UNIVERSISDAD DE EL SALVADOR FACULTAD MULTIDISCIPLINARIA ORIENTAL DEPARTAMENTO DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA INGENIERIA CIVIL
INGENIERIA DE MATERIALES GUIA #1
PRUEBA: TENSION Y DOBLADO DEL ACERO DE REFUERZO (A.S.T.M. A-615)
DOCENTE: ____________________________________________________ INSTRUCTOR _____________________________________________________
CIUDAD UNIVERSITARIA, CICLO 02
El acero es una aleación de hierro, carbono con un contenido de carbono de hasta un 2% y cantidades pequeñas de silicio. Según las especificaciones A.S.T.M.,
las varillas de refuerzo son fabricadas en tres clases de acero: de Lingote (A.S.T.M. A 615), de Riel (A.S.T.M. A 616), y de Eje (A.S.T.M. A 617). El tipo más común de acero de refuerzo esta formado por varillas redondeadas. Las varillas se pueden conseguir de un amplio rango de diámetros que van desde 3/8” hasta 11/4”;
las
varillas se denominan por lo general por un numero, el cual corresponde aproximadamente al Nº de octavos de pulgadas que tiene su diámetro nominal. Las varillas se pueden conseguir en nuestro país en dos diferentes grados o resistencia, grado 40 y 60 cuyas resistencias mínimas especificadas a la fluencia son 40000 y 60000 lb/pul2 respectivamente 2800 y 4200 kg/cm2; aunque existen otros grados como el 50 y 75.
Para que las varillas de refuerzo, de diversos grados y diámetros, sean fácilmente distinguibles, deberán estar marcadas con señas específicas en la superficie de un lado de las varillas moldeadas durante su fabricación. Estas marcas identifican: a) La fabrica productora ( usualmente una inicial), b) El calibre de la varilla (Nº 5, Nº8, etc.), c) El tipo de acero empleado en la fabricación ( N para acero de lingote, una riel como símbolo o Y para los aceros de riel, A para los aceros de eje y; d) En el caso de las varillas de grado 60 ó 75 estas se identifican colocando el numero 60 ó 75, o bien por un sistema de líneas continuas, una línea para el grado 60 y dos líneas para el grado 75 las que deben ir en medio de las corrugaciones.
1. Conocer de la prueba de tensión del acero, el esfuerzo de tensión a la rotura (resistencia), esfuerzo de fluencia y elongación (ductilidad); para compararlos con
los parámetros de resistencia que establece la norma A 615 y saber así; si puede ser utilizado como refuerzo en una estructura. 2. Conocer los parámetros de resistencia que establece la norma A 615.
- Varilla de acero de 60 cm. de longitud.
- Marcador
- Pie de rey
- Martillo
- Cinta métrica
- Yeso
- Extensómetro de Moore1.
- Maquina Universal
- Balanza de 1gr de precisión
1. Tomar dimensiones de la varilla, diámetro y longitud, anotar estos en hoja 1 2. Pesar la varilla, en kg
3. Ubicar el centro del espécimen de tal forma que coincida con el pin central del marcador (las marcas se realizan sobre la barra, generalmente en una de sus venas longitudinales o en la superficie de la barra entre resaltes); Posteriormente se procederá a golpear cada uno de los pines del marcador, teniendo cuidado de que las marcas no sean muy profundas, pues unas marcas muy acentuadas indentan gravemente la barra y pueden afectar los resultados del ensayo. 4. Se coloca en la varilla el extensómetro de Moore, el cual servirá para leer las lecturas de deformación que presentará la varilla al ser sometido a tensión. 5. Seguidamente, asegúrese el extremo superior de la probeta en el cabezal fijo de la maquina de ensaye. Colóquese la probeta de tal modo que las marcas queden 1
El marcador esta formado por nueve pines, que tiene una distancia entre ellos de 1 pul; la distancia total entre los extremos del marcador es de 20 cm.
hacia el frente de la maquina, luego asegúrese la varilla en la parte móvil de la maquina, hecho esto ajuste el deformímetro para que indique cero. 6. Elíjanse incrementos de carga adecuados para obtener cuando menos 15 lecturas debajo del limite proporcional probable. Aplíquese la carga a baja velocidad, tomando valores de carga y deformación; la velocidad de carga de la prueba será tal que se puedan tomar las lecturas necesarias durante el desarrollo de la prueba, pero no mayor, de 100 kip/pul2/minuto 7. Una vez tomada la lectura de fluencia, se procederá a tomar dos lecturas adicionales, luego se retira el extensómetro
para
protección
del
mismo,
posteriormente se lleva la varilla hasta la ruptura; se tomará la carga máxima y de ruptura de la probeta. 8. Terminado el ensayo se retira la varilla de la maquina se revisa el tipo de falla de la probeta y se medirá la longitud final de esta (lo que se elongó en el tramo de calibración de 8 pulg). Para medir la longitud final de la probeta se unen las dos partes de esta y se verifica la zona donde se dio la falla. (ver figura 1). 9. Luego se mide con ayuda del Vernier (pie de rey) el diámetro final de la probeta en la zona de estricción. 10.Anotar el tipo de fractura que haya tenido la probeta, ésta puede ser según las ilustraciones de la figura 2.
