Informe-Mecanica-de-Materiales-Acceros-y-Maderas-A-tencion

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Mecánica de materiales Corporación Universitaria Minuto de Dios 
Universidad Nacional Autónoma de México Facultad de 
Estudios Superiores Plantel Aragón 
 
INGENIERIA INDUSTRIAL 
 
 
CLASE “ mecánica de materiales” 
 
 
 
trabajo 
 
 
 
 
GRUPO:2804 
 
 
 
NOMBRE DE LA PROFESORA: MARTHA BERENICE FUENTES 
FLORES 
 
 
 
NOMBRE DEL ALUMNO: CORTES HERNANDEZ RICARDO 
 
 
 
 FECHA DE ENTREGA: 13 DE FEBRERO DEL 2023 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Mecánica de materiales Corporación Universitaria 
Minuto de Dios 
I. INTRODUCCIÓN 
En esta práctica se comprobó experimentalmente cómo se comporta un material como el 
acero Y LA MADERA (CEDRO Y FLOR MORADO) al ser sometido a fuertes cargas a 
tensión, por medio de una máquina de ensayos universal, además de recopilar los datos 
obtenidos en la prueba por medio de un software especializado incluido en la máquina. 
Palabras clave: Esfuerzo, Deformación unitaria, área de ingeniería. 
 
II. RESUMEN 
La práctica de laboratorio consistió en 
observar y registrar el procedimiento por el cual 
se realizan los ensayos de resistencia y falla a 
tensión, a una serie de probetas de acero y de 
maderas de diferentes medidas y características, 
por medio de la maquina universal especializada 
en este tipo de ensayos, además de recopilar los 
datos arrojados por el software de la máquina, 
con el objetivo de analizar los datos obtenidos y 
comprobar si estos datos experimentales son 
congruentes con los resultado teóricos. 
III. OBJETIVOS: 
Objetivo General 
• Comprobar experimentalmente el 
comportamiento mecánico del acero y 
de las maderas al realizarle pruebas de 
resistencia a tensión. 
Objetivos específicos 
• Describir el procedimiento realizado en el 
ensayo para determinar la resistencia a la 
tensión que presentan las probetas. 
 
• Observar que fenómenos se presentan en 
las probetas al realizarle este tipo de 
pruebas. 
 
• Analizar los datos obtenidos de la curva 
de esfuerzo vs deformación calculada. 
 
• Tabular los datos obtenidos en la prueba. 
 
IV. MARCO TEÓRICO 
MARCO TEORICO PARA ACERO. 
Los ensayos que se realizan a las varillas lisa y 
corrugada de acero, se realizan por medio de una 
maquina llamada universal que en ingeniería es 
semejante a una prensa con la que es posible 
someter materiales a ensayos de tracción y 
compresión para medir sus propiedades 
mecánicas, la presión se logra mediante placas o 
mandíbula accionadas por tornillos o un sistema 
hidráulico, esta máquina es ampliamente 
utilizada en la caracterización de nuevos 
materiales. 
En estos tipos de ensayo se puede determinar 
ciertos tipos de efectos dentro del material, que 
se grafican con el programa que se utiliza para 
evaluar la resistencia del material los cuales son: 
Límite de proporcionalidad: valor del esfuerzo 
por debajo de la cual el alargamiento es 
proporcional a la carga aplicada. 
Límite de fluencia o límite elástico aparente: 
valor del esfuerzo que soporta la probeta en el 
momento de producirse el fenómeno de la 
cadencia 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. 
Límite elástico: valor de la tensión a la que se 
produce un alargamiento prefijado de antemano 
(0,2%, 0,1%, entre otras) en función del 
extensómetro empleado. Es la máxima tensión 
 
