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1. FUNDAMENTO TEÓRICO ACERO Se entiende por acero la a leación de hierro y carbono, donde el car bono no supera el 2% en peso de la composición de la aleación, alcanzando normalmente porcentajes entre el 0,2% y el 0,3%. Porcentajes mayores que el 2% de carbono dan lugar a las fundiciones, aleaciones que al ser quebradizas y no poderse forjar como los aceros se moldean.
Aunque es difícil establecer las propiedades físicas y mecánicas del acero debido a que estas varían con los ajustes en su composición y los diversos tratamientos térmicos, químicos o mecánicos, con los que pueden conseguirse aceros con combinaciones de características adecuadas para infinidad de aplicaciones, se pueden citar algunas propiedades genéricas:
Su densidad media es de 7.850 Kg m -3.
En función de la temperatura el acero se puede encoger, estirar o derretir.
El punto de fusión del acero depende del tipo de aleación. El de su componente principal, princip al, el hierro es de alred alrededor edor de 1510 °C, sin embargo el acero acer o presenta frecuentemente temperaturas de fusión de alrededor de 1375 °C (2500 °F). Por otra parte el acero rápido funde a 1650 °C.
Su punto de ebullición es de alrededor de 3000 °C (5400 °F).
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OBJETIVOS:
y
O bservar
cómo se comporta el acero laminado en caliente sometido a cargas de
tracción. y
Determinar
el tipo de falla que se produce en el material ensayado.
y
Calcular los esfuerzos verdaderos que presenta la probeta en el ensayo.
y
R ealizar
los diagramas respectivos e identificar los puntos caracteristicos de
cada uno de ellos. y
Establecer las semejanzas y las diferencias entre los dos diagramas
y
Sacar nuestras propias conclusiones de la practica
3. EQUIPO: y
Máquina
y
Deformímetro
y
Calibrador o Vernier A=2 x 10 -2 mm
y
Compas de puntas secas A=1%.
y
Tornillo micrométrico A= 0.001mm
4.
MATERIAL:
y
Universal de 30 Ton. -4
A=25x10 mm.
Probeta de Acero laminado en caliente.
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PROCEDIMIENTO y
Verificar que la máquina universal se encuentre en optimas condiciones.
y
Medir
y
Colocar la probeta de acero en la maquina universal para realizar el ensayo.
y
Con la ayuda del tornillo micrométrico determinar los diámetros
las dimensiones de la probeta que se va a utilizar en el ensayo (, Lo)
instantáneos para determinada carga. y
Colocar el deformímetro en la probeta para medir las deformaciones que se producirán al ser ensayadas.
y
Una vez que la probeta llegue a fallar anotar el valor de la carga máxima..
y
R ealizar
y
Determinar
y
Los datos obtenidos se los registra en la siguiente tabla de valores.
los diagramas respectivos: Esfuerzo vs
Deformación.
conclusiones y recomendaciones.
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GRAFICOS
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7.
TABLAS
7.1.
TABLA DE ESFUERZOS Y DEFORMACIONES ESPECÍFICAS VERDADERAS
1
2
3
CARGAS DEFORMACION DEFORMACION
4
5
6
7
8
9
DIAMETRO INSTANTANEO
AREA INSTANTANEA
ESFUERZO
DEFORMACION ESPECIFICA
TRANSVERSALES
LONGITUDINALES
P
L
L
i
Ai
S = P / Ai
= ln(Ao/Ai)
(N)
(25 X 10mm)
( x 10mm )
mm
mm²
(Mpa)
0
0
0,00
9,93
77,44
0,00
(mm/mm x 10) 0,00
Mpa
x 10
0
0
5000
5
0,01
9,93
77,44
64,57
0,25
10000
10
0,03
9,93
77,44
129,13
64,57
0,50
15000
15
0,04
9,93
77,44
20000
20
0,05
9,93
77,44
193,70
258,26
25000
40
0,10
9,93
77,44
26859
