• Author / Uploaded
• MariaMonica

Citation preview

MECÁNICA DE SÓLIDOS LABORATORIO DE MECÁNICA DE SÓLIDOS

INFORME DE LABORATORIO DE MECANICA DE SOLIDOS

PRESENTADO POR: ALBEIRO LOPEZ CLAVIJO Código d7302230

UNIVERSIDAD MILITAR NUEVA GRANADA 1

MECÁNICA DE SÓLIDOS LABORATORIO DE MECÁNICA DE SÓLIDOS FACULTAD DE ESTUDIOS A DISTANCIA PROGRAMA DE INGENIERIA CIVIL SAMANA CALDAS ABRIL 18 DE 2016.

INFORME DE LABORATORIO DE MECANICA DE SOLIDOS

PRESENTADO POR: ALBEIRO LOPEZ CLAVIJO Código d7302230

PRESENTADO A: ING. JUAN CARLOS HERRERA

MATERIA MECANICA DE SOLIDOS

SEMESTRE SEXTO

2

MECÁNICA DE SÓLIDOS LABORATORIO DE MECÁNICA DE SÓLIDOS UNIVERSIDAD MILITAR NUEVA GRANADA FACULTAD DE ESTUDIOS A DISTANCIA PROGRAMA DE INGENIERIA CIVIL SAN JUAN DE PASTO ABRIL 18 DE 2016.

PRACTICA No 1 INSTRUMENTOS DE MEDICION 1. INTRODUCCION Un instrumento de medición es un aparato que se usa para comparar magnitudes físicas mediante un proceso de medición. Como unidades de medida se utilizan objetos y sucesos previamente establecidos como estándares o patrones, y de la medición resulta un número que es la relación entre el objeto de estudio y la unidad de referencia. Los instrumentos de medición son el medio por el que se hace esta lógica conversión. En Colombia se utiliza el Sistema Internacional de Unidades, más conocido como SI, la cual permite dar datos en términos de metros, segundos, y sus derivados. Estas unidades son un referente a nivel internacional y tienen sus equivalencias en otros sistemas como el inglés. 2. OBJETIVOS Describir algunos instrumentos de medición implementados durante el desarrollo del laboratorio de mecánica de solidos: 3. DESCRIPCIÓN DE INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN. 

Bascula electrónica

Las básculas son catalogadas como instrumentos de precisión y es por esto que deben ser utilizadas con mucha precaución, siguiendo siempre las recomendaciones que encontramos descriptas en el prospecto de las mismas; esto es tanto para obtener de ellas un servicio óptimo, como así también

3

MECÁNICA DE SÓLIDOS LABORATORIO DE MECÁNICA DE SÓLIDOS posibilitar que perduren en el tiempo, previniendo la necesidad de calibrar y recalibrar sus partes 1..

Figura No 1. Bascula electrónica. Fuente.https://www.google.com.co/search?q=imagenes+de+bascula+de+laboratorio&rlz



Esclerómetro

Es un instrumento de medición utilizado para determinar la resistencia a comprensión el concreto. Su funcionamiento es a partir de unas pesas tensadas con un muelle. Estas pesas son lanzadas sobre el hormigón y se mide su rebote. No se considera un método altamente confiable, pero es muy utilizado, ya que proporciona valores aproximados, es necesario recordar que el hormigón es una mezcla de cemento, grava y arena y si el golpe del esclerómetro impacta sobre una piedra dará una mayor dureza o si se golpea cerca de una barra de acero, estas son algunas de las situaciones que alteran el valor arrojado2..

1

, http://www.basculas-y-balanzas.com/basculas.html

. 2

, https://es.wikipedia.org/wiki/Escler%C3%B3metro

.

4

MECÁNICA DE SÓLIDOS LABORATORIO DE MECÁNICA DE SÓLIDOS

Figura No 2. Esclerómetro Fuente. Este informe



Almohadilla de Neofreno

Las almohadillas de neopreno se pueden usar para medir las resistencias del concreto entre 10 a 50 MPa. Para resistencias mayores de hasta 84 Mpa se permite el uso de las almohadillas de neopreno siempre y cuando hayan sido calificadas por pruebas con cilindros compañeros con cabeceo de azufre. Los requerimientos de dureza en durómetro para las almohadillas de neopreno varían desde 50 a 70 dependiendo del nivel de resistencia sometido a ensaye. Las almohadillas se deben sustituir si presentan desgaste excesivo 3..

3

, http://www.imcyc.com/ct2006/junio06/PROBLEMAS.pdf

.

5

MECÁNICA DE SÓLIDOS LABORATORIO DE MECÁNICA DE SÓLIDOS

Figura No 3.Almohadillla de Neofreno utilizada en el ensayo de compresión de concreto realizado en la Universidad Militar Nueva Granada. Fuente. Este informe.



Prensa para ensayos de compresión capacidad de 200 toneladas

La prensa hidráulica es un mecanismo conformado por vasos comunicantes impulsados por pistones de diferentes áreas que, mediante una pequeña fuerza sobre el pistón de menor área, permite obtener una fuerza mayor en el pistón de mayor área. Los pistones son llamados pistones de agua, ya que son hidráulicos. Estos hacen funcionar conjuntamente a las prensas hidráulicas por medio de motores4..

4

, https://es.wikipedia.org/wiki/Prensa_hidr%C3%A1ulica

.

6

MECÁNICA DE SÓLIDOS LABORATORIO DE MECÁNICA DE SÓLIDOS

Figura No 4. Prensa Universal del Laboratorio de la Universidad Militar Nueva Granada. Fuente. Este informe.



Maquina Universal para ensayos

En ingeniería se denomina máquina universal a una máquina semejante a una prensa con la que es posible someter materiales a ensayos de tracción y compresión para medir sus propiedades. La presión se logra mediante placas o mandíbulas accionadas por tornillos o un sistema hidráulico. Esta máquina es ampliamente utilizada en la caracterización de nuevos materiales. Así por ejemplo, se ha utilizado en la medición de las propiedades de tensión de los polímeros5..

5

, https://www.google.com.co/webhp?sourceid=chrome-instant&ion=1&espv=2&ie=UTF-8#q=maquina+universal+para+ensayos

.

