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Recuperacion Elastica Por Torsion

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    PROYECTO FINAL DE FISICA II

    Centro de Estudios: UNIVERSIDAD PRIVADA DEL NORTE

    Tema: RECUPERACIN ELSTICA POR TORSIN

    Curso: FISICA II

    Ciclo: III

    2014

    DEDICATORIA

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    El presente trabajo principalmente lo dedicamos a

    Dios por darnos la gracia de estar vivos y poder asimilar da a da los

    conocimientos impartidos por nuestros maestros.

    Tambin lo dedicamos a nuestros familiares, amigos y a todas las personas que

    creen en nosotros, as como tambin a nuestro profesor Luis Defilippi Shinzato.

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    INDICE

    Contenido

    DEDICATORIA3

    NDICE.4

    INTRODUCCIN5

    OBJETIVOS6

    JUSTIFICACIN..7

    ELASTICIDAD...9

    ANGULO DE TORSIN.10

    ELABORACIN DE ENSAYO..11

    RESULTADOS....12

    PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA MATEMTICO..13

    CONCLUSIONES14

    BIBLIOGRAFIA15

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    INTRODUCCIN

    Actualmente nuestro pas atraviesa por el llamado boom de la construccin, la Recuperacin Elstica por Torsin es un ensayo de calidad al cemento asfaltico modificado con polmeros. En este caso la recuperacin elstica del asfalto es un dato bsico para la determinacin de cuan til ser nuestra carpeta asfltica cuando sea sometida a cargas.

    Pero definamos que es un asfalto modificado con polmeros, en ingeniera, los asfaltos modificados con polmero, son obtenidos a partir de la incorporacin de polmero en el cemento asfaltico de petrleo, en una unidad apropiada, pudiendo o no tener una reaccin qumica. Los ligantes asflticos adecuados para modificar son aquellos que presentan compatibilidad con el polmero a ser utilizado.

    Los objetivos que se persiguen con la modificacin de los asfaltos con polmeros, es contar con ligantes asfalticos ms viscosos a temperaturas elevadas para reducir los problemas de deformacin permanente (ahuellamientos), de las mezclas que componen las capas o superficie de rodadura, aumentando la rigidez. Por otro lado disminuir el fisuramiento por efecto trmico a bajas temperaturas y por fatiga trmica y dinmica, aumentando su elasticidad, asimismo contar con un ligante asfaltico de mejores caractersticas adhesivas.

    Bsicamente para todo proyecto de construccin de carreteras debe realizarse ensayos de control de calidad al liquido a utilizarse para asi asegurarse un producto optimo de acuerdo a las especificaciones del proyecto.

    A continuacin aplicaremos los temas tratados en clases, en este caso La Elasticidad (Modulo de Torsin) a un ensayo de control de calidad realizado en laboratorio.

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    OBJETIVOS

    Determinar el grado de elasticidad que presenta los asfaltos en particular con

    polmeros, de aplicacin en construccin de carreteras, en casos particulares de

    clima, orogrficas o de transito, se pueden utilizar productos, generalmente

    polmeros, que incorporados al ligante asfaltico modifican las caractersticas de

    este, con el objeto de mejorarlo funcionalmente. El objetivo principal es

    verificar el asfalto que cumpla con la recuperacin especificada para poder

    aplicarlo en la futura carpeta asfltica, para evitar problemas de ahuellamiento

    o fisuras cuando sea sometido a cargas pesadas por el mismo transito.

    Trabajamos en base al 100% y lo ideal o aceptable para una carpeta flexible es

    una recuperacin elstica por encima del 60%.

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    JUSTIFICACIN

    Para la elaboracin del ensayo de Recuperacin Elstica por Torsin necesitamos un Aparato de Torsin, provisto de un vstago capaz de imponer un esfuerzo de torsin a la muestra, el cual encontramos en distribuidores especializados en equipos de Laboratorio. En dicho equipo colocaremos la muestra de asfalto a ser ensayada.

