Mecánica de sólidos Informe del laboratorio de ensayo de flexión
Daniela Moncada García Jennifer Valencia Tejero Paula Andrea Rodríguez María Camila Rodríguez
Profesor Orlando Cundumi Sánchez
Ingeniería Civil
Pontificia Universidad Javeriana Cali, Valle del Cauca ___ Mayo de 2017
INTRODUCCIÓN Las vigas al formar parte de los sistemas estructurales como lo son los puentes, edificios, pórticos y demás estructuras, se encuentran constantemente sometidas a cargas externas las cuales producen en ellas deformaciones, y esfuerzos provocados por los fenómenos de flexión, cortante y en algunos casos torsión. Las vigas son elementos estructurales que soportan cargas aplicadas en diferentes puntos a lo largo del elemento, son comúnmente elementos prismáticos largos y rectos. Las vigas de acero y de aluminio juegan un rol muy importante en la ingeniería mecánica como en la ingeniería estructural. Por otra parte, las vigas en madera se emplean, por lo general, en construcciones residenciales. En la mayoría de los casos las cargas son perpendiculares al eje de la viga, dichas cargas transversales solo causan corte y flexión en la viga. El concepto de flexión consiste en el tipo de deformación que presentan los elementos estructurales ya sea en dirección perpendicular o longitudinal. Este laboratorio tiene como objetivo describir la funcionalidad y la aplicación que tienen los strain gauges en el montaje del ensayo de flexión, y por qué se presentan las variaciones en las lecturas de las cargas cuando se modifican las posiciones de los strain gauges. Por otro lado, otro de los objetivos propuestos es hallar los momentos producidos por las diferentes cargas, y hallar las respectivas deformaciones para cada uno de los gauges y qué relación existe entre momento flexionante y la deformación en los diferentes puntos de la viga. El esfuerzo de flexión puro o simple se obtiene cuando se aplican sobre un cuerpo pares de fuerza perpendiculares a su eje longitudinal, de modo que provoquen el giro de las secciones transversales con respecto a los inmediatos. El rasgo más destacado es que un objeto sometido a flexión presenta una superficie de puntos llamada fibra neutra tal que la distancia a lo largo de cualquier curva contenida en ella no varía con respecto al valor antes de la deformación. El esfuerzo que provoca la flexión se denomina momento flector. (Ver figura 1).
F ig. 1 F lexión en una viga.
MARCO TEORICO En el ensayo de flexión se deben tener en cuenta los siguientes conceptos.
Esfuerzos y deformaciones por flexión En las vigas la flexión genera momentos internos; en un diagrama de momentos flectores internos, un momento positivo significa que en su sección transversal, la fibra inferior al e je neutro (que coincide con el eje centroidal) está sometido a esfuerzos normales de tensión, y la fibra superior al eje neutro estará sometido a esfuerzos no rmales de compresión. Sin embargo, estos esfuerzos no se distribuyen en forma constante, como en los esfuerzos normales directos, sino que tienen una distribución variable, a partir del eje neutro hasta las fibras extremas. Se puede deducir como es el comportamiento de la sección transversal cuando el momento flector interno es negativo, y de igual manera, que en el eje neutro, los esfuerzos normales son nulos, y máximos para cada caso en las fibras extremas.
Flexión Pura La flexión pura se refiere a la flexión de un elemento bajo la acción de un momento flexionante constante. Cuando un elemento se encuentra sometido a flexión pura, los esfuerzos cortantes sobre él son cero. Un ejemplo de un elemento sometido a flexión pura lo constituye la parte de la viga entre las dos cargas puntuales P.
Flexión Simple En la vida práctica son pocos los elementos que se encuentran sometidos a flexión pura. Por lo general los miembros se encuentran en flexión no uniforme lo que indica que se presentan de forma simultánea momentos flectores y fuerzas cortantes. Por lo tanto, se hace necesario saber que sucede con los esfuerzos y las deformaciones cuando se encuentran en esta situación. Para ello se deben conocer las fuerzas internas que actúan sobre los elementos determinándolas para la obtención de los diagramas de momentos flectores y fuerzas cortantes que actúan sobre un elemento dado.
Flexión Asimétrica Pura Para el análisis de esta se debe estudiar el comportamiento de miembros sometidos a flexión pura de sección transversal asimétrica, considerando que "cuando una viga asimétrica se encuentra sometida a flexión pura, el plano del momento flexionante es perpendicular a la superficie neutra sólo si los ejes centroidales de la sección transversal son los ejes principales de la misma".Los ejes principales son aquellos con respecto a los cuales la sección transversal presenta sus momentos de inercia máximo y mínimo, siendo, el producto de inercia para estos es cero.
Procedimiento: El ensayo de flexión consiste en una viga ‘’T’’ invertida de aluminio, con strain gauges fijados
sobre la sección (la parte frontal del panel muestra las posiciones exactas de los gauges). El conjunto del panel y la celda de carga aplican la carga en la parte superior de la viga en dos posiciones a cada lado de los strain gauges.
E nsayo 1 Asegúrese de que la viga y la celda de carga estén niveladas. Gire la rueda de control de la celda de carga para aplicarle una precarga a la viga de 200N. Coloque en cero la celda de carga usando el control. Coloque en cero los nueve strain, los cuales han sido previamente conectados, de acuerdo a su enumeración, en el panel interruptor. Una vez realizado el montaje aplíquele carga a la viga.
Materiales Máquina de ensayo de flexión (ver figura 2.)
F ig. 2 M ontaje de ensayo de flexión F uente: Guía de laboratorio N° 3 ensayo de flexi ón
REFERENCIAS: Ferdinand, P. B. & Russell, J. (S.F). Análisis y diseño de vigas para flexión. Mc Graw Hill(Quinta edición), Mecánica de materiales.(pp.308-309). Flores, A.S. (SF). Laboratorio de mecánica de sólidos II (N° 1). Recuperado de: https://es.slideshare.net/tiag001/solidos-2-flexion-1.