7

MECÁNICA DE SÓLIDOS LABORATORIO DE MECÁNICA DE SÓLIDOS

Figura No 5. Prensa Universal del Laboratorio de la Universidad Militar Nueva Granada. Fuente. Este informe.



Calibrador O Pie De Rey

Instrumento que se usa especialmente para medir extensiones de objetos pequeños, desde centímetros hasta fracciones de milímetros (1:10 de milímetro, 1:20 de milímetro, 1:50 de milímetro). la escala de pulgadas posee divisiones semejantes a 1:16 de pulgada y su nonio1:128 de pulgada. Tiene una "regla" con una escuadra en un lado, sobre el cual pasa otra la cual indica la medida en una escala. Se puede apreciar longitudes de 1:10, 1:20 y 1:50 de milímetro usando el nonio. Tiene también segmentos especiales en la parte superior y en su extremo, que permiten medir las dimensiones internas y las profundidades6.

6

, http://metrologia.fullblog.com.ar/calibre-pie-de-rey-711224354220.html

8

MECÁNICA DE SÓLIDOS LABORATORIO DE MECÁNICA DE SÓLIDOS

Figura No 6. Calibrador utilizado en el laboratorio de la UMNG. Fuente. Este informe.

Figura 7. Calibrador o pie de rey digital. Fuente: Laboratorio Resistencia de Materiales UMNG.

 Deformímetro: Es un instrumento de medición de deformaciones, que indica el error de dicha variación cuyo valor es registrado, este instrumento al momento de usarlo se monta sobre un soporte y posteriormente el palpador se coloca directamente sobre la pieza u objeto; de tal forma que al mover el aro giratorio la aguja principal coincida con el 0 de la escala reglada, cada vuelta completa del deformímetro mide un 1.00 mm en su aguja principal y esta a su vez gira diez veces lo que indica que en total mide 10.00 mm; consta de divisiones de 0.01 mm e igualmente cuenta con escalas que van en sentido contrario al 9

MECÁNICA DE SÓLIDOS LABORATORIO DE MECÁNICA DE SÓLIDOS reloj que indican si el movimiento es positivo para el primer caso y negativo para el segundo caso. Los deformímetros pueden ser análogos que registran milímetros o pulgadas o digitales que registran al mismo tiempo las lecturas y son más 10 veces más precisos, otra ventaja que presentan estos instrumentos es la facilidad de iniciar la lectura en 0; puesto que cuenta con teclas que permite su uso de forma precisa.

Figura 8. Deformímetro Fuente: Laboratorio Resistencia de Materiales UMNG.



Flexómetro

Instrumento de medición constituido por una delgada cinta metálica flexible, fraccionada en unidades de medición, la cual se enrolla adentro de una armadura metálica o plástica. En el exterior de esta armadura se ubica de un sistema de freno que impide el enrollado mecánico de la cinta, y conserva fija alguna medida precisa que se haya tomado. 10

MECÁNICA DE SÓLIDOS LABORATORIO DE MECÁNICA DE SÓLIDOS Se encuentra en longitudes entre uno y cinco metros. La cinta metálica está dividida en centímetros y milímetros y frente a la escala hay otra escala en pulgadas. Su flexibilidad y el poco espacio que ocupan lo hacen más eficiente que otros sistemas de medición, como las reglas y las varas de medición7.

7

, http://metrologia.fullblog.com.ar/calibre-pie-de-rey-711224354220.html

.

11

MECÁNICA DE SÓLIDOS LABORATORIO DE MECÁNICA DE SÓLIDOS PRACTICA No 2 ENSAYO DE COMPRESIÓN DEL CONCRETO NTC 673-

A. ENSAYO DE COMPRESIÓN DEL CONCRETO 1. INTRODUCCION Es importante que las obras de construcción se desarrollen con calidad para garantizar su perdurabilidad en el tiempo, por lo que se hace necesario analizar en el laboratorio los materiales y comportamientos los materiales que se usan comúnmente en una obra civil. Uno de los materiales más utilizados en la construcción de obras civiles es el concreto, para lo cual uno de los ensayos a realizar es el de la resistencia a la compresión basada en la Norma Técnica Colombiana NTC 673, es de anotar que el concreto presenta alta resistencia a la comprensión pero baja a la tensión. 2. OBJETIVOS Determinar la resistencia a la compresión del concreto a edades de 7 – 14 – y 28 días para analizar cuál es el comportamiento de dicha resistencia. Identificar los diferentes tipos de fallas que se obtienen al realizar el ensayo de compresión. 3. DESCRIPCION DEL ENSAYO El ensayo requiere de pruebas a través de probetas cilíndricas de concreto las cuales deben tener esbeltez (relación diámetro: altura de 2:1). La Norma NTC 550 y NTC 673 indican la manera o el procedimiento que se debe seguir para la toma de estas muestras. El tamaño de las probetas dependerá del tamaño máximo nominal del agregado.

12

MECÁNICA DE SÓLIDOS LABORATORIO DE MECÁNICA DE SÓLIDOS

Figura No 9. Se puede observar los tres tipos de probetas de concreto utilizadas en el laboratorio. Fuente. Este informe.

El ensayo de resistencia a la compresión del concreto es la relación de la carga máxima aplicada para lo cual se aplica la siguiente formula:

En donde: RUM= Pmax= S=

Resistencia de ruptura a la compresión en Kg/cm^2 Carga máxima aplicada en el momento de la falla, en KN Área de la sección transversal del cilindro, en cm^2

Los tipos de falla que se pueden presentar en este ensayo se relacionan en la gráfica siguiente:

13

MECÁNICA DE SÓLIDOS LABORATORIO DE MECÁNICA DE SÓLIDOS

Figura No10. Tipos de falla presentes en concreto. Fuente: http://es.scribd.com/ . Ensayo de resistencia a la compresión en cilindros normales de concreto. Página 6

4. Para el desarrollo del ensayo se utilizó el siguiente equipo:   

Prensa hidráulica Flexómetro Balanza

5. Procedimiento Inicialmente fue necesario tomar las medidas del cilindro para hallar su densidad, su volumen y su peso. Posteriormente, se colocó el cilindro en la prensa hidráulica, las dos caras son alineadas con el embolo o pistón de carga de rotura. Posteriormente, se inició la aplicación de carga a una velocidad de movimiento medida desde la platina a la cruceta. Se aplica la carga de compresión hasta que el indicador de carga indique que la carga está decreciendo constantemente y que el cilindro muestre un patrón de fractura definido. 14

