Laboratorio Mecanica de Solidos Orlando Mendoza

8/15/2019 Laboratorio Mecanica de Solidos Orlando Mendoza

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Laboratorio de Mecánica de Solidos Página 1

MECANICA DE SOLIDOS

Informe de laboratorio

PRESENTADO POR: ORLANDO MENDOZA MEJIA.D7302082

PRESENTADO A: ING. JUAN CARLOS HERRERATutor Mecánica de Solidos

UNIVERSIDAD MILITAR NUEVA GRANADA

INGENIERIA CIVIL

2016


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LABORATORIO No.1

ENSAYO ESFUERZO NORMAL RESISTENCIA A COMPRESION DEL CONCRETO

Este método consiste en la aplicación de una carga axial de compresión acilindros preparados de acuerdo a la dosificación establecida por el calculistaestructural o a núcleos extraídos, esta carga es aplicada a una velocidad0.2Mp/s (según la NSR-10) hasta que ocurra la falla.

Este ensayo es usado para determinar la resistencia a compresión deespecímenes cilíndricos preparados y curados de acuerdo con las PrácticasNTC 550, NTC 1377, NTC 504 y NTC 3708 y los métodos de ensayo NTC 3658 yASTM C873. La resistencia a la compresión se refiere al cociente entre la máxima cargaalcanzada durante el ensayo sobre el área de la sección transversal delcilindro.Experimentalmente, se desarrolla un ensayo para determinar la resistencia ala comprensión de un concreto de forma cilíndrica, de acuerdo a la NTC 673.

Estos ensayos son de gran importancia al momento de ejecutar una obra paragarantizar que se está usando la dosificación acertada de acuerdo las cargasvivas y muertas que se estima debe resistir y de esta forma determinar elcomportamiento de los elementos dentro de la estructura.


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Diámetro (m) 0.154Longitud (m) 0.304

Área (m²) 0.01863Volumen (m³) 0.00566

Peso (Kg) 12.9Densidad (Kg/m³) 2278.16

Probeta N°1

Diámetro (m) 0.1025Longitud (m) 0.204

Área (m²) 0.00825Volumen (m³) 0.00168


probeta N°2

El concreto funciona muy bien cuando es sometido esfuerzos de compresión,pero al ser sometido a esfuerzos de tensión se reduce su capacidad hasta casiun 10% de la resistencia a la compresión, lo mismo sucede al someterse aflexión pues se reduce al 5% de f`c.

OBJETIVOS

Determinar la f`c de un cilindro de concreto respecto a una carga axial Graficar esfuerzos Vs tiempo.

PROCEDIMIENTO

Se define la dosificación utilizada para la preparación del cilindro teniendo encuenta que su curado se haya regido a la norma.Para este lab usamos dos probetas con las siguientes especificaciones:

Se coloca en los retenedores unas almohadillas de neopreno, para apoyarsobre las mismas el cilindro en concreto, luego se ubica el cilindro en la basede la máquina de ensayo para aplicar la carga al cilindro a la velocidadestablecida hasta que se produzca la falla.


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CONCLUSIONES

De acuerdo a observado durante los ensayos y pruebas realizadas a las dos

probetas podemos definir que el concreto utilizado es de muy alta resistencia

a la compresión pues presenta algunos aditivos como fibras y otros

complementos que aumentaron su resistencia.

El concreto es el material ideal para resistir esfuerzos a compresión y por eso

es el más usado entre los materiales para construcción, como pudimos

observar la probeta número 1 arrojo una resistencia de falla de más de 6000

psi y la probeta número 2 de más de 4000 psi, la norma NSR10 recomienda

para los concretos en Colombia que no tengan una resistencia menor a 3000

psi, por lo cual concluimos que las anteriores probetas están por encima de lo

recomendado.

0

1000

2000

3000

4000

5000

0 5 10 15 20 25 30

R e s i s t e n c i a

( p s

i )

Tiempo (días)

Probeta 2: resistencia vs tiempo


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Para las apreciaciones de tipo de falla de las probetas la probeta 1 fue fallada

en el hidráulico grande el cual por su exceso de fuerza no permitió observar

un modelo de falla. En el caso de la probeta número 2 podemos observar el

siguiente tipo de falla:

Como observamos en la imagen la falla es de tipo

cónica y dividida, falla de tipo dos.


