Unidad Temática 2 (Máquinas y Ensayos)
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7/26/2019 Unidad Temtica 2 (Mquinas y Ensayos)
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UNIVERSIDAD TECNOLOGICA NACIONALTECNOLOGIA DE LOS MATERIALESPLAN 1995
UNIDAD TEMTICA 3:
MAQUINAS DE ENSAYOS, CLASIFICACION DE LOS ENSAYOS.
3.1 Mquinas e instrumentos utilizados en el ensayo de materiales.
3.1.1 Caractersticas ms importantes.
3.1.2 Principios de funcionamiento.
3.1.3 Extensmetros. i!ersos tipos.
3.2 Clasificacin de los ensayos "estructi!os y no destructi!os#.
3.3 Perodo econmico de una o$ra% !ida &til de los materiales.
3.' Causas fsicas( qumicas y funcionales de la depreciacin.
3.) Mantenimiento.
3.* +cciones normales y accidentales.
3., Conser!acin y reemplazo.
3.- Enfoque estadstico
3.-.1 Presentacin de datos
3.-.2 alores caractersticos
3./ +plicaciones en la$oratorios.
BIBLIOGRAFIA
0+4 56+7E6 +84+9( 7a$oratorio de Ensayos 4ndustrialesEdiciones 7itenia( :s. +s.( Enero de 1/-,.0C489C 2;1( Edicin del 4...4.( ema< =Clculo de 8esistencia Caracterstica de
>ormi?ones@
0Copias de la 9erie 9cAaun. :i$lioteca B...
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3.1 Mq!"#$ %& E"$#'(.
Principios 5enerales.
7a funcin de ensayar mecnicamente los materiales es estudiar su comportamiento
cuando estn sometidos a un esfuerzo determinado. Para efectuar estos ensayos es de
primordial necesidad contar con un dispositi!o que produzca un esfuerzo deseado y de !alor
perfectamente conocido. Con este dispositi!o el operador podr aumentar o de disminuir el
!alor del esfuerzo que act&a so$re el material( y en cada momento conocer su !alor numrico.
Este dispositi!o se llama =Mquinas de Ensayos@.
El trozo del material que se coloca en la mquina de ensayos se denomina =pro$eta@( lacual se amarra a la mquina por medio de mordazas.
+ctualmente Aay mquinas muy perfeccionadas de muy di!ersos tipos( pero en ?eneral
constan de si?uientes partesu??en$er?er se efect&a con accesorios especiales que
permiten montarlas correctamente( tanto para la realizacin de un ensayo a la traccin o la
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compresin. 5eneralmente se tra$aDa con dos extensmetros enfrentados para realizar el
ensayo. ado que el aparato es de poco peso( la presin a eDercer so$re la pieza de aDuste se
de$e ?raduar de manera tal que permita el Due?o li$re de las palancas. 7a u$icacin correcta
de las palancas la da ?eneralmente el AecAo de que( durante el ensayo( am$os aparatos de$en
arroDar indicaciones muy similares( de lo contrario de$e sospecAarse al?una anomala en la
fiDacin de los extensmetros.
En las i?uras G- y G/ se aprecian la fiDacin de un extensmetro de desarrollo !ertical
y se muestra tam$in un extensmetro de desarrollo Aorizontal.
FIGURA N>. E2&"$?6&2( -44&6*&4&. E$q&6# %& F"+!("#6!&"2(.
FIGURA N9. E2&"$?6&2( # &/(@ 6!+(62!+(.
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Compesmetro.
9e utiliza para determinar el mdulo de elasticidad esttico en pro$etas de Aormi?n
cilndricas de 1) cm de dimetro y 3; cm de altura( como se aprecia en la i?ura G1;.
Consta de dos aros metlicos que se fiDan en la pro$eta cilndrica y que pi!otan alrededor de
un punto fiDo determinado por un !sta?o( que fiDa la lon?itud de medida de referencia o $asedel compesmetro.
7a $ase : es de *@ "1); mm# y su dial comparador puede apreciar como menor lectura
1;0'@ "2() x 1;03mm#.
Como se aprecia en la fi?ura los dos aros o collares( que se acoplan a la pro$eta mediante
tornillos de suDecin dos en el collar superior y tres en el inferior( estn unidos por dos $arras
con tornillos en sus extremos que permiten su retiro para realizar el ensayo( quedando
exclusi!amente la $arra que determina la lon?itud de referencia o $ase del compesmetro.