MECÁNICA DE SÓLIDOS LABORATORIO DE MECÁNICA DE SÓLIDOS

Figura No 11. Fallamiento de la probeta de concreto después de realizar el ensayo de compresión. Fuente. Este informe

6. Análisis de resultados Cilindro No 1 Datos obtenidos durante el ensayo  Peso Cilindro = 33.18 Kg  H cilindro = 203.02 mm 20.302 cm  = 101.38 mm  = 102.31mm = 101.56 mm 10.16 cm  = 100.99 mm  Falla Pu = 286 KN  Resistencia de diseño de compresión 4000Psi

Area= Area=

= )2= 0,0081 m2

Volumen = A* h= 159.53 mm2 * 203.02 mm Volumen = A* h= 1.5953m2 * 2.0302 m = 3.238 m3 15

MECÁNICA DE SÓLIDOS LABORATORIO DE MECÁNICA DE SÓLIDOS

Densidad = = 10.24 Kg/m3

Densidad =

Conversión a la carga máxima: Una vez aplicada la carga se presentó rotura a los 286 KN Entonces: 0.07704

*

*

= 785.57 Kg/

Resistencia £= £=

= 35.30 Mpa. (Resistencia).

Módulo de elasticidad del concreto según la norma ACI 318M-02 así: (

)

(

)

(

)

√ √

Ahora utilizando la formula Δ=PL/AE obtenemos un valor aproximado de la deformación a partir del módulo de elasticidad calculado: Δ=286 KN * (3.2382m2 *

)

Δ=0.1394 m

7. Conclusiones 

Se puede concluir que la falla del cilindro fue número 4.Conica y transversal 16

MECÁNICA DE SÓLIDOS LABORATORIO DE MECÁNICA DE SÓLIDOS 

Si analizamos el resultados obtenido en la muestra cilíndrica del concreto evidenciamos un valor máximo de resistencia a la compresión de 35.30 Mpa, con lo puede considerar que el concreto utilizado en las probetas es de alta resistencia a la compresión.



Es sumamente importante conocer cada característica que compone la mezcla de concreto y conocer o entender la necesidad de cada obra, para así poder dar una especificación correcta a la hora de realizar la misma.



Es común que en algunos de los materiales que presentan una alta resistencia a la compresión se evidencie una baja resistencia a la tensión y/o al contrario,



sometiendo el material a cargas axiales aplicadas en la prensa se pudo verificar el nivel de resistencia, esta es la única forma de aprender a realizar las pruebas y aprender a reconocer los instrumentos y procesos dados en las NTC

17

MECÁNICA DE SÓLIDOS LABORATORIO DE MECÁNICA DE SÓLIDOS

PRACTICA No 3 ENSAYO DE TENSION DEL ACERO NTC 3353 1. INTRODUCCION El acero es una aleación de hierro y carbono, con adición de otros elementos químicos, los cuales le dan propiedades mecánicas; por lo cual es un material de construcción ampliamente usado, es adaptable a cualquier tipo de construcción dando alta resistencia y trabajabilidad. Para garantizar que el acero este en buenas condiciones y se comporte correctamente debe regir a las Norma Técnicas Colombiana NTC, especialmente la NTC 3353 (siderurgia definiciones y métodos para los ensayos mecánicos de productos de acero) Y LA NTC 2289 (barras corrugadas y lisas de acero de baja aleación, para refuerzo de concreto) 1. OBJETIVOS Analizar el comportamiento del acero cuando es sometido a una carga axial, conocer las propiedades que tiene el acero cuando está bajo cargas axiales. 2. IMPLEMENTOS     

Maquina Universal Extensómetros Flexómetro Calibrador Vernier Muestra barra de acero estructural

5. PROCEDIMIENTO Este ensayo consiste en someter una barra de sección uniforme y conocida a una carga que va aumentando progresivamente hasta causar ruptura. En esta forma simultánea se van midiendo los correspondientes alargamientos de la barra. Se toman dos probetas, se mide la longitud y el diámetro con un calibrador Vernier. Se marca los sitios donde se van a realizar las mediciones de diámetro y la longitud inicial. Se coloca la probeta en la máquina y se ajusta hasta dejar bien alineada. Se establece la prueba cuando se coloque el calibrador en 0 psi. Se colocan los extensómetros sobre la barra, se dispone de la prensa adecuando las mordazas a las dimensiones de la barra y se sitúan entre estas Se conectan los 18

MECÁNICA DE SÓLIDOS LABORATORIO DE MECÁNICA DE SÓLIDOS extensómetros al cable con el cual registra los datos en el computador Se acciona el gato hasta lograr una lectura en el manómetro de 200 psi. Se continúa con este proceso de aplicación de carga hasta lograr el alargamiento o encuella miento. El computador indica cuando fallara la barra y brinda los resultados del ensayo Mediante observación. 6. ANALISIS DE RESULTADOS 

Toma de datos

Especimen No Nombre Barra 1

Especimen No Barra 1

Humedad

Peso Grs

1

1186,1 1,1861

mm Diametro

Diametro 151

Diametro 153

151

Diametro Prome h1 h2 151,6666667 11,7 11,17 15,1667 0,151666667

h3 10,8

hprom 11,22 1,1223 0,0112

L1

L2 229

L3 229

229

Lprom 229,00 22,90 0,23

Tabla No 7 Datos de resultado del Ensayo de tensión. Fuente. Este estudio. Especimen No Barra 1

Area (m2) 0,001702206

Volumen (m3) 0,000389805

Densidad Kg/m3

Area Final (m2) 0,000389805 0,038980507 0,389805072

Longitud Inicial

3042,80

0,001702206

Especimen No Barra 1

Espécimen No

Area Inicial (m2) 0,001702206 0,170220556 1,702205556

Longitud Final 22,90

83,800

Carga máxima aplicada (Kn) Resistencia a la tensión (N/mm2) Carga en el punto de fluencia (Kn) Resistencia a la fluencia (N/mm2)

