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UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DEL PERÚFACULTAD:Ingeniería Industrial y SistemasESPECIALIDAD:Ingeniería CivilCURSO:Elasticidad y Resistencia de materialesSECCIÓN:13932DOCENTE:Alvarez Loli, Tomas EfrainTEMA:Ensayo de laboratorio de compresiónINTEGRANTES:CÓDIGO APELLIDOS Y NOMBRESU18103859 Palomino Herrera, ...

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UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DEL PERÚ

FACULTAD: Ingeniería Industrial y Sistemas ESPECIALIDAD: Ingeniería Civil CURSO: Elasticidad y Resistencia de materiales SECCIÓN: 13932 DOCENTE: Alvarez Loli, Tomas Efrain TEMA: Ensayo de laboratorio de compresión INTEGRANTES: CÓDIGO

APELLIDOS Y NOMBRES

U18103859

Palomino Herrera, Krystie Stephanie

U17304188

Tolentino Príncipe, Pedro Anthony

LIMA, 15 DE OCTUBRE 2020

ENSAYO DE COMPRESIÓN 1. INTRODUCCIÓN: En la siguiente sesión de laboratorio se llevó a cabo el procedimiento del ensayo de compresión de una probeta de acero, y se analizará el comportamiento de este material al ser sometido a cargas de compresión luego se explicarán todos los pasos del procedimiento.

2. OBJETIVOS: Analizar y estudiar el comportamiento del material metálico sometido a cargas de compresión para determinar las propiedades mecánicas, así como conocer los factores que influyen en los resultados del ensayo, tipos de fallas, basándonos en lo establecido por la norma ASTM E-9 (Ensayo de compresión a materiales metálicos).

3. MATERIALES Y EQUIPOS: 

Máquina de Ensayo Universal SM1000 con capacidad máxima de 100 kN (Figura 1).

BARRAS DE SUJECION

ARIETE HIDRAULICO

SENSORES DE FUERZA DE GALGAS EXTENSOMETRICAS

AREA DE PRUEBA DE COMPRESION

PLATAFORMA DE CARGA AREA DE PRUEBA DE TRACCION

MANDRILES PARA SUJETAR PRUEBAS DE ENSAYO

INDICADOR DE DESPLAZAMIENTO

BOMBA MANUAL

Unidad de Adquisición de datos VDAS Figura 1: Máquina de Ensayo Universal SM1000 - 100 KN



Prensa hidráulica.



Indicador digital de desplazamiento.



Probetas de acero para ensayo de compresión (Figura 2).



Pie de Rey con carrera máxima de 150 mm (Figura 3).



Unidad e Adquisición de datos VDAS.



Software de adquisición de datos para el equipo de ensayo de materiales SM1000.

Figura 2: Probetas de PVC Ø 1’’ (3’’ y 2’’ de largo)

4. FUNDAMENTO Y FÓRMULAS: Cuando el material se somete a una conglomeración de fuerzas puede producir flexión, cizallamiento o torsión y estos esfuerzos conducen a la aparición de tensiones de tracción como de compresión. El esfuerzo de

compresión es la resultante de tensiones o presiones que existen dentro del solido deformable o continúo en sentidos opuestos. En este ensayo se caracteriza por la reducción de volumen del cuerpo y un acortamiento.  FORMULAS: En un ensayo de compresión se recomienda calcular el acotamiento de la probeta metálica, variación de las dimensiones del material, mediante la ecuación:



VARIACIÓN DE DIMENSIONES: ∆ L=L f −L0

Por tanto, podemos definir la deformación unitaria de la probeta, como la variación en las dimensiones del material después de estar sometida a un esfuerzo de compresión, mediante la ecuación: 

DEFORMACIÓN UNITARIA:

Esta deformación es consecuencia de la carga aplicada a la probeta, es decir, al esfuerzo generado por unidad de área, tal como se muestra en la siguiente ecuación: 

ESFUERZO:

El Módulo de Elasticidad permite evaluar el carácter de mayor o menor rigidez del material, es importante mencionar que este parámetro es inherente al material.

De las ecuaciones (1) y (2) podemos calcular el

Módulo de Elasticidad, de la siguiente forma: 

EL MÓDULO DE ELASTICIDAD:

5. PROCEDIMIENTO:  En primer lugar, se toman las medidas de las probetas (longitud y diámetro) basándonos en las estandarizaciones que exige la norma ASTM E-9.  Luego se procede a realizar las marcas sobre la probeta, haciendo uso de la regla metálica y con un marcador blanco se realizan dos líneas de forma vertical en la probeta.  Se procede a colocar la probeta en la máquina de ensayo universal, luego se calibra el indicador y el lector digital.  Asimismo, se usará la prensa hidráulica, hasta lograr la deformación de la probeta y después se mide la nueva longitud para que al final se tomen y se comparen las medidas iniciales y finales.  Al final, los datos obtenidos del ensayo de compresión se registraron mediante el software utilizado.

