l ensayo a compresion
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Centro Universitario de Oriente
CUNORI
Laboratorio de Resistencia de Materiales I
Ing. Manuel ÁlvarezIngeniería Civil
Practica 2:Ensayo a Compresión en Materiales Dúctiles y Frágiles
Integrantes:María Fernanda Cardona López 201244711Rosa Marina Hernández 201146222Allan Gustavo Reyes Picén 201146214
Chiquimula 08 de septiembre de 2014
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Objetivos
Estudiar el comportamiento del material cuando están sometidos a cargas decompresión.
Estudiar las técnicas y normas utilizadas para realizar el ensayo de compresión enlos materiales.
Evaluar las propiedades mecánicas de los materiales cuando están sometidos acargas de compresión
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Introducción
El ensayo de compresión estudia el comportamiento de los materiales sometidos a unesfuerzo de compresión por medio de una máquina de prueba de materiales, ideal paraobtener un aplastamiento o una ruptura total del material. El ensayo de compresión espoco frecuente; por lo general, se someten a ellos materiales que prácticamente trabajansólo a este esfuerzo, tales como fundiciones, metales para cojinetes, piedras, hormigón,etc.En este ensayo se diferenció las rupturas de materiales frágiles como la fundición gris ydúctil como el acero. Y se pudo determinar de acuerdo al tipo de falla las propiedades decada material.
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QUE ES EL ENSAYO A COMPRESION
En ingeniería, el ensayo de compresión es un ensayo técnico para determinar la
resistencia de un material o su deformación ante un esfuerzo. En la mayoría de los casos
se realiza con hormigones y metales (sobre todo aceros), aunque puede realizarse sobre
cualquier material.
Se suele usar en materiales frágiles.
La resistencia en compresión de todos los materiales siempre es mayor o igual que
en tracción.
COMO SE HACE EL ENSAYO A COMPRESION1.- Siguiendo el reglamento colocamos el equipo de seguridad de manera adecuada(gafas protectoras, calzado adecuado, camisola, protectores auditivos).2.- Colocamos los herramentales a nuestro alcance (platos, probeta, extensómetro,
máquina de ensayo universal, calibrador vernier).
3.- Realizamos mediciones y dibujo de la probeta antes del ensayo.
4.- En la práctica anterior trabajamos con la máquina universal así que esta vez es más
rápido y cómodo familiarizarnos con ella.
5.- Seleccionar el rango de carga (en el primer ensayo 20,000 en el segundo 10,000 y en el
tercero 25,000).
6.- Colocar el papel milimétrico en el tambor de la máquina para graficar los ensayos.
7.- Encendemos la máquina y esperamos unos minutos a que se nivele el sistema
hidráulico.
8.- Colocamos el plato superior en el fuente móvil, y en el centro de la base de la máquina
universal colocaremos el plato inferior tomando mediciones para obtener su centro
exacto.
9.- De acuerdo a los resultados anteriores colocamos de manera acertadamente céntrica
la probeta.
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0- Bajar el fuente móvil (o inferior) hasta que el plato superior haga contacto con la
probeta (si es posible mantenemos una distancia de alrededor de 2.0mm +- 1.0mm entre
la probeta centrada y el plato superior.
11.- Colocar de manera correcta el extensómetro en el mismo sentido principal de la
máquina para poder observar mediciones.
12.- Se inicia el control de la carga abriendo la válvula de control.
13.- Al comenzar la carga en el indicador se observa el desplazamiento que proporciona el
indicador de caratula del extensómetro formando una tabla de relación carga-
desplazamiento.
14.- Al alcanzar una carga máxima de acuerdo a los estándares e instrucciones se detiene
la carga, se cierra la válvula y se apaga la máquina.
15.- Retiramos con cuidado el extensómetro.
16.- Realizamos mediciones y dibujos de la probeta después del ensayo.
17.- Se repite desde el paso 3 para las siguientes dos probetas con la carga
correspondiente.
QUE RESULTADO ARROJA EL ENSAYO A COMPRESION
RELACION DE ESBELTEZ:El comportamiento de las columnas depende, en buena medida, de su esbeltez, es decir,
de la relación entre su longitud y las dimensiones de las secciones transversales. Otro
factor importante que define el comportamiento de columnas son las condiciones de
apoyo de sus secciones extremas (factor de longitud efectiva, K).