Barra 1

Esfuerzo máximo

0,3021

420

0,026

184,5

= Densidad / área =178756.4 KN

Esfuerzo de fluencia (Fy) =Resistencia a la fluencia * Esfuerzo máximo=32.98 N Alargamiento o elongación: Se refiere a una magnitud medida L, se determina el cociente entre la longitud final (alargada) y longitud inicial de la muestra (barra). E = Lf/Lo = 3.65 m 19

MECÁNICA DE SÓLIDOS LABORATORIO DE MECÁNICA DE SÓLIDOS Límite de elasticidad: = P/A = 105014.04 N/mm2

Figura No12. Fallamiento de la barra de acero después de realizado el ensayo. Fuente. Este informe

Especimen No Nombre 2

Especimen No

Humedad

Peso Grs

1

486,5 0,4865

mm Diametro

Diametro

Diametro

2

121

123

Area (m2) 0,001301833

Volumen (m3) 6,48313E-05

Densidad Kg/m3

2

Area Final (m2) 6,48313E-05 0,00648313 0,0648313

Longitud Inicial

Especimen No

121

Diametro Prome 121,6666667 12,1667 0,121666667

h1

h2 11

h3 11,6

9,5

hprom 10,70 1,0700 0,0107

L1

L2 49,8

L3 49,8

49,8

Lprom 49,80 4,98 0,05

7504,09

0,00130183

Especimen No 2

Area Inicial (m2) 0,001301833 0,130183333 1,301833333

Longitud Final 49,90

50,500

Espécimen No Carga máxima aplicada (Kn) Resistencia a la tensión (N/mm2) Carga en el punto de fluencia (Kn) Resistencia a la fluencia (N/mm2) 2

674

Esfuerzo máximo

211,1

0,026

184,5

= Densidad / área =566423.3 KN

Esfuerzo de fluencia (Fy) =Resistencia a la fluencia * Esfuerzo máximo=10.63 N

20

MECÁNICA DE SÓLIDOS LABORATORIO DE MECÁNICA DE SÓLIDOS Alargamiento o elongación: Se refiere a una magnitud medida L, se determina el cociente entre la longitud final (alargada) y longitud inicial de la muestra (barra). E = Lf/Lo = 1.01 cm Límite de elasticidad: = P/A = 4427804.64 N/mm2 Conclusiones 

En este laboratorio se utilizó una barra que presento una falla tipo corona, de extensión o de reducción de área.



Los equipos usados en el laboratorio nos dan unos datos con precisión confiable que nos permiten observar las fallas de las barras de acero cuando son sometidas a esfuerzos de tracción, pudiendo así determinar la funcionalidad de estas



Podemos concluir que el material tiene un momento en que pasa por zona elástica (estricción) para así llegar a su fractura y es allí donde se evidencia la carga máxima que nos permite determinar la resistencia máxima, todo esto aplicando unas fuerzas axiales y contrarias (tensión) sobre la barra de acero y causando una deformación longitudinal.

7. BIBLIOGRAFIA -

NTC 3353

-

NTC 2289

-

http://www.slideshare.net/zephiroth2007/practica-de-tension

21

MECÁNICA DE SÓLIDOS LABORATORIO DE MECÁNICA DE SÓLIDOS

PRACTICA No 4 ENSAYO DE FLEXION DEL ALUMINIO 1. INTRODUCCION Cuando una viga experimenta momentos flectores debido a la acción de diversas cargas, varios puntos a lo largo de la longitud de la viga podrían experimentar esfuerzos máximos de tensión o compresión. Dichos esfuerzos varían linealmente desde el eje neutro, haciéndose máximos en la superficie de la viga. Para determinar los esfuerzos máximos debido a la flexión, se utilizaran vigas de distinto material y área de sección transversal sometida a la acción de una carga puntual ubicada en el centro de la luz. También se determina la deflexión máxima producida en dicho punto y los distintos tipos de falla que se pudieran presentar. 2. OBJETIVOS    

Encontrar los diagramas de fuerza cortante y momento flector para cada una de las probetas. Determinar los esfuerzos presentes en la viga. Observar el tipo de falla que se presenta en diferentes materiales cuando se les aplican cargas puntuales. Determinar la deflexión máxima.

3. EQUIPOS A UTILIZAR Para llevar a cabo esta práctica se utilizaran los siguientes equipos: Máquina universal. Deformímetro. 4. PROCEDIMIENTO Se debe tomar todas las medidas de los especímenes. Configuración para una carga: Se ensayan varias vigas de diferentes materiales y sección transversal con una carga puntual a L/2, para esta configuración se mide simultáneamente la carga aplicada y la deflexión en el centro de la luz. 22

MECÁNICA DE SÓLIDOS LABORATORIO DE MECÁNICA DE SÓLIDOS

Espécimen 1 2

Nombre y/o Sección Transversal Perfil (Al) solido 1 Perfil (Al) solido 2

Peso (g) 549 1118,8

Figura No 8. Datos del material utilizado para el ensayo Fuente. Este informe

BASE VIGA Nº ESPÉCIMEN (mm) 1 2

25 25

ALTURA VIGA (mm) 21 25

LONGITUD Nº ESPECÍMENES VIGA (mm) QUE CONFORMAN LA VIGA 631 1 650 1

Figura No 13. Datos del material utilizado para el ensayo Fuente. Este informe



Datos del ensayo

Lectura N° 1 2 3 4 5 6

PERFIL DE ALUMINIO 1 Esfuerzo Deformación Carga(N) Cortante (x10^-2mm) KN 10 19 5 20 36 10 30 50 15 40 65 20 50 80 25 60 95 30

Momento flector KN/m

Figura No 14. Datos del material utilizado para el ensayo Fuente. Este informe

23

1,5750 3,1500 4,7250 6,3000 7,8750 9,4500

MECÁNICA DE SÓLIDOS LABORATORIO DE MECÁNICA DE SÓLIDOS

Figura No 15. Barra # 1 material utilizado para el ensayo Fuente. Este informe

Figura No 16. Grafica de esfuerzo Vs Deformación. Fuente. Este informe

24

MECÁNICA DE SÓLIDOS LABORATORIO DE MECÁNICA DE SÓLIDOS

Figura No 17. Barra # 2 material utilizado para el ensayo Fuente. Este informe

Lectura N° 1 2 3 4 5 6 7 7

PERFIL DE ALUMINIO 2 Esfuerzo Deformación Carga(N) Cortante (x10^-2mm) KN 5 22 2,5 10 45 5 15 68 7,5 20 84 10 25 102 12,5 30 119 15 35 135 17,5 40 155 20

