UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA

FACULTAD DE INGENIERA

DEPARTAMENTO DE INGENIERA CIVIL Y AGRCOLA

MECNICA DE SOLIDOS

DIAGRAMAS DE ENSAYOS ESFUERZO/DEFORMACIN PARA DIFERENTES MATERIALES

LUIS FELIPE SALAZAR MAYORGA

CDIGO: 25422465

9 DE FEBRERO DE 2015

ACERO

El diagrama de esfuerzo/deformacin del acero se obtiene llevando a cabo un ensayo de tensin sobre una probeta cuya rea de la seccin transversal es conocida. Adems, sobre la probeta existen dos marcas de calibracin separadas a una distancia , denominada longitud base de la probeta. Para realizar la prueba, la probeta se ubica en una mquina de ensayo que aplica una carga concentrada . Para cada aumento de carga , la distancia entre las dos marcas de la probeta tambin aumenta. La distancia se mide con un indicador de caratula, y el alargamiento se registra para cada valor de . Para cada par de puntos y , el esfuerzo se obtiene dividiendo entre el rea A0 de la seccin transversal horizontal y la deformacin dividiendo entre la longitud original L0.La grfica esfuerzo/deformacin para el acero se caracteriza por presentar varias zonas con comportamientos diferentes. En la zona elstica, la deformacin es directamente proporcional al esfuerzo y esta relacin est dada por el mdulo de elasticidad que para cualquier tipo de acero esta alrededor de 2*106 Kgf/cm2. Tambin se presenta un comportamiento plstico, en el cual el esfuerzo permanece prcticamente constante y la deformacin aumenta, y una zona de endurecimiento donde el material retoma tensin para seguir deformndose hasta llegar a la carga mxima a partir de la cual el material sigue deformndose hasta fracturarse. Para el acero estructural A-36 usado en la construccin de estructuras la deformacin en el punto de falla es de 0,20 y el acero presforzado presenta la resistencia ms alta de las mostradas (240 Ksi). La deformacin del acero a partir de la fluencia (zona plstica) se denomina ductilidad, la cual es una cualidad muy importante de este material como material estructural.CONCRETO

El diagrama esfuerzo/deformacin del concreto se obtiene mediante un ensayo que consiste en aplicar una carga axial de compresin a un cilindro de este material en una mquina de ensayo, a una velocidad que se encuentra dentro de un rango establecido hasta que se fracture. La resistencia a la compresin del espcimen se calcula dividiendo la carga mxima alcanzada durante el ensayo entre el rea de la seccin transversal del espcimen. Tambin, es importante establecer el tipo de fractura (forma). El diagrama muestra que los diferentes tipos de concreto presentan un comportamiento frgil, es decir, este material no presenta recuperacin sino que se deforma hasta fracturarse.En nuestro pas se pueden tener concretos con una resistencia a la compresin buena, con valores tpicos de carga mxima entre 210 y 350 kgf/cm2, como se observan en la grfica. Sin embargo, se producen concretos actualmente de alta resistencia con valores de hasta 1200 kgf/cm2. La resistencia del concreto depende de varios factores: Relacin agua-cemento; Propiedades y proporciones de los constituyentes del concreto; Mtodo de mezclado y curado del concreto; Edad del concreto; Condiciones de carga; y Forma y dimensiones del elemento.Por lo anterior, es difcil determinar el mdulo de elasticidad del concreto con exactitud, sin embargo, la ASTM recomienda que este debe ser calculado a partir de la pendiente que une los puntos de la curva correspondiente a una deformacin de 5*10-5 y al 40% de la carga mxima que resiste el material, zona donde la deformacin es directamente proporcional al esfuerzo (zona elstica).MADERA ESTRUCTURAL

