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7/24/2019 COMPRESIN.docx

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COMPRESIN

DETERMINACIN DE LAS PROPIEDADESMECNICAS DE LOS MATERIALES

SOMETIDOS A COMPRESIN.

OBJETIVO DEL ENSAYO. Determinar experimentalmente las propiedadesmecnicas (lmites de proporcionalidad (elasticidad) y l!encia) para tresmateriales de constr!cci"n de m#!inas$ para el caso de solicitaci"n acompresi"n% O&ser'ar la alla a compresi"n en !na pro&eta de madera%

CONSIDERACIONES TERICAS GENERALES.

Como desde el p!nto de 'ista de la Resistencia de Materiales$ el ensayo decompresi"n y tracci"n$ son el mismo caso de solicitaci"n$ nos reeriremos$

para el marco te"rico alprimer ensayo de tracci"n%

Citaremos a contin!aci"n !n prrao$ considerado clsico$ del li&ro de armerE% Da'is$ so&re al!nas limitaciones especiales del ensayo de compresi"n a las

c!ales se de&e diriir la atenci"n*

1. La difcultad de aplicar una carga verdaderamenteconcntrica o axial.
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2.El carcter relativamente inestable de este tipo de cargaen contraste con la carga tensiva (entindase traccin). Existesiempre una tendencia al establecimiento de esueros!exionantes (no existen esueros !exionantes" entindase#cargas !exionantes) $a %ue el eecto de las irregularidades dealineacin accidentales dentro de la probeta se acent&a amedida %ue la carga prosigue.

'.La riccin entre los puentes de la m%uina de ensa$e olas placas de apo$o $ las superfcies de los extremos de la

probeta debido a la expansin lateral de sta. Esto puedealterar considerablemente los resultados %ue se obtendran sital condicin de ensa$o no estuviera presente.

. Las reas seccionales" relativamente ma$ores de laprobeta para ensa$o de compresin para obtener un gradoapropiado de estabilidad de la piea. Esto se traduce en lanecesidad de una m%uina de ensa$e de capacidadrelativamente grande o probetas tan pe%ue*as $" por lo tanto"tan cortas %ue resulta dicil obtener de ellas mediciones dedeormacin de precisin adecuada.

+ pesar de la p,sima trad!cci"n del prrao anterior #!eda en claro #!e sede&en aplicar correcti'os para -acer el ensayo ms esta&le y #!e s"lo se

presenten caras internas axiales ('er ensayo de .racci"n /)% Estos correcti'osson*

/% 0tili1ar !n apoyo de r"t!la 'er 2i% /$ o !na s!&prensa 2i%3 paraaplicar la cara a la pro&eta% Esta recomendaci"n es tomada del estndar+S.M E4566%
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Fig. 1 Apoyo de R!"#$ %eg&' ASTM E (Fig. ) S"*p+e'%$ p$+$ e'%$yo% de,o-p+e%i' %eg&' ASTM E (

En n!estro 7a&oratorio se !sa !n apoyo de r"t!la similar al mostrado en lai!ra /% De&e anotarse #!e desaort!nadamente el centro de la esera$ nocoincide con el plano de contacto de la pro&eta y el &lo#!e%

3% Reali1ar !n centrado concien1!do de la pro&eta$ para e'itar !ndescentramiento de la cara y la aparici"n de la lexi"n% El estndar

recomienda tam&i,n !sar pro&etas cortas$ para minimi1ar este eecto%

8% Para e'itar la inl!encia neati'a de la ricci"n$ lo #!e conlle'a a laaparici"n de es!er1os &iaxiales y a la conocida orma de 9tonel: de la

pro&eta$ se de&eran enrasar las caras de la pro&eta% 7o #!e se pro-&eexpresamente por el nom&rado estndar$ aparentemente por ra1ones dese!ridad% Resta entonces recomendar el !so de pro&etas laras%