Momento flector KN/m

Tabla No 11. Datos del material utilizado para el ensayo Fuente. Este informe

25

0,7875 1,5750 2,3625 3,1500 3,9375 4,7250 5,5125 6,3000

MECÁNICA DE SÓLIDOS LABORATORIO DE MECÁNICA DE SÓLIDOS

Figura No 18. Grafica de carga Vs Deformación. Fuente. Este informe

3. CONCLUSIONES En los elementos de viga sometidos a flexión, los esfuerzos normales varían linealmente del centroide a la superficie libre. Los esfuerzos a tensión y a compresión que se presentan son iguales para secciones transversales simétricas respecto del eje neutro. La deflexión producida depende de la fuerza aplicada, la longitud de la viga, el momento de inercia de área, y el módulo de elasticidad. El momento máximo se produce en el centro de la luz para vigas simplemente apoyadas con una carga puntual en L/2.

PRACTICA No 5 ENSAYO DE FLEXION DE LA MADERA Viga de madera (VM): Medidas 5 cm x 5 cm x 75 cm Area = b x h A = (0,05 m) (0,75 m) Volumen = b x h x l = W = 734.2 gramos = 0,7342 kg

26

MECÁNICA DE SÓLIDOS LABORATORIO DE MECÁNICA DE SÓLIDOS Espécimen

Largo (mm)

Ancho (mm)

Altura (mm)

Peso (g)

MADERA

750

50

50

734,2

Tabla No 12. Datos del material utilizado para el ensayo Fuente. Este informe

Lectura N°

Carga (kN)

Deformación ( x10^-2 mm)

1

0,053

10

2

0,103

20

3

0,158

30

4

0,268

50

5

0,344

65

6

0,405

80

7

0,491

90

8

0,556

110

9

0,597

112

Tabla No 13. Datos del material utilizado para el ensayo Fuente. Este informe

Figura No 19. Material utilizado para el ensayo Fuente. Este informe

Resultados del ensayo. VIGA EN MADERA Deformación

Carga

Momento

Esfuerzo

Deformación

1x10^-2mm

kN

kN*m

kN/m²

m/m

0,10

0,053

0,002385

801,833

0,00017

0,20

0,103

0,004635

1558,280

0,00033

0,30

0,158

0,00711

2390,371

0,00050

0,50

0,268

0,01206

4054,554

0,00083

0,65

0,344

0,01548

5204,353

0,00108

27

MECÁNICA DE SÓLIDOS LABORATORIO DE MECÁNICA DE SÓLIDOS

0,80

0,405

0,018225

6127,217

0,00133

0,90

0,491

0,022095

7428,306

0,00150

1,10

0,556

0,02502

8411,686

0,00183

1,12 0,597 0,026865 9031,972 0,00187 Tabla No 14. Procesamiento de la información. Fuente. Este informe

GRÁFICA ESFUERZO VS DEFORMACIÓN

Esfuerzo vs Deformación 14000,000

Esfuerzo kN/m2

12000,000 10000,000 8000,000 6000,000 4000,000 2000,000 0,000 0,00000

0,00050

0,00100

0,00150

0,00200

0,00250

Deformación m/m Figura 20. Grafica esfuerzo – deformación. Fuente. Este informe

28

0,00300

MECÁNICA DE SÓLIDOS LABORATORIO DE MECÁNICA DE SÓLIDOS

PRACTICA No 6 ENSAYO DE COMPRESIÓN DE LA MADERA PARALELA A LAS FIBRAS 1. Introducción Con el mismo objetivo de encontrar la resistencia a la compresión en algunos materiales usados en obras, se procedió a analizar los datos tomados para dos probetas de madera con el fin de realizar los ensayos de tipo perpendicular y paralelas a las fibras (grano) que la componen. Para ello es necesario tener en cuenta lo establecido en la Norma Técnica Colombiana NTC 784 para ensayo paralelo al grano y la NTC 785 para determinar la compresión de manera perpendicular al grano. 2. Objetivos Analizar cuál es la resistencia a la compresión de la madera, mediante la aplicación de diferentes cargas, mediante la realización del ensayo perpendicular como paralela al grano. 3. Equipos y materiales utilizados    

Cinta métrica Calibrador digital Balanza Prensa hidráulica

4. Análisis de resultados 

ENSAYO DE COMPRESION PARALELO A LAS FIBRAS – NTC -784

Datos de laboratorio. En el desarrollo del laboratorio se tomó los datos de las probetas de madera a utilizar los cuales se representan en la tabla siguiente:

29

MECÁNICA DE SÓLIDOS LABORATORIO DE MECÁNICA DE SÓLIDOS Especimen No

Nombre Humedad 1 Pino 2

Peso Grs 1012,19 1,01219

mm Especimen No

b1 1 2

b2 50

b3

bprom

50

50

Especimen No Area (m2) Volumen (m3) 1 0,005 0,0005 2 0,5

Densidad Kg/m3 2024,38

50 5,0000 0,05

h1

h2 100

h3 100

100

hprom 100,00 10,0000 0,1000

L1

L2 100

L3 100

100

Lprom 100,00 10,00 0,10

Tabla No 2. Cálculos realizados a la probeta No 1. Para realizar el ensayo. Fuente Este informe.

Figura No 21. Pesando probeta No 1. Fuente Este informe.

Carga KN 0,1 0,6 10 19,6 58,9 81,9

Deformación (mm) Esfuerzo (Kn/m2) Long Final 1,016 20,00 1,207 120,00 1,905 2000,00 2,35 3920,00 2,366 11780,00 2,366 163,80

30

98,98 97,78 95,87 93,52 91,16 88,79

Deformacion Unitaria 0,9898 0,9878 0,9805 0,9755 0,9747 0,9740

MECÁNICA DE SÓLIDOS LABORATORIO DE MECÁNICA DE SÓLIDOS Tabla No 3. Datos de resultado del Ensayo de resistencia a la compresión de la madera paralela al grano. Probeta 1. Fuente: Este estudio.

