Comportamiento Estructural de Materiales

Comportamientoo de Materiales Estructurales Comportamient

Universidad Privada del Norte Tema:

Curso:

Análisis Estructural Docente:

Ing. Miguel Mosqueira Moreno Alumnos:   

Análisis Estructural

Carhuanambo Villanueva, Jhenifer Chilón Idrugo, Sherlay Hernández Román, Junior

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Contenido I.

INTRODUCCIÓN ..........................................................................................................................3

II.

OBJETIVOS....................................................................................................................................4 A. Objetivo General ....................................................................................................................4 B. Objetivo Específico.................................................................................................................4

III. MARCO TEÓRICO .......................................................................................................................5 3.1

Tipos de esfuerzos ................................................................................................................5

3.2

Propiedades mecánicas de los materiales .....................................................................6

3.2.1 Definiciones 6 3.3 Gráfica Esfuerzo vs Deformación......................................................................................7 IV. ANALISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS...................................................................................8 4.1

Diagramas Esfuerzo vs deformación ................................................................................8

4.1.1 Acero 8 4.1.2 Aleación de aluminio 9 4.1.3 Concreto 9 4.1.4 Rocas 10 4.1.5 Madera 10 4.2 Módulo de elasticidad de los materiales más utilizados en la construcción.......... 11 V. CONCLUSIONES ....................................................................................................................... 12 VI. REFERENCIAS ............................................................................................................................ 12

Comportamiento de Materiales Estructurales

I. INTRODUCCIÓN En la actualidad es importante conocer y analizar el comportamiento de los materiales estructurales con que el Ingeniero Civil cuenta a su disposición; asimismo realizar una comparación de las gráficas Esfuerzo-Deformación de dichos materiales para de manera óptima y consciente elegir cual es el más apropiado en los diferentes tipos de obras y finalmente obtener como resultado una buena estructuración de una obra resistente y segura.


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II. OBJETIVOS A. Objetivo General 

B.

Analizar los estructurales.

diferentes

comportamientos

de

los

materiales

Objetivo Específico 

Identificar y analizar las gráficas de Esfuerzo vs Deformación de materiales estructurales como el concreto, acero, madera, roca, entre otros.


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III. MARCO TEÓRICO 3.1 Tipos de esfuerzos Cuando una estructura soporta un peso u otra fuerza, cada uno de sus elementos están sometidos a unos esfuerzos internos. Los tipos de esfuerzos que podemos encontrar son: 

Tracción o tensión. Si aplicamos una fuerza en los extremos de un elemento resistente, estas provocan que el elemento se estire o traccione, aumentando su longitud.



Compresión: Cuando aplicamos unas fuerzas de sentido contrario, en los extremos de un elemento resistente, tienden a acortar o comprimir su longitud,

produce

aplastamiento



o

acortamiento, pandeo.

Flexión: Si tenemos un elemento apoyado en sus extremos y colocamos un peso sobre este, hace que nuestro elemento se doble, flexionándose.



Cizalla o Cortadura: Se produce cuando dos fuerzas de sentido contrario muy cercas, actúan sobre el objeto, intentando cortarlo.


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

Torsión: Las fuerzas tienden a torcer o retorcer al objeto. Tenemos un ejemplo

cuando

exprimimos un paño.

3.2 Propiedades mecánicas de los materiales 3.2.1

Definiciones El comportamiento de un sólido o de sistema estructural bajo acción de las cargas aplicadas, está significativamente determinado por las características (propiedades) mecánicas del material empleado. Los esfuerzos y las deformaciones unitarias descritas en las secciones anteriores, no son totalmente independientes entre sí. Se presentan

x u

x x



Se generan simultáneamente

P simultáneamente en los sólidos cargados y están relacionados entre sí.

Las relaciones existentes entre esfuerzos y deformaciones unitarias se denominan ECUACIONES CONSTITUTIVAS: (, , , ) = 0. Las constantes que intervienen en tales relaciones, generalmente son determinadas experimentalmente (en laboratorios). Los resultados que se obtienen se aceptan como VALORES REFERENCIALES para solucionar problemas de Diseño (dimensionamiento) y de Verificación (cálculos comparativos de esfuerzos y deformaciones).


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Comportamiento de Materiales Estructurales Material Frágil: Falla súbitamente cuando es cargado en tracción con muy poca advertencia si es cargada en compresión (rocas, vidrios, c común, yeso, etc.)



°

P

MATERIAL

P

P de baja intensidad Material Dúctil: Permite deformaciones unitarias considerables antes de fallar (aceros, bronce, aluminio, etc.)



CONCRETO ARMADO  material semi - dúctil. ACERO  Material convencional más usado (junto al concreto) en estructuras de Ingeniería Civil. Propiedades esencialmente iguales en tracción y en compresión. Elevada rigidez (resistencia a la deformación)  Alta ductilidad (absorbe grandes deformaciones antes de fallar).  Adecuado tiempo de servicio, si es protegido contra la corrosión y las grandes temperaturas. 

