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• VeraLuciaGonzalesQuiroga

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FISICA II

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PROYECTO FINAL DE FISICA II

Centro de Estudios: UNIVERSIDAD PRIVADA DEL NORTE

Tema:

RECUPERACIÓN ELÁSTICA POR TORSIÓN

Curso:

FISICA II

Ciclo:

III

2014

DEDICATORIA

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El presente trabajo principalmente lo dedicamos a Dios por darnos la gracia de estar vivos y poder asimilar día a día los conocimientos impartidos por nuestros maestros. También lo dedicamos a nuestros familiares, amigos y a todas las personas que creen en nosotros, así como también a nuestro profesor Luis Defilippi Shinzato.

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INDICE

Contenido DEDICATORIA…………………………………………………………………………………………3 ÍNDICE…………………………………………………………………………………………………….4 INTRODUCCIÓN………………………………………………………………………………………5 OBJETIVOS………………………………………………………………………………………………6 JUSTIFICACIÓN………………………………………………………………………………………..7 ELASTICIDAD……………………..…………………………………………………………………….9 ANGULO DE TORSIÓN…………………………………………………………………………….10 ELABORACIÓN DE ENSAYO……………………………………………………………………..11 RESULTADOS……………………………………..…………………………………………………..12 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA MATEMÁTICO…………………………………..13 CONCLUSIONES………………………………………………………………………………………14 BIBLIOGRAFIA…………………………………………………………………………………………15

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INTRODUCCIÓN

Actualmente nuestro país atraviesa por el llamado boom de la construcción, la Recuperación Elástica por Torsión es un ensayo de calidad al cemento asfaltico modificado con polímeros. En este caso la recuperación elástica del asfalto es un dato básico para la determinación de cuan útil será nuestra carpeta asfáltica cuando sea sometida a cargas. Pero definamos que es un asfalto modificado con polímeros, en ingeniería, los asfaltos modificados con polímero, son obtenidos a partir de la incorporación de polímero en el cemento asfaltico de petróleo, en una unidad apropiada, pudiendo o no tener una reacción química. Los ligantes asfálticos adecuados para modificar son aquellos que presentan compatibilidad con el polímero a ser utilizado. Los objetivos que se persiguen con la modificación de los asfaltos con polímeros, es contar con ligantes asfalticos más viscosos a temperaturas elevadas para reducir los problemas de deformación permanente (ahuellamientos), de las mezclas que componen las capas o superficie de rodadura, aumentando la rigidez. Por otro lado disminuir el fisuramiento por efecto térmico a bajas temperaturas y por fatiga térmica y dinámica, aumentando su elasticidad, asimismo contar con un ligante asfaltico de mejores características adhesivas. Básicamente para todo proyecto de construcción de carreteras debe realizarse ensayos de control de calidad al liquido a utilizarse para asi asegurarse un producto optimo de acuerdo a las especificaciones del proyecto. A continuación aplicaremos los temas tratados en clases, en este caso La Elasticidad (Modulo de Torsión) a un ensayo de control de calidad realizado en laboratorio.

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OBJETIVOS

Determinar el grado de elasticidad que presenta los asfaltos en particular con polímeros, de aplicación en construcción de carreteras, en casos particulares de clima, orográficas o de transito, se pueden utilizar productos, generalmente polímeros, que incorporados al ligante asfaltico modifican las características de este, con el objeto de mejorarlo funcionalmente. El objetivo principal es verificar el asfalto que cumpla con la recuperación especificada para poder aplicarlo en la futura carpeta asfáltica, para evitar problemas de ahuellamiento o fisuras cuando sea sometido a cargas pesadas por el mismo transito. Trabajamos en base al 100% y lo ideal o aceptable para una carpeta flexible es una recuperación elástica por encima del 60%.

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JUSTIFICACIÓN

Para la elaboración del ensayo de Recuperación Elástica por Torsión necesitamos un Aparato de Torsión, provisto de un vástago capaz de imponer un esfuerzo de torsión a la muestra, el cual encontramos en distribuidores especializados en equipos de Laboratorio. En dicho equipo colocaremos la muestra de asfalto a ser ensayada.

