Ensayos de fexión y de compresión Ensayos de fexión y de compresión
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Ensayos de fexión y de compresión
ENSA 1.
RESUMEN: El ensay nsayo o de compresió sión es un ensay nsayo o de materiales
utilizado
para
conocer
su
compor comporta tami mien ento to ante ante fuerz fuerzas as o carga cargass de comp compre resi sión ón.. Es un ensay ensayo o mucho mucho meno menoss empleado que el ensayo de tracción, aplicándose en probetas de materiales que van a trabajar a compresión pero de forma acelerada hasta llegar al punto de ruptura con el objetivo de analizar la resistencia máxima que el mismo puede alcanzar. Este ensayo resulta esencial para determinar los esfuerzos de compresión de los materiales debido a que se usa en construcciones, tales como columnas y cimientos se encuentran a compresión. La presente presente práctica práctica muestra muestra el procedimient procedimiento o y los resultados sobre las deformacione deformacioness de tres materiales como el concreto .ichos .ichos material material muestra ciertas ciertas caracter!sti caracter!sticas cas los cuales hacen que sean usados para distintas aplicaciones. El concreto es muy buen material para la compresión. Página 2
Ensayos de fexión y de compresión En el desarrollo del presente laboratorio se ponen a prueba dicho material haciendo que su punto de ruptura y su deformación llegara al máximo, por lo que se puede comprobar con cálculos establecidos entre la relación que existe entre ellos.
2. OBJETIVOS: eterminar la resistencia de " cubos de cemento a la compresión. Estudiar el comportamiento de los materiales d#ctiles $concreto% cuando son sometidos a una carga axial de compresión. eterminar la resistencia de un material y su deformación ante un esfuerzo de compresión.
3. MARCO TEÓRICO El ensayo de compresión es un ensayo t&cnico para determinar la resistencia de un material o su deformación ante un esfuerzo de compresión. En la mayor!a de los casos se realiza con hormigones y metales $sobre todo aceros%, aunque puede realizarse sobre cualquier material. •
•
'e suele usar en materiales frágiles. La resistencia en compresión de todos los materiales siempre es mayor o igual que en tracción. Página 3
Ensayos de fexión y de compresión 'e realiza preparando probetas normalizadas que se someten a compresión en una máquina universal. (ambi&n se puede decir que es el esfuerzo máximo que puede soportar un material bajo una carga de aplastamiento. La resistencia a la compresión de un material que falla debido a la rotura de una fractura se puede definir, en l!mites bastante ajustados, como una propiedad independiente. 'in embargo, la resistencia a la compresión de los materiales que no se rompen en la compresión se define como la cantidad de esfuerzo necesario para deformar el material una cantidad arbitraria. La resistencia a la compresión se calcula dividiendo la carga máxima por el área transversal original de una probeta en un ensayo de compresión . F resistencia a compresión ( fm )= A
onde) *) carga máxima aplicada +) sección de la probeta
4. MATERIALES Probetas: tres cubos de concreto de iguales dimensiones $-%.
Maquina universal de para ensayo de compresión
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5. Procediie!"o: . /alculamos el dise0o de la mezcla
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1. 2rocedemos a mezclar los insumos de +rena, +gua, /emento
". 2rocedemos a vaciar el concreto en los moldes
3. 'e retiran los cubos) el primero a los 4 d!as, el segundo a los 3 d!as, y el tercero a los 15 d!as
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. Luego secamos y limpiamos las incrustaciones de arenas en las caras q van a estar en contacto con la superficie de la máquina, en caso q no est&n planas las caras se procede a limar para conseguirlo
6. 'e coloca cuidadosamente cada cubo debajo de la parte superior de la máquina. 'e enciende y se empieza a bajar el aparato
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Ensayos de fexión y de compresión 4. 'e pone en ceros la máquina y se empieza a aplicar una carga de 788 o 588 9:m hasta que la maquina marque la carga máxima
8. 'e anota la carga máxima aplicada, luego la resistencia de compresión será) F fm = A
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#. $%"o& ' %!()i&i& de d%"o& Datos:
Área= 5cm x 5cm=25cm 2 Cálculos:
Cubo (7 días): F A
=
34.2 KN 25 cm
2
x
1 cm −
10
4
2
m
2
=
13680
KN 2 m
Cubo (! días): 2
F 38.3 KN 1 cm KN = x −4 2 =15320 2 2 A 25 cm 10 m m
Cubo (28 días): F A
=
33.3 KN 25 cm
2
x
1 cm 4
−
10
2
m
2
13320
=
KN 2 m
*. Re&+)"%do& ' &+ $i&c+&i,!: Resultados:
;rea< cm x cm<1cm1 cubo de cemen"o (#$ días) 7
%uer&a('#) *!.2 Página 9
esis"encia('# m2) *+8,
Ensayos de fexión y de compresión ! 28
*8.* **.*
5*2, **2,
Discusión de Resultados: •
•
a =esistencia a la compresión de los cubos de cemento para una relación de arena>cemento de 8,6 de acuerdo a los d!as que estuvieron sumergidos en agua fue)
L
N !" !#as
$"sist"ncia
7
*+8,
!
5*2,
28
**2,
'e puede ?bservar que la =esistencia a la compresión de los tres cubos sufrió una ca!da en el tercer cubo a pesar de tener mayor n#mero de d!as en agua esto pudo deberse a que en el momento del ensayo este no se encontraba totalmente seco aun.
-. CONCLUSIÓN El ensayo de compresión es un ensayo relativamente sencillo que nos permite medir la carga #ltima a la que los tres cubos de concreto estuvieron sometidos. ?bservamos que la probeta que estuvo sumergida durante 4 d!as en el agua tuvo una resistencia de ".65 @9:mm, as! mismo la segunda probeta tuvo una resistencia de ." @9:mm mientras que la tercera probeta ten!a una resistencia de "."3 @9:mm ya que a#n se encontraba h#meda o tal vez hubo una mala realización del moldeado por ende su resistencia fue menor. (ambi&n nos dimos cuenta que este ensayo se trabaja manteniendo la deformación constante, siendo la carga aplicada, o resistida, lo que var!a y produce la forma de la curva esfuerzo>deformación.
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. BIBLIO/RA0IA
•
-""p:.parro.com.arde/nicion0de0resis"encia1a1a1compresi3%*n -""ps:es.i4ipedia.ori4iEnsayo6de6compresi3C*3*n -""p:.ins"ron.com.ares0arour0companyibraryossaryccompressie0
•
s"ren"odríue& 9. ;. <8> ?@cnicas en concre"o Aor"eros para mampos"ería.
• •
eis"a de Cemen"o de E Baador. B.. de C.D.
ENSA 1. RESUMEN: En ingenier!a se denomina flexión al tipo de deformación que presenta un elemento estructural alargado en una dirección perpendicular a su eje longitudinal. El t&rmino AalargadoA se aplica cuando una dimensión es dominante frente a las otras. Bn caso t!pico son las vigas, las que están dise0as para trabajar, principalmente, por flexión. Cgualmente, el concepto de flexión se extiende a elementos estructurales superficiales como placas o láminas. EL conocimiento de las propiedades de los materiales utilizados en Cngenier!a es un aspecto fundamental para el dise0ador en su propósito de desarrollar las mejores soluciones a las Página 11
Ensayos de fexión y de compresión diversas situaciones que se presentan en su cotidiano quehacer. La realización correcta de ensayos en los materiales, nos permite conocer su comportamiento ante diferentes circunstancias, al igual que la determinación de sus propiedades fundamentales. En este laboratorio analizaremos el comportamiento del acero al ser sometido a un esfuerzo de flexión pura. El ensayo se realiza en una Dáquina Bniversal e Ensayos y la operación /onsiste en someter a deformación plástica una regla de caracter!sticas espec!ficas por medio de un doblamiento hecho sin invertir e sentido de flexión al ejecutarlo.
2. OBJETIVOS: +nalizar el comportamiento de los materiales plásticos al ser sometidos a un esfuerzo de flexión pura. =econocer y determinar de manera práctica las distintas propiedades mecánicas de los materiales sometidos a esfuerzos flexión pura. eterminar, a trav&s del ensayo experimental, el módulo de oung o módulo de elasticidad del material ensayado. /omprobar experimentalmente la ecuación de la elástica
3. MARCO TEÓRICO Es un ensayo habitualmente empleado en materiales frágiles $cerámicos y vidrios%, aunque aplicable a materiales metálicos. La carga se aplica verticalmente, en un punto o dos, dando lugar a los ensayos de flexión en " o en 3 puntos. Página 12
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%exión en "res pun"os
%exión en cua"ro pun"os
Los esfuerzos longitudinales en las probetas de flexión son a tracción en las caras inferiores de apoyo, y a compresión en las caras superiores de aplicación de la carga.