Figura No 22. Gráfica de deformación. Fuente . Este estudio.

Figura No 23. Fallamiento de la probeta de madera después de realizado el ensayo de compresión paralelo a las fibras. Fuente. Este informe.

Falla E: CORTE Y RAJADURA PARALELOS A LA FIBRA (USUALMENTE EN PIEZAS DE FIBRAS TRANSVERSAL).

Ahora se hace necesario calcular el esfuerzo para cada carga así: £= Ahora calculamos la deformación Unitaria E= 31

MECÁNICA DE SÓLIDOS LABORATORIO DE MECÁNICA DE SÓLIDOS

En donde: Lf = Largo promedio ( 100 mm). Li = Lf- Deformación Los datos calculados se organizaron en la siguiente tabla Carga KN 0,1 0,6 10 19,6 58,9 81,9

Deformación (mm) Esfuerzo (Kn/m2) Long Final 1,016 20,00 1,207 120,00 1,905 2000,00 2,35 3920,00 2,366 11780,00 2,366 163,80

Modulo Elastico E= Fx*Lo/A0Al

98,98 97,78 95,87 93,52 91,16 88,79

Deformacion Unitaria 0,9898 0,9878 0,9805 0,9755 0,9747 0,9740

2039,740487

Carga Maxima

10 KN

Resistencia a la compresion

2000,00 Kn/m2

Esfuerzo maximo normal

2000,00 Kpa

Tabla No 4. Datos de cálculos según resultados arrojados por el ensayo. Fuente.Este estudio.

-

ENSAYO COMPRENSION PERPENDICULAR A LAS FIBRAS NTC-784

4. INSTRUMENTOS UTILIZADOS EN EL ENSAYO  

Probeta de madera Maquina universal

5. CALCULOS Y RESULTADOS 32

MECÁNICA DE SÓLIDOS LABORATORIO DE MECÁNICA DE SÓLIDOS

Especimen No

Nombre Humedad 1 Pino 2 3

Peso Grs 287,68 0,28768

mm Especimen No

b1 1 2

b2 50

b3

bprom

50

50

Especimen No Area (m2) Volumen (m3) 1 0,005 0,0005 2 0,5 5

Densidad Kg/m3 575,36

50 5,0000 0,05

h1

h2 100

h3 100

100

hprom 100,00 10,0000 0,1000

L1

L2 100

L3 100

100

Lprom 100,00 10,00 0,10

Tabla No 5. Cálculos realizados a la probeta No 2. Para realizar el ensayo. Fuente Este informe.

Datos del ensayo Carga KN 6,4 9,5 9,5 11,6 20,9 26,3 32,1 42,5

Deformación (mm) Esfuerzo (Kn/m2) Long Final 0,635 1280,00 1,588 1900,00 2,286 1900,00 3,747 2320,00 4,89 4180,00 6,16 5260,00 7,43 6420,00 7,43 85,00

99,37 98,41 97,71 96,25 95,11 93,84 92,57 2,57

Deformacion Unitaria 0,9937 0,9904 0,9929 0,9850 0,9881 0,9866 0,9865 0,0278

Tabla No 3. Datos de resultado del Ensayo de resistencia a la compresión de la madera perpendicular al grano. Probeta 2. Fuente . este estudio.

Figura No 24. Gráfica de deformación. Fuente . Este estudio.

33

MECÁNICA DE SÓLIDOS LABORATORIO DE MECÁNICA DE SÓLIDOS

Figura No 25. Fallamiento de la probeta de madera después de realizado el ensayo de compresión perpendicular al grano. Fuente. Este informe

Carga KN

Deformación (mm) Esfuerzo (Kn/m2) Long Final 6,4 0,635 1280,00 9,5 1,588 1900,00 9,5 2,286 1900,00 11,6 3,747 2320,00 20,9 4,89 4180,00 26,3 6,16 5260,00 32,1 7,43 6420,00 42,5 7,43 85,00

E= Fx*Lo/A0Al Carga Maxima Resistencia a la compresion Esfuerzo maximo normal Esfuerzo de proporcionalidad

Deformacion Unitaria 99,37 0,9937 98,41 0,9904 97,71 0,9929 96,25 0,9850 95,11 0,9881 93,84 0,9866 92,57 0,9865 2,57 0,0278

4230,233835 38,7 KN 85,00 Kn/m2 8500,00 Kpa 1,28 Kn/m2

Tabla No 6. Datos de resultado del Ensayo de resistencia a la compresión de la madera perpendicular al grano. Probeta 2. Fuente . este estudio.

Conclusiones 5. Conclusiones 

La probeta utilizada en el ensayo de compresión paralela a las fibras presento una falla de aplastamiento que se originó debido a un nudo presente en la probeta.



Se puedo observar como la madera reacciona de diferente manera según la carga aplicada ya sea en forma paralela o en forma perpendicular.

34

MECÁNICA DE SÓLIDOS LABORATORIO DE MECÁNICA DE SÓLIDOS 

Los datos arrojados permiten comprender que la madera tienen la capacidad de resistir grandes cargas a pesar de ser un material liviano lo cual la hace un material de interés e importancia en el desarrollo de obras civiles.



Al realizar las pruebas se pudo evidenciar que la madera cuando es sometida a compresión paralela a las fibras tiene un comportamiento de un material frágil, y cuando es sometida a compresión perpendicular a las fibras se comporta como un material dúctil.