TRAMO DE CALIBRACION (8 pul) A
B
C
D
E
F
G
C Y G
LF = AI
A Y C PERO MAS CERCANA A B QUE A
LF = AC + 2 CF
MEDIA DIVISION DE A
LF = 2 AE
FUERA DEL TRAMO DE CALIBRACIÓN
LONGITUD TOTAL FINAL LONGITUD TOTAL INICIAL
Cortadura plana y granulosa.
Cono, Cráter y sedosa
Parcialmente cono, cráter y sedoso
Fractura de Estrella
Irregular, fibrosa
Cono, cráter y sedoso (probeta plana)
Las fracturas por tensión pueden clasificarse en cuanto a forma, textura y color. Los tipos de fractura, en lo respectivo a la forma, son simétricos: cono y cráter, planos e irregulares. Varias descripciones de la textura son: sedosa, grano fino, grano grueso o granular, fibrosa o astillable, cristalina, vidriosa y mate. Una descripción de la fractura debe incluirse en cada informe de ensayo, aun cuando su valor sea incidental para las fracturas normales.
2
An
d
4
; donde d = diámetro nominal en cm.
este parámetro se calcula con ayuda del peso y de la longitud de la probeta. s
W V
W
W 1 ; V A l A l s s
V
Aefec.
Donde:
s
= densidad kg/cm3
W = peso de la probeta
V = Volumen en cm 3
A
L
A efec.= Área efectiva en cm 3
= Longitud en cm
% Variaciondearea
Aefec
An
An
= área en cm3
100
Donde: Aefec.= Área efectiva, cm3 An= Área nominal, cm3
% Re ducciondearea
Ao
A f
Ao
Donde: Ao = Área inicial, cm3
% deelongacion
100
Af = Área final después de la prueba, cm3
Lo
Lo
L f
100
Donde: Lo = Longitud inicial (tramo de calibración), cm3 Lf = Longitud final después de la prueba, cm3
Esta carga se tomará de la máquina Universal.
fluencia
C arg ade fluencia
kgf
Anom
cm 2
Esta carga será la máxima antes de la ruptura de la probeta.
ultimo
C arg amaxima Anom.
kgf cm 2
Los datos calculados, serán comparados con los datos que proporciona la norma en cuanto a el esfuerzo máximo, esfuerzo de fluencia, elongación (Ver anexos Tablas 1, 2 y 3).
a) Descripción de la maquina universal y el deformímetro a utilizar en el ensayo: marca de la maquina, capacidad, precisión en la lectura de la carga aplicada, tipo de deformímetro, precisión de la lectura, distancia de medición entre marcas. b) Carga de fluencia esperada: la norma prescribe un esfuerzo mínimo de fluencia establecido dependiendo del grado de la varilla; así que para obtener la carga esperada basta multiplicar el esfuerzo por el área efectiva de la probeta y así obtener la carga mínima de fluencia esperada. c) Carga última esperada: al igual que la carga de fluencia; se multiplica el esfuerzo máximo según norma por el área efectiva. d) La velocidad de aplicación de la carga: Para esto se tomará el tiempo desde el inicio de la prueba hasta cuando se realice la última lectura; con la longitud de deformación hasta este momento, se puede obtener la velocidad nada más dividiendo la deformación axial entre el tiempo.
e) Con los resultados de deformación- esfuerzo obtenidos del ensaye se construye un diagrama de esfuerzo- deformación; del tramo recto de la gráfica calcúlese el modulo de elasticidad. En los casos en que la elongación no alcance los límites mínimos establecidos, puede repetirse la prueba.
El límite de fluencia debe establecerse: I. En función del gráfico esfuerzo-deformación :
Cuando el gráfico denota claramente el cambio entre el rango elástico y el plástico se lee directamente en él ó en la máquina.
Cuando el gráfico no denota claramente el cambio de rango trazando una línea paralela al rango elástico a partir de una deformación del 0.5% y estableciendo el intervalo de esta con el gráfico como el cambio de rango al que le corresponde el esfuerzo de fluencia.
II.Como el esfuerzo alcanzado por el acero cuando la longitud marcada se ha elongado 0.04 pul
0.04 pul 8 pul
0005 .
Los ensayos de doblado (de los cuales el más común es el doblado en frío) ofrecen un medio simple, un tanto burdo, pero frecuentemente satisfactorio para obtener un índice de ductilidad. Esencialmente el ensayo consiste en doblar una barra a un ángulo grande y notar si ocurre o no agrietamiento en la superficie exterior de la pieza doblada.
- Una probeta de 40 cm de longitud. - Un pin que dependerá del diámetro y grado de la probeta - Maquina Universal
1. Medir la Longitud de la probeta y marcar el centro 2. Dependiendo del grado y diámetro de la muestra escoger el diámetro del pin que se utilizara para la prueba según tabla. 3. Ubicar la muestra en la maquina universal de tal manera que el centro de la probeta coincida con el pin. 4. Aplicar carga a la probeta hasta que esta doble a un ángulo de 180º; regístrese la carga aplicada
Las piezas deben tener suficiente longitud para asegurar el doblado libre y con cualquier aparato provisto.
La aplicación de la fuerza de doblado debe ser uniforme durante toda la operación.
El movimiento del espécimen en los puntos de contacto con el vástago debe ser libre ( sin restricciones), permitiéndole una fