Comportamiento de los materiales 2025
Sección ingeniero Stolz
Clase 3: 28 de enero 2025 / Laboratorio No.1
Martes de 10:20 – 11:40 / M 213
La puerta se cierra a las 10:30
Café / agua / jugos / Barras energéticas (NADA MÁS)
Temas principales: Clase 1 panorama
general
1. Introducción al Comportamiento de Materiales
- Propiedades físicas y mecánicas de los materiales.
- Clasificación de los materiales de construcción.
- Relación entre estructura y propiedades.
2. Materiales en la Arquitectura (tradicionales)
- Madera: estructura, resistencia y comportamiento bajo cargas.
- Concreto: propiedades, resistencia y uso en diseño arquitectónico.
- Acero: comportamiento elástico y plástico.
- Materiales alternativos y cotidianos en arquitectura.
3. Ensayos de Materiales (Acero y madera)
- Introducción a los ensayos de resistencia de materiales.
- Ensayo de tracción en metales y corte paralelo a fibra en madera
4. Comportamiento de otros materiales bajo Carga
- Comportamiento elástico y plástico.
- Esfuerzos, deformaciones. Módulo de elasticidad.
- Aplicaciones en el diseño arquitectónico.
5. Laboratorios y Demostraciones
- Laboratorios: Ensayo de FLEXIÓN con materiales simples (papel, hilo, espagueti). Vigas simplemente apoyadas.
Clase 3 y actividades en clase.
Contenido
Laboratorio No.1: Prueba de flexión en prototipos de vigas circulares de madera.
Los materiales de construcción son el corazón de cualquier proyecto arquitectónico, determinando no sólo la estética final, sino también la Resistencia, funcionalidad y durabilidad del edificio.
En la arquitectura, cada material aporta sus propias fortalezas y debilidades, influenciando decisiones desde la fase de diseño hasta la ejecución.
Por ejemplo, el uso de vidrio permite la entrada de luz natural pero requiere soluciones para el control térmico y la privacidad.
Hoy veremos las pruebas de flexion en vigas de madera simplemente apoyadas.
Una de las dos vigas de acero fabricado IN SITU para puente de acceso..
Proyecto Mopá. Flores Costa Cuca.
Vamos a idealizar de una viga simplemente apoyada
Efectos de las cargas verticales producidas sobre una viga de madera
Paralela a la fibra
Paralela a la fibra
D= 2C = diámetro
C = La distancia desde el Eje Neutro (E.N.) hasta la fibra más alejada de la pieza)
Inercia
Condiciones externas = 44 lb/pie
L = 14 pies
Comportamiento interno: En la sección transversal cortada
1) ANÁLISIS ESTÁTICO EN MDSOLIDS 4.0
1. V máximo = 308 lb
2. M máximo = 1,078 lb / pie
3. Supongo una pieza de 2” x 6” cepillada
4. Especie: Ciprés Grado A
2) CÁLCULO DE LOS ESFUERZOS
2a) Esfuerzo Cortante t = (1.5 x 308) / 8.25 = 56 lb / plg²
2b) Esfuerzo de Flexión = б = 1078 / 7.563 = 142.54 lb /plg²
3) COMPROBACIONES:
3a) ĩ = 56 lb/plg² < 85 lb /plg² La pieza trabaja bien al corte
3b) б= 142.54 lb/plg² < 1930 lb/plg² La pieza trabaja bien a flexión
La pieza de 2” x 6” cepillada está trabajando bien al corte y a la flexión.
¿Qué pieza de madera necesito para la flexión máxima y que al mismo tiempo cumpla con en cortante?
“LA
BATALLA DE LAS VIGUITAS: EXPERIMENTANDO
Grupo No.1____ Apellido y nombre 1: Apellido y nombre 2:
OBJETIVO GENERAL
Comprender, de manera lúdica y experimental, el comportamiento de vigas de madera (palitos) bajo flexión estática, mediante el estudio de su rotura y deformación al aplicar diferentes cargas en configuraciones de apoyo.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Identificar visual y experimentalmente los efectos de la flexión en una viga simplemente apoyada. (en el centro, a L/4)
Observar el comportamiento estructural de una viga con voladizo sometida a cargas puntuales.
Desarrollar habilidades de registro, análisis de datos y presentación de conclusiones sobre la resistencia de materiales.
PARTE 1: VIGA SIMPLEMENTE APOYADA
Materiales y Preparación
Dos mesas o superficies a la misma altura, separadas entre 15 y 20 cm aproximadamente.
Un palito de madera (diámetro pequeño, 20-25 cm de largo).
Varios objetos para cargar (teléfonos móviles, borradores, libros ligeros, etc.).
Regla o cinta métrica para medir la deformación (opcional).
Procedimiento
Colocar el palito de manera que sus extremos descansen sobre las dos mesas, dejando un claro (espacio libre) entre las mismas.
Iniciar la aplicación de carga de forma incremental (colocando uno o varios móviles u objetos pequeños a la vez) en el centro de la “viga-palito”.
Observar y registrar los cambios (deformación, desplazamiento vertical en el centro, crujidos o fisuras).
Continuar agregando carga hasta que el palito se rompa o alcance una deformación significativa.
Tomar nota del punto de rotura, la forma de la rotura (rápida o gradual) y la carga aproximada aplicada.
Tiempo estimado para esta parte: 25 minutos.
PARTE 2: VIGA EN VOLADIZO
Materiales y Preparación
Una mesa o superficie estable para sujetar un extremo del palito (se puede fijar con cinta adhesiva o utilizar pinzas de sujeción).
Un palito de madera (diámetro pequeño, 20-25 cm de largo).
Objetos similares a los utilizados en la Parte 1 (móviles, borradores, etc.).
Regla o cinta métrica (opcional).
Procedimiento
Fijar con cuidado un extremo del palito a la mesa, de manera que aproximadamente 15-20 cm queden en voladizo.
Verificar la sujeción para que el palito se mantenga firme.
Aplicar la carga (móvil, objeto) en la punta libre del palito.
Observar cómo se produce la flexión; notar la deformación y cualquier señal de fisura o rotura.
Agregar más carga de forma paulatina hasta que se rompa o se deforme visiblemente.
Registrar el punto de rotura, la forma en que el palito cede y la carga aproximada.
Tiempo estimado para esta parte: 15 minutos.
PARTE 3: CONCLUSIONES
Al finalizar las dos pruebas, cada grupo de estudiantes compartirá sus observaciones y conclusiones:
Comparar la rigidez y la resistencia del palito en la configuración de viga simplemente apoyada vs. la viga en voladizo.
Identificar dónde y por qué se produjo la rotura (centro, soporte, etc.).
Discutir los efectos de la longitud, la sección y el tipo de madera en la resistencia y deformación de la “viga-palito”.
PARTE 4: ENTREGA DE INFORME
Cada equipo deberá entregar un documento (PDF Arial nova 12) de tres-cuatro páginas que incluya:
1)Introducción breve al tema de flexión en vigas.
2)Expectativas antes de realizar el laboratorio.
3)Descripción de los procedimientos realizados (Partes 1 y 2).
4)Resultados y observaciones detalladas.
5)Documentación fotográfica del procedimiento paso a paso
6)Conclusiones y recomendaciones.
Notas: Realizar el laboratorio con responsabilidad y tomando precauciones. El aula deberá quedar limpia y con su mobiliario en la posición inicial. El profesor hará una documentación fotográfica del trabajo en clase (Tomará acercamientos de las pruebas y de los equipos trabajando).