Docente: Humberto Iván Pehovaz Alvarez
Integrantes: Hernan Camacho Cosio(u201612472) Cosio(u201612472) Fernando Santiago Nieto(u201526371) Nieto(u201526371)
2018-02
Índice
1. 2. 3. 4.
Introducción........................................................................................................................ 3 Objetivos............................................................................................................................. 3 Marco teórico...................................................................................................................... 3 Estado de Arte .................................................................................................................... 4 4.1. 4.2.
5. 6. 7. 8. 9. 10.
Ensayo del anillo .........................................................................................................5 Ensayo de Luon ...........................................................................................................5
Materiales ........................................................................................................................... 6 Procedimiento ..................................................................................................................... 6 Análisis de Resultados........................................................................................................ 9 Conclusiones..................................................................................................................... 10 Recomendaciones .............................................................................................................10 Bibliografía ................................................................................................................... 10
1. Introducción
El ensayo de tracción indirecta destaca por ser un método simple y representativo que permite imitar la respuesta de un pavimento flexible y obtener la carga máxima que aguanta una muestra antes de romper. Hasta 1965 sólo se utilizaba para determinar la resistencia a tracción indirecta, pero desde entonces se ha ido profundizando en su estudio llegando a ser un ensayo con grandes perspectivas de futuro. Estados Unidos destaca como pionero en el avance de su estudio en la década de los 90, donde se realizan un gran número de investigaciones, muchas de ellas quedan recogidas en el 4º Internacional Symposium de la RILEM. Actualmente es un ensayo ampliamente utilizado para medir la resistencia a tracción de las mezclas bituminosas, además es un procedimiento muy simple y está especificado en la norma NLT-346/90 “Resistencia a compresión diametral (ensayo brasileño) de mezclas bituminosas”
2. Objetivos
Ensayar una probeta de dimensiones de esbeltez adecuada según teoría para el ensayo de tracción indirecta. ● Calcular el esfuerzo de traccion indirecta de ls roca debido a efectos mecánicos como la coalescencia y deformación radial. ● Aplicar los conocimientoso cientos previos de cortar y esmerilar tedtigos para obtener dimensiones adecuadas de la probeta. ●
3. Marco teórico
Cuando se aplica una fuerza sobre la generatriz de un cilindro, un elemento de material situado en el diámetro vertical está sometido a una tensión de compresión vertical, de valor:
y a una tensión de tracción horizontal constante a lo largo de todo el diámetro y de valor:
donde P es la carga de compresión aplicada, L la altura del cilindro, D su diámetro y r la distancia del elemento al punto de aplicación de la carga
Este ensayo permite, portanto, obtener un valor de la resistencia a tracción, ay, en función de la fuerza máxima registrada y de la geometría de la probeta. En el ensayo dinámico se obtiene la fuerza aplicada a la probeta cilíndrica a través de las medidas de deformación en las barras, de un modo similar a los casos de compresión y tracción.
4. Estado de Arte
El ensayo brasilero (BT) es el ensayo de traccion indirecta más popular debido a que la preparacion de las muestras, no requiere un cuidado particular ni necesita técnicas costosas; se puede adaptar cualquier prensa de compresion para dicho ensayo, tiene bajas dispersiones en los resultados obtenidos y se pueden ejecutar ensayos de anisotrop´ıa con tan solo rotar la muestra de
tal modo de variar el angulo del plano de anisotropia con el eje de carga El ensayo brasilero provee una buena estimacion de la resistencia a traccion solo en materiales que obedecen al modelo de Griffith y para cargas distribuidas. Las cargas distribuidas pueden lograrse tambien con placas planas, si entre las placas y la muestra, se coloca cartón espeso. La carga distribuida tiene que abarcar un sector de circunferencia de 15°.