200
0,50
9,93
77,44
27170
400
1,00
9,91
28972
600
1,50
9,90
30697
800
2,00
32401
1000
2,50
33411 34161
S = (1 + )
= ln (1+) x 10
0,00
0,00
0
64,58
0,00
129,13
0
129,20
1,00
0,75
193,70
0
193,84
1,00
1,00
258,26
0
258,52
1,00
322,83
2,00
322,83
0
323,48
2,00
346,84
10,00
346,84
0
350,30
9,95
77,13
350,85
20,00
352,26
4,01
357,87
19,80
76,98
374,12
30,00
376,36
5,95
385,35
29,56
9,78
75,12
396,40
40,00
408,64
30,41
412,25
39,22
9,70
73,90
418,40
50,00
438,44
46,79
439,32
48,79
1200
3,00
9,66
73,29
431,44
60,00
455,87
55,08
457,33
58,27
1400
3,50
9,61
72,53
441,13
70,00
470,99
65,5
472,00
67,65
Página 6 de 15
34774
1600
4,00
9,57
71,93
449,04
80,00
483,44
73,81
484,97
76,96
35301
1800
4,50
9,54
71,48
455,85
90,00
493,86
80,08
496,88
86,18
37099
25%
12, 50
8,71
59,58
479,07
250,00
622,68
262,18
598,83
223,14
37099
30%
15,00
8,29
53,58
479,07
300,00
692,40
368,33
622,79
262,36
19,00
6,00
28,27
327,47
380,00
897,03
1007,7
451,90
322,08
25359
Dimensiones de la probeta Lo = 50mm o = 9.93mm
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34774
1600
4,00
9,57
71,93
449,04
80,00
483,44
73,81
484,97
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25%
12, 50
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479,07
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262,18
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30%
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53,58
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368,33
622,79
262,36
19,00
6,00
28,27
327,47
380,00
897,03
1007,7
451,90
322,08
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Dimensiones de la probeta Lo = 50mm o = 9.93mm
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DIAGRAMA DE DEFORMACIONES VERDADERAS 1000.00
900.00 800.00 700.00 600.00 s o z r e u f s E
500.00
Curva de deformacion Valores verdaderos transversales
400.00 300.00 200.00
Valores verdaderos longitudinales
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DIAGRAMA DE DEFORMACIONES VERDADERAS 1000.00
900.00 800.00 700.00 600.00 s o z r e u f s E
Curva de deformacion
500.00
Valores verdaderos transversales 400.00
Valores verdaderos longitudinales
300.00 200.00 100.00
0.00 -200. 00
0.00
200.00
400.00
600.00
800.00
1000.00
1200.00
Deformaciones
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FOTOGRAFIAS DE LOS ENSAYOS
ANTES
DEL
ENSAYO
Página 8 de 15 8.
FOTOGRAFIAS DE LOS ENSAYOS
ANTES
DEL
ENSAYO
DESPUES DEL
ENSAYO
Forma de la falla: Cono y cráter con textura sedosa
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CONCLUSIONES:
y
La probeta tiende a la rotura después de haber pasado por diferentes zonas y soportado una carga máxima.
y
La probeta al transcurso del ensayo se deforma de tal manera que la sección transversal va disminuyendo.
y
Concluimos que el acero laminado en caliente es uno de los materiales estructurales más versátiles, pues posee una gran resistencia y se cataloga como un material dúctil.
10. RECOMENDACIONES. y
Verificar que los equipos estén en buenas condiciones para la práctica.
y
O
bservar que las probetas no tengan ningún tipo de falla antes de ser
ensayadas, porque estas provocarían errores en los resultados para el diseño de una estructura.. y
Una vez ensayada la probeta se recomienda entender las propiedades mecánicas obtenidas, gracias a estos datos de resistencia y rigidez podemos diseñar estructuras de acero que presten la seguridad adecuada en una obra civil.