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;% De&ido a #!e las recomendaciones 3 y 8 son excl!yentes se !sarnpro&etas de tamao anteriormente para la determinaci"n delas propiedades mecnicas de al!nos materiales sometidos a compresi"n ymediante la pr!e&a se de&en o&tener datos para la constr!cci"n del rico dees!er1o contra deormaci"n !nitaria - % Por medio de dic-o diarama sedeterminan los lmites con'encionales de proporcionalidad (elasticidad)$l!ide1 y resistencia% Es e'idente #!e es imposi&le determinar el lmite deresistencia de los materiales #!e no se rompen d!rante la compresi"n (el c!ales el caso de n!estras pro&etas)$ y por lo tanto nos limitaremos a ladeterminaci"n de los lmites con'encionales de proporcionalidad (elasticidad)

y l!encia (?$3@)$ por los mismos m,todos ricos #!e se !saron en el casode .racci"n%

PROCEDIMIENTO

Para o&tener las propiedades mecnicas a compresi"n de los materiales de las

pro&etas$ se de&e someter ,stas a compresi"n axial$ medir las 'aria&les* !er1aF y acortamiento (l )$ a incrementos conocidos de !er1a o deormaci"n%Con los datos o&tenidos constr!ir los ricos F - y - % A por Bltimoreali1ar !n tratamiento rico de ,stos para o&tener los parmetros &!scados(py0,2%


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MA/INARIA0 MATERIALES E INSTR/MENTOS DE MEDIDA.

P+o*e!$%. Se !sarn tres pro&etas cilndricas de i!ales dimensiones (acero$

lat"n y aleaci"n de al!minio)% Sin em&aro es aconse>a&le precisar el dimetroy lonit!d al reali1ar el ensayo de cada pro&eta% So&re la pro&eta de madera se-a&lar ms adelante%

El estndar +S.M E54 reconoce tres tipos de pro&etas (cortas$ medianas$laras ) 'er i!ra 8% El est!diante de&e determinar$ de ac!erdo a dic-oestndar #!, tipos de pro&etas se !san para los ensayos$ y responder a la

pre!nta Se !saron pro&etas correctas desde el p!nto de 'ista de la +S.M

Pro&etas Dimetro$ d 7onit!d$ l

p!l% mm p!l% mm

Cortas /aF ?%?/ 8? F ?%3G /F ?%?G 3G F /%?

7onit!d

mediana

H F ?%?/ /8 F ?%3G /H F ?%?G 8 F /%?

?%?bF ?%?/ 3? F ?%3G 3J F K? F 8%?

/ F ?%?/ 3G F ?%3G 8 F 6G F 8%?

/aF ?%?/ 8? F ?%3G 8J F G F 8%?

7aras ?%?bF ?%?/ 3? F ?%3G KJ F /K? F 8%?


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/L F ?%?/ 83 F ?%3G /3H min 83? min

aEl rea de la secci"n circ!lar es aproximadamente / p!l3

(K%G cm3

)bEl rea de la secci"n circ!lar es aproximadamente ?%G p!l3

(8%3 cm3)

Fig. Di-e'%io'e% p+i',ip$#e% de #$% p+o*e!$%0 %eg&' ASTM E2(.

El mismo estndar (secci"n G%K) recomienda #!e las caras de las pro&etas y delas s!pericies de apoyo de&en ser limpiadas con acetona ! otro disol'enteantes del ensayo$ con el o&>eto de remo'er la rasa$ aceite y marcas dededos %

M34"i'$ "'i5e+%$# de e'%$yo%
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Para la medici"n de las dimensiones indicadas en la i!ra se !saninstr!mentos con'encionales de medici"n% El cali&rador ernier y elmicr"metro% 6 I'%!+"-e'!o% de -edid$7