Esfuerzo: En ingenier!a, se denomina tensión elastica al valor de la distribución de fuerza
por unidad de área en el entorno de un punto material dentro de un cuerpo material o medio continuo. Bn caso particular es el de tensión uniaxial. + la que se llama esfuerzo simple, es la fuerza por unidad de área que soporta un material, que se denota con la F σ =
P A
F< Esfuerzo o fuerza por unidad de área $valor medio%. 2< /arga aplicada. +< ;rea de sección transversal Deformación: La deformación es el cambio en el tama0o o forma de un cuerpo debido a la
aplicación de una o más fuerzas sobre el mismo o la ocurrencia de dilatación t&rmica. La magnitud más simple para medir la deformación es lo que en ingenier!a se llama deformación axial o deformación unitaria se define como el cambio de longitud por unidad de longitud) Página 13
Ensayos de fexión y de compresión '
e
=
∆s ∆s ∆s −
Módulo elástico (E) El módulo de oung o módulo de elasticidad longitudinal es un parámetro que caracteriza el comportamiento de un material elástico, seg#n la dirección en la que se aplica una fuerza. Este comportamiento fue observado y estudiado por el cient!fico ingl&s del siglo -C- (homas oung, aunque el concepto fue desarrollado en 414 por Leonhard Euler, y los primeros experimentos que utilizaron el concepto de módulo de oung en su forma actual fueron hechos por el cient!fico italiano Giordano =iccati en 451, 1 a0os antes del trabajo de oung. El t&rmino módulo es el diminutivo del t&rmino latino modus que significa HmedidaA. 2ara un material elástico lineal e isótropo, el módulo de oung tiene el mismo valor para una tracción que para una compresión, siendo una constante independiente del esfuerzo siempre que no exceda de un valor máximo denominado l!mite elástico, y es siempre mayor que cero) si se tracciona una barra, aumenta de longitud. (anto el módulo de oung como el l!mite elástico son distintos para los diversos materiales. El módulo de elasticidad es una constante elástica que, al igual que el l!mite elástico, puede encontrarse emp!ricamente mediante ensayo de tracción del material. +demás de este módulo de elasticidad longitudinal, puede definirse el módulo de elasticidad transversal de un material. iagrama tensión > deformación. El módulo de oung viene representado por la tangente a la curva en cada punto. 2ara materiales como el acero resulta aproximadamente constante dentro del l!mite elástico. 3
L E= 48. Cf . I
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onde) & ' &NE$C&A I =
1 12
.b.d
3
!E"#$#!#D%D (&): endien"e de a
rF/ca. Se
d es c r i b es e gú nl ac u r v ad ee s f u er z oy d ef or mac i ón. 3
Cf =
L 48. E . I
es una medida cualitativa de la resistencia a las deformaciones elásticas producidas por un material, que contempla la capacidad de un elemento estructural para soportar esfuerzos sin adquirir grandes deformaciones. R#'#DE
Los coeficientes de riidez son magnitudes f!sicas que cuantifican la rigidez de un elemento resistente bajo diversas configuraciones de carga.
Resistencia a la *ensión (+ mr ):
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Ensayos de fexión y de compresión σ mr =
3. F . L 2bd
2
4. MATERIALES $E()A DE P)AS*&CO
+A)AN,A E)EC*$-N&CA
•
ES*$.C*.$A DE /E*A) DE *$ES P.N*OS DE APOYO
A$ENA Y +A)DE DE /E*A) Página 16
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5. PROCE$IMIENTO . /olocamos la regla en los " puntos de apoyo
1. 2esamos la arena
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". Le vamos agregando peso $Ig a Ig% de arena para ejercer presión sobre la regla
3. Jamos por cada peso agregado
midiendo la flexión que tiene
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. *inalmente la regla se rompe por el peso máximo aplicado
#. $ATOS ANLISIS $E $ATOS Datos:
Kalde) •
Aasa = 75,r
=egla) •
nc-o: b = 2.5cm = 2.5x, 02m Página 19
Ensayos de fexión y de compresión •
Espesor: d = .5mm = .5x, 0*m
Longitud de separación de soportes : G = ,cm = ,x,02 &álculos: #nercia (#): I =
1 12
.b.d
3
I =
1
−2
12
. ( 2.5 x 10
3 3
)( 1.5 x 10− )
I = 7,03125x10-12m4
le,ibilidad (&f): 2endiente de la gráfica.