6. BIBLIOGRAFIA UNIVERSIDAD MILITAR NUEVA GRANADA, Facultad de Estudios a Distancia, Ingeniería Civil, Mecánica de Sólidos, Material de Estudio, Bogotá, 2012. http://es.scribd.com/doc/55823369/NTC-673 http://es.scribd.com/doc/50089592/NTC722 http://es.scribd.com/doc/50089829/NTC784 http://es.scribd.com/doc/50089834/NTC785 http://es.scribd.com/doc/50156428/NTC3353

35

MECÁNICA DE SÓLIDOS LABORATORIO DE MECÁNICA DE SÓLIDOS

PRACTICA No 7 ENSAYO DE TORSION DE BARRAS CIRCULARES 1. INTRODUCCIÓN Debido a que en la realidad diferentes tipos de materiales deben ser sometidos a este tipo de esfuerzo, es necesario conocer sus comportamientos para saber qué acciones tomar en el momento del diseño de las diferentes estructuras que se verían sometidas a este tipo de esfuerzo. Este esfuerzo es en sí la fuerza que se aplica a una sección transversal de un material que trata de hacerlo girar alrededor de su eje. La magnitud de este esfuerzo se determinar con la observación de los ángulos de deformación o giros que tenga el material al aplicar una fuerza a un extremo y otra contraria al otro, de una barra de forma circular maciza o con hueco en su centro a lo largo de su eje. Esta deformación que se alcanza con este esfuerzo es mucho mayor a la de tracción o compresión de allí que es muy importante su estudio y se usa mucho en la industria para todas las partes con forma cilíndrica alargada y que tienen que girar o resistirse al giro. 2. OBJETIVOS     

Analizar el comportamiento de materiales metálicos al ser sometidos a esfuerzo cortante. Realizar el grafico de esfuerzo cortante versus deformación angular. Calcular el módulo de rigidez de los materiales. Comparar datos con lo teórico.

2. CALCULOS Y RESULTADOS Datos Obtenidos en laboratorio

36

MECÁNICA DE SÓLIDOS LABORATORIO DE MECÁNICA DE SÓLIDOS No Especimen

Diametro d1

Acero Bronce

d2 12,72 12,78

Longitud d3

12,86 12,78

d Prom (mm) d Prom (m) 12,75 12,78 0,0128 12,78 12,78 0,0128

L1

L2 15,1 15,3

L3 15,1 15,3

15,1 15,3

Lprom (mm) 15,10 15,30

Lprom (m) 0,0151 0,0153

Tabla No 15. Datos del ensayo Fuente. Este informe

No Especimen Diametro (mm) Acero Bronce

Longitud (mm)

12,78 12,78

Peso (grs)

15,10 15,30

Peso Kgrs

1479,60 1607,6

1,4796 1,6076

Tabla No 16. Datos del ensayo Fuente. Este informe

No Especimen Acero Bronce

Area (m2)

Volumen (m3)

0,0001282 0,0001283

Densidad (Kg/m3)

0,000001936 0,000001963

764260,39 819094,41

Tabla No 17. Datos del ensayo Fuente. Este informe

ENSAYO Y CALCULOS EN ACERO Formulas empleadas 

Torsión = Carga aplicada * gravedad*Radio del plato



Esfuerzo de T= 16*Ti/ π*d^3



Angulo de Torsión =Deformación / radio del plato.



Módulo de elasticidad=32*T*L/ Y + (Pi)*Diámetro delPlato^4



Deformación unitaria angular= Esfuerzo/ módulo de elasticidad cortante.

Resultados del Ensayo

37

MECÁNICA DE SÓLIDOS LABORATORIO DE MECÁNICA DE SÓLIDOS

Figura No 26. Barra de acero. Fuente. Este estudio.

Acero Masa Longitud (mm) Diametro (mm) Volumen Radio

1479,60 15,10 12,78 0,000001936 6,388

Longitud de ensayo

1280 mm

Diametro del plato Radio Gravedad

162,3 mm 81,15 mm 9,81 m/S^2

38

1,51 0,0151 1,27766667 0,01277667

16,23 8,115

0,1623 0,08115

MECÁNICA DE SÓLIDOS LABORATORIO DE MECÁNICA DE SÓLIDOS Torsión T1 T2 T3 T4 T5 T6

0,797037 N.m 0,797912 0,798072 0,795126 0,797355

Calculo de los esfuerzos de T

T= 16*Ti π*d^3

T1 T2 T3 T4 T5

1946232,736 1948371,026 1948759,806 1941567,376 1947010,296

Angulo de torsion A1 A2 A3 A4

0,418977203 1,035120148 1,528034504 2,070240296

A5

2,772643253

1,946232736 Mpa 1,948371026 Mpa 1,948759806 Mpa 1,941567376 Mpa 1,947010296 Mpa

Modulo de elasticidad cortante (G) = (32*T*L) Y + (Pi)*Dia Plato^4 G1 G2 G3 G4 G5

0,002003733 Mpa 0,000811926 0,000550124 0,000404545 0,000302907

Deformacion Unitaria Angular = Esfuerzo / G ϒ1 ϒ2 ϒ3 ϒ4 ϒ5

971,303381 2399,690706 3542,400566 4799,381412 6427,742963

Tabla No 18. Resultados del Ensayo.

39

MECÁNICA DE SÓLIDOS LABORATORIO DE MECÁNICA DE SÓLIDOS

3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 1

2

3

4

5

Figura No. 27. Grafica carga vs deformación. Fuente este informe

ENSAYO Y CALCULOS EN BRONCE

Figura No 28. Barra de Bronce. Fuente. Este estudio.

40

6

MECÁNICA DE SÓLIDOS LABORATORIO DE MECÁNICA DE SÓLIDOS

Resultados del Ensayo

Bronce Masa Longitud (mm) Diametro (mm) Volumen Radio

1607,6 15,30 12,78 0,000001963 6,390

Longitud de ensayo

1288 mm

Diametro del plato Radio Gravedad

162,3 mm 81,15 mm 9,81 m/S^2

Torsión T1 T2 T3 T4 T5

0,7970368 N.m 0,7979125 0,7980717 0,7951262 0,7973552

41

1,53 1,278

0,0153 0,01278

16,23 8,115

0,1623 0,08115

MECÁNICA DE SÓLIDOS LABORATORIO DE MECÁNICA DE SÓLIDOS Calculo de los esfuerzos de T

T= 16*Ti π*d^3

T1 T2 T3 T4 T5

1944710,26 1946846,877 1947235,353 1940048,549 1945487,211

1,94471026 Mpa 1,946846877 Mpa 1,947235353 Mpa 1,940048549 Mpa 1,945487211 Mpa

Angulo de torsion A1 A2 A3 A4 A5

0,591497227 1,503388786 3,475046211 4,128157733 5,545286506

Modulo de elasticidad cortante (G) = (32*T*L) Y + (Pi)*Dia Plato^4 G1 G2 G3 G4 G5

0,00144 Mpa 0,00057 0,00025 0,00021 0,00015

Deformacion Unitaria Angular = Ti/Gi ϒ1 ϒ2 ϒ3 ϒ4 ϒ5

1352,268 3437,015 7944,576 9437,706 12677,515

Tabla No 20. Cálculos de los diferentes parámetros a trabajar en el ensayo. Fuente Este informe.