 
Mecánica de materiales Corporación Universitaria Minuto de Dios 
aplicable sin que se produzcan deformaciones 
permanentes en el material. 
Resistencia a tracción: carga máxima resistida 
por la probeta dividida por la sección inicial de la 
probeta. 
Alargamiento de rotura: incremento de longitud 
que ha sufrido la probeta. Se mide entre dos 
puntos cuya posición está normalizada y se 
expresa en tanto por ciento. 
Longitud calibrada: es la longitud inicial de la 
parte de una probeta sobre la que se determina la 
deformación unitaria o el cambio de longitud y el 
alargamiento (éste último se mide con un 
extensómetro). 
Estricción: La estricción de la sección transversal 
es la diferencia entre el valor del área transversal 
inicial de una probeta de tensión y el área de su 
sección transversal mínima 
Los materiales que se les aplica este tipo de 
ensayo en el área de ingeniería civil son 
concretos, aceros y maderas para determinar su 
valor de resistencia, con el fin de aplicarlos en 
una obra. 
MARCO TEORICO MADERAS 
Propiedades de la madera 
Las propiedades de la madera varían según el tipo 
del espécimen, el desarrollo del árbol y la sección 
de la cual se extrajo, de esta forma se nombrará 
las siguientes características: 
 
Propiedades físicas: son aquellas que determinan 
su comportamiento ante los distintos factores que 
intervienen en el medio ambiente normal, sin 
producir ninguna modificación química o 
mecánica de su estructura. 
 
Anisotropías: puesto que no es un material 
homogéneo, casi todas las propiedades de la 
madera difieren en las tres direcciones básicas de 
su anatomía (axial, radial, tangencial). 
 
1. Axial: es paralela a la dirección del árbol 
(dirección de las fibras). Los ensayos de 
compresión se realizan en esta dirección. 
 
2. Radiales: es perpendicular a la axial y corta 
el eje del árbol. 
 
3. Tangencial: es paralela a la radial cortando 
los anillos anuales. 
 
Densidad: se define la densidad como la relación 
que existe entre la masa y el volumen. Cuanto 
más leñoso sea el tejido de una madera y 
compactas sus fibras, tendrá menos espacio libre 
dentro de estas, por lo que pasara más que un 
trozo de igual tamaño de una madera con vasos y 
fibras grandes. La densidad de la madera varia 
con la humedad (12% es la humedad normal). 
 
Flexibilidad: es la capacidad de la madera de 
doblarse o deformarse sin romperse y retomar a 
su forma inicial, las maderas verdes son más 
flexibles que las secas. 
 
Dureza: se define como resistencia al desgaste, 
rayado, clavado corte, esto varía según la especie 
de la madera esto se puede clasificar de la 
siguiente forma: 
 
1. Maderas duras: son aquellas que proceden de 
árboles de un crecimiento lento, de hoja 
caduca, por lo que son más densas. 
2. Maderas blandas: las maderas de coníferas 
son más livianas y menos densas que las 
duras. 
3. Maderas semi-duras: Muchas maderas no se 
las puede clasificar en las categorías 
anteriores por tener una densidad y 
resistencia variada. 
 
Propiedades mecánicas: se podía definir como las 
aptitudes de la madera para resistir cambios a su 
forma o tamaño. Al ser sometida a un esfuerzo. 
Esta característica se puede relacionar con la 
estructura de su pared celular. 
 
 
 
Mecánica de materiales Corporación Universitaria Minuto de Dios 
1. Resistencia a la flexión: la madera presenta 
una notable resistencia a la flexión, sobre 
todo si se compara con su densidad. La 
flexión de una pieza genera tensiones de 
compresión y tracción paralela a la fibra, que 
adoptan valores máximos en las fibras 
externas de la pieza y nulos en la fibra neutra. 
2. Pandeo: el pandeo se produce cuando se 
supera la resistencia de las piezas sometidas 
al esfuerzo de compresión en el sentido de sus 
fibras generando una fuerza perpendicular a 
esta, produciendo que se doble en la zona de 
menor resistencia. 
 
