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UNIVERSIDAD CENTRAL DEL

ECUADOR

FACULTAD DE INGENIERÍA, CIENCIAS FÍSICAS

Y MATEMÁTICAS

ESCUELA DE INGENIERÍA CIVIL

ENSAYO DE MATERIALES I

ENSAYO No. 4

TRACCIÓN DE LA MADERA Y TRACCIÓN DEL ACERO A

ESFUERZOS VERDADEROS

Cabrera Valladares Oswaldo Javier

Carrera Castillo Wilson Homero

Loachamin Pruna Marcelo Vinicio

Lucero Rosero Josué David

Mora Hernández José Hernán

Fecha de ejecución: jueves, 28 de abril del 2011 – 14h00 a 17h00

Fecha de entrega: jueves, 05 de mayo del 2011 – 14h00 a 17h00

Subgrupo No. 3

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INTRODUCCIÓN

MADERA DE LAUREL

La madera de Laurel es de liviana a moderadamente liviana, con un peso específico de

0.36 en base a peso seco al horno y volumen verde. Pertenece al mismo rango de

densidad que el Sunsún y Red Alder. Se le determinó un peso verde de 675 kg/m3 (42

lb/pie3), a una humedadde87%.

La contracción radial (3.1%) de Laurel, corresponde a los valores de Laurel blanco y

Sunsún; sin embargo la contracción tangencial es considerablemente más alta que los

valores determinados por Laurel blanco y Sunsún. La razón de contracción es muy

desfavorable. Los puntos de saturación de las fibras para construcción radial y

tangencial son respectivamente 22,6% y 38% de humedad, este último es muy alto, lo

cual se explica por la alta contracción desde el contenido inicial de humedad hasta el 12

% de humedad.omparado con Red Alder, una madera de la misma gravedad específica

Laurel muestra más o menos los mismos valores de resistencia, ligeramente superiores

unos (módulo de elasticidad y trabajo a la carga máxima) e inferiores otros (dureza).

Con respecto a otras especies de Cordia se halla en el promedio en todas las

propiedades, además sobrepasa a amabas en trabajo a la carga máxima y posee una

dureza lateral inferior a Candelero de Venezuela y a Laurel de Centro América. La

madera de Laurel seca bien, la razón de secado es rápida. La razón de contracción

desfavorable, la madera tiende a rajarse y agrietarse, se observan grietas superficiales en

los cortes tangenciales, además la madera tiende a torcerse. Laurel es muy fácil de

trabajar y se logra un acabado liso, excepto por un porcentaje de grano mechudo

después del cepillado. Se halla un contenido de sílice de 0.15%.La madera de Laurel

aunque no es de calidad de Cordia debe ser apropiada para muebles y gabinetes,

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acabado interior y exterior, carpintería en general y construcción interior, ebanistería,

chapa y contrachapado, duelas.

ACERO LAMINADO EN CALIENTE

El acero laminado en caliente es bajo y medio en carbono, y presenta una estructura de

granulado fino que le proporciona elevadas características mecánicas, buena

conformabilidad y excelente soldabilidad. Cuando es combinado con microaleantes

(Nb, Ti, V, etc.) y utilizando los parametrote de proceso adecuados es factible obtener

aceros de alta resistencia y alta tenacidad.

Por estas características, está recomendado especialmente para piezas de estructuras

mecano-soldadas, para el plegado o perfilado, y para el montaje mediante soldadura,

remachado o pegado.

Sin embargo, a diferencia de otros tipos de acero (tratados o recubiertos), no está tan

pensado para soportar las inclemencias del tiempo, o la corrosión que producen ciertos

ámbitos particulares de utilización.

Suele ser utilizado para la fabricación de caños soldados, y en las industrias de la

construcción, automotriz y agropecuaria.

El proceso de laminado consiste en calentar previamente los lingotes de acero fundido a

una temperatura que permita la deformación del lingote por un proceso de estiramiento

y desbaste que se produce en una cadena de cilindros a presión llamado tren de

laminación.

Estos cilindros van conformando el perfil deseado hasta conseguir las medidas

adecuadas. Las dimensiones del acero que se consigue no tienen tolerancias muy

ajustadas y por eso muchas veces a los productos laminados hay que someterlos a fases

de mecanizado para ajustar su tolerancia.

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El tipo de perfil de las vigas de acero, y las cualidades que estas tengan, son

determinantes a la elección para su aplicación y uso en la ingeniería y arquitectura.

Entre sus propiedades están su forma o perfil, su peso, particularidades y composición

química del material con que fueron hechas, y su longitud.

Entre las secciones más conocidas y más comerciales, que se brinda según el

reglamento que lo ampara, se encuentran los siguientes tipos de laminados, se enfatiza

que el área transversal del laminado de acero influye mucho en la resistencia que esta

sujeta por efecto de fuerzas.

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OBJETIVOS

1. Determinar de manera experimental los valores nominales del ensayo a tracción

de una barra de acero laminado en caliente.

2. Determinar de manera experimental los valores verdaderos del ensayo a tracción

de una barra de acero laminado en caliente.

3. Comparar ambos valores y determinar las diferencias.

4. Observar el comportamiento de la madera sujeta a un esfuerzo de tracción

perpendicular a las fibras y clivaje.

