PRÁCTICA 2. ENSAYE A TENSIÓN EN LA VARILLA CORRUGADA Objetivo Reconocer el acero como uno de los materiales más utilizados en la construcción, experimentando con la varilla corrugada para conocer su comportamiento bajo esfuerzo a tensión. Se observará su ruptura así como su deformación, el esfuerzo máximo y el porciento de elongación, y se compararán los resultados conforme a la norma NMX-C-407-ONNCE-2001, para verificar su grado de calidad.
Equipo
Cinta Métrica Máquina Universal
Aditamento para ajuste de mordaza
Vernier Mordaza en “V”
Muestra Varilla corrugada G – 42 Diámetro = 0.95 cm (3/8 “) Long de calibración inicial = 20.32 (8”) Longitud Total = 50 cm Área transversal = 0.71 cm2
Bibliografía
Libros: Resistencia de materiales. Curso programado. Croxton, Martin,
Mills. Primera edición. Enero 2000, Quebrecor imprentas, santa fe, Bogotá, Colombia Resistencia de materiales. Introducción a la mecánica de solidos. Pytel, Singer. Cuarta edición. 1994. Escuela politécnica
del ejercito, Madrid, España Ensaye e inspección de los materiales de ingeniería. Davis,
Traxell, Wiskocil. Tercera edición. 1970. Compañía editorial Continental, S. A., Mexico D.F.
Paginas de internet: @ http://es.wikipedia.org/wiki/M%C3%A1quina_universal @ http://www.ensayodetraccion.8m.com/ @ http://tq.educ.ar/grp0128/Ensayos/Compres.htm @ http://es.thefreedictionary.com/compresi%C3%B3n @ http://www.parro.com.ar/definicion-de-fuerza+de+tensi%F3n
Introducción
Tensión (
)
La tensión es el estado de un cuerpo sometido a la acción de fuerzas opuestas que lo atraen. Esto provoca un alargamiento o deformación.
Deformación (
)
La deformación originada por la acción de una fuerza de tensión uniaxial sobre una muestra metálica, es el cociente entre el cambio de longitud de la muestra en la dirección de la fuerza y la longitud original. Existen 2 tipos de deformación según los efectos que la tensión tenga sobre el cuerpo: –
Deformación elástica Cuando una pieza se somete a una fuerza de tensión uniaxial, se produce una deformación del material. Si el material vuelve a sus dimensiones originales cuando la fuerza cesa se dice que el material ha sufrido una deformación elástica. El número de deformaciones elásticas en un material es limitado ya que aquí los átomos del material son desplazados de su posición original, pero no hasta el extremo de que tomen nuevas posiciones fijas. Así cuando la fuerza cesa, los átomos vuelven a sus posiciones originales y el material adquiere su forma original.
–
Deformación plástica Si el material es deformado hasta el punto que los átomos no pueden recuperar sus posiciones originales, se dice que ha experimentado una deformación plástica.
Límite elástico Es la tensión a la cual un material muestra deformación plástica significativa. Debido a que no hay un punto definido en la curva de deformación donde acabe la deformación elástica y se presente la deformación plástica se elige el límite elástico cuando tiene lugar un 0.2% de deformación plástica
Acero El acero es básicamente una aleación o combinación de hierro y carbono (alrededor de 0,05% hasta menos de un 2%). Algunas veces otros elementos de aleación específicos tales como el cromo o níquel se agregan con propósitos determinados. Ya que el acero es básicamente hierro altamente refinado (más de un 98%), su fabricación comienza con la reducción de hierro (producción de arrabio) el cual se convierte más tarde en acero. Los aceros se clasifican de acuerdo a los elementos de aleación que producen distintos efectos en el acero: – Aceros al carbono Más del 90% de todos los aceros son aceros al carbono. Estos aceros contienen diversas cantidades de carbono y menos del 1,65% de manganeso, el 0,60% de silicio y el 0,60% de cobre. Entre los productos fabricados con aceros al carbono figuran máquinas, carrocerías de automóvil, la mayor parte de las estructuras de construcción de acero, cascos de buques, somieres y horquillas. – Aceros aliados Estos aceros contienen un proporción determinada de vanadio, molibdeno y otros elementos, además de cantidades mayores de manganeso, silicio y cobre que los aceros al carbono normales. Estos aceros de aleación se pueden subclasificar en : ○
Estructurales
Son aquellos aceros que se emplean para diversas partes de máquinas, tales como engranajes, ejes y palancas. Además se utilizan en las estructuras de edificios, construcción de chasis de automóviles, puentes, barcos y semejantes. El contenido de la aleación varía desde 0,25% a un 6%. ○
○
Para herramientas metales. Por lo tanto, son materiales empleados para cortar y construir herramientas tales como taladros, escariadores, fresas, terrajas y machos de roscar. Especiales Los Aceros de Aleación especiales son los aceros inoxidablesy aquellos con un contenido de cromo generalmente superior al 12%. Estos aceros de gran dureza y alta resistencia a las altas temperaturas y a la corrosión, se emplean en turbinas de vapor, engranajes, ejes y rodamientos.