De acuerdo con su relación de esbeltez, las columnas se clasifican en: columnas cortas,
intermedias y largas o esbeltas. Se está considerando, que el pandeo local no es crítico.
Los valores que se indican a continuación representan el coeficiente que separa el pandeo
inelástico del elástico para diferentes tipos de aceros estructurales utilizados enmiembros en compresión axial.
LIMITE DE FLUENCIA:
El límite de fluencia es el punto donde comienza el fenómeno conocido como fluencia,
que consiste en un alargamiento muy rápido sin que varíe la tensión aplicada en un
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ensayo de tracción. Hasta el punto de fluencia el material se comporta elásticamente,
siguiendo la ley de Hooke, y por tanto se puede definir el módulo de Young. No todos los
materiales elásticos tienen un límite de fluencia claro, aunque en general está bien
definido en la mayor parte de metales.
También denominado límite elástico aparente, indica la tensión que soporta una probetadel ensayo de tracción en el momento de producirse el fenómeno de la cedencia o
fluencia. Este fenómeno tiene lugar en la zona de transición entre las deformaciones
elásticas y plásticas y se caracteriza por un rápido incremento de la deformación sin
aumento apreciable de la carga aplicada.
MODULO DE RESILIENCIA:En ingeniería, se llama resiliencia de un material a la energía de deformación (por unidad
de volumen) que puede ser recuperada de un cuerpo deformado cuando cesa el esfuerzo
que causa la deformación. La resiliencia es igual al trabajo externo realizado para
deformar un material hasta su límite elástico.
QUE ES FRAGUADO:
El fraguado es el proceso de endurecimiento y pérdida de plasticidad
del hormigón (o mortero de cemento), producido por la desecación y re cristalización de
los hidróxidos metálicos —procedentes de la reacción química del agua de amasado— con
los óxidos metálicos presentes en el clínker que compone el cemento.
También se denomina fraguado al proceso de endurecimiento de la pasta de yeso o
del mortero de cal.
En el proceso general de endurecimiento del hormigón se presenta un estado de fraguado
inicial en que la mezcla pierde su plasticidad. Se denomina fraguado final al estado en el
cual la consistencia ha alcanzado un valor muy apreciable. El tiempo comprendido entre
estos dos estados se llama tiempo de fraguado de la mezcla que se estima en unas diez
horas, aunque varía dependiendo de la humedad relativa, temperatura ambiente, etc.
Se pueden añadir aditivos retardantes o acelerantes del fraguado que permiten su mejor
manejo en obra.
Diseño de MezclaEs un proceso que consiste en calcular las proporciones de los elementos que forman el
concreto, con el fin de obtener los mejores resultados.
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Existen diferentes métodos de Diseños de Mezcla; algunos pueden ser muy complejos
como consecuencia a la existencia de múltiples variables de las que dependen los
resultados de dichos métodos, aún así, se desconoce el método que ofrezca resultados
perfectos, sin embargo, existe la posibilidad de seleccionar alguno según sea la ocasión.
En oportunidades no es necesario tener exactitud en cuanto a las proporciones de loscomponentes del concreto, en estas situaciones se frecuenta el uso de reglas generales, lo
que permite establecer las dosis correctas a través de recetas que permiten contar con
undiseño de mezcla apropiado para estos casos.
OBSERVACIONES DEL ENSAYOLa identificación, las dimensiones, las cargas críticas, las lecturas compresométricas (en
caso de que hayan sido tomadas), el tipo de la falla, incluyendo los croquis, se registran en
una forma apropiada al tipo de ensayo y la extensión de los datos a tomar. Los materialesquebradizos comúnmente se rompen ya a lo largo de un plano diagonal, o ya con una
fractura en forma de cono o pirámide, ocasionalmente denominada fractura en forma de
reloj de arena (véase la Fig. 5.28). El hierro fundido usualmente falla a lo largo de un plano
inclinado, y el concreto exhibe una fractura de tipo cónico. Tales fracturas son
esencialmente fallas por corte.