FIGURA N1
Extensometra Elctrica.
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El extensmetro elctrico se $asa en un AecAo fsico que se refiere a los conductores
elctricos. icAos conductores poseen( como sa$emos( la propiedad de resistir la corriente
elctrica que pasa por ellos. En el caso de la corriente continua esa resistencia se conoce con
el nom$re de resistencia Amica la que est expresada por< 8l
9= ( siendo "1/*'# Aa dado nfasis al adecuado control de calidad del Aormi?n( a fin de
lo?rar una certeza razona$le en las propiedades del >G.
7os conceptos modernos a$arcanG.
2. eterminacin de las propiedades de la mezcla pre!ia.
3. Control de calidad del >G ela$orado so$re la $ase de ensayos mecnicos so$re mezclas
endurecidas.
'. erificacin de estructuras ya eDecutadas.
a# Extraccin de testi?os.
$# Ensayos no destructi!os.
c# Ensayos de car?as de la estructura.
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F!4# N11. Puente de QAeatstone< a# simple( $# con extensmetro compensador de temperatura.
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Ensayo Mecnico de Pro$etas Moldeadas con el >G Empleado en la Estructura.
Es el mtodo ms se?uro para determinar la calidad del >G que se est ela$orando. o se
pretende conocer la resistencia real del >G colocado en la estructura( sino exclusi!amente
conocer la calidad del >G que se reci$e o que se prepara en la misma o$ra.
El criterio ms ?eneralizado es el de extraer muestras representati!as del >G que se estcolocando con la periodicidad que depende del tipo de control.
7a forma de moldear( curar y enca$ezar se !ern en ecnolo?a del >ormi?n.
radicionalmente las calidades de los >G endurecidos se Aan expresados en trminos de
!alores medios o mnimos( para un conDunto determinado de pro$etas.
+ctualmente se sostiene que nin?uno de los dos mtodos permite tener una idea certera
so$re la !erdadera capacidad portante de la estructura.En el 1G caso la &nica informacin que se o$tiene es un n&mero que separa al conDunto de
resultados en dos mitades( una que la supera y otra que no la alcanza.
El pro$lema que se plantea es que no sa$emos en que ma?nitud podrn lle?ar a diferir los
!alores indi!iduales correspondiente a ese );R inferior del promedio con respecto de ste
"puede lle?arse a un promedio de 2); I?cm2con cuatro pro$etas de 21; J 2'; J 2*; y 2/;
I?cm2como con cuatro pro$etas de 1); J 2;; J 3;; y 3); I?cm2#.
En cuanto al 2G criterio( tampoco permite lo?rar un conocimiento adecuado del conDunto
estructural puesto que ese !alor mnimo puede corresponder a una parte aislada que no es
representati!a del conDunto "2 conDuntos de pro$etas pueden tener el mismo !alor mnimo
pero corresponder a Aormi?ones de muy distinta =calidad@#.
Estos incon!enientes lle!aron a orreDa a la $&squeda de nue!os conocimientos para la
determinacin de la calidad( emplendose la Estadstica.
+plicacin de la Estadstica.
9i los !alores o$tenidos en determinaciones numricas de muestras extradas al azar se
analizan en su conDunto( se o$ser!a que si se calcula la media aritmtica mucAos de los
!alores presentarn pequeFas diferencias numricas( en ms o menos con respecto a la mediaaritmtica( y los menos diferirn en cantidades mayores "tam$in en ms o en menos# Aasta
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que por encima o de$aDo de cierta diferencia ya no aparecern !alores. 9 representamos lo
dicAo ?rficamente( indicando en a$scisas las ma?nitudes medidas y en ordenadas los
porcentaDes con respecto al total de o$ser!aciones o n&mero de o$ser!aciones de esa
ma?nitud( se comprue$a que los extremos de las ordenadas trazadas tienden a u$icarse
si?uiendo el trazado de una cur!a simtrica que lle?a a su mximo en coincidencia con la
media aritmtica y que se Aar asintota con el eDe de las a$scisas. Esta cur!a se corresponde
en situaciones ideales con la =Campana de 5auss@ para distri$ucin normal.
1# El punto para el cual la tan?ente a la cur!a es Aorizontal corresponde al ms alto !alor
porcentual de o$ser!aciones "frecuencia# y su a$scisa es el promedio aritmtico de todos
los !alores porcentuales del uni!erso en estudio.
2# >acia la izquierda y derecAa de la ordenada mxima la cur!a presenta ordenadas tanto
menores cuanto mayor es la distancia en a$scisas con respecto a la de la media aritmtica.En el lmite la cur!a se Aace asinttica al eDe de las a$scisas en sus dos ramas.
3# El rea limitada por la cur!a y el eDe de las a$scisas representa( en una cierta escala( a la
totalidad del uni!erso en estudio.
Por ciento pro$a$le del total de resultados disponi$les( comprendidos entre la cur!a de distri$ucin normal
el eDe de a$scisas y las !erticales trazadas por las a$scisas S$m 6 9
'# ado que la cur!a es simtrica( la ordenada correspondiente a la media T( di!ide al
uni!erso en dos mitades ");R de !alores superiores a T y );R de !alores inferiores#.
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)# >acia am$os lados de T la cur!a presenta puntos de inflexin( que se encuentran
distanciados en las escalas de las a$scisas en el !alor =9@ denominado =des!iacin
normal@( que se calcula del si?uiente modo se adopt 6 N 1(*)( por lo que el rea del sector u$icado a la
derecAa de la a$scisa V$I alcanza el /)R del uni!erso /)R# de
ser superada por las mezclas ela$oradas.
Es decir que cuando se esta$lece un !alor dado para V$I( se est aceptando el ries?o
calculado que en el conDunto de la estructura exista una fraccin no superior al )R de lu?ares
donde la tensin del >G no alcance el !alor de la caracterstica( considerando a su !ez que el
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>G de la estructura alcanza la mxima solicitacin en ciertos puntos "por eDemplo( zona central
de !i?as#. 7a pro$a$ilidad que las mezclas ms d$iles queden u$icadas en esos puntos puede
considerarse desprecia$le y adems a V$Ise le aplica un coeficiente de se?uridad que nos
pone a cu$ierto de ese u otros e!entos.
8elacin entre V$m y V$I.
9a$emos que< S S " ( #$I $m= 1 1 *)
=
1
101(*)
S
S
$m
$I
9i fiDamos !alores para =9
$mSo$tenemos las correspondientes relaciones
S
S$m$IG de$en
ase?urarse que se lo?ren los !alores fiDados para V$I. Con el fin de lo?rar este o$Deti!o(
de$en proyectarse las mezclas con !istas a alcanzar !alores promedios "V$m# que sern tantos
mayores que V$I( cuanto mayor sea .
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e aqu sur?e la necesidad de incrementar el control de la eDecucin del Aormi?n( dado que
en la medida que las mezclas correspondientes a distintos pastones sean Aomo?neas( los
!alores de V$ise Aarn menores( lo mismo ocurrir con y consecuentemente con
S
S$m
$I
.
Como el contenido de cemento en el >G( a i?ualdad de los dems factores( es
directamente proporcional a V$m ( no ca$e duda que se lo podr disminuir( disminuyendo la
relacinS
S$m
$I
( es decir . En el si?uiente ?rfico puede o$ser!arse como puede lo?rarse la
misma resistencia caracterstica "V$I# para diferentes V$m( y como para una misma V$m(
las V$I pueden ser diferentes.
El P8+E> esta$lece la posi$ilidad de eDercer distintos ?rados de control de la
ela$oracin del >G. Estos ?rados se sintetizan en 3 cate?oras denominadas;,>
1.
SS
S ($m
$i$mn
= = = 2'2;
2;1 *,I? cm
12 I?cm
2
2
. ( )9
n
$i $m=
= S S (
2
,2-' - I? P cm
12 9 N 2)(,
2 '
3. = = 9
$mS
(
(
2) ,
2;1 *, N ;(12,
;. S SS " ( # ( ($I $m $I= = = "101(,- ;(12,# I? P cm21 1 ,- 2;1 *, 1)* 1
Consideracionesallar la
ecuacin de esta recta.
S(/+!?". Comparar los !alores de W o$tenidos con las rectas de aproximacin( con los dados en la
a$la 1302 del Pro$lema 3"$#. [ Cul sera el !alor estimado de W cuando T N 1; \.
S(/+!?"