CH=,,,,2
m N
Módulo de -oun (E): 3
L Cf = 48. E . I 3
L E= 48. Cf . I
( 10 x 1 0− m ) 2
E=
−4 m 48 2 x 1 0
(
3
)( 7.03125 x 10 − m ) 12
4
N
N 10
E = 1.48148x10 3
•
E
=
L . F 3 4 b d δ
=
2
m
3
L F F 1 x 3 δ δ Cf 4 bd =
1 =
0.0002
Página 2%
5000
=
Ensayos de fexión y de compresión −2 10 m
¿ ¿ ¿3 ¿ E =¿ 10 x
E=1.48148 x 1 0
10
N m
Resistencia a la *ensión (+ mr ): 3. F . L σ mr = 2 2bd σ mr =
( ) − m ) ( 1.5 x 1 0 m)
−2 3 x 71.05 Nx 10 x 10 m
(
−2 2 x 2.5 x 1 0
σ mr =189466666.7
3
2
N m
2
*. RESULTA$OS RESULTA$OS :
$ISCUSIÓN
./0/ Resultados:
(masa de bade 1 masa de arena)r , 75, 1 5,, 75, 1 5,, 75, 1 25,, 75, 1 *5,, 75, 1 !5,, 75, 1 55,, 75, 1 +5,,
masa "o"a(') , .25 2.25 *.25 !.25 5.25 +.25 7.25
%uer&a(#)
9eHormacion(m)
, 2.25 22.,5 *.85 !.+5 5.!5 +.25 7.,5
,.,, ,.,! ,.,7 ,., ,.,2 ,.,2 ,.,2 rup"ura
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$E
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(0áco !" l"iili!a! ,.,* H(x) = ,x 1 ,.,
,.,2 ,.,2 D"o0acin
,., ,., , ,
,
2,
*,
!,
u"0a N
#nercia (#):
I=7,*25x,02m! l"iili!a! C: Página 22
5,
+,
7,
Ensayos de fexión y de compresión m CH=,,,,2 N
Módulo de -oun (E): N
E=.!8!8x,
,
2
m
uerza que causo la fractura:
' 7.,5 # Resistencia a la *ensión:
Jmr=8!+++++.7
N 2
m
7;2; Discusin !" $"sulta!os: •
'e puede observar que la deformación es directamente proporcional a la carga que se le sometió siguiendo en aumento hasta el punto de ruptura.
•
'e puede decir por el ensayo de flexión que el prototipo ensayado tiene un comportamiento d#ctil y antes de producirse la rotura se produce una deformación muy significativa.
•
(ambi&n se puede decir que gran parte de la deformación del elemento ensayado es recuperable cuando deja de aplicarse la carga antes del punto de ruptura.
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-. CONCLUSIÓN El ensayo de compresión es un ensayo relativamente sencillo que nos permite medir la carga #ltima a la que los tres cubos de concreto estuvieron sometidos. ?bservamos que la probeta que estuvo sumergida durante 4 d!as en el agua tuvo una resistencia de ".65 @9:mm, as! mismo la segunda probeta tuvo una resistencia de ." @9:mm mientras que la tercera probeta ten!a una resistencia de "."3 @9:mm ya que a#n se encontraba h#meda o tal vez hubo una mala realización del moldeado por ende su resistencia fue menor. (ambi&n nos dimos cuenta que este ensayo se trabaja manteniendo la deformación constante, siendo la carga aplicada, o resistida, lo que var!a y produce la forma de la curva esfuerzo>deformación.
. BIBLIO/RA0A -""p:.necombsprin.comBpanis-ar"ice6eas"icidad6sp.-"m -""ps:es.i4ipedia.ori4iCons"an"e6e3C*3s"ica -""p:oa.upm.es5,+AK#K6KC62,,26,!.pdH -""p:.parro.com.arde/nicion0de0resis"encia1a1a1fexi3%*n
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