El comparador de cart!la se i>a de tal manera #!e mida directamente eldespla1amiento de las caras de apoyo de la pro&eta% Como se 'e en la i!ra ;$esto se lora apoyando el maneto en la placa inerior$ in'irtiendo elcomparador y -aciendo #!e s! p!nta palpadora to#!e la cara inerior de la

placa de apoyo de r"t!la (aditamento de compresi"n)% Se de&e !ardarpreca!ci"n de retirar todo el sistema de medici"n con prem!ra c!ando losdespla1amientos de las placas sean randes% +l !sar este es#!ema de medici"nel instr!mento de medida tra&a>ar a compresi"n y la lect!ra se reali1ar por la

escala -a&it!al del mismo%

Fig. 8 E%4"e-$ de -edi,i' de #$% de9o+-$,io'e% de #$ p+o*e!$
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En concl!si"n* la medici"n de la 'aria&le deormaci"n se reali1a con ay!dadel comparador instalado entre los p!entes% Esta medici"n estar dada encent,simas de milmetro%

REALI:ACIN DEL ENSAYO

1. Como el ensayo se reali1a &a>o la estricta s!per'isi"n y direcci"n delproesor y monitor$ s"lo se darn a#! al!nas recomendacionesadicionales%

). Como se p!ede 'er en la 2i!ra ; el peso del in'ersor es soportado porel cilindro de tra&a>o% Esta !er1a de&e ser 9excl!ida: de la medici"nreali1ada por el dinam"metro% Por esto es importante reali1ar con s!moc!idado el a>!ste de cero del dinam"metro antes de e>ec!tar la

prctica%

. El comparador de&e ser retirado prestamente c!ando las deormacionesde las pro&etas sean exaeradas% Se de&e tener c!idado de no despla1arel p!ente de alt!ra a>!sta&le c!ando el comparador est, instalado%

8.

Para la escoencia del rano de cara (posici"n de la palanca /G 2i% ;M34"i'$ "'i5e+%$# de e'%$yo%)$ -aremos el si!iente raciocinio*de&eramos disponer de la potencia mxima de la cara$ ya #!e elensayo de materiales malea&les no presenta rot!ra (esto se loraescoiendo el rano de ;? toneladas)% De otro lado$ de&ido a lasimprecisiones en el centrado de la pro&eta y otros actores deinesta&ilidad$ la lexi"n no deseada de la pro&eta oc!rre antes de las 3?toneladas$ y esta escala orece !na mayor resol!ci"n en la medici"n dela !er1a% 7o ms adec!ado$ res!lta entonces$ escoer el rano de carade 3? toneladas%

No se apres!re a pensar #!e como dic-o rano orece mediciones eninter'alos de /?? $ es &!ena idea tomar las mediciones cada /?? %Miremos el si!iente clc!lo*
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7as medidas aproximadas de las pro&etas !sadas son* : de dimetro y 8?mm de lonit!d% Por e>emplo$ si la pro&eta es de acero (EQ3/?Kcm3)$ alaplicar !na cara de /?? iloramos !er1a o&tendremos !na deormaci"n*

Es decir ?$G cent,simas de milmetro% Este -ec-o nos o&lia a aplicarincrementos de cara de 3?? $ para poder apreciar las deormaciones conn!estro instr!mento$ c!ya resol!ci"n es de !na cent,sima de milmetro%

;. Para la toma de datos es con'eniente preparar la si!iente ta&la paracada !na de las pro&etas%

T$*#$ 1

Material de la pro&eta TTTTTTTTTTTTTTTTTTTT

Dimetro de la secci"n TTTTTTTTTTTT mm

7onit!d de la pro&eta TTTTTTTTTTTT mm

Cara (F)

UV

Deormaci"n ()

Ucent,simas demmV


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?

3??

;??

K??

??

%%%

%%%%

TRATAMIENTO E INTERPRETACIN DE LOS DATOS

7os datos consinados en la ta&la / se trasladan a !na -o>a electr"nica declc!lo (Excel$ por e>emplo) para reali1ar los clc!los de es!er1o ydeormaci"n !nitaria con'encional$ 'er e>emplo ta&la 3 (estos clc!los p!edenser tam&i,n reali1ados a mano)%

T$*#$ )


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Material de la pro&eta TTT+ceroTTTTT

Cara

(F)

UV

Deormaci"n

()

Ucent,simasde mmV

Es!er1o

con'encional

()

Ucm3V

Deormaci"n

!nitariacon'encional

()

UmmmmV

?

