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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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15

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.