3.3 Gráfica Esfuerzo vs Deformación 

ZONA EL STICA LINEAL 

ZONA ELÁSTICA

ZONA INELÁSTICA

ZONA ELÁSTICA  Caracterizada por deformaciones unitarias reversibles (recuperables). El "material" recupera su configuración inicial, al cesar el esfuerzo que lo deformó.

ZONA INELÁSTICA  caracterizada por deformaciones unitarias no recuperables (irreversibles). "El sólido (o el totalmente su cesar la causa que Por

material) no recupera configuración inicial al lo deformó".



definición

(nominalmente)


 P

se

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Comportamiento de Materiales Estructurales considera que la trayectoria de carga y la trayectoria de descarga son paralelas.

IV. ANALISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS 4.1 Diagramas Esfuerzo vs deformación

4.1.1

Acero

Diagrama esfuerzo deformación unitaria para un acero estructural

Diagrama esfuerzo deformación unitaria para un acero estructural típico en tensión

Acero aleado templado y revenido (A709)


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Acero de alta resistencia y baja aleación

Diagrama esfuerzo deformación unitaria para el hierro y diversos grados de acero.

Acero al carbona (A36) Hierro puro

4.1.2

Aleación de aluminio

Diagrama esfuerzo deformación unitaria típica para una aleación de aluminio

4.1.3

Concreto

Diagrama esfuerzo deformación para un concreto sim le

F’c=420


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Comportamiento de Materiales Estructurales F’c=350

F’c=280

s o i r a t i n u s o z r

F’c=210

F’c=140

e u f s E

Diagrama esfuerzo deformación para varios tipos de concreto

F’c=70

Deformaciones unitarias

4.1.4

Rocas

Curvas esquemáticas esfuerzo - deformación para materiales Casi-elásticos: basaltos, granitos de grano fino Semi-elásticos: calizas, areniscas, mármoles Plásticos morteros de cal, morteros de yeso

4.1.5


Madera

Curvas esquemáticas esfuerzo deformación para maderas latifoliadas

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a) Compresión


4.2 Módulo de elasticidad de los materiales más utilizados en la construcción Material

Valor de Modulo de Elasticidad aproximado (E) Sistema Sistema métrico Sistema Ingles Internacional (kg/cm2) Lb/pulg2 N/m2

Madera Maderas duras (en dirección paralela a las fibras )

100000 - 225000

1422334.39 - 3200252.38

980665 - 2206496,25

Madera blandas (en dirección paralela a las fibras)

90000 - 110000

1280100.95 - 1564567.83

882598,5 - 1078731,5

Acero

2100000

29869022.21

20593965

Hierro de fundición

1000000

14223343.91

9806650

Vidrio

700000

9956340.73

6864655

Aluminio

700000

9956340.73

6864655

110 kg/cm2

251000

3570059.3

2461469,15

130 kg/cm2

240000

3413602.53

2353596

170 kg/cm2

275000

3911419.57

2696828,75

210 kg/cm2

300000

4267003.17

2941995

300 kg/cm2

340000

4835936.93

3334261

380 kg/cm2

370000

5262637.24

3628460,5

Concreto de Resistencia


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Comportamiento de Materiales Estructurales 470 kg/cm2

390000

5547104.12

3824593,5

800000

11378675.12

7845320

Granito de gramo grueso y en general

100000 – 400000

1422334.4 -5689337.6

980665 - 3922660

Cuarcita

100000 – 450000

1422334.39 - 6400504.76

980665 - 4412992,5

Mármol

800000

11378675.12

7845320

Caliza en general

100000 – 800000

1422334.39 - 11378675.12

980665 - 7845320

Dolomía

100000 – 710000

1422334.39 - 10098574.17

980665 - 6962721,5

Arenisca en general

200000 – 636000

2844668.78 - 9046046.72

1961330 - 6237029,4

Rocas Basalto

Arenisca calcárea

30000 - 60000

26700.31 - 853400.63

294199,5 - 588399

Arenisca esquistosa

40000 - 200000

568933.75 - 2844668.78

392266 - 1961330

Gneis

100000 - 400000

422334.39 - 5689337.56

980665 - 3922660

V. CONCLUSIONES  

Analizamos e identificamos los diferentes comportamientos de los materiales estructurales. Comparamos y observamos las gráficas Esfuerzos-Deformación de algunos de los materiales estructurales.

VI. REFERENCIAS 1. http://ingevil.blogspot.com/2008/10/ensayo-compresin-de-cilindros-de. html 2. http://biblioteca.pucp.edu.pe/docs/elibros_pucp/medina_hugo/Medina_F isica2_Cap1.pdf 3. http://books.google.com.pe/books?id=pe788hbjDsQC&printsec=frontcove r&dq=mecanica+de+materiales+James+M+gere+Barry+J+Goodno&hl=es& sa=X&ei=qi_XUYTqNrax4APe0oDgAg&ved=0CC4Q6AEwAA 4. http://pad.rbb.usm.cl/doc/13264297/63506_RESISTENCIA_DE_LOS_MATERIAL ES/Apunte_Resistencia_de_materiales_parte_I.pdf

5. http://www.construaprende.com/docs/tablas/modulos-elasticidad


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Comportamiento Estructural de Materiales

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