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En la Fig. 5.29 se muestra por medio del círculo de esfuerzos de Mohr, el estado de
esfuerzo al ocurrir la falla en un elemento sometido a un esfuerzo principal uniforme en
solamente una dirección. De la representación de los ángulos de ruptura en el diagrama
circular de Mohr se puede demostrar que a = 45° - Ǿ/2 o θ= 45° + Ǿ/2.
Efecto de las variables importantes.
El efecto del tamaño y de la forma de las probetas de materiales quebradizos sobre la
resistencia a la compresión queda ilustrado por los resultados de una investigación del
concreto resumidos en la Tabla 5.4.
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La ASTM da factores de corrección a aplicar a la resistencia de probetas de concreto
tomados de estructuras de concreto paraobtener resistencias equivalentes a las delcilindro normal con CJ.2: relación entre longitud y diámetro de 2, según se muestra en la
tabla 5.5.
Las resistencias a la compresión relativas de los cilindros grandes de concreto están
ilustrados en la Tabla 5.6. Estos datos se han resumido de ensayos realizados por la
Agencia de Rehabilitación de los Estados Unidos.
• R. F. Blanks y C. C. McNamara, "Mass Concrete Tests in Large Cylinders"
(Ensayos de Concreto Ciclópeo en Cilindros Grandes),
PTOC. ACI, Vol. 31, 1935, y discusión en el Vol. 32, 1936.
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Las condiciones extremas en el momento del ensayo, el método de rematación, y las
condiciones extremales antes del rematado pueden tener un efecto pronunciado sobre la
resistencia a la compresión de cilindros de concreto para ensayos (565, 566). Los cilindros
moldeados con placas maquinadas para producir extremos convexos y ensayados sin
remate arrojan reducciones pronunciadas de la resistencia aun para una pequeña
cantidad de convexidad. Para una convexidad de sólo 0.01 plg en un cilindro de 6 plg de
diámetro, ensayos de proporciones de 1: 2 y 1: 5 han acusado reducciones de la
resistencia de aproximadamente 35 y 20% respectivamente [565]. Esto demuestra la
importancia de tener extremos planos en las probetas. También han demostrado que
mientras más alta sea la resistencia a la compresión del material del remate, más alta será
la resistencia indicada del concreto y menor el efecto de los extremos irregulares antes del
rematado sobre la resistencia indicada. Con cabeceo de yeso o munición de acero la
resistencia indicada del concreto normal puede reducirse tanto como un 10% aun para
cilindros con extremos planos, pero para extremos irregulares antes del rematado, las
resistencias pueden reducirse hasta en un 25%.
Los resultados de ensayos que muestran las resistencias relativas obtenidas con
varios tipos de cabeceo se resumen en la Tabla 5.7.
Nota: Los cilindros con extremos normales planos y cabeceo de Hydrostone tomados con
una resistencia relativa de 100.
a G. E. Troxell, "The Effect of Capping Methods and End Conditions before Capping upon
the Compressive Strength of Concrete Test Cylinders", (El Efecto de los Métodos de
Rernatación y las Condiciones Extremales antes del Rematado sobre la Resistencia a la
Compresión de los Cilindros de Prueba de Concreto), Proc. ASTM, Vol. 41, 1941.
b Un compuesto de gilsonita; resistencia a 1 hr 5000 lb/plg'; módulo, 1.6 X 10" Ib/plg2. ,
Una mixtura de sulfuro y sílice; resistencia a las 24 hr, 8500 lb/plg'; módulo 2.2 X ID"
lb/plg'.
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d Munición de acero de 1/16 plg. Aceitada. Resultados prácticamente iguales con
munición seca .
e Un compuesto de gilsonita; resistencia a 1 hr, 1 700 lb/plg'; módulo 0.5 X lOS lb/plg'.
f Planos, pero no perpendiculares al eje. Pendiente de 3/16 plg en 3 plg de diámetro.
g Protuberancia esférica de 3/16 plg.
h Depresión esférica de 3/16 plg.