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EL ENSAYO

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ELASTICIDAD En física el término elasticidad designa la propiedad mecánica de ciertos materiales de sufrir deformaciones reversibles cuando se encuentran sujetos a la acción de fuerzas exteriores y de recuperar la forma original si estas fuerzas exteriores se eliminan. Modulo de Torsión El módulo de torsión o momento de torsión (o inercia torsional) es una propiedad geométrica de la sección transversal de una viga o prisma mecánico que relaciona la magnitud del momento torsor con las tensiones tangenciales sobre la sección transversal. Dicho módulo se designa por J y aparece en las ecuaciones que relacionan las tensiones tangenciales asociadas, el momento torsor (Mx) y la función del alabeo unitario (ω), esa relación viene dada aproximadamente por las dos ecuaciones siguientes:

Y donde son las coordenadas del centro de cortante de la sección. Para una pieza prismática recta de sección constante torsionada aplicando un momento torsor constante a través de sus extremos el módulo de torsión se relaciona con el ángulo girado y la longitud total de la pieza mediante la expresión:

donde G es el módulo de elasticidad transversal del material de la pieza.

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ÁNGULO DE TORSIÓN Si se aplica un par de torsión T al extremo libre de un eje circular, unido a un soporte fijo en el otro extremo, el eje se torcerá al experimentar un giro en su extremo libre, a través de un ángulo Φ, denominado ángulo de giro. Cuando el eje es circular, el ángulo es proporcional al par de torsión aplicado al eje.

Angulo de torsión. Por lo tanto tenemos que: Angulo de torsión.    

Donde: T es el par de torsión. L es la longitud del eje. J es el momento polar de inercia de la sección transversal del eje. G es el módulo de rigidez del material. El ángulo de torsión se relaciona con la deformación máxima a cortante a través de la siguiente forma:

Angulo de torsión con deformación máxima

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ELABORACIÓN DEL ENSAYO OBJETIVO Esta prueba permite determinar la recuperación elástica torsional del asfalto, mediante un dispositivo de torsión, que hace girar la muestra analizada un ángulo de 180°, para después, en un tiempo determinado, medir el ángulo recuperado. EQUIPOS 1. Aparato de Torsión, provisto de un vástago capaz de imponer un esfuerzo de torsión a la muestra. 2. Baño de agua a 25°C. 3. Molde de penetración, con diámetro interior de 55mm y altura interior de 35mm. 4. Termómetro. 5. Cronometro. PROCEDIMIENTO Calentar una muestra de asfalto, agitando continuamente hasta conseguir una consistencia que permita su vertido, ajustar el pisón de torsión de forma que su base inferior quede a una distancia de 20mm del fondo de recipiente para el ensayo y centrarlo. Verter la muestra al recipiente de ensayo hasta la marca que posee el pisón en su base inferior, colocar la tenaza y dejar enfriar a temperatura ambiente como mínimo 1 hora. A continuación se cubre la muestra con agua a 25 ± 0.1°C por 90 minutos. Transcurridos los 90 minutos se hace girar la tenaza colocada en el pisón un ángulo de 180° en sentido de las agujas del reloj desde 180° a 0, en un tiempo comprendido entre 3 y 5 segundos, inmediatamente se retira la tenaza y después de 30 minutos se procede, a la lectura indicada por la varilla. La lectura final del ensayo es el valor del ángulo recuperado. CÁLCULOS El resultado del ensayo se expresa en porcentaje del ángulo recuperado con respecto al inicial de 180°. Recuperación Elástica por Torsión = (L / 180) * 100 Donde: L = ángulo recuperado. FISICA II

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RESULTADOS ENSAYO DE RECUPERACIÓN ELÁSTICA TORSIONAL NLT 329 / MTC E320-2000 N° DE FECHA DE FECHA DE ENSAYO MUESTRA LLEGADA ENSAYO N°1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

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69 67 65 61 60 61 60 71 72 73

ENSAYO N°2

PROMEDIO

69 67 65 61 60 61 60 71 72 73

69 60 65 61 60 61 60 71 72 73

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CONCLUSIONES

Habiendo concluido el presente trabajo llegamos a la conclusión que el boom de la construcción nos hace bien a todos, pero para poder tener carreteras con un tiempo útil más amplio debemos trabajar adecuadamente, realizando los ensayos de calidad necesarios. En este caso la Recuperación Elástica verificando que cumpla con lo especificado para evitar posibles fallas en el pavimenta a futuro. Asimismo en la elaboración de distintos ensayos a los diferentes asfaltos tanto convencional como asfalto con polímeros se concluyo la mejor recuperación elástica del asfalto con polímeros, producto que nos garantiza la mayor durabilidad en el tiempo de una carretera.

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BIBLIOGRAFIA

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es.wikipedia.org/wiki/Módulo_de_torsión html.rincondelvago.com/torsion.html www.monografias.com/...torsion/investigacion-sobre-torsion2.shtml https://www.mtc.gob.pe/portal/transportes/.../manual/.../home.htm

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