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11. CÁLCULOS: ACERO LAMINADO EN CALIENTE Cálculo del área 2
A =D /4 A = (9.93mm)2/4 A= 77.44 mm2
Cálculo del esfuerzo =
P/Ao 2
=5000N/77.44mm =64.56 MPa
Cálculo de la deformación específica
= L/Lo
= 12.50x10 mm/50mm
=2.x10-4 mm/mm
-3
Elongación e = (¨Lf /Lo) x 100 e = (7000019x10-3 mm /50mm) x100 e = 38%
VALORES VERDADEROS TRANSVERSALES S=P/Ai 2
S=5000N/77.44 mm S=64.56 MPa
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=In(Ao/Ai)
2
=In(77.44mm
/77.44mm2
=0.00
VALORES VERDADEROS TRANSVERSALES S= (1+) S=64.57 (1+0.00025) S=64.601MPa
=In(1+)
=In(1+0.00025)
=2.49
x 10
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12. APENDICE. EL
ACERO
MATERIAL
DE
GRAN
IMPORTANCIA
EN
LA
CONSTRUCCIÓN Es el material estructural más usado para construcción de estructuras en el mundo. Es fundamentalmente una aleación de hierro (mínimo 98 %), con contenidos de carbono menores del 1 % y otras pequeñas cantidades de minerales como manganeso, para mejorar su resistencia, y fósforo, azufre, sílice y vanadio para mejorar su soldabilidad y resistencia a la intemperie. Es un material usado para la construcción de estructuras, de gran resistencia, producido a partir de materiales muy abundantes en la naturaleza. Entre sus ventajas está la gran resistencia a tensión y compresión y el costo razonable.
A pesar de la susceptibilidad al fuego y a la intemperie es el material estructural más usado, por su abundancia, facilidad de ensamblaje y costo razonable; en Colombia su mayor uso como material estructural ha correspondido a las varillas usadas en el concreto reforzado y a los perfiles livianos usados en estructuras de techos.
Solo a partir de 1991 con la Apertura Económica se han empezado a construir, de nuevo, edificios con perfilería de acero de alto peso, los cuales se habían dejado de construir en el país en los años sesenta.
Como el acero tiene propiedades prácticamente idénticas a tensión y compresión, por ello su resistencia se controla mediante el ensayo de probetas pequeñas a tensión. Los elementos de acero pueden unirse fácilmente, mediante soldadura, pernos o remaches.
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ESFUERZO REAL - DEFORMACIÓN REAL
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Endurecimiento de Trabajo
Cuando los metales y las aleaciones estructurales se someten a esfuerzos superiores a sus límites elásticos, estos límites se elevan y se consume la ductilidad. Este proceso se ilustra esquemáticamente. La línea continua (1) representa una curva ordinaria de esfuerzo - deformación, correspondiente a un material metálico ficticio. Si se elimina la carga de una muestra en tensión de este material, sujeto a esfuerzo ejercida en la barra se relajará hasta
Y1, la deformación
X1. Aplicando de nuevo la carga a la misma
muestra, se tendrá una nueva curva de esfuerzo - deformación, indicada por la línea punteada (2), que encuentra a (1), la línea continua, a un esfuerzo en
Y1. Al quitar la carga
Y2, se permite la relajación de la deformación a X2. Si se vuelve a aplicar la carga,
se genera por tercera vez una curva de esfuerzo - deformación, que principia en une con (1), al esfuerzo
X2 y se
Y2. En los dos ciclos de carga, puede observarse que el límite
elástico se ha aumentado para cada uno de ellos, es decir, de
Yo a Y1 y de Y1 a Y2. El
primer ciclo consumió también una ductilidad equivalente a la deformación segundo otra equivalente a
OX1 y el
X1X2. El aumento en el límite elástico se conoce como
endurecimiento de trabajo. El consumo de ductilidad está siempre relacionado con el
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endurecimiento de trabajo. Este endurecimiento sigue aumentando hasta el punto de ruptura; pero las gráficas ordinarias de esfuerzo y deformación de materiales dúctiles no presentan esta tendencia, sobre todo por encima de la carga máxima.
Dicho
inconveniente proviene del hecho de que, en las determinaciones ordinarias de esfuerzo y deformación, el esfuerzo (llamado a veces esfuerzo aparente o ingenieril) se calcula dividiendo la carga entre la sección transversal inicial
Ao. El esfuerzo real se puede
encontrar dividiendo la carga entre la sección transversal real que existe en el momento en que se mide la carga, es decir
"
= F / Areal
Puesto que el área real es siempre menor que la inicial (para cargas en tensión), el esfuerzo real es siempre mayor que el ingenieril.
13. BIBLIOGRAFÌA: y
http://es.wikipedia.org/wiki/Ensayo_de_traccion
y
http://es.wikipedia.org/wiki/acero
y
http://www.arqhys.com/construccion/materiales-resistencia.html
y
http://html.rincondelvago.com/resistencia-de-materiales_4.html
