1/15
INTRODUCCIÓN ACERO ESTRUCTURAL Se define como acero estructural al producto de la aleación de hierro, carbono y pequeñas cantidades de otros elementos tales como silicio, fósforo, azufre y oxígeno, que le aportan características específicas. El acero laminado en caliente, fabricado con fines estructurales, se denomina como acero estructural al carbono, con límite de fluencia de 250 Mpa. (2?549 kg/cm 2). Propiedades y cualidades del acero estructural: su alta resistencia, homogeneidad en la calidad y fiabilidad de la misma, soldabilidad, ductilidad, incombustible, pero a altas temperaturas sus propiedades mecánicas fundamentales se ven gravemente afectadas, buena resistencia a la corrosión en condiciones normales. El acero es más o menos un material elástico, responde teóricamente igual a la compresión y a la tensión, sin embargo con bastante fuerza aplicada, puede comenzar a comportarse como un material plástico, pero a diferencia de los materiales plásticos a máximas solicitaciones romper?, pero su comportamiento plástico en tales situaciones como un terremoto, la fase plástica es útil, ya que da un plazo para escapar de la estructura.
Clasificación del acero estructural o de refuerzo: El acero estructural, según su forma, se clasifica en: a) PERFILES ESTRUCTURALES: Los perfiles estructurales son piezas de acero laminado cuya sección transversal puede ser en forma de I, H, T, canal o ángulo. b) BARRAS: Las barras de acero estructural son piezas de acero laminado, cuya sección transversal puede ser circular, hexagonal o cuadrada en todos los tamaños. c) PLANCHAS: Las planchas de acero estructural son productos planos de acero
2/15
laminado en caliente con anchos de 203 mm y 219 mm, y espesores mayores de 5,8 mm y mayores de 4,5 mm, respectivamente.
Aceros para Hormigón – Acero de refuerzo para armaduras - Barras corrugadas - Alambrón - Alambres trefilados (lisos y corrugados) - Mallas electro saldables de acero – Mallazo - Armaduras básicas en celosía. - Alambres, torzales y cordones para hormigón pretensado. - Armaduras pasivas de acero - Redondo liso para Hormigón Armado - Aceros para estructuras en zonas de alto riesgo sísmico. Para estructuras de hormigón se utilizan barras lisas y corrugadas, con diámetros que oscilan entre los 6mm y los 40mm, aunque lo común en una armadura de hormigón es que difícilmente superen los 32mm. Además el acero de refuerzo se utiliza en las mallas electro soldadas o mallazo constituidos por alambres de diámetros entre 4mm a 12mm. 1
TRACCIÓN EN ACERO ESTRUCTURAL
Normativa ASTM A370 Significado y Uso.- Comportamiento dúctil vs frágil - centrada en el cuerpo cúbico o aleaciones ferrítico exhiben una transición significativa en el comportamiento cuando el 1
Acero estructural: http://www.allstudies.com/acero-estructural.html
3/15
impacto probado en un amplio rango de temperaturas. A temperaturas superiores a la transición, el impacto de una fractura de especímenes dúctiles (normalmente coalescencia microhuecos) mecanismo, absorbiendo cantidades relativamente grandes de energía. A temperaturas más bajas, que la fractura en un frágil (por lo general escote) forma la absorción de energía considerablemente menor. Dentro del rango de la transición, la fractura en general, será una mezcla de zonas de fractura dúctil y fractura frágil. El rango de temperatura de la transición de un tipo de comportamiento u otro varía según el material a ensayar. Este comportamiento de transición puede ser definida de varias maneras para propósitos de especificación. La especificación puede requerir un resultado mínimo para la energía absorbida, la aparición de fracturas, la expansión lateral, o una combinación de ambos, a una temperatura de ensayo especificado. La especificación puede requerir la determinación de la temperatura de transición en el que la apariencia sea la energía absorbida o fractura alcanza un nivel determinado, cuando las pruebas se realizan en un amplio rango de temperaturas. Por otra parte el pliego de condiciones puede requerir la determinación de la temperatura de transición de fractura apariencia (FATTn) como la temperatura a la cual se obtiene el porcentaje mínimo requerido de la fractura de cizalla (n). 1. Alcance 1.1 Estos métodos de ensayo a los procedimientos y las definiciones de las pruebas mecánicas de los aceros, aceros inoxidables y aleaciones relacionadas. Los distintos ensayos mecánicos descritos en este documento se utilizan para determinar las propiedades requeridas en las especificaciones del producto. Las variaciones en los métodos de prueba deben ser evitados, y los métodos estándar de prueba se deben seguir para obtener
4/15
resultados reproducibles y comparables. En aquellos casos en que los requisitos de prueba para algunos productos son únicos o en desacuerdo con estos procedimientos generales, los requisitos de especificación de prueba de productos debe controlar.2
2
Normas Técnicas ASTM para Aceros Estructurales.