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LABORATORIO No. 2

ENSAYO A LA COMPRESION PERPENDICULAR Y PARALELA DE LAMADERA (NTC 784 - 785)

En busca de garantizar la estabilidad de un proyecto a ejecutar es de vitalimportancia el conocimiento de las propiedades mecánicas de los materialesque se pretendan utilizar; Por tanto se realizan ensayos a cada materialdestinado, de tal manera que se pueda conocer todas las propiedades deestos.

En el caso madera sus propiedades dependen de cada especie de árbol dedonde proceda, con características únicas y comportamientos propios ydiferentes de otros especímenes.

Por tanto es preciso tener conocimiento sobre la resistencia a la compresiónpara diferentes casos en que la madera esta direccionada al uso que se ledará, tal como perpendicular o paralelo a los anillos que constituye lamadera.


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OBJETIVO

Determinar por medio de un ensayo de laboratorio los diferentes esfuerzosque se presentan al someter un prisma de madera estandarizado a una carga

de compresión, siguiendo la norma técnica colombiana NTC 784.

Las medidas de las probetas deben verificarse en el momento del ensayo. Elnúmero de probetas de ensayo estará de acuerdo con el grado deexactitud requerido según lo indicado en la NTC 787.

PROCEDIMIENTO

1. La carga se aplica sobre las bases del prisma, esto es, sobre las carastransversales, en forma continua y durante todo el ensayo para que produzcauna deformación de 0,6 milímetros por minuto. Los valores para la curva deesfuerzo- deformación se toman aún después de la rotura de la probeta.

2. Posición de las roturas del ensayo. Para obtener resultadosuniformes y satisfactorios, es necesario que las roturas se produzcan en elcuerpo de la probeta.

Este resultado es más exacto en las probetas de sección transversal

uniforme, cuando los extremos de dicha probeta tienen un contenido dehumedad menor que el resto de la misma.

3. Descripción de las roturas por compresión. Las roturas porcompresión se describen de acuerdo con la apariencia de las mismas en lasuperficie en que aparezcan. En caso de presentarse dos o más roturas, sedescriben en el orden en que ocurrieron. En la planilla correspondientedebe dibujarse, en la gráfica, la forma de la rotura.


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Base (m) 0.048Longitud (m) 0.2

Área (m²) 0.0023Volumen (m³) 0.00046


madera paralela a las fibras

CargaKN

Defmm

Def unitariaɛ

Esfuerzo σ(KN/m²)

Módulo deelasticidad

0.1 0.699 0.0035 43.40 12418.530.3 1.842 0.0092 130.21 14137.71

16.5 3.366 0.0168 7161.46 425517.4360.6 4.699 0.0235 26302.08 1119475.7772.6 5.461 0.0273 31510.42 1154016.3672.9 6.985 0.0349 31640.63 905959.20

73.9 9.652 0.0483 32074.65 664621.90

DATOS YGRAFICOS

ENSAYO COMPRESION PARALELA A LA MADERA

TIPO DE FALLA

Como podemos observar la falla pre-

Sentada en la madera es de tipo d

Corte y rajadura.


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0.00

5000.00

10000.00

15000.00

20000.00

25000.00

00,000 00,000 00,000 00,000 00,000 00,000

E s f u e r z o ( K N / m ² )

Deformación unitaria

probeta 2 perpendicular a lafibra Esfuerzo vs def unitaria

Carga(KN)

Def(mm)

Defunitaria ɛ

Esfuerzoσ (KN/m²)

Módulo deelasticidadE (KN/m²)

1 1.207 0.0060 400.00 66280.03

8.3 2.858 0.0143 3320.00 232330.30

13.6 4.572 0.0229 5440.00 237970.25

16 6.35 0.0318 6400.00 201574.80

16.7 9.208 0.0460 6680.00 145091.23

38 11.81 0.0591 15200.00 257387.18

52.2 13.78 0.0689 20880.00 303047.9057.6 15.56 0.0778 23040.00 296182.03

GRAFICA ESFUERZO VS DEF.


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TIPO DE FALLA Las fallas por compresión perpendicular a veces sonimperceptibles, como lo podemos levemente notaren el fondo de la sección trasversal de la probetaocurrió rompimiento de las fibras por causa de lacompresión perpendicular.