4.1.Ensayo del anillo
Este ensayo se conoce con dos nombres, ensayo del anillo (RT: Ring Test) y ensayo del aro (HT: Hoop Test ). El fin de plantear el presente ensayo fue de resolver el debate acerca del tipo y ubicacion del desarrollo de la fractura inicial a traccion en la muestra. Se ensayan muestras cilindricas cortas con un orificio concentrico (i.e. muestra en forma de dona [donut]). Las muestras en forma de dona pueden tener un diametro externo de 30 mm a 150 mm, con una razon diámetro mayor externo con altura DM/H igual a uno, y una razon diametro menor interno con diámetro mayor externo Dm/DM entre 0,2 a 0,6. El esfuerzo a traccion de la roca se representa por el ındice de la tra ccion Hoop (ITI) y se obtiene de la siguiente expresion:
4.2. Ensayo de Luon
Debido a que la parte interna y externa de la muestra durante su compresion esta en régimen compresivo, la parte intermedia se encuentra en un régimen de esfuerzo de traccion uniaxial. Si bien el ensayo fue diseñado para que en este sector se genere una tracción pura uniaxial, es posible que se generen algunos momentos flectores por algunos defectos en la preparación de la muestra o por su geometrıa defectuosa. Esto indica que pa ra cada radio en esta parte, el esfuerzo a traccion no es constante en su totalidad. En la literatura acerca de este metodo, no se detallan especificaciones estándares acerca de la forma y tamano de las muestras. Se tiene reportado que se emplearon muestras cuyos diametros exteriores variaron de 80 mm a 100 mm, y que los diámetros intermedios e internos entre 50 mm a 75 mm y 25 mm a 38 mm, respectivamente
5. Materiales
Equipo semi-automático de compresión.
Balanza electrónica Las balanzas electrónicas son balanzas caracterizadas porque realizan el pesaje mediante procedimientos que implican sensores. Las mismas se establecen como una alternativa a las balanzas de índole mecánica, que tiene el mismo cometido pero se fundamentan en un juego de contrapesos.
Testigo Corte cilíndrico proveniente de los sondajes o de perforaciones diamantinas en roca intacta cuya finalidad es someterlos a ensayos que permitirán definir parámetros necesarios para el diseño de estructuras de distinto índole. Estas muestras deben contar con una relación de espesor/diámetro en un intervalo de 0.5 y 0.75.
Vernier El calibre, también denominado calibrador, cartabón de corredera o pie de rey, es un instrumento de medición, principalmente de diámetros exteriores, interiores y profundidades, utilizado en el ámbito industrial. El vernier es una escala auxiliar que se desliza a lo largo de una escala principal para permitir en ella lecturas fraccionales exactas de la mínima división. Para lograr lo anterior, una escala vernier está graduada en un número de divisiones iguales en la misma longitud que n-1 divisiones de la escala principal; ambas escalas están marcadas en la misma dirección.
6. Procedimiento
Se comenzará a trabajar la probeta preparada mediante el equipo perforador sacatestigos que extrae el testigo de forma cilíndrica de un bloque de roca, el testigo presenta las caras esmeriladas y de aparente paralelismo, y una extensión igual a más de 10 cm debido al largo de la perforadora.
Se necesitará generar una esbeltez igual o cercana a 0,5 para el testigo de roca, donde se utilizará la máquina cortadora y esmeriladora adaptada con la Sierra especial para cortes en roca. Para ello, empezaremos midiendo el diámetro y, de esta forma, calcular la altura de la probeta. Se tendrá, entonces, una marca definida en la longitud del testigo que deberá ser cortado para obtener una probeta de dimensiones adecuadas para nuestro ensayo de laboratorio de tracción indirecta posteriormente en la máquina de compresión semiautomática controls digital.
Por un lado, el funcionamiento de la máquina cortadora y esmeriladora se da por el proceso de una secuencia de empleo adecuado. Debe darse el flujo de agua potable las mangueras flexibles las cuales cumplen enfriando el motor y la Sierra conectada en este mecanismo. En segundo lugar, el testigo será ajustado en las plataformas y con los pernos que inmovilizaran la muestra para cortes graduados. En tercer lugar, se enciende el equipo con el botón de power, luego el boton de arranque y se pone fin al trabajo con el botón de stop, todo ello con la tapa de equipo sujeta y cerrada. El mismo proceso se continuará para la esmeriladora cuando sean cambiados los discos de la sierra por la de esmerilar, y se ejercerá un apoyo en la union de los discos, con el fin de ajustar suficientemente con el perno, tuerca y abrasadora.
Finalmente, ya obtenido la probeta de esbeltez cercana a 0,5 se tendrá un cambio en las dimensiones estimadas anteriormente, el cual deberá ser corregido con una nueva toma de medidas de la probeta. Se trabaja con estas medidas para el equipo de compresión controls y se adiciona el peso tomado de una balanza, parámetro necesario para el ensayo.
