MECÁNICA MANUAL DE PRACTICAS DE LABORATORIO DE SOLIDOS I. Facultad de Ciencia, Tecnología y Ambiente Ingeniería Civil. 1 Mecánica de Solidos I

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1 MECÁNICA DE SOLIDOS I MANUAL DE PRACTICAS DE LABORATORIO Facultad de Ciencia, Tecnología y Ambiente Ingeniería Civil 1 Mecánica de Solidos I

2 Manual Practicas de Laboratorio Mecánica de Solidos I Elaborado por: Br. Adriana Massiel Bello Herrera Br. Henry Ramón Rodríguez González Revisado por: Ing. Jean Carlos Gutiérrez Gutiérrez Encargado de Laboratorio de Ingeniería Aprobado por: Ing. Otoniel Baltodano Peña Coordinador Ingeniería Civil UNIVERSIDAD CENTROAMERICANA, Universidad Centroamericana (), Managua, Nicaragua Rotonda Rubén Darío 150 metros al oeste. Apartado Postal 69 WEB: 2

3 Contenido: Introducción:...4 Normas Generales de Laboratorio:...5 Laboratorio Nº1:...7 Laboratorio Nº2:...10 ANEXOS:

4 Introducción: Las prácticas de laboratorio de Mecánica de Solidos I complementar la base teórica que se recibe. son fundamentales para Cada guía de este manual se ha diseñado para que el estudiante pueda realizar la sesión de laboratorio; en cada una, se da cierta base teórica acorde al ensayo a realizar, se indica todo el procedimiento que se debe seguir y se señala los espacios necesarios para anotar los resultados y discusiones a las interrogantes que se plantean en la evaluación. El profesor o instructor de laboratorio tendrá una labor de asesoramiento, ayuda y revisión. Esta labor se desarrollará por grupos de trabajo los cuales deben ser formados naturalmente- previo al inicio del curso de Mecánica de Solidos. Los integrantes de los grupos de trabajo no deben exceder los cuatro miembros. Cada grupo dispone de tres horas para desarrollar y concluir la experiencia; dos de estas tres horas deben ser utilizadas en la realización del ensaye y la adquisición de datos. El programa del curso está constituido de dos sesiones prácticas; que abordan temas de gran interés para ingeniería como lo es ensayos a tensión y compresión de los diversos materiales de construcción, además de ello la flexión de ciertos elementos estructurales en este caso vigas con sus respectivos apoyos. Los ingenieros deben estar familiarizados con la tecnología que lleva a la realidad los conocimientos que se adquieren en el salón de clases y que sirven como ensayo a lo que se enfrentaran en su andar profesional. El aprovechamiento óptimo de cada experiencia depende en gran medida de la planeación anticipada y adecuada de la misma, esto implica una buena documentación de acuerdo al tema y una interpretación precisa de la guía correspondiente presentada en este manual. 4

5 Normas Generales de Laboratorio: 1. Nunca trabajar en el laboratorio si no hay un profesor o instructor que se dé cuenta de lo que haces 2. Preparar el experimento de laboratorio leyéndolo de antemano. Haz las preguntas necesarias acerca de lo que no te resulte claro. Anota todas las precauciones que debes tomar 3. Usar ropa apropiada para el laboratorio. En el laboratorio de ingeniería es obligatorio el uso de zapatos cerrados y gabacha. Evitar el uso de uso de joyas o artículos que cuelguen 4. Mantener el área de trabajo libre de libros y materiales que no sean necesarios para tu trabajo. Esto incluye no usar computadora portátil 5. En caso de ser necesario usar gafas de seguridad 6. Usar los aparatos únicamente como se indica en el manual o según las instrucciones del profesor 7. Cuando se rompa algún equipo u objeto, sin importar el tipo material, informar de inmediato a tu profesor 8. Informar de inmediato al docente en caso de cualquier lesión, accidente o destrozo. También avisa si sospechas que algo no funciona correctamente, por ejemplo sonidos extraños 9. Trabaja en silencio para que puedas escuchar cualquier aviso sobre precauciones y seguridad 10. Interésate por conocer la ubicación de los extinguidores y la salida de emergencia más cercana 11. Cuando termines tu trabajo, dejar todo el equipo a como lo encontraste 5

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7 Universidad Centroamericana Facultad de Ciencia, Tecnología y Ambiente Coordinación de Ingeniería Civil Mecánica de Solidos I Laboratorio Nº1: Propiedades Mecánicas de Materiales 7

8 I. INTRODUCCION: Las propiedades mecánicas de los materiales son de vital importancia para los ingenieros ya que con el conocimiento de estas se puede diseñar elementos con los materiales adecuados lo que significa un ahorro en el proceso de manufactura y una protección cuando el material está sometido a esfuerzos específicos. Estas propiedades indican que tan bueno es un material para determinado esfuerzo, por ejemplo el concreto que es un excelente material para soportar esfuerzos de compresión como los que sufren las columnas de los puentes, edificios, casas, etc. Pero el concreto sometido a tensión tiene pobres propiedades mecánicas por lo que no se ven estructuras colgantes sostenidas con concreto. II. OBJETIVOS: Objetivo General: Describir de un modo claro las propiedades mecánicas que poseen las probetas a ensayar Objetivos Específicos: Determinar la capacidad que los materiales tienen debido a sus propiedades Identificar fallas que puedan afectar el rendimiento del material Utilizar adecuadamente los equipos de laboratorios para obtener resultados precisos III. EQUIPO: 1. Maquina Universal 2. Bloques 3. Varilla de Acero de 3/8 8

9 IV. GENERALIDADES: La resistencia del material no es único parámetro que debe utilizarse al diseñar o analizar la una estructura; controlar las deformaciones para que la estructura cumpla el propósito para el cual se diseño tiene la misma o mayor importancia. El análisis de las deformaciones se relaciona con los cambios en la forma de la estructura que generan cargas aplicadas. Ensayos de Tracción y Compresión Los ensayos de tracción son las pruebas que se les realiza a distintos materiales para conocer sus propiedades mecánicas. Para la tracción se coloca una probeta del material en una máquina que aplica fuerzas axiales estirando al material y ya sea con un medidor externo a la máquina o con los sensores de las maquinas modernas, se registra la deformación con lo que se puede realizar un diagrama de esfuerzo deformación unitaria. En la compresión es un proceso similar únicamente que las fuerzas axiales ya no son de tensión si no que de compresión. Así se comprime el material y se toman medidas de la deformación con la que se puede calcular el módulo de elasticidad y otras propiedades como el módulo de corte y la relación de Poisson. V. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL: Orientado el día de la practica en el Laboratorio de Ingeniera. VI. CUESTIONARIO: 1. Explique la utilidad que se le da al elemento ensayado en Nicaragua. 2. Identificar si el elemento ensayado cumple con las normas requeridas, para ver si este puede ser utilizado y comercializado. 3. Explicar los resultados obtenidos en la Curva Esfuerzo- Deformación, obtenida por medio de la Maquina Universal. 4. Visitar una bloquera cercana a su domicilia: a. Explicar el proceso de fabricación de los bloques. b. Identificar la diferencia entre un bloque recién sacado de un molde a uno que esté listo para ser comercializado. 9

10 Universidad Centroamericana Facultad de Ciencia, Tecnología y Ambiente Coordinación de Ingeniería Civil Mecánica de Solidos I Laboratorio Nº2: Ensayo de Flexión en una viga simplemente apoyada instrumentada con Comparadores de vástago centesimales 10

11 I. INTRODUCCION: El ensayo a flexión se emplea preferiblemente en la fundición gris y raramente en el acero, además de ello también se emplea en madera, hormigón y otros elementos constructivos. Una pieza trabaja a flexión cuando esta solicitada por fuerzas que tiendan a curvar su eje longitudinal. Un sólido prismático trabaja a flexión simple cuando: La sección tiene por lo menos un eje de simetría El plano de las fuerzas contiene el eje longitudinal y a uno de simetría La resultante de dos fuerzas es normal al eje longitudinal Cuando la resultante fuera oblicua al eje longitudinal, el sólido trabajara a flexión compuesta El ensayo a flexión generalmente se lleva cabo disponiendo una barra de modo que quede libremente apoyada sobre rodillos en ambos extremos y cargándola en el centro; los resultados experimentales serán los desplazamientos medidos por comparadores, los cuales son centesimales, es decir que cada división recorrida por la aguja grande equivale a 0.01mm; cuando el vástago de la aguja sube, la aguja se desplaza en sentido horario y lo opuesto es sentido anti horario. II. OBJETIVOS: Objetivo General: Interpretar el efecto de flexión sobre elementos estructurales (viga) sometidos a cargas en distintas posiciones Objetivos Específicos: Analizar la variación en diagramas de momento para cada caso ejecutado en la practica Utilizar adecuadamente los equipos de laboratorios para obtener resultados precisos III. EQUIPO: 4. Regla o cinta métrica 5. Comparador de Vástago centesimales 6. Marco de ensayo de flexión 7. Viga metálica 8. Pesas de 5N 9. Soporte de pesas

12 IV. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL: Ensayo 1: 1. Poner en cero los comparadores 2. Aplicar una carga 3. Anote los desplazamientos, con el signo correspondiente al sistema 4. Descargue la barra 5. Dibuje el diagrama acotado de momentos flectores indicando el sentido de los mismos 6. Dibuje la deformada aproximada (curva elástica) trazando con claridad las curvaturas y los tramos rectos 7. Con una regla mida las dimensiones de la sección recta de la probeta y calcule el momento de inercia respecto al eje de flexión 8. Teniendo en cuenta que el modulo Young del material de la probeta es E= 210 Gpa, calcule los desplazamientos teóricos y determine el error expresado en % con respecto a los desplazamientos medidos 12

13 Ensayo 2: 1. Poner en cero los comparadores 2. Aplicar una carga 3. Anote los desplazamientos,con el signo correspondiente al sistema 4. Descargue la barra 5. Dibuje el diagrama acotado de momentos flectores indicando el sentido de los mismos 6. Dibuje la deformada aproximada (curva elástica) trazando con claridad las curvaturas y los tramos rectos 7. Con una regla mida las dimensiones de la sección recta de la probeta y calcule el momento de inercia respecto al eje de flexión 8. Calcule los desplazamientos teóricos y determine el error expresado en % con respecto a los desplazamientos medidos 13

14 Ensayo 3: 1. Poner en cero los comparadores 2. Aplicar una carga 3. Anote los desplazamientos, con el signo correspondiente al sistema 4. Descargue la barra 5. Dibuje el diagrama acotado de momentos flectores indicando el sentido de los mismos 6. Dibuje la deformada aproximada (curva elástica) trazando con claridad las curvaturas y los tramos rectos 7. Calcule los desplazamientos teóricos y determine el error expresado en % con respecto a los desplazamientos medidos 14

15 ANEXOS: I. Rúbrica para evaluar el Informe de Laboratorio: Se realizaran 2 Laboratorios, para lo cual se entregaran 2 reportes, cada uno valorado en 100 puntos, dichas calificaciones serán enviadas por parte del docente de laboratorio al docente de la asignatura. El docente de la asignatura Mecánica de Fluidos, destinara cierto porcentaje de la calificación final a los laboratorios. Cuadro 1: Escala de Puntuación para los informes de laboratorio Notas: Ítems Calificación Portada 2.5 Índice 2.5 Introducción 10 Objetivos 5 Generalidades 10 Material y Equipo 5 Procedimiento 10 Datos y Calculos 20 Conclusiones y Recomendaciones 20 Bibliografía 5 Anexos 5 Σ 95 Se hará una prueba corta con el valor de 5 puntos para un total de 100 puntos, de esta manera garantizar que los estudiantes lean previamente la guía de laboratorio Cada estudiante deberá tener individualmente su guía o manual de laboratorio El reporte se entregara una semana después de haber realizado la práctica de laboratorio Generalidades: Citar con normas APA Datos y Calculos: Explicar claramente los resultados obtenidos Usar tres decimales Bibliografía: Usar normas APA 15