3??

;??

K??

??

%%%

%%%%


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Se de&e ser c!idadoso con el tratamiento de las !nidades (por e>emplo para elclc!lo de los es!er1os con'encionales$ introd!cir el 'alor del rea inicial dela secci"n de la pro&eta en Ucm3V)%

7!eo se constr!yen los ricosF - y - (ya sea en Excel$ e#!i'alente$o a mano en papel milimetrado)% Para la determinaci"n de los parmetrosexiidos en los o&>eti'os del ensayo se reali1a !n tratamiento rico de lasrelaciones o&tenidas%

L


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C!ando la escala del diarama de compresi"n (F - ) es s!icientementerande$ la manit!d del lmite de proporcionalidad se p!ede determinar enorma rica$ directamente en este diarama (2i% G)%

En primer t,rmino$ se prolona el tramo rectilneo -asta s! intersecci"n con ele>e de las deormaciones en el p!nto O, el c!al es tomado como !n n!e'oorien de coordenadas$ excl!yendo de esta manera$ al!na alteraci"n #!e

p!eda prod!cirse en el primer tramo del diarama$ de&ido a !na ins!icienteriide1 de la m#!ina o a #!e la placa no !e completamente aplicada contra la

pro&eta% 7!eo se p!ede !sar el si!iente procedimiento% En !na alt!ra

ar&itraria$ en los lmites del dominio elstico$ se tra1a !na -ori1ontal AB$perpendic!lar al e>e de las caras (',ase la 2i% G)$ l!eo se tra1a en ella elsementoBC Q /3AB y ense!ida$ se tra1a la lnea OC. Si desp!,s de esto$se tra1a !na tanente a la c!r'a de tracci"n$ #!e sea paralela a CC, entonces el

p!nto de tanenciaPdeterminar la manit!d de la cara &!scada Fp$ (',asela 2i% G)% El 'alor de pse determina*

$

doneA?es el rea inicial de la pro&eta% 7!eo este 'alor de&e ser identiicadoy denotado en la rica - %

L


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acortamiento resid!al alcan1a !na manit!d dada$ eneralmente de ?$3@% Estelmite de l!encia se denota como 0,2% Se determina eneralmente en ormarica mediante el diarama de compresi"n por el llamado m,todo dedespla1amiento (offset)% Para esto$ en el e>e de las deormaciones desde el

orien de las coordenadas$ se mide !n semento

$

(donde l0es la lonit!d inicial de la pro&eta$ 'er 2i% 8)$ y a tra',s del p!ntose tra1a !na lnea recta$ #!e es paralela al semento rectilneo del diarama(2i% /8)% 7a ordenada del p!nto 'a a corresponder a la manit!d de la cara

F0,2 #!e determina el limite de l!encia con'encional*

$

l!eo este 'alor de&e ser identiicado y denotado en la rica - %

Fig. 1. De!e+-i'$,i' g+39i,$ deF0,2


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Lo de las mismas$ comparaci"n con la pro&etas +S.M%
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G) Instr!mentos de Medida% Nom&rar (y sa&er reconocer) los instr!mentosde medida !sados%

K) Wrica (F - ) para cada pro&eta$ con el tratamiento rico reali1adopara la o&tenci"n de los res!ltados%

6) Wrica (- ) para cada pro&eta$ con los res!ltados de los es!er1oslmites$ denotados en la misma%

) .a&la de res!ltados

p

Ucm3V " UMPaV

f(

0,2)

Ucm3V " UMPaV

exp% lit% exp% lit%

+cero

7at"n

+leaci"n+l%

4) Descripci"n del tipo de alla o&ser'ado d!rante el ensayo de tracci"n

del poste de madera%

/?)Concl!si"n%

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