Compresion

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UTN FRGP MEDICIONES Y ENSAYOS 
 
 Página M17-1 
 
 
 
 
 
UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA NACIONAL 
Facultad Regional Gral. Pacheco 
 
 
 
 
MEDICIONES Y ENSAYOS 
 
Departamento de Mecánica 
 
 MODULO 17 
 
 
 
 
 
 
TEMA: COMPRESION 
 
 
 
 
 
 
Aplicación: Complemento teórico 
 
 
 
 
2009 
 
 
 
 Ing. J. C. Fushimi 
 Profesor 
 
 
UTN FRGP MEDICIONES Y ENSAYOS 
 
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COMPRESIÓN 
 
Introducción 
 
Corresponde a un ensayo con aplicación de la carga en dirección axial 
y con tendencias a acortar. El ensayo es a rotura o la suspensión y es 
poco frecuente en los metales; pero extensivo en hormigones y 
maderas. 
 
Materiales a ensayar 
 
• Principalmente materiales frágiles. 
• Materiales que trabajen específicamente a la compresión 
• Aquellos que no tienen prácticamente periodo elástico (Cu, Al) 
• En materiales dúctiles, para determinar la capacidad de aplasta-
miento (piezas de acero recalcadas en frío). 
 
Diagrama característico (convencional) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
En los aceros el comportamiento es similar al ensayo 
de tracción, salvo en la determinación de la carga de 
rotura. En los aceros dúctiles no se alcanza la rotura. 
 
Diagrama real 
 
Las tensiones convencionales son mayores que las 
reales. 
 
 σσσσCreal = P / Si 
 σσσσCreal = σσσσCo (1 - εεεεo) 
 
Los acortamientos unitarios reales son menores que 
los convencionales. 
 
 εεεεreal = ∫ dh / h = ln h / ho 
 εεεεreal = ln (1 + εεεεo) 
 
 
 
Diagrama de tensión-deformación 
 
 
Gráficos de compresión (metales) 
 
 
a) Curva convencional – b) Curva real 
 
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Resultados del Ensayo 
 
En general es factible obtener las mismas determinaciones que en el ensayo de tracción (ver guía de TP). 
 
 Resistencia estática a la compresión σσσσCo = Pmáx/ So 
 Tensión al límite de proporcionalidad σσσσp = Pp / So 
 Tensión de fluencia σσσσf = Pf / So 
(También se lo conoce como límite de aplastamiento. Este límite no aparece muy nítido y se usa como 
alternativa la tensión al límite de proporcionalidad). 
 
 Tensión al límite convencional de fluencia (0,2%) σσσσ0,2 = P0,2 / So 
(Generalmente no se calcula; pero la metodología es similar al aplicado para el ensayo de tracción). 
 
 Acortamiento a rotura δδδδ%%%% = lo – lf / lo 
 Ensanchamiento transversal ψψψψ% % % % = Sf – So / So 
 Módulo de elasticidad E = σσσσ / εεεε 
(Dado que prácticamente no se puede lograr un estado de compresión pura y siendo este módulo igual al 
obtenido por tracción, se prefiere este último ensayo para su determinación). 
 
Efecto zunchado 
 
Como es inevitable la presencia del rozamiento entre la superficie de contacto probeta / máquina, ésta da 
lugar a los siguientes efectos: 
 
Efecto zunchado: 
Tiene lugar en las caras de apoyo donde el rozamiento impide la libre 
expansión lateral. Este efecto altera el estado de compresión pura. 
 
Efecto barril: 
Se produce debido que en la sección media y en la cara lateral no actúa 
ninguna fuerza exterior. 
 
El grado de “abarrilado” depende del tipo de material, siendo más 
notable en los dúctiles y prácticamente nulo en los frágiles. 
 
Modo de evitar el rozamiento 
 
• Empleo de diferentes grasas o juntas. 
• Superficies de apoyo cónicos y con un ángulo α tal 
que la tg α = f (coeficiente de rozamiento). 
• Agujero central para eliminar tensiones. 
 
Probetas 
 
En los metales se adoptan las probetas cilíndricas y las dimensiones son normalizadas. 
 
