Informe de laboratorio materiales de construcción “Columnas Esbeltas y Cortas”
Presentado por: Juan Carlos Blanco Sierra COD: 3021210042 Julian Coronado Ladino COD: 3021320388 Brayan Morales COD: 1014223190
Presentado a: Jhon Cortes
UNIVERSIDAD LA GRAN COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL LABORATORIO DE MATERIALES
BOGOTÁ 2017
OBJETIVOS OBJETIVOS GENERAL: -obtener un conocimiento amplio del comportamiento de las columnas al ser sometidas a esfuerzos de compresión, su comportamiento y estudio.
OBJETIVOS ESPECIFICOS: -Conocer la clasificación de las vigas. -Saber cuales son las limitaciones que existen en el estudio de vigas.
INTRODUCCION
Se denomina “columna” a los elementos que trabajan bajo compresión. Generalmente, las columnas fallan a cargas menores a las que producirían falla por fluencia o fractura del material, la falla de las columnas es denominada “pandeo” y es una falla por pérdida de función de la columna. Por lo tanto, en el diseño de elementos que se encuentren a compresión es necesario hacer un análisis de pandeo.
En el presente laboratorio se procura realizar una minuciosa observación del pandeo en columnas esbeltas y las percepciones que tiene en cuenta dicho tema en el campo de diseños estructurales y resistencia de materiales constituyendo una analogía entre información teórica y experimental.
MARCO TEORICO PANDEO El pandeo es un fenómeno de inestabilidad elástica que puede darse en elementos comprimidos esbeltos, y que se manifiesta por la aparición de desplazamientos importantes transversales a la dirección principal de compresión. En ingeniería estructural el fenómeno aparece principalmente en pilares y columnas, y se traduce en la aparición de una flexión adicional en el pilar cuando se halla sometido a la acción de esfuerzos axiales de cierta importancia. ESBELTEZ EN COLUMNAS La carga crítica de pandeo disminuye rápidamente a medida que aumenta la esbeltez de la columna definida como: λ=kl/r Donde k es la longitud efectiva de pandeo, l es la longitud real de la columna y r es el radio de giro de la sección. La longitud efectiva de pandeo (k) se define con respecto a una columna con su eje perfectamente recto, con la carga centrada (Pc) y apoyos fijos (biarticulados). COLUMNA Una COLUMNA puede ser definida como un elemento sometido a COMPRESION que es tan esbelto que al recibir carga cada vez mayor fallara por PANDEO mucho antes de que falle por aplastamiento. Las columnas pueden ser clasificadas en tres grupos según su comportamiento: 1) Columnas Largas: Fallan por pandeo o flecha lateral excesiva. 2) Columnas Intermedias: Fallan por una combinación de aplastamiento y pandeo. 3) Columnas Cortas: Fallan por aplastamiento (exceso de compresión).
Por definición la columna ideal es aquella que reúne las siguientes características: es homogénea, su sección es constante, inicialmente recta (al empezar a aplicarle carga axial). En la realidad las columnas tienen pequeños defectos de fabricación y existen excentricidades “accidentales” que resultan de una combinación de FLEXION y CARGA AXIAL de magnitud indeterminada tal y como podemos observar en la figura siguiente.
PANDEO FLEXIONAL Los pilares y barras comprimidas de celosías pueden presentar diversos modos de fallo en función de su esbeltez mecánica. Los pilares muy esbeltos suelen fallar por pandeo elástico y son sensibles tanto al pandeo local el propio pilar como al pandeo global de la estructura completa. Una columna ideal es un elemento homogéneo, de sección recta constante, inicialmente perpendicular al eje, y sometido a compresión. Sin embargo, las columnas suelen tener siempre pequeñas imperfecciones de material y de fabricación, así como una inevitable excentricidad accidental en la aplicación de la carga. La curvatura inicial de la columna, junto con la posición de la carga, dan lugar a una excentricidad indeterminada, con respecto al centro de gravedad, en una sección cualquiera. El estado de carga en esta sección es similar al de un poste cargado excéntricamente, y el esfuerzo resultante esta producido por la
superposición del esfuerzo directo de compresión y el esfuerzo de flexión (o mejor dicho, por flexión). CARGA CRÍTICA
Carga critica
Esta carga es el valor de la fuerza axial suficiente para que un elemento sometido a compresión adopte una forma ligeramente flexionada. FORMULA DE EULER PARA COLUMNAS
Formula dede Euler para columnas La fórmula Euler publicada en 1757 por el matemático suizo Leonard Euler, es válida para columnas largas, calcula lo que se conoce como la carga critica de pandeo; es decir, la carga ultima que puede ser soportada por una columna larga. Sea una columna AB y se busca hallar el valor critico de la carga P es decir el valor de Pcr de la carga para el cual la posición de la siguiente figura deja de ser establecida si P > Pcr la menor falta de alineación o perturbación provocara que la columna se doble, es decir que adopte una forma curva.
Para una columna soportada en sus dos extremos por articulacions sometida a una carga axial P, inicialmente recta, homogénea, de sección transversal constan en toda su longitud y se comporta cumpliendo la ley de Hooke, además, que los esfuerzos son inferiores al limite de proporcionalidad del material, la carga critica de pandeo es:
La longitud L cambia a una longitud efectiva “ Le” de la columna, según el tipo de apoyo. La Le es la diferencia entre los puntos de inflexión de la curva deformada que adopta el eje de la columna.
ea una columna AB y se busca hallar el valor crítico de la carga P es decir el valor de estable
MATERIALES
MAQUINA PARA ENSAYO DE TRACCION
DIAL DE CARGA
Procedimiento
Se toma una varilla de acero. A la cual se le toman sus medidas longitudinales y transversales.
Se calcula el L0 con a descripción de la NTC2 que dice l0 =5D. Se marca l0 en la probeta. La varilla se ubica en la maquina “prensa universal”.
Se somete la varilla a un esfuerzo a tracción estática mediante carga axial.
Se lleva al punto de ruptura. Se analizan resultados.