CONCLUSIONES Y ANALISIS RESULTADOS

Al realizar los respectivos gráficos se puede establecer comportamientohomogéneo de la probeta y se halló la línea recta de proporcionalidad delestado elástico y se establece la madera como un material que cumple con lasespecificaciones para ser utilizado en la ejecución de varios tipos de obra civil.


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LAB NUMERO 3.

ENSAYO FLEXION

En ingeniería se denomina flexión al tipo de deformación que presenta unelemento estructural alargado en una dirección perpendicular a su ejelongitudinal. El término "alargado" se aplica cuando una dimensión esdominante frente a las otras. Un caso típico son las vigas, las que estándiseñadas para trabajar, principalmente, por flexión. Igualmente, el conceptode flexión se extiende a elementos estructurales superficiales como placas oláminas. La resistencia de flexión en el punto de fluencia se reporta paraaquellos materiales que no se rompen.

El ensayo de flexión se basa en la aplicación de una fuerza al centro de unabarra soportada en cada extremo, para determinar la resistencia del materialhacia una carga estática o aplicada lentamente. Normalmente se usa paramateriales Frágiles


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OBJETIVOS

Verificar experimentalmente el módulo de Young a partir de unapráctica de laboratorio.

Desarrollar una práctica experimental que permita observar laresistencia del aluminio y la madera a diferentes flexiones.

Determinar la deflexión de las diferentes barras de aluminio y madera Analizar los datos obtenidos en el laboratorio para determinar las

diferentes deflexiones en las distintas barras cargadas.

Realizar los diferentes cálculos para determinar las diferentes

deflexiones de las diferentes barras sometidas a las diversas cargas.

Ensayo flexión Madera.

Descripción de la

probeta Madera

distanciaentre

apoyos(mm)

Longitud(mm)

1000

750

ancho(mm)

48

Alto(mm)

48

Área

(mm2) 2304Peso(Kg)

0.9226


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Carga(KN)

Deformación(mm)

Deformaciónunitaria ε

0 0 0

0.1 1.207 0.0251458330.5 3.747 0.0780625

3 6.477 0.1349375

4.9 9.906 0.206375

5.5 13.653 0.2844375

5.5 16.701 0.3479375

5.5 19 0.395833333

Esfuerzo =

=

= 55950.0 kN/m2

Deformación unitaria =

Módulo de Young=

=

= 141356.4 Kn/m

2

Inercia=

=

= 4,4236x10-7

δmax =

=

=0,773mm


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Ensayo flexión aluminio

Ensayo flexión aluminio.

Descripcion de laprobeta Al.

distanciaenrtre

apoyos(mm)

Longitud(mm) 631

600

ancho(mm)

25.4

Alto(mm) 25.4

Área(mm2)

645.16

Peso(Kg)

0.9226

Carga (KN) Deflexión(mm)

Deformacionunitaria ε

esfuerzoσ (KN/m²)

0 0 0 00.0854 0.17 0.006692913 4690.2890.164 0.329 0.012952756 9007.1120.251 0.5 0.019685039 13785.280.336 0.655 0.025787402 18453.60.423 0.825 0.032480315 23231.760.507 0.98 0.038582677 27845.16

0.633 1.22 0.048031496 34765.260.722 1.4 0.05511811 39653.26


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Esfuerzo =

=

= 39653.26 kN/m2


Módulo de Young=

=

= 719422,8 Kn/m2

Inercia=

=

= 3,47x10-8 m4

Deformación Máxima:

δmax =

=

= 0,130 mm

0

10000

20000

30000

40000

50000

0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06

E s f u e r z o e n k n / m 2

Def unitaria mm


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Flexión viga “T”.