El equipo de compresión controls es semiautomático por lo cual requiere el encendido de un motor externo de flujo de aceite a velocidades de presión el cual es controlado manualmente con una palanca horizontal y medido con un barómetro. Este proceso de encendido es requerido para estabilizar la probeta diametralmente entre las placas de compresión sujeta con las manos de referencia para adecuarla sin ejercer presión excesiva por la máquina
Se encenderá la pantalla digital utilizando la lapicera táctil y presionando los botones de un nuevo ensayo. Posteriormente, ingresaremos los parámetros de la probeta en la pantalla digital y seleccionaremos ensayo de traccion indirecta. Para funcionar el equipo se presionara el botón con el símbolo de controls, previamente, se deberá de cerrar correctamente la puerta de seguridad propia del equipo.
Los resultados de la presión admisible y la carga resultantes serán mostradas en la pantalla digital del equipo con las respectivas unidades para cada dato conseguido. El
equipo es encargado de realizar los cálculos según el marco teórico de tracción indirecta ya mencionado.
7. Análisis de Resultados
Para el ensayo de una probeta de roca en el equipo de compresión existen dos resultados posibles uni adecuado para la medición de traccion indirecta y otro con mayor sesgo en el error del cálculo de traccion indirecta. Para nuestro caso, se consiguió un único plano de fracturamiento por lo que la medición resultó eficaz y losa datos resultantes son confiables:
Figura 1: Probeta de roca caliza ensayada Figura 2: Datos resultantes en la máquina para traccion indirecta mostrada un plano semiautomática de compresión Controls de de fractura. fuerza admisible y esfuerzo de traccion indirecta. Sin embargo, en muchos casos de rocas blandas suele producirse el otro efecto de aplastamiento con más de un plano de fractura y la pérdida de la estructura de la probeta debido a errores en la aplicación de carga y características internas de la roca ensayada. P admisible (KN)
29.1
Esfuerzo de traccion indirecta (MPa)
10.31
8. Conclusiones
La probeta posee las dimensiones correctas para ser ensayada en traccion indirecta debido a que se presentan datos adecuados para la fuente del tipo de roca caliza. ● El ensayo de traccion indirecta fue de Resultados adecuados debido a que se obtuvo un único plano de falla en el diámetro de la probeta. ● Se observa una coalescencia adecuada de propagación de fracturas en el eje central lo cual reflejan resultados correctos. ● El esfuerzo de traccion. Indirecta del ensayo fue de: 10.31 MPa. ●
9. Recomendaciones
Evitar tener errores en la estimación de espesor a esmerilar debido a que este disco sobreesfuerzos al motor de la máquina cuando se usa para corte. ● Realizar al menos tres medidas con el vernier tanto para determinar la longitud y el diámetro para que la aproximación al valor verdadero sea mayor. ● La velocidad de la máquina semiautomática de compresión debe ser regulada constantemente, de forma que la muestra no sea alterada anticipadamente y se obtengan datos genuinos. ●
10. Bibliografía
Universidad Complutense de Madrid (1993). ANALISIS Y DESARROLLO DE METODOLOGIAS PARA LA OBTENCIÓN DE PROPIEDADES MECANICAS DE MATERIALES A ALTAS VELOCIDADES DE DEFORMACION Y A ALTA TEMPERATURA. Recuperado de: https://www.google.com.pe/url?sa=t&source=web&rct=j&url=http://webs.ucm.es/BU CM/tesis/19911996/X/1/X1010701.pdf&ved=2ahUKEwiVq6vCopveAhVIXq0KHaG uA_gQFjALegQIAxAB&usg=AOvVaw3HdhUTMOMlNSaLH7kpIXFz. Lima. 20 de octubre de 2018. ● Universidad Nacional de Colombia (2001). Cuando se ensayan materiales rocosos. Recuperado de: https:.//www.google.com.pe/url?sa=t&source=web&rct=j&url=http://bdigital.unal.ed u.co/12337/37/9789584643056.Parte9.pdf&ved=2ahUKEwiVq6vCopveAhVIXq0KH aGuA_gQFjARegQIABAB&usg=AOvVaw22k1NmhNoC7kWf7J7k6ufO. Lima. 20 de octubre de 2018. ●