5/15
OBJETIVOS:
Determinar el comportamiento del acero estructural realizando un ensayo de tracción en una muestra de acero estructural.
Determinar las principales propiedades del acero ensayado.
EQUIPO: Máquina Universal Capacidad: 30 toneladas.
Sensibilidad: ±10 Kg.
Calibrador Apreciación: 0.02 mm. Dial de deformaciones para tracción. Apreciación: 0.0001 in. Compás de porcentajes Apreciación: 1 %
MUESTRAS: Lámina de Acero: 6.12mm x 38.96mm (Dimensiones de la sección expuesta para la tracción).
6/15
PROCEDIMIENTO: 1. Determinar la capacidad y apreciación de cada equipo a utilizar. 2. Determinar las dimensiones (a, b, LM) de la probeta No. 1 utilizando el calibrador. 3. Preparar la máquina para ensayos a tracción, colocar los aditamentos correspondientes para sujetar la lámina de acero. 4. Colocar el Dial de Deformaciones para Tracción de manera que permita observar las lecturas obtenidas al aplicar las cargas de manera controlada hasta que la lámina de acero falle. 5. Registrar los valores de las deformaciones y las cargas en tablas. 6. Medir longitudes finales en los tramos de la Longitud de Medida. 7. Con los valores, obtener gráfico Esfuerzo vs. Deformación, gráfico de % de deformación vs. Tramos.
7/15
RESULTADOS: TABLA 1/2 ENSAYO DE TRACCIÓN EN ACERO ESTRUCTURAL 1
2
Dimensiones
No
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28
3
4 a= 6,12 mm b= 38,96 mm
5
6 7 Área= 238,44 mm² L= 200 mm
CARGA CARGA DEFORMACIÓN DEFORMACIÓN ESFUERZO DEF. ESPECIFICA. P P ι ι σ ε (Kg) (KN) (in x 10¯⁴) (mm x 10¯³) (Mpa) (mm /mm x 10¯⁴) 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 500,00 4,91 4,00 10,16 20,57 0,51 1000,00 9,81 11,00 27,94 41,14 1,40 1200,00 11,77 15,00 38,10 49,37 1,91 1500,00 14,72 20,00 50,80 61,71 2,54 2000,00 19,62 31,00 78,74 82,28 3,94 2500,00 24,53 38,00 96,52 102,86 4,83 3000,00 29,43 47,00 119,38 123,43 5,97 3500,00 34,34 57,00 144,78 144,00 7,24 4000,00 39,24 67,00 170,18 164,57 8,51 4500,00 44,15 76,00 193,04 185,14 9,65 5000,00 49,05 84,00 213,36 205,71 10,67 5500,00 53,96 91,00 231,14 226,28 11,56 6000,00 58,86 99,00 251,46 246,85 12,57 6500,00 63,77 111,00 281,94 267,43 14,10 7000,00 68,67 149,00 378,46 288,00 18,92 7050,00 69,16 200,00 508,00 290,05 25,40 7110,00 69,75 300,00 762,00 292,52 38,10 7100,00 69,65 400,00 1016,00 292,11 50,80 7110,00 69,75 500,00 1270,00 292,52 63,50 7050,00 69,16 600,00 1524,00 290,05 76,20 7150,00 70,14 700,00 1778,00 294,17 88,90 7160,00 70,24 800,00 2032,00 294,58 101,60 7210,00 70,73 900,00 2286,00 296,64 114,30 7140,00 70,04 1000,00 2540,00 293,76 127,00 7180,00 70,44 1100,00 2794,00 295,40 139,70 7200,00 70,63 1200,00 3048,00 296,23 152,40 7250,00 71,12 1300,00 3302,00 298,28 165,10
8/15 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48
7240,00 7230,00 7290,00 7350,00 7420,00 7500,00 7590,00 7700,00 7810,00 7890,00 8000,00 8080,00 8190,00 8250,00 8320,00 8410,00 8490,00 8540,00 8600,00 9110,00