Descripción de laprobeta Perfil T

distanciaentre

apoyos(mm)

Longitud(mm) 621

600

ancho(mm)

25.4

Alto(mm) 25.4

Área(mm2)

151,21

Peso(Kg) 0.25

Carga (KN)Deflexión

(mm)Deformación

unitaria ε esfuerzo σ

(KN/m²) 0 0 0 0

0.0436 0.4 0.015748031 2394.5737640.0952 0.85 0.033464567 5228.5188610.129 1.12 0.044094488 7084.8627420.153 1.31 0.051574803 8402.9767410.178 1.51 0.059448819 9776.012156

0.216 1.82 0.071653543 11863.025990.254 2.11 0.083070866 13950.039820.304 2.5 0.098425197 16696.110650.364 3 0.118110236 19991.39564


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Esfuerzo =

=

= 19991.39564kN/m2


Módulo de Young=

=

= 169275.10 Kn/m2

Inercia: T

IT = Iarea1 – 2 Iarea2=

- 2

=

- 2

=1.37x10

-8

Deformación Máxima:

δmax =

=

= 0,659 mm


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CONCLUSIONES

De esta manera podemos concluir que lo propuesto por la teoría es dentro deciertos límites confiable, debido a que con el desarrollo experimental seobtuvieron valores para el módulo de Young en las diferentes vigas estádentro de los parámetros de valor teórico que es 70 GPa, para algunasvigas mayor y para otras menor; debido en algunos casos a errores de

apreciación, a la manipulación de los instrumentos sin mencionar muchosotros factores que nos llevan a alejarnos del valor real. Por otro ladoexperimentando Con este laboratorio se pudo determinar, caracterizar ydiferenciar las propiedades mecánicas del aluminio y la madera sometido adiferentes cargas, lo cual se puede concluir que a mayor inercia ladeformación va hacer mínima en la barra de aluminio y madera.

0

5000

10000

15000

20000

25000

0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14

E s f u e r z o K n / m

2

Deformcion unitaria mm


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LAB NUMERO 4.

TENSION DEL ACERO

Este ensayo consiste en someter a una probeta normalizada a un esfuerzoaxial de tracción creciente hasta que se produce la rotura de una barra decero estructural.

En el desarrollo de este ensayo se mide la resistencia de un material auna fuerza estática o aplicada lentamente.

OBJETIVOS

Realizar prueba de tensión a una barra de acero.

Identificar los tipos de falla que se puedan presentar en un ensayo de

tensión. Encontrar los esfuerzos máximos que resisten dos barras de acero

estructural, cuándo están sometidos a tensión.


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LISTA DE MATERIALES

CANTIDAD DESCRIPCI N DEL MATERIAL

2

2 barras de acero

LISTA DE EQUIPOS

CANTIDAD

1

DESCRIPCI N DEL EQUIPO


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Las barras de acero de refuerzo estructural usadas en el presente ensayo serán

dos barras número 4. La barra número 1 ha sido usada en algún proyecto de

construcción y la barra número 2 es una barra totalmente nueva.

Barra número 1 usada,

Datos.

Fuerza de tensión:


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Apreciación de la falla.

Como podemos observar en la fotografía la falla ocurre por tensión de lasfibras y se produce una falla de cortante a 45 grados.

Barra numero 2 Nueva.

Datos.


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Fuerza de tensión:

Al igual que la barra anterior el corte de falla se produce a 45.


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Conclusiones.

El acero es considerado un material dúctil porque se deja manejar, doblar

antes de llegar a fracturarse y su resistencia a tensión muy alta, como mínimo

60000 PSI.

Hemos logrado observar por medio del ensayo de tensión del acero que la

segunda barra siendo una barra sin usar necesitó de una fuerza mayor para

llegar al punto de falla, es decir, se le aplicó un fuerza de más de 60.000KN

cumpliendo con la recomendación de la norma indicado en la NSR indicando

que debe ser acero de W60. Caso contrario con la barra número 1 que había

sido usada y dejada de tal forma que presentó oxidación y corrosión en el

material, pues solo se le aplicó una fuerza de un poco más de 25.000KN lo cual

nos indica que no cumple estando muy por debajo de los 60000 kn esperados.


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LAB NUEMRO 4.ENSAYO A TORSION

El ensayo de torsión consiste en aplicar en un par torsor a una bomba pormedio de un dispositivo de carga y medir el ángulo de torsión resultante en elextremo de la barra. Este ensayo se realiza en el rango de comportamientolinealmente elástico del material.

Esta deformación plástica que se alcanza con este ensayo es mucho mayorque en los ensayos detracción o en los de comprensión.

Los efectos que causa en una barra una carga son:

Producir un desplazamiento angular de la sección de un extremorespecto al otro y originar tensiones cortantes en cualquier sección de labarra perpendicular a su eje.

