Ensayo De Compresion (1).docx

UNIVERSIDAD DE LA COSTA DEPARTAMENTO DE CIVIL Y AMBIENTAL LABORATORIO DE RESISTENCIA DE MATERIALES FACULTAD DE INGENIERÍA

ENSAYO DE COMPRESIÓN. Vanessa Aponte Vega1, Sergio Martínez González 2, Sahair Ordoñez Gonzalez 3 Manuel Andrade Paternostro4 , 1 Ingeniería Civil. Colombia, Barranquilla-Atlántico. Grupo: JD.

RESUMEN En el siguiente informe se plantearán y analizaran los datos obtenidos del ensayo de compresión de unas probetas de madera normalizada realizado en el laboratorio de resistencia de materiales, la cual estará sometida a cargas compresivas hasta que se presente una falla, ya sea, por la aplicación de dicha carga, paralela a las fibras o perpendicular a las fibras. La madera es un material no isotrópico, o sea que las características no son las mismas en todas las direcciones, teniendo un comportamiento distinto si las fuerzas axiales aplicadas son paralelas o perpendiculares a la fibra. Palabras claves

Carga axial, compresión, falla.

ABSTRACT In the following report will be raised and analyzed the data obtained from the compression test of a sample of standardized wood made in the laboratory of resistance of materials, which will be subject to compressive loads until a failure, either by the application of said load, parallel to the fibers or perpendicular to the fibers. Wood is a non-isotropic material, that is, the characteristics are not the same in all directions, having a different behavior if the applied axial forces are parallel or perpendicular to the fiber. Keywords

Axial load, compression, failure.

para diseñar el instrumento donde va a usarse de tal forma que los esfuerzos a los que vaya a estar sometido no sean excesivos y el material no se fracture. El comportamiento mecánico de un material es el reflejo de la relación entre

1. Introducción Muchos materiales cuando están en servicio están sujetos a fuerzas o cargas. En tales condiciones es necesario conocer las características del material

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su respuesta o deformación ante una fuerza o carga aplicada. Dentro de las numerosas propiedades físico-mecánicas que presenta la madera, la resistencia a la compresión ha sido una de las que menor número de estudios se han llevado a cabo. Dada la heterogeneidad que caracteriza a la madera en su composición hace que este material se convierta en uno de los más difíciles de estudiar, existiendo diversos métodos de ensayo para su determinación con valores muy diferentes entre ellos.

que se manifiesta por la aparición de desplazamientos importantes transversales a la dirección principal de compresión los pilares y columnas son ejemplo de elementos diseñados para resistir esfuerzos de compresión.

Imagen 1. Fuerza de compresión.

Esfuerzos de compresión: El esfuerzo de compresión es la resultante de las tensiones o presiones que existen dentro de un sólido deformable o medio continuo, caracterizada porque tiende a una reducción de volumen del cuerpo, y a un acortamiento del cuerpo en determinada dirección (coeficiente de Poisson). 𝐹 𝜎= 𝐴

2. FUNDAMENTOS TEORICOS. Carga Axial: Fuerza que actúa a lo largo del eje longitudinal de un miembro estructural, aplicada al centroide de la sección transversal del mismo, produciendo un esfuerzo uniforme. También llamada fuerza axial deformación plástica localizada en su superficie.

La Deformación Unitaria ( ε ): Se puede definir como la relación existente entre la deformación total y la longitud inicial del elemento, la cual permitirá determinar la deformación del elemento sometido a esfuerzos de tensión o compresión axial.

Tracción: Un cuerpo está sometido a un esfuerzo de compresión cuando se le aplican dos fuerzas con la misma dirección y sentidos contrarios provocando un abombamiento en su parte central y reduciendo su longitud inicial. Las fuerzas aplicadas tienden a aplastarlo o comprimirlo. Cuando se somete a compresión una pieza de gran longitud en relación a su sección, se arquea recibiendo este fenómeno el nombre de pandeo. El pandeo es un fenómeno de inestabilidad elástica que puede darse en elementos comprimidos esbeltos, y

𝜀=

𝜎 𝐿

Ley de Hooke: Módulo de elasticidad: Constante elástica que caracteriza a los materiales

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y depende exclusivamente de las propiedades de resistencia y deformación del material. Es una medida de la rigidez, relacionando la cantidad de esfuerzo absorbido y la deformación presentada. 𝐸=

𝜎 𝜀

3. MATERIALES Y METODOS   -

-

-

Imagen 3. Maquina ensayos a compresión.

Materiales: máquina de ensayos a compresión. calibrador. Regla. Probetas de madera. Procedimiento: Medir las dimensiones de la probeta, diámetro y altura. Colocar la probeta en la máquina de ensayo y verificar que no exista material grasos que pueda alterar los resultados del ensayo generando pandeo. Poner en contacto las placas de presión de la maquina con la probeta y empezar aplicar carga lentamente. Una vez el cilindro ha fallado se miden nuevamente las dimensiones de las probetas en su condición deformada.

Imagen 4. Medida de la longitud de la probeta con el calibrador.

Imagen 5. Falla de la probeta de madera.

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

Modelos matemáticos:

-

El esfuerzo normal real de la probeta está dado por: 𝐹 𝜎= 𝐴

-

-

4. RESULTADOS

calcular la relación de esbeltez como:

5. ANÁLISIS DEL RESULTADO.

𝐻 𝐼 𝐸𝑠𝑏𝑒𝑙𝑡𝑒𝑧 = → 𝑟𝑔 = √ 𝑟𝑔 𝐴

El desarrollo de la experiencia consistió en aplicar una carga axial de compresión gradualmente creciente a un cilindro de madera hasta llegar a la falla o fractura, la resistencia soportada por el cilindro fue de 203.56 KN, la falla ocurrida es llamada falla corte y rajadura.

Donde “rg” es el radio de giro, para una probeta cilíndrica es la cuarta parte del diámetro. 𝑟𝑔 =

𝑑 4

Para que la probeta trabaje a compresión su esbeltez debe ser menor o igual a 60. 4𝐷/𝐻 ≥ 60 -

Módulo de elasticidad 𝐸=

-

𝜎 ∈

Módulo de resilencia K ó MR =

-

La relación de Poisson. 𝜀𝑙 𝑣=− 𝜀𝑡

𝐸𝑒 𝑣

La deformación unitaria se puede determinar como sigue: ∆𝑙 𝜀= 𝐿0

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La gráfica de esfuerzo-deformación unitaria del material a la compresión está representada en la siguiente imagen:

7. BIBLIOGRAFÍA

Los valores de límite elástico y de resistencia que se muestran en la gráfica son para la resistencia 203.56 KN y el valor del límite elástico 25.92 MPa. La compresión paralela a las fibras en la madera presenta gran resistencia a los esfuerzos de compresión paralelos a sus fibras. Esto proviene del hecho que las fibras están orientadas con su eje longitudinal en esa dirección, y que a su vez coincide, o está muy cerca de la orientación de las microfibrillas que constituyen la capa media de la pared celular. Podemos concluir que la resistencia de una madera sometida a compresión es máxima cuando se realiza en la dirección paralela a la de las fibras y va siendo menor a medida que nos alejamos de dicha dirección.

6. CONCLUSIÓN

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Donoso, E., Ciencia de los Materiales. Cuaderno de Trabajo. U-cursos.

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http://olimpia.cuautitlan2.unam .mx/pagina_ingenieria/mecanic a/mat/mat_mec/m1/materiales _1.pdf

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http://www.upv.es/materiales/ Fcm/Fcm02/fcm2_2.html

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https://ingemecanica.com/tutor ialsemanal/tutorialn101.html