La velocidad de ensaye tiene un efecto definido sobre la resistencia a la compresión
aunque el efecto es usualmente muy pequeño dentro de los rangos de velocidad usados
en el ensaye ordinario. Los resultados de los ensayos sobre el concreto indican que la
relación entre la resistencia y la velocidad de carga es aproximadamente logarítmica -mientras más rápida es la velocidad más alta es la resistencia indicada [581, 582]. La
resistencia de una probeta cargada, digamos, a 6000 lb/plg2/min sería, aproximadamente
15% mayor que la resistencia de una probeta cargada a 100 lb/plg/min. El módulo de
elasticidad también parece aumentar con la velocidad de carga, aunque la mayoría de los
observadores han atribuido este efecto a la reducción del creep durante el periodo de
ensayo.
Para el efecto de la estructura interna sobre la resistencia de varios materiales,
véase la Ref. 141 en los capítulos acerca de las propiedades de la madera, la piedra, el
ladrillo, el concreto, el hierro y el acero. Para el efecto del flambeo principal y local de los
elementos sobre su resistencia a la compresión.
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Cálculos
Material Dúctil
Tabla 1. Material Dúctil
No. Cargaen (Kg)
ec Reducción DeformaciónUnitaria
Esfuerzo
1 1100 11 0.011 0.00275 622.472666
2 2100 21 0.021 0.00525 1188.35691
3 3100 32 0.032 0.008 1754.24115
4 4100 41 0.041 0.01025 2320.12539
5 5100 52 0.052 0.013 2886.00963
6 6100 63 0.063 0.01575 3451.89388
7 7100 80 0.08 0.02 4017.77812
8 8100 150 0.15 0.0375 4583.66236
9 9100 169 0.169 0.04225 5149.5466
10 10100 206 0.206 0.0515 5715.43084
11 11100 252 0.252 0.063 6281.31509
12 12100 302 0.302 0.0755 6847.19933
13 13100 362 0.362 0.0905 7413.08357
14 14100 435 0.435 0.10875 7978.96781
15 15100 632 0.632 0.158 8544.85205
40 mm
15 mm
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Grafica 1. Material Dúctil
Esfuerzo-Deformación
Deformación del Acero
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
9000
0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18
E s f u e r z o σ
Deformacion Unitaria ε
Esfuerzo-Deformacion
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Material Frágil
Tabla 2. Material Frágil
No Carga(lb)
Lectura deDeformometro
Reducción Deformación Unitaria Esfuerzo
eL eT L T L T
1 5000 2 0 0.002 0 6.56168E-05 0 12.4365122
2 10000 7 2 0.007 0.000508 0.000229659 3.3333E-05 24.8730243
3 15000 10 5 0.01 0.00127 0.000328084 8.3333E-05 37.3095365
4 20000 14 8 0.014 0.002032 0.000459318 0.00013333 49.7460486
5 25000 20 11 0.02 0.002794 0.000656168 0.00018333 62.1825608
6 30000 24 14 0.024 0.003556 0.000787402 0.00023333 74.6190729
7 35000 30 18 0.03 0.004572 0.000984252 0.0003 87.0555851
8 40000 36 22 0.036 0.005588 0.001181102 0.00036667 99.4920973
9 45000 44 27 0.044 0.006858 0.00144357 0.00045 111.928609
10 50000 53 31 0.053 0.007874 0.001738845 0.00051667 124.365122
11 61000 65 40 0.065 0.01016 0.002132546 0.00066667 151.725448
12 71000 83 52 0.083 0.013208 0.002723097 0.00086667 176.598473
13 81000 104 64 0.104 0.016256 0.003412073 0.00106667 201.471497
14 91000 128 82 0.128 0.020828 0.004199475 0.00136667 226.344521
15 101000 157 102 0.157 0.025908 0.005150919 0.0017 251.217546
12 pulgadas
6 pulgadas
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14
Grafica 2. Esfuerzo- Deformación Longitudinal
Grafica 3. Esfuerzo-Deformación Transversal
0
50
100
150
200
250
300
0 0.001 0.002 0.003 0.004 0.005 0.006
E s f u e r z o
Deformacion Longitudinal
Esfuerzo-Deformacion Longitudinal
0
50
100
150
200
250
300
0 0.0002 0.0004 0.0006 0.0008 0.001 0.0012 0.0014 0.0016 0.0018
E s f u e r z o
Deformacion Transversal
Esfuerzo-Deformacion Transversal
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Deformación del Concreto
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16
AnexosNORMAS UTILIZADAS:ASTM E9-89A
Estos métodos de ensayo cubren los aparatos, las muestras, y el procedimiento para las
pruebas de compresión axial de carga de materiales metálicos a temperaturaambiente. Para conocer los requisitos adicionales relativos a los carburos cementados.