 
 
 
Efecto Zunchado / Barril 
 
 
 
 
Probetas especiales 
 
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No poseen ninguna superficie de apoyo especial ni lubricación. 
Para ensayos de rutina se emplean probetas de diámetro (d) igual a 20 o 30 mm e igual altura (h); pero en 
condiciones más rigurosas se prefieren alturas que son el doble o triple del diámetro. 
 
Las características de las probetas influyen notablemente en los resultados. 
 
En la siguiente tabla se puede observar como varía la resistencia a la compresión en función del tipo de 
probeta (referencia de material: fundición gris). 
 
Tipo d (mm) h (mm) h / d σσσσCo (MPa) 
I 20 10 2 820 
II 20 20 1 720 
III 20 40 0,5 700 
 
Cuanto menor es la relación h/d mayor es la influencia de los contactos (rozamiento) y mayor el valor de 
la resistencia. 
 
Pero a mayor h/d menor es la resistencia y mayor la 
posibilidad que exista pandeo. Por lo tanto se 
recomienda muestras dentro de entorno: 
2 < h/d < 10. 
 
La norma ASTM-E9 especifica tres probetas: 
 
Corta ho = 0,8 a 2 do (para φ reducidos) 
Mediana ho = 3 do (ensayos generales) 
Larga ho = 8 a 10 do (especial para E). 
 
do = 13 ; 20 ; 25 ; 30 y 32 mm 
 
 
Consideraciones para el ensayo (ref. ASTM-E9) 
 
1) Paralelismo de las caras de apoyo: 0,02% (0,002 mm/cm). 
 
2) Tolerancia del diámetro: ± 0,25 mm 
 
3) Rugosidad superficie lateral mecanizada: 1,6 µm 
 
4) Cara de apoyo plano y perpendicular dentro de: 0,25º 
 
5) Superficie de apoyo libre de rebabas, grasas u otras suciedades (incluyendo 
marcas de dedos) 
 
6) Instrumentos de medición dentro del 0,5% 
 
7) Máquinas y compresómetros calibrados según normas. 
 
Probetas según ASTM 
 
 
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Dispositivos de ensayo 
 
La norma ASTM recomienda el uso de dispositivos 
especiales para transmitir el esfuerzo en forma uniforme a 
la probeta. 
 
Fundamentalmente superficies de apoyos endurecidos, con 
rótulas, guías y flejes de acero laterales. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Tipos de roturas 
 
La rotura por compresión en los materiales metálicos frágiles es por tensiones de corte. 
 
 ττττϕϕϕϕ = = = = PT / S1 = σσσσc / 2 sen 2ϕϕϕϕ 
cuando ϕ = 45º 
 ττττϕϕϕϕ45454545 = = = = σσσσc / 2 (máximo) 
 
Sin embargo las fracturas se presentan a través de planos cuyos 
ángulos son superiores a los 45º (50º a 60º). Esta diferencia se debe 
principalmente a la influencia de las tensiones que provocan el efecto 
de zunchado. 
 
 ττττϕϕϕϕ ==== τ τ τ τm + ττττr 
 
donde τ
m
 = resistencia al corte del material. 
 τr = fuerza de rozamiento por unidad de superficie 
 
 
Materiales frágiles: 
Rompen formando conos de compresión o planos inclinados de aproximadamente 45º (fundición, latón, 
hormigón, etc) 
 
 
 
 
 
Prensa guía 
 
 
 
Cabezales con asientos esféricos 
 
 
 
Tensiones en el plano ϕϕϕϕ 
 
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Materiales muy frágiles: 
se fracturan evidenciando grietas longitudinales debido a 
diferencias de dureza en el mismo material (aceros 
pudelados). 
 
Los materiales dúctiles: no rompen; se aplastan al límite de 
comprometer la integridad de la máquina (materiales 
maleables). 
 
 
 
 
Bibliografía 
 
Laboratorio de Ensayos Industriales González Arias, Antonio Ed. Litenia 
Ensayos Industriales González y Palazón Ed. Litenia 
Ensayode Materiales Helfgot, Aaron Ed. Kapeluz 
Prácticas de laboratorio Afanásiev y Marien Ed. Mir 
ASTM-E9 ASTM ASTM 
Guía de Trabajos Prácticos Pettinaroli, C. UTN FRGral. Pacheco 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Ing. J. C. Fushimi 
1º edición 6/2000 
Rev 01 año 2009 
 
 
a y b) Frágil c) Muy frágil