Para obtener diagramas de esfuerzo/deformacin de la madera es necesario realizar pruebas de esfuerzos (tensin o compresin), utilizando probetas extradas de la madera en estudio, para determinar los esfuerzos a los que esta puede ser sometida. Para obtener resultados confiables se necesitan probetas de madera con un 12% de humedad (estado seco) y con un 30% de humedad (estado verde), adems hay que tener en cuenta la direccin de las fibras en las que actan los esfuerzos que est soportando, ya sea en forma paralela o perpendicular a las fibras. Estos dos factores junto con la densidad y la temperatura definen las propiedades mecnicas de la madera y su resistencia.El diagrama esfuerzo/deformacin se caracteriza por tener un comportamiento frgil, con una zona elstica donde la deformacin es proporcional al esfuerzo y otra zona donde el material se deforma hasta fracturarse. La resistencia a la tensin paralela a la fibra en probetas pequeas libres de defectos, es aproximadamente dos veces la resistencia a la compresin paralela a la fibra. El valor del esfuerzo de rotura para el ensayo de tensin paralela a la fibra vara entre 500 y 1500 kg/cm2. La madera tiene menor resistencia a los esfuerzos de tensin perpendicular a la fibra, porque a este esfuerzo se opone, nicamente, la adherencia entre las fibras, que por ser muy pequea permite la rotura con esfuerzos muy reducidos, que van entre 20 y 40 kg/cm2. En trminos generales, la madera responde de mejor forma a tensin que a compresin. Para el mdulo elstico de la madera, los resultados obtenidos en maderas tropicales, el modulo obtenido en un ensayo de compresin paralelo a la fibra es mayor que el obtenido en un ensayo de flexin. Las maderas latifoliadas tienen un mdulo elstico mayor que las conferas.PLSTICOS ESTRUCTURALES

Los plsticos reforzados con fibras (FRP) usados como refuerzo en el concreto reforzado permiten estructuras ms livianas, fciles de ensamblar y libres del deterioro causado por la corrosin del acero. Los FRP estn hechos de fibras orgnicas o sintticas de gran resistencia, la mayora de las cuales estn ensambladas en una matriz resinosa. Los FRP disponibles comercialmente estn hechos de fibras de carbono (CFRP), aramida (AFRP) y vidrio (GRFP) impregnados con una resina. Se obtienen en formas de varilla, platinas, mallas y cables para el refuerzo del concreto reforzado y presforzado. En el diagrama de esfuerzo/deformacin se puede observar que los PRF presentan un comportamiento completamente elstico (lineal), donde la deformacin es directamente proporcional al esfuerzo hasta alcanzar el punto de falla. El CFRP y el AFRP por ejemplo, presentan mayor resistencia a la del acero. Entre otras ventajas de estos materiales se encuentran la excelente resistencia a la corrosin y un coeficiente de expansin trmica axial bajo, especialmente para las CFRP. Entre sus desventajas se encuentran: Presentan un bajo mdulo de elasticidad ; Una baja deformacin unitaria en la falla; y que los refuerzos de FRP tienen una masa entre una quinta y una sptima parte de la correspondiente al refuerzo de acero del mismo dimetro. El CFRP resiste un esfuerzo mximo aproximada de 2,4 GPa siendo uno de los FRP ms resistentes, mientras que el vidrio GRFP resiste un esfuerzo mximo de aproximadamente 1,3 GPa.

REFERENCIAS

Beer, F., Johnston, e. Mecnica de materiales, McGraw Hill 2010.

http://www.monografias.com/trabajos72/diagrama-esfuerzo-deformacion/diagrama-esfuerzo-deformacion2.shtml

http://www.construaprende.com/docs/tesis/293-concreto-presforzado?start=6

http://www.scielo.org.mx/scielo.php?pid=S1405-77432013000200012&script=sci_arttext

http://catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos/lic/montero_l_v/capitulo2.pdf

http://www.ptolomeo.unam.mx:8080/xmlui/bitstream/handle/132.248.52.100/512/A7.pdf?sequence=7

http://webdelprofesor.ula.ve/arquitectura/argicast/publicaciones/Fundamentos%20de%20Dise%F1o%20Estructural_Materiales.pdf

http://www.bdigital.unal.edu.co/6167/20/9589322824_Parte6.pdf

http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/sedes/manizales/4080020/Lecciones/Capitulo%203/LOS%20PLASTICOS%20ESTRUCTURALES.HTM

http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/sedes/manizales/4080020/Lecciones/Capitulo%203/ACERO%20ESTRUCTURAL.htm