Anteriormente bajo la jurisdicción del Comité E28 sobre pruebas mecánicas, estos
métodos de ensayo fueron retirados en marzo de 2009 en conformidad con el artículo
10.5.3.1 del Reglamento de los Comités de Administración técnicos de ASTM, que exige
que las normas se actualizarán para el final del octavo año desde la fecha de aprobación
última.
1. Ámbito de aplicación
1.1 Estos métodos de ensayo cubren los aparatos, las muestras, y el procedimiento para
las pruebas de compresión axial de carga de materiales metálicos a temperatura
ambiente. Para conocer los requisitos adicionales relativos a los carburos cementados.
Nota 1 - Para las pruebas de compresión a temperaturas elevadas, vea E209 práctica.
1.2 Los valores indicados en unidades pulgada-libra deben ser considerados como el
estándar. Los valores equivalentes métricas citada en la norma puede ser aproximada.
1.3 Esta norma puede involucrar materiales peligrosos, operaciones y equipos. Esta norma
no pretende tratar todos los problemas de seguridad asociados con su uso. Es
responsabilidad del usuario de esta norma establecer prácticas de seguridad y salud y
determinar la aplicabilidad de las limitaciones reguladoras antes de su uso.
2. Documentos de Referencia
Los documentos que se enumeran a continuación se hace referencia en el estándar de
tema, pero no se proporcionan como parte de la norma.
Normas de ASTM
B557 métodos de prueba para la tensión de prueba forjado y fundición de aluminio y
productos de aleación de magnesio Prácticas E4 para la verificación de la Fuerza de
Máquinas de prueba E6 Terminología relacionada con los métodos de Ensayos Mecánicos
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Práctica E83 para la verificación y clasificación de los sistemas de Extensómetro E 111
Método de prueba para módulo de Young, módulo tangente, y Módulo de acordes
Especificación E171 para Atmósferas de acondicionamiento y las pruebas materiales de
barrera flexible E177 Práctica para el uso de la precisión de los Términos y sesgo en los
métodos de prueba ASTM E209 Práctica para pruebas de compresión de los materiales
metálicos a temperaturas elevadas con velocidades de calentamiento convencional o
rápida y velocidades de deformación E251 métodos de prueba para las características de
rendimiento de la cepa metálico de resistencia en condiciones de servidumbre de
medidores E691 Práctica para la realización de un estudio entre laboratorios para
determinar la precisión de un método de prueba axial de compresión; disparaba; bloques
de apoyo; pandeo; compreso; plantilla de hoja de compresión, diagrama de tensión-
deformación, sub-prensa, máquina de ensayos, número de código ICS 77.040.10.
ASTM E 9-70
Este método cubre los aparatos y procedimiento de compresión de metales a
temperatura ambiente.
Nota 1: excepto aquellos provisionales de este método que tal vez necesitan una
especificación individual para algún método o material en particular.
Nota 2: los valores estándares son aquellos utilizados en E.U. los valores utilizados o
equivalentes pueden ser aproximados.
Los datos obtenidos de un ensayo de compresión incluyen fuera de compresión, el punto
de compresión, el módulo de elasticidad, y para algunos materiales de la resistencia a la
compresión. En el caso de un material que falla en la compresión de una fuerza que
rompe la resistencia a la compresión tiene un valor definitivo. En
el caso de un materialque no fallar en el ensayo de compresión por un por fuerza de
ruptura es arbitraria y dependiendo del grado de distorsión es que se considera como una
indicación de fracaso total del material. resistencia a la compresión de
las muestras rectangulares o tipo dehoja-rara vez se puede determinar porque por lo
general se produce un pandeo localeantes de la resistencia a la
compresión del material que se llegó. Definiciones de los términos los niños? o plazo en
relación con las pruebas de compresión es definido en la norma astm e6. plazo en
relación a los métodos de las pruebas mecánicas se considerará que se
aplica alos términos o + utilizados en estos métodos de control de compresión.
aparatos.
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