5. Observar el comportamiento de la madera sujeta a un esfuerzo de tracción

paralela a las fibras.

EQUIPO UTILIZADO

1. Máquina Universal de 30 [Ton] A5[kN]

2. Defórmetro A25x10-4 [mm]

3. Calibrador A0.05 [mm]

4. Compás de puntas secas

MATERIAL

1. Probeta de acero laminado en caliente (ф=10.22 [mm]; Lo=50.8 [mm])

2. Madera de laurel Lo = 50,8 mm

PROCEDIMIENTO

1. Colocar las probetas de madera sometidas a la tracción en la máquina universal

y observar la forma en que fallan cada una de ellas.

2. Registrar las cargas por las que fallaron cada una de ellas.

3. Colocar la probeta de acero en la máquina universal.

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4. Comenzar a medir su resistencia a la tracción midiendo deformaciones

longitudinales y diámetros instantáneos para incrementos de carga de 5[kN].

5. Pasado los 25[kN] medir las cargas y los díametros instantáneos para incremento

de deformaciones longitudinales de 200x25x10-4[mm].

6. Continuar midiendo hasta la falla por rotura de la probeta.

7. Tabular los datos en un cuadro de valores.

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MADERA

Tracción por una carga paralela a las fibras

Carga de Falla = 5,43 [kN]

En este caso, la probeta falló por un esfuerzo de corte y no por un esfuerzo de tracción.

Tracción en la pieza de madera perpendicular a las fibras:

Carga de Falla = 3,99 [kN]

Clivaje en la pieza de madera:

50,8 [mm]

F

F

50 [mm]

F

F 50 [mm]

50 [mm]

FF 74,5 [mm]

Carga de Falla = 2,24 [kN]

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No. CARGA DEFORM.

1(P)

2 3 4 5

DIAMETRO INSTANT.

ÁREA INSTANT.

(D) (фi) (Ai)

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FOTOGRAFÍAS

Probeta antes del Ensayo Probeta después del EnsayoTipo de Falla: Por corte

Probeta antes del Ensayo Probeta después del EnsayoTipo de Falla: Por Tracción

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Probeta antes del Ensayo Probeta después del Ensayo

Probeta antes del Ensayo Probeta después del EnsayoTipo de Falla: Por Clivaje

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CONCLUSIONES

1. La resistencia del laurel fue bastante alto, por esto se tuvo que utilizar las

dimensiones de las probetas a la mitad, puesto que las mordazas no eran lo

suficientemente resistentes.

2. En el clivaje, las fuerzas que provocan el corte de la pieza son las fuerzas

horizontales que actúan sobre las paredes internas de la probeta.

3. Al medir diámetros instantáneos podemos observar que existe otro tipo de

esfuerzos que con el ensayo de tracción común no se los puede determinar, estos

son esfuerzos y deformaciones verdaderas, cuyos valores empiezan a

diferenciarse de los valores verdaderos pasado el límite proporcional de la

probeta.

4. Los diagramas obtenidos son equivalentes hasta el límite de fluencia de la pieza,

o sea que los valores la rigidez como el esfuerzo de fluencia son los mismos en

los tres diagramas, pasado este límite los diagramas se diferencian el uno del

otro.

5. Los diagramas verdaderos se los puede obtener a partir del cálculo de las

variaciones instantáneas tanto de la sección transversal como de la sección

longitudinal, con un área instantánea y a partir de los esfuerzos y las

deformaciones nominales.

RECOMENDACIONES

1. Debido a la facilidad que ofrecen las secciones circulares de registrar la medida

de la variación de su diámetro es recomendable usar probetas de este tipo, ya

que este diámetro va a ser continuamente medido durante el ensayo.

2. Es necesario utilizar una probeta estándar en sus dimensiones, puesto que al

medir cambios de sección instantáneas cualquier error en la probeta puede

provocar datos y cálculos erróneos.

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APENDICES

CÁLCULOS TÍPICOS:

Área Instantánea

Ai = π ф2 / 4

= π (10,22) 2 / 4

= 82,034 [mm2]

Esfuerzo Nominal

σ = P / A

= (5000 N / 82,034 mm2)

= 60,951 [MPa]

Deformación Nominal

= ΔL / L

= (4x25x10-4 mm /50.8mm)

= 1,969 [mm/mmx10-4]

Esfuerzo Verdadero Transversal

S = P / Ai

= (5000 N / 82,034 mm2)

= 60,951 [MPa]

Deformación Transversal

δ = Ln (Ai / Ao)

= Ln (82,034 mm2 / 82,034 mm2)

= Ln (1) mm/mm

= 0.00 [mm/mmx10-4]

Esfuerzo Verdadero Longitudinal

S = σ (1+ )

= 60,951 MPa (1 + 1,969 mm/mmx10-4)

= 60,963 [MPa]

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Deformación Longitudinal

δ = Ln (1+ )

= Ln (1+ 1,969 mm/mmx10-4)

= 1,968 [mm/mmx10-4]

BIBLIOGRAFÍA

Ensaye e Inspección de los materiales de ingeniería - DAVIS, Harmer.

http://es.wikipedia.org.

PRÁCTICA NO. 4 TRACCIÓN DE LA MADERA Y TRACCIÓN DEL ACERO A ESFUERZOS VERDADEROS