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    EL ENSAYO

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    ELASTICIDAD

    En fsica el trmino elasticidad designa la propiedad mecnica de ciertos materiales de sufrir deformaciones reversibles cuando se encuentran sujetos a la accin de fuerzas exteriores y de recuperar la forma original si estas fuerzas exteriores se eliminan. Modulo de Torsin El mdulo de torsin o momento de torsin (o inercia torsional) es una propiedad geomtrica de la seccin transversal de una viga o prisma mecnico que relaciona la magnitud del momento torsor con las tensiones tangenciales sobre la seccin transversal. Dicho mdulo se designa por J y aparece en las ecuaciones que relacionan las tensiones tangenciales asociadas, el momento torsor (Mx) y la funcin del alabeo unitario (), esa relacin viene dada aproximadamente por las dos ecuaciones siguientes:

    Y donde son las coordenadas del centro de cortante de la seccin. Para una pieza prismtica recta de seccin constante torsionada aplicando un momento torsor constante a travs de sus extremos el mdulo de torsin se relaciona con el ngulo girado y la longitud total de la pieza mediante la expresin:

    donde G es el mdulo de elasticidad transversal del material de la pieza.

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    NGULO DE TORSIN

    Si se aplica un par de torsin T al extremo libre de un eje circular, unido a un soporte fijo en el otro extremo, el eje se torcer al experimentar un giro en su extremo libre, a travs de un ngulo , denominado ngulo de giro. Cuando el eje es circular, el ngulo es proporcional al par de torsin aplicado al eje.

    Angulo de torsin. Por lo tanto tenemos que:

    Angulo de torsin.

    Donde: T es el par de torsin. L es la longitud del eje. J es el momento polar de inercia de la seccin transversal del eje. G es el mdulo de rigidez del material.

    El ngulo de torsin se relaciona con la deformacin mxima a cortante a travs de la siguiente forma:

    Angulo de torsin con deformacin mxima

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    ELABORACIN DEL ENSAYO

    OBJETIVO Esta prueba permite determinar la recuperacin elstica torsional del asfalto,

    mediante un dispositivo de torsin, que hace girar la muestra analizada un

    ngulo de 180, para despus, en un tiempo determinado, medir el ngulo

    recuperado.

    EQUIPOS

    1. Aparato de Torsin, provisto de un vstago capaz de imponer un esfuerzo

    de torsin a la muestra.

    2. Bao de agua a 25C.

    3. Molde de penetracin, con dimetro interior de 55mm y altura interior

    de 35mm.

    4. Termmetro.

    5. Cronometro.

    PROCEDIMIENTO

    Calentar una muestra de asfalto, agitando continuamente hasta conseguir

    una consistencia que permita su vertido, ajustar el pisn de torsin de forma

    que su base inferior quede a una distancia de 20mm del fondo de recipiente

    para el ensayo y centrarlo. Verter la muestra al recipiente de ensayo hasta la

    marca que posee el pisn en su base inferior, colocar la tenaza y dejar enfriar a

    temperatura ambiente como mnimo 1 hora. A continuacin se cubre la

    muestra con agua a 25 0.1C por 90 minutos.

    Transcurridos los 90 minutos se hace girar la tenaza colocada en el pisn un

    ngulo de 180 en sentido de las agujas del reloj desde 180 a 0, en un tiempo

    comprendido entre 3 y 5 segundos, inmediatamente se retira la tenaza y

    despus de 30 minutos se procede, a la lectura indicada por la varilla. La lectura

    final del ensayo es el valor del ngulo recuperado.

    CLCULOS

    El resultado del ensayo se expresa en porcentaje del ngulo recuperado con

    respecto al inicial de 180.

    Recuperacin Elstica por Torsin = (L / 180) * 100

    Donde:

    L = ngulo recuperado.

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    RESULTADOS

    ENSAYO DE RECUPERACIN ELSTICA TORSIONAL

    NLT 329 / MTC E320-2000

    N DE MUESTRA

    FECHA DE LLEGADA

    FECHA DE ENSAYO

    ENSAYO N1

    ENSAYO N2

    PROMEDIO

    1 16-04-14 16-04-14 69 69 69

    2 16-04-14 16-04-14 67 67 60

    3 16-04-14 16-04-14 65 65 65

    4 16-04-14 17-04-14 61 61 61

    5 16-04-14 17-04-14 60 60 60

    6 16-04-14 17-04-14 61 61 61

    7