3. Resistencia a la tracción: la mayor resistencia 
es en dirección paralela a las fibras, motivada 
por la elevada resistencia que las cadenas de 
celulosa presentan ante esta solicitación 
mecánica. La rotura en tracción se produce deforma súbita. 
 
4. Resistencia a la compresión: la madera tiene 
una alta resistencia a esta clase de esfuerzo, 
los fallos por compresión paralela son 
visibles el pandeo que se presenta cuando la 
longitud de la probeta es grande. 
 
5. Resistencia al cortante: es la capacidad de 
resistir fuerzas que tienden a que una parte 
del material se deslice sobre la parte 
adyacente a ella. Este deslizamiento se debe 
producir en paralelo a las fibras; 
perpendicular a ellas no se produciría rotura 
debido a que la resistencia en esta dirección 
es alta y la madera se rompe antes por otros 
efectos. 
 
V. MATARIALES Y METODOS 
Los materiales e instrumentos utilizados en la 
práctica fueron: 
 
• Maquina Universal IBMU2-600 
• Probeta de acero corrugada estándar de 
calibres 1/2”, no normalizadas. 
• 2 Probetas de madera no normalizada. 
• Calibrador 
• fluxómetro. 
 
VI. PROCEDIMIENTO DE 
LABORATORIO: 
Para iniciar el ensayo, inicialmente los 
laboratoristas instalaron las mordazas planas a la 
máquina, las cuales se encargan de sostener las 
probetas para la prueba. Acto seguido los 
laboratoristas dieron la introducción sobre cómo 
se realizaría la prueba, el tipo y funcionamiento 
de la maquina universal y que tipo de datos se 
deben introducir en el software para que el 
ensayo se pudiera realizar. 
Luego de todas las recomendaciones se inició 
el primer ensayo. Este primer ensayo consistía en 
someter la primera probeta de acero corrugado, a 
fuerzas a tracción. Se introdujeron inicialmente 
los datos iniciales de longitud y de diámetro de la 
probeta, luego los laboratoristas iniciaron el 
procedimiento de aplicación de tensión. La 
probeta mostro una leve deformación 
longitudinal (poco notoria a simple vista), hasta 
que se presentó la falla. 
En seguida se tomaron los datos arrojados por 
el software de la máquina, tanto el diagrama de 
esfuerzo vs deformación, como los valores de 
fuerza máxima en kilo Newton (kN), la 
resistencia o esfuerzo en mega Pascales (MPa), el 
tiempo en segundos (s), y la deformación en 
milímetros (mm). 
De igual forma se realizó el mismo 
procedimiento para las 2 probetas de madera (flor 
morado y cedro) 
Además se llevó un registro fotográfico de la 
forma de la falla y la estricción presentada en las 
probetas. 
VII. ANÁLISIS DE RESULTADOS 
Primer ensayo. (Varilla corrugada) 
 
 
 
Mecánica de materiales Corporación Universitaria Minuto de Dios 
• Datos iniciales Probeta de acero 
corrugada ½”. 
 
Velocidad= 0,24 mm/min 
Diámetro inicial=13,5 mm 
Lo= 502 mm 
Ao= 0,000143 m^2 
Lo nominal (entre mordazas)= 334 mm 
 
• Datos finales probeta de acero lisa. 
 
Lf nominal= 560 mm 
Diámetro final= 10,37 mm 
Af=0,0000844 m^2 
 
• Datos tomados por el programa: 
 
F Max Carrera Resistencia Tiempo 
73,95 kN 19,25 mm 0,517 MPa 577,13 s 
Tabla (1). Datos 1º ensayo. 
 
 
• Cálculos 
-Esfuerzo máximo. 
 P / Ao = ס
 KN/ 0.000143 m^2 73,95 = ס
 MPa 0,517132 = ס
 
-Deformación 
 
ɛ = d/ Lo 
ɛ = (Lf –Lo) /Lo 
ɛ = (560 mm - 502mm) / 502mm 
ɛ =0,11 mm/mm 
 
-Estricción 
%RdA= (Af-Ao)/Ao 
%RdA=(0,0000844m^2-
0,000143m^2)/0,000143m^2 
 
%Rd A= -0,409 m^2/m^2 
 
-Grafica ESFUERZO vs DEFORMACION. 
 