– Aceros de baja alineación ultrarresistentes Esta familia es la más reciente de las cuatro grandes clases de acero. Los aceros de baja aleación son más baratos que los aceros aleados convencionales ya que contienen cantidades menores de los costosos elementos de aleación. Sin embargo, reciben un tratamiento especial que les da una resistencia mucho mayor que la del acero al carbono. Por ejemplo, los vagones de mercancías fabricados con aceros de baja aleación pueden transportar cargas más grandes porque sus paredes son más delgadas que lo que sería necesario en caso de emplear acero al carbono. Además, como los vagones de acero de baja aleación pesan menos, las cargas pueden ser más pesadas. En la actualidad se construyen muchos edificios con estructuras de aceros de baja aleación. Las vigas pueden ser más delgadas sin disminuir su resistencia, logrando un mayor espacio interior en los edificios. – Aceros inoxidables Los aceros inoxidables contienen cromo, níquel y otros elementos de aleación, que los mantienen brillantes y resistentes a la herrumbre y oxidación a pesar de la acción de la humedad o de ácidos y gases corrosivos. Algunos aceros inoxidables son muy duros; otros son muy resistentes y mantienen esa resistencia durante largos periodos a temperaturas extremas. Debido a sus superficies brillantes, en arquitectura se emplean muchas veces con fines decorativos. El acero inoxidable se utiliza para las tuberías y tanques de refinerías de petróleo o plantas químicas, para los fuselajes de los aviones o para cápsulas espaciales. También se usa para
fabricar instrumentos y equipos quirúrgicos, o para fijar o sustituir huesos rotos, ya que resiste a la acción de los fluidos corporales. En cocinas y zonas de preparación de alimentos los utensilios son a menudo de acero inoxidable, ya que no oscurece los alimentos y pueden limpiarse con facilidad.
Varilla de acero corrugada La varilla se utiliza como refuerzo del concreto; son barras de acero generalmente circulares y corrugadas con un diámetro superior a los 5 milímetros, aunque comúnmente el diámetro de la varilla se especifica en pulgadas. La superficie de la varilla está provista de rebordes (corrugaciones) que mejoran la adherencia a los materiales aglomerantes e inhiben el movimiento relativo longitudinal entre la varilla y el concreto que la rodea, y de hecho el papel de la varilla corrugada no es sólo reforzar la estructura del concreto armado, sino absorber los esfuerzos de tracción y torsión. Se fabrica varilla de sección redonda, que pueden ser lisas o estradas, y también de sección cuadrada, más empleadas en herrería. En México, la varilla corrugada está regida con la norma oficial mexicana NMX-C-407 Características de la varilla de acero corrugada:
Resistencia promedio a la tensión: 6,300 kg/ m2
Los tipos de fallas que pueden hacerse presentes en la varillas son 6 y dependen de la calidad del material y la homogenización:
Procedimiento de laboratorio
1. Se utilizo una varilla corrugada con una
longitud total de 50 cm la cual deberá indicar su peso previamente obtenido con la ayuda de una balanza de precisión. 2. Con la cinta métrica se saca el centro de la varilla midiendo 4’’
para cada lado (longitud de calibración) 22.92cm (que se utilizará para determinar el % de elongación) marcándola a cada pulgada partiéndola del centro (se recomienda utilizar corrector o marcador indeleble o colocar una ¡s marcas tenues con la segueta). 3. Se enciende el equipo y se coloca la probeta en la máquina universal sujetándola con mordaza en V. 4. Se introduce los datos de la muestra en el equipo de cómputo y se aplica la carga a tensión a una velocidad de 1.27 cm/min. “La velocidad de aplicación de la carga tiene un efecto importante sobre las propiedades de los materiales. La resistencia tiende a aumentar y la ductibilidad a disminuir con velocidades aumentadas”. 5. Se observa cuando la probeta alcance el límite elástico y la carga máxima 6. Una vez fallada la muestra, se retira de la máquina universal se observa el tipo de falla en su forma, su elongación se establece la longitud de la placa
Procedimiento de
cálculo
Área = πd24 = b * e π(0.95)24= 0.7088 cm2
Esfuerzo máximo = carga máximaárea 49170.7088= 6937.0767 kg/cm2
% de elongación =
longitud final - longitud iniciallongitud inicial
54.8-5050*100=9.6 %
Esfuerzo en el límite elástico = elásticoárea 31250.7088=4408.86 kg/cm2
carga aplicada en el límite
Fotos
Varillas
Tipos de fallas
Varilla utilizada (antes del ensaye)
Durante el ensaye
Después del ensaye
Cuestionario 1. Definición del acero = El acero es básicamente una aleación o combinación de hierro y carbono 2. ¿Cuáles son los procesos básicos para la obtención del acero? = 1- Fase de fusión 2- Fase de afino 3- Control de proceso 4- Colada continua 5- Laminación 3. Menciona cual es una de las normas para clasificación de los aceros = AISI (Instituto Americano del Hierro y del Acero) y SAE (Society of Automotive Engineers)
4. Menciona las clasificaciones del acero según su forma = 1- Perfiles estructurales 2- Barras 3- Planchas 5. Menciona 6 usos y aplicaciones del acero = 1- Laminados planos como planchas 2- Hojalatería 3- Tuberías 4- Piezas de forja 5- cables de acero 6- Malla electro soldada 6. Definición de la varilla corrugada = es un tipo de acero usado especialmente en construcción para armar hormigón armado, cimentaciones de obra civil y pública se trata de barras de acero que presentan resaltos o corrugas que mejoran la adherencia del hormigón esta dotado de una gran ductilidad la cual permite que a la hora de doblar y cortar no sufra daños, tiene una gran soldabilidad 7. ¿Qué indica el numero de designación de la varilla?
= 8. ¿Cuál es la importancia de la corrugación de la varilla? = la corrugación ayuda a que la varilla tenga mejor adherencia al momento de la construcción, evita que la varilla patine en el hormigón o en lo que se esté utilizando.
Conclusión