71,02 70,93 71,51 72,10 72,79 73,58 74,46 75,54 76,62 77,40 78,48 79,26 80,34 80,93 81,62 82,50 83,29 83,78 84,37 89,37
1400,00 1500,00 1600,00 1700,00 1800,00 1900,00 2000,00 2100,00 2200,00 2300,00 2400,00 2500,00 2600,00 2700,00 2800,00 2900,00 3000,00 3100,00 3200,00 5%
3556,00 3810,00 4064,00 4318,00 4572,00 4826,00 5080,00 5334,00 5588,00 5842,00 6096,00 6350,00 6604,00 6858,00 7112,00 7366,00 7620,00 7874,00 8128,00 10000,00
297,87 297,46 299,93 302,40 305,28 308,57 312,27 316,80 321,32 324,61 329,14 332,43 336,96 339,43 342,30 346,01 349,30 351,36 353,82 374,81
177,80 190,50 203,20 215,90 228,60 241,30 254,00 266,70 279,40 292,10 304,80 317,50 330,20 342,90 355,60 368,30 381,00 393,70 406,40 500,00
TABLA 2/2 TRAMOS DE DEFORMACIÓN
TRAMO 1 2 3 4 5 6 7 8
LECTURA INICIAL (mm) 25,40 25,40 25,40 25,40 25,40 25,40 25,40 25,40
LECTURA FINAL (mm) 27,18 27,08 27,24 27,36 27,10 25,94 26,22 25,52
DEFORMACIÓN ∆ (mm) 1,78 1,68 1,84 1,96 1,70 0,54 0,82 0,12
% DEFORMACIÓN 7,01 6,61 7,24 7,72 6,69 2,13 3,23 0,47
9/15
10/15
11/15
% Deformación
Tramos de deformación 9.00 8.00 7.00 6.00 5.00 4.00 3.00 2.00 1.00 0.00
7,01 %
6,61 %
7,24 %
7,72 %
6,69 %
3,23 %
Porcentajes
2,13 % 0,47 %
Tramos 1
2
3
4
5
6
7
4 Tramo de mayor deformación
8
12/15
FOTOGRAFIAS: Maquina Universal Capacidad: 30 toneladas.
LÁMINA DE ACERO Antes de Tracción
Después de la Tracción (No se produce falla)
Nota: No se produce falla debido a problemas técnicos en la Máquina Universal.
13/15
CONCLUSIONES 1. El ensayo consistió determinar que la lámina de acero estructural es un material dúctil, al aplicarle cargas de tracción. 2. La ductilidad de la lámina de acero se va perdiendo a medida que aumenta su resistencia. 3. En el gráfico se puede observar una zona plástica donde los esfuerzos permanecen prácticamente constante pero va aumentando continuamente la deformación. 4. Se determina el módulo de Resiliencia Elástica el cual nos permite ver el trabajo externo realizado para deformar a lámina de acero estructural. 5. No se llega a determinar el esfuerzo máximo y el esfuerzo de rotura debido que el ensayo no se pudo concluir por problemas técnicos en la Máquina Universal.
RECOMENDACIONES 1. Solicitar que los equipos a utilizar se encuentren en perfecto estado para realizar los ensayos correctamente. 2. Detallar especificaciones técnicas que deben tener las mordazas que sujetan la lámina de acero.
14/15
ANEXOS Para probeta No. 1 en tracción paralela a las fibras: Carga P=P*g;
g = 9.81 m/s² (gravedad)
P= 9110(Kg)*9.81 (m/s²) P= 89369.10 (N) = 89.37 (KN) Area A=a*b A= 6.12 (mm) * 38.96 (mm) A= 238,44 (mm²) Esfuerzo
Deformación Específica
⁄
15/15
Elongación
Módulo de elasticidad
⁄
Módulo de Resiliencia Elástica
BIBLIOGRAFÍA -
http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/sedes/manizales/4080020/Lecciones/Capitulo %203/ACERO%20ESTRUCTURAL.htm
-
http://es.scribd.com/doc/3320260/Material-acero-estructural
-
http://html.rincondelvago.com/acero_12.html
-
Normativas ASTM A 370