6. ENTREGABLES (TABLAS Y GRÁFICOS):  TABLA 1. Datos geométricos de la probeta de PVC sometido al ensayo de compresión. Material

Lo(mm)

Acero

78

Lf(mm) 61.5

Fuente: se realizó el virtuales - Laboratorio UTP

Do(mm) F (KN) 0 4.5 9.2 13.5 18.2

Df(mm)

0.76 1.03

22.9

1.3

Datos experimentales de

27.5

1.59

32.2

1.9

36.5

2.24

40.1

2.64

42.5

3.12

43.7

4.42

41.7

5.23

38.8

6

36.3

6.78

33.1

8.88

mm

%∆A/Ao

∆L (mm) 26.1 29 -21.15% 23.46 0 0.28 ensayo, con videos y datos 0.53

 TABLA 2. al ensayo de compresión

%∆L/Lo

33.2

9.34

33.5

10.16

la probeta de PVC sometido

L0=78 . 00 mm , d 0=¿

26.10

Fuente: se realizó el ensayo, con videos y datos virtuales - Laboratorio UTP

 TABLA 3. Cálculo del esfuerzo máximo ( σ max ) y del Módulo de Elasticidad (E) de la probeta sometida a compresión: L0=78 . 00 mm y d 0=¿

26.10 mm

Material

σmax(MPa)

E (MPa)

Acero

348.2

-1642.5

Fuente: se realizó el ensayo, con videos y datos virtuales - Laboratorio UTP

7. RESULTADOS A OBTENER: Grafica 1: Grafica del esfuerzo – deformación de la probeta de PVC sometido al ensayo de compresión:

ESFUERZO (KN/mm2)

GRÁFICA ESFUERZO VS DEFORMACIÓN 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0

0

5

10

15

DEFORMACIÓN (mm)

L0=78 . 00 mm , d 0=¿ 26.10 mm

20

25

30

Fuente: se realizó el ensayo, con videos y datos virtuales - Laboratorio UTP

MÓDULO DE ELASTICIDAD (E):

σ

F/(π∆d2/4)

348210.5

ԑ

∆L/Lo

-0.212

E

σ/ԑ

-1642502.4

KN/m2

KN/m2

ESFUERZO MÁXIMO DE LA PROBETA SOMETIDA A LA COMPRESIÓN

F

43.7

KN

∆A

1.25*10-4

m2

σ

F/∆A

348210.5

KN/m2

ACORTAMIENTO PORCENTUAL DE LA PROBETA SOMETIDA A COMPRESIÓN:

Acortamiento

(∆L/Lo)*100

-21.20%

ENSANCHAMIENTO DEL ÁREA DE LA PROBETA SOMETIDA A COMPRESIÓN:

σ ¿ ): ¿ ¿

∆A

A2-A1

2.35*10(-4)

m2

TIPO DE FRACTURA POR APLASTAMIENTO:

Después de haber sometido a la probeta a un esfuerzo de compresión constante no se obtiene ninguna fractura, se logra visualizar que sufrió un acortamiento con respecto a su longitud inicial. En este tipo de materiales no existe una carga de rotura por compresión ya que se comprime sin romperse lo que genera un fenómeno llamado pandeo.

Probeta de PVC sometida al esfuerzo de compresión con dimensiones finales:

Lf =61 .50 mm , d f =¿

29 mm

Fuente: se realizó el ensayo, con videos y datos virtuales - Laboratorio UTP

8. PRECAUCIONES Y RECOMENDACIONES:

 OBSERVACIONES: 

Para medir la longitud final de la probeta luego de haber estado sometida al esfuerzo de compresión se debe considerar como mínimo realizar 5 veces la medida, y luego utilizar como longitud final el promedio de estas 5 medidas.



La prensa hidráulica se debe usar de forma lenta con cuidado, continua y cuasi estática.



Realizar el trazado de dos líneas de marca verticalmente por toda la superficie de la probeta de PVC, que nos brindará una mejor visualización de la deformación que sufrirá la probeta.



Cuando se observa una deformación notoria se procede a retirar la probeta y analizar su variación de longitud, y los datos elaborados por el software.

 CONCLUSIONES: 

Se ha llegado a demostrar el comportamiento de compresión de la probeta al someterlo al ensayo de compresión.



En la tabla 1:

Se observa que la variación de longitud tiene un resultado negativo, esto se debe a que en el ensayo de la compresión al ejercer esta fuerza sobre la probeta reduce su longitud inicial, de tal manera que la longitud final es menor que la inicial.



En la tabla 2:

Se observa, al momento de ejercer una fuerza mayor sobre la probeta, esta aumenta su variación de longitud, hasta que se deje de ejercer tal fuerza.



En la tabla 3:

Se tiene un Módulo de elasticidad negativo, esto se debe a que la longitud final de la probeta se reduce con respecto a la longitud inicial, dando una diferencia de longitudes negativas.



Se ha llegado a determinar el acortamiento porcentual de la probeta de PVC cuyo valor obtenido fue: 21.20%.

 RECOMENDACIONES: 

Para este tipo de ensayo se debe de tomar como mínimo 5 medidas de la longitud inicial y del diámetro inicial de la probeta para obtener más exactitud.



Se debe usar corrector para realizar las marcas con el mayor cuidado posible sobre la probeta.



Para este tipo de ensayos, se recomienda realizarlo en 7 probetas como mínimo, porque 2 de ellas no van a brindarnos los resultados esperados.



Colocar correctamente la probeta sobre el área de prueba de compresión, para que se genere una deformación uniforme sobre la probeta.



Al colocar la probeta en la máquina de prueba, esta debe estar bien calibrada para así poder realizar la compresión sobre la probeta....