Imagen (1). Grafica primer ensayo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
SEGUNDO ENSAYO (MADERA FLOR 
MORADO). 
Probeta de madera #1 
Dimensiones iniciales promediados 
tomadas de la probeta 
Longitud 451 mm 
Ancho 8.91 mm 
Profundidad 4,92 mm 
Dimensiones finales promediados de la 
probeta 
Longitud 
Ancho 9,33 mm 
Profundidad 5,54 mm 
Tabla (2). Probeta de madera F. morado. 
 
• Datos tomados por el programa: 
F Max Carrera Resistencia Tiempo 
5,93 kN 0,22 mm 0,1353 MPa 229,63s 
Tabla (3). Datos 2º ensayo. 
• Cálculos 
-Esfuerzo maximo 
 P / Ao = ס
 KN/ 0.0000438 m2 5,93 = ס
 MPa 0,135388 = ס
 
 
Mecánica de materiales Corporación Universitaria Minuto de Dios 
 
-Deformación 
 
ɛ = d/ Lo 
ɛ = (Lf –Lo) /Lo 
ɛ = (451 mm - 451 mm) / 451 mm 
ɛ =0 mm/mm 
 
-Grafica ESFUERZO vs DEFORMACION 
 
 
 
Imagen (2). Grafica segundo ensayo. 
 
 
TERCER ENSAYO (MADERA CEDRO). 
Probeta de madera #1 
Dimensiones iniciales promediados 
tomadas de la probeta 
Longitud 451 mm 
Ancho 10,07 mm 
Profundidad 4,96 mm 
Dimensiones finales promediados de la 
probeta 
Longitud 
Ancho 10,98 mm 
Profundidad 5,68 mm 
Tabla (4). Probeta de madera cedro. 
• Datos tomados por el programa: 
F Max Carrera Resistencia Tiempo 
5,31 kN 0,14 mm 0,1184 MPa 232,35s 
Tabla (5). Datos 3º ensayo. 
• Cálculos 
-Esfuerzo maximo 
 P / Ao = ס
 KN/ 0.0000499 m2 5,31 = ס
 MPa 0,118436 = ס
 
-Deformación 
 
ɛ = d/ Lo 
ɛ = (Lf –Lo) /Lo 
ɛ = (451 mm - 451 mm) / 451 mm 
ɛ =0 mm/mm 
 
-Grafica ESFUERZO vs DEFORMACION 
 
 
 
Imagen (3). Grafica segundo ensayo. 
 
 
VIII. CONCLUSIONES 
 
• La probeta de acero presentó una alta 
estricción hasta el punto de falla. En el 
punto de rotura de la barra, el área 
transversal disminuyo comparando el 
área inicial con la final. 
• El dato de las diferencias de las 
longitudes, inicial y final (d) que arrojo el 
software, no concuerdan con los 
resultados teóricos calculados. 
• Al calcular los resultados, se evidenció 
que muchos de ellos estaban erróneos, 
esto se podría deber a las dimensiones 
tomadas en la práctica de laboratorio. 
• En conclusión se evidencia que se tiene 
una fractura dúctil, lo que demuestra que 
la probeta de acero es una aleación de 
varios materiales. 
• Comparando los dos ensayos de madera 
se puede deducir que el flor morado tiene 
más resistencia que el cedro y ambas 
presentan una deformación igual (ɛ=0). 
• Teniendo en cuenta las gráficas de 
esfuerzo vs deformación de flor morado y 
cedro, se evidencia que los datos tomados 
por el software no son del todo 
confiables, ya que las gráficas tiende a 
 
 
Mecánica de materiales Corporación Universitaria Minuto de Dios 
estar dispersa como se muestra en la 
imagen 2 y 3. 
•