazar un diagrama esfuerzo-deformación. Ensayo No. 2. Prueba de flexocompresión en un cilindro estandarizado de concreto simple Para el segundo ensayo, el cilindro estandarizado de concreto simple se fija en la máquina universal con un valor de excentricidad constante, a fin de que se genere un momento flexionante y se presente una falla a medida que aumenta la carga. Al incrementar la carga el espécimen se aplasta ofreciendo una resistencia adicional al acortamiento adicional. La falla se presenta a lo largo de todo el espécimen través de planos inclinados pero debido a la excentricidad la muestra final adquiere una forma muy diferente a la del primer ensayo, semejante a un triángulo rectángulo. 

Resultados.

P (y) 0 2,000 4,000 6,000 8,000 10,000

Cilindro No. 1 (Carga axial) σ Izquierda (mm) σ Derecha (mm) 0 0 0.015 0.010 0.030 0.020 0.040 0.030 0.050 0.040 0.060 0.050

Cilindro No. 2 (Flexocompresión) σ Izquierda (mm) σ Derecha (mm) 0 0 –0.010 0.050 –0.020 0.070 –0.030 0.110 –0.040 0.140 –0.050 0.160

Para el cilindro No. 1 sujeto a carga axial: a. Carga máxima b. Resistencia a la tracción c. Gráfica anexa

62,885.85 (kgf) 355.86 (kgf/cm2)

Para el cilindro no. 2 sujeto a flexocompresión: a. Carga máxima b. Resistencia a la tracción c. Gráfica anexa 

40,264.18 (kgf) 227.85 (kgf/cm2)

Excentricidad, distancia entre la línea real de acción de las carga de compresión o de tracción y la línea de acción que produciría un esfuerzo uniforme en la sección transversal de la probeta.

Flores Gandur Rubén Mecánica de Materiales

sp =

P P = 2 A pr

s pe = P p r2

M Pe 4Pe y=- 4 r=- 2 pr I pr 4

é 4Pe ù + ê- 3 ú = 0 ë pr û

P 4Pe = 3 2 pr pr 1=

4e r

e=

r 4

Conclusión. A partir de la observación del desarrollo de las pruebas y el análisis de los resultados se puede deducir que en cilindros con relación de lado a diámetro igual a dos la falla suele presentarse a través de planos inclinados respecto a la dirección de la carga. Esta inclinación es debida principalmente a la restricción que ofrecen las placas de apoyo de la máquina contra movimientos laterales. Por otra parte se estableció que las grietas se presentan de ordinario en la pasta y muy frecuentemente entre el agregado y la pasta. En algunos casos también se llega a fracturar el agregado. Este agrietamiento es irreversible y se desarrolla a medida que aumenta la carga, hasta que se produce el colapso. Para el cilindro sujeto a flexocompresión se determinó que la carga P se aplica generalmente a una excentricidad constante. Esto hace que toda la zona cilíndrica esté sujeta a una carga axial y a un momento flexionante que crecen en la misma proporción hasta el colapso. Es importante señalar que existen dos modos principales de falla de elementos sujetos a flexocompresión: falla en compresión y falla en tensión. La práctica se desarrollo de manera satisfactoria ya que se reconoció y se definió el concepto de carga axial y se interpretó de manera correcta el concepto de esfuerzo y deformación. Además se estableció la 4diferencia formal entre desplazamientos y deformaciones por lo que se cumplieron los objetivos cabalmente.