42

MECÁNICA DE SÓLIDOS LABORATORIO DE MECÁNICA DE SÓLIDOS

3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 1

2

3

4

5

Figura No 23 Grafica carga Vs deformación . Fuente Este informe.

Figura No 29. Realización del Ensayo en el laboratorio. Fuente Este informe.

6. CONCLUSIONES 

Al utilizar el mismo equipo del ensayo y los mismos esfuerzos en las dos varillas hace que las torsiones de las barras tengan los mismos resultados.



El presente laboratorio nos ayuda para el campo profesional comprendiendo el comportamiento o reacción de los diferentes materiales utilizados en obras civiles.



Desde el punto de vista de la ingeniería es muy importante e imprescindible, conocer cuál es el comportamiento mecánico de los materiales cuando se encuentran expuestos a condiciones extremas de trabajo. Para lograr este conocimiento integral existen una serie de ensayos que fueron puestos en 43

MECÁNICA DE SÓLIDOS LABORATORIO DE MECÁNICA DE SÓLIDOS práctica durante este laboratorio y que algunos por su campo de acción ya tenían conocimiento de ellos. 

Adquieren gran importancia las normas NTC ya que ellas normatizan todo tipo de ensayos y controles a los diferentes tipos de materiales y ello garantiza una adecuada ejecución de las obras.

7. BIBLIOGRAFIA http://www.elconstructorcivil.com/2011/01/modulo-de-corte-o-de-rigidez.html http://es.wikipedia.org/wiki/M%C3%B3dulo_de_cizalladura

44

MECÁNICA DE SÓLIDOS LABORATORIO DE MECÁNICA DE SÓLIDOS

Pregunta No 1 del laboratorista Oliverio Pinzón ¿Cada cuántos metros cúbicos se deben tomar muestras de concreto? Rta. Según lo establece la norma NSR-10 para determinar la resistencia de materiales las muestras serán elaboradas y curadas de acuerdo a las normas NTC 550 y NTC 454. Para efectos de confrontación se llevará un registro indicador de los sitios de la obra donde se usaron los concretos probados, la fecha de vaciado y el asentamiento. Se hará una prueba de resistencia a la compresión por cada diez metros cúbicos (10m3) de mezcla a colocar por cada tipo de concreto. Si el volumen a vaciar en un (1) día, de algún tipo de mezcla, es menor de diez metros cúbicos (10m3), se tomará una muestra para ensayo de resistencia a la compresión, o una muestra por elemento estructural, o según lo indique la Interventoría. Deberá considerarse que una muestra constará de seis (6) cilindros para fallar a los 7, 14 y 28 días.

Pregunta No 2 del laboratorista Oliverio Pinzón ¿Cuál es la norma para tomar el diámetro real de barras corrugadas? La norma técnica colombiana – NTC 2289, Esta norma cubre las barras corrugadas y lisas de acero de baja aleación, rectas o en rollos, para refuerzo de concreto usado en aplicaciones donde las restricciones en las propiedades mecánicas y de composición química son compatibles para la aplicación de propiedades de tracción controladas o requeridas que sirvan para mejorar la soldabilidad. La Tabla 1 y Tabla A.1 muestran los diámetros y dimensiones de las barras corrugadas y sus números de designación. El texto de esta norma contiene notas y pie de página que suministran material explicativo. Estas notas, excluidas las de las tablas y figuras, no se consideran como requisitos de la norma

45

MECÁNICA DE SÓLIDOS LABORATORIO DE MECÁNICA DE SÓLIDOS

Pregunta No 3 del laboratorista Oliverio Pinzón ¿Dónde fabricamos o producimos acero en Colombia? El hierro es un metal duro, maleable, dúctil, abunda en la naturaleza y es el metal más usado; por esto es llamado el metal de la industria. El hierro entra en la fabricación de la más simple herramienta hasta las más complejas maquinarias; se emplean en la construcción de puentes, edificios; rascacielos, automóviles, buques y en toda suerte de productos industriales como generadores eléctricos, motores, instrumentos telegráficos y telefónicos. Para obtener el acero se lleva el hierro a hornos especiales donde se somete a un proceso de afinamiento. En Colombia abunda y si bien todavía no se ha explotado en gran escala, ya ha comenzado a extraerse para alimentar la industria siderúrgica 8..

8

, http://www.basculas-y-balanzas.com/basculas.html

.

46

MECÁNICA DE SÓLIDOS LABORATORIO DE MECÁNICA DE SÓLIDOS Los principales yacimientos de hierro en Colombia se encuentran en Belencito y Samacá (Boyacá); Pacho, Subachoque, Nemocón, Zipaquirá (Cundinamarca); Amagá en Antioquia; La Plata en Huila. También hay yacimientos en Caldas y Tolima. 9. En Colombia la primera fundición del mineral del hierro se realizó en La Pradera (Cundinamarca) en 1923. Hoy cuenta el país con otras siderúrgicas 10.: Acerías Paz de Río, Ubicada en Belencito (Boyacá), el mineral contiene un 50% de hierro cerca de una región carbonífera y de canteras calizas y caídas de agua para generar energía eléctrica. Paz de Río actualmente produce alambres, barras, rieles, estructuras para edificios, herramientas, láminas galvanizadas. La Siderúrgica de Medellín, Produce tuberías, hojalata, piezas para industria automotriz, maquinaria para ingenios azucareros. Siderúrgica del Pacífico, En Cali fabrica aceros especiales, platinas, varillas, etc. La del Muña, En Soacha (Cundinamarca), con producción de hierro para construcción y aceros.

9

,.

10

http://recursosmineralesdecolombia.weebly.com/metales-industriales.html

, http://recursosmineralesdecolombia.weebly.com/metales-industriales.html

47