Universidad Centroamericana Coordinación de Ingeniería Civil. Trabajo experimental #1 Modelamiento de Vigas Resistentes a Cargas de Cortante directo

Transcripción

1 Universidad Centroamericana Coordinación de Ingeniería Civil. Trabajo experimental #1 Modelamiento de Vigas Resistentes a Cargas de Cortante directo 1. Introducción. Con este Trabajo se pretende que logren modelar vigas a escala natural y que sean capaces de resistir las fuerzas de corte variables aplicadas con la máquina de ensayos a cargas a compresión o prensa hidráulica. Para realizar este experimento deberá de tener en cuenta los conocimientos básicos del comportamiento de este tipo de elementos (vigas) ante el actuar de cargas gravitacionales. Este experimento se llevara a cabo en las instalaciones del laboratorio Julio y Adolfo López de la Fuente, S.J. de la Universidad Centroamericana. Como referencia, a continuación se muestran una serie de imágenes de diferentes tipos de vigas que se usan en proyectos reales, las cuales tendrán que ser tomadas como guías para ustedes diseñen sus propios tipos de vigas. Imagen. No.1 Secciones metálicas armadas. Las secciones metálicas armadas pueden ser diversas y en diferentes combinaciones de las secciones ya existentes. En la Imagen 1 se ven una serie de combinaciones (no las únicas) que se pueden fabricar utilizando las secciones metálicas comerciales. Mecánica de Solidos I/ UCA-Nicaragua/ Ing. Jimmy Vanegas S. Página 1

2 La forma de cómo se combinen y figura que formen dependerá del uso que se le vaya a dar esta sección compuesta. Imagen. No.2 Secciones sólidas y armadas de madera. Las secciones de madera a diferencia de las secciones metálicas, parten de una sola pieza maciza (solida cuadrada o solida rectangular), por lo que la variante o combinación de estas, es aún más reducida, en comparación con las secciones metálicas. 2. Objetivos 1) Que los estudiantes se apropien del concepto de transmisión de fuerza cortante en una viga armada, para que puedan dimensionarla adecuadamente. 2) Que los estudiantes sean capaces de dimensionar y modelar adecuadamente la sección transversal de una viga con destino definido (resistencia a cargas cortantes y flexionantes debidas a cargas gravitacionales) 3) Ensayar maqueta representativa del diseño de viga elaborado manualmente por cada grupo de estudiantes, con el fin de apreciar físicamente su comportamiento bajo la acción de una carga puntual (o en su defecto, carga distribuida). Mecánica de Solidos I/ UCA-Nicaragua/ Ing. Jimmy Vanegas S. Página 2

3 Haciendo uso de los criterios de diseño de vigas resistentes a flexión y corte, abordados en el aula de clases, proponer un armado de viga con las siguientes características: 3. Materiales Los materiales a utilizar para la fabricación de estos elementos, deberá de ser materiales livianos y de fácil comercialización en el mercado, con el fin de no incurrir en costos excesivos. Estos materiales básicos de fabricación de este elemento podrán ser los siguientes: a) madera, b) cartón espuma, c) cartón creset, d) plywood, e) papel piedra, f) aluminio, g) metal laminado. Como materiales de fijación de las piezas se podrán utilizar clavos, pegamento de contacto (pega de zapato), pegamento instantáneo (súper glue), cola blanca (Resistol), tachuelas, etc. 4. Equipo a utilizar. Para proceder a la realización de este experimento, se hará uso de los siguientes equipos: a) Balanza electrónica. b) Cinta métrica. c) Lápiz de grafito (mecánico). d) Prensa hidráulica. e) Micrómetros para medir deflexiones. f) Maqueta de viga. 5. Procedimiento de Practica. A continuación se deberán de tener en cuenta algunas consideraciones básicas antes de empezar a la realización de este experimento, tales como: Configuración Geométrica: La viga tendrá que tener la configuración necesaria para resistir las cargas que se le aplicaran con la prensa hidráulica. El diseño deberá de ser lo más lógico e ingenieril posible. Resistencia: La resistencia de diseño a corte de la viga deberá de considerarse según el material a utilizar y de cómo se construirá. La Mecánica de Solidos I/ UCA-Nicaragua/ Ing. Jimmy Vanegas S. Página 3

4 resistencia de la viga dependerá de la configuración geométrica de dicho elemento. La resistencia de este elemento deberá de obtenerse con los cálculos respectivos y realizados previamente, según como se aprecian en el ejemplo 7.6 y 7.7 del libro Mecánica de Materiales, Octava edición de Russel C. Hibbeler. La resistencia de cada clavo, según sus dimensiones (diámetro) deberá de ser tomada de la tabla siguiente: Tabla. No.1 Resistencia de Clavos. Tamaño: El tamaño de la viga a considerar, no deberá de ser mayor a 30 cm de altura, ni a 15 cm de ancho. El largo de dicho elemento será de 70cm como máximo. Con lo previamente explicado ya incorporado en este procedimiento se procederá de la siguiente forma: i. Pesar en la pesa electrónica el modelo de viga obtenido. ii. Dibujar en toda la longitud de la viga, marcas con espaciamientos de 1cm, dejando bien localizado el centro de la misma (abajo y arriba). iii. Colocar la viga sobre apoyos de rodillo. Esto con el fin que la viga se deslice y no se rompa en sus apoyos (viga simplemente apoyada). iv. Colocar los micrómetros en puntos estratégicos a lo largo de toda la viga. v. Proceder con la aplicación de la carga muy lentamente (procedimiento manual). vi. Hacer las lecturas respectivas de carga y desplazamiento vertical de la misma. vii. Calcular la eficiencia de la viga, haciendo la relación entre la carga soportada y el peso de la misma (e=v aplicada /W viga ). 6. Formas básicas de vigas. A continuación se muestran algunos modelos de vigas a considerar por parte de ustedes en este experimento. Mecánica de Solidos I/ UCA-Nicaragua/ Ing. Jimmy Vanegas S. Página 4

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6 7. Entrega de Informe. Los resultados, conclusiones y recomendaciones, deberán estar contenidos en un informe técnico (de laboratorios) a como se indica según reglamentos de la Universidad Centroamericana. Mecánica de Solidos I/ UCA-Nicaragua/ Ing. Jimmy Vanegas S. Página 6