Determinar los esfuerzos cortantes máximos presente en las barras. Calcular el valor del módulo de elasticidad en el cortante G. Determinar las propiedades mecánicas del material sometido a torsión.


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Conocer el funcionamiento y manejo de la máquina para ensayo detorsión. (marco de carga).

ENSAYO DE TORSION EN BARRA DE BRONCE

Datos de la barra.

Masa (g) =1608,2

Diámetro (mm)=12,8Largo (mm)=1502

Volumen (cm3)= 193,28

Densidad (g/cm3) = 8,32

masas usadasPESA N° MASA (g) FUERZA (N)

1 1001.2 9.822 1002.4 9.833 1002.6 9.834 1000.0 9.815 998.7 9.79


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RESULTADOS:

DATOS DE ENSAYO MOMENTOTORSOR

(N.m)

DEFORMACIÓN(mm)

ESFUERZOcortante

MAX(MPa) Tmax =T.r / IPPESA N° Ʃ CARGAS (N)

1 9.82 0.79676 0.55 38.9409130949032 19.65 1.59448 1.45 77.9284992778143 29.48 2.39236 2.30 116.9238643087274 39.29 3.18817 3.30 155.8181043156225 49.08 3.98295 4.23 194.661781810508

MOMENTO POLARDE INERCIA (m4) IP

= π / 32 * Ø4

deformación angular(rad)

G módulo elástico encortante (Gpa)

2.63536E-09 0.00854 0.489327 45596.272.63536E-09 0.022516 1.290045 34611.002.63536E-09 0.035714 2.046278 32738.682.63536E-09 0.051242 2.935964 30408.142.63536E-09 0.065683 3.763372 29636.45

MARCO DE TORQUEDISCO MOVIL DIAMETRO (mm) 162.3

LONGITUD DE ENSAYO (cm) 128.8


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y = 0.9939x + 0.0003R² = 0.9837

0

0.0005

0.001

0.0015

0.002

0.0025

0 0.0002 0.0004 0.0006 0.0008 0.001 0.0012 0.0014 0.0016 0.0018


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ENSAYO DE TORCION EN BARRA DE ALUMINIO.

Datos de la barra.

Masa (g) =1479,6

Diámetro (mm)=12,8

Largo (mm)=1502

Volumen (cm3)= 193,28

Densidad (g/cm3) = 7,66

MASAS UTILIZADASPESA N° MASA (g) FUERZA (N)

1 1001.2 9.822 1002.4 9.833 1002.6 9.834 1000.0 9.815 998.7 9.796 1000.0 9.81

MARCO DE TORQUEDISCO MOVIL DIAMETRO (mm) 162.3

LONGITUD DE ENSAYO (cm) 128.8

RESULTADOS;

DATOS DE ENSAYODEFORMACIÓN

(mm)

MOMENTOTORSOR

(N.m)

MOMENTO POLARDE INERCIA (m4) IP

= π / 32 * Ø4 PESA N° Ʃ CARGAS (N)

1 9.82 0.36 0.79676 2.63536E-092 19.65 0.89 1.59448 2.63536E-09

3 29.48 1.36 2.39236 2.63536E-094 39.29 1.85 3.18817 2.63536E-095 49.08 2.35 3.98295 2.63536E-096 49.08 2.84 3.98295 2.63536E-09


32/33


y = 0.9939x + 0.0003

R² = 0.9837

0

0.0005

0.001

0.0015

0.002

0.0025

0 0.0002 0.0004 0.0006 0.0008 0.001 0.0012 0.0014 0.0016 0.0018

ESFUERZOcortante MAX(MPa)

Tmax = T.r / IP

deformación angular(rad)

G módulo elástico encortante (Gpa)

38.940913094903 0.00559 0.320287 69660.9777.928499277814 0.01382 0.791821 56388.71

116.923864308727 0.021118 1.209973 55366.89155.818104315622 0.028727 1.645919 54241.55194.661781810508 0.036491 2.090762 53345.61194.661781810508 0.044099 2.526708 44141.62


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CONCLUSIONES

La máquina de torque nos brinda la posibilidad de obtención de datosdemasiado importantes para fabricar graficas de esfuerzo cortante ydeformación angular unitaria, y al analizar los datos observamos quedependiendo de las densidades del material en prueba la maquina realizauna mayor aplicación de carga y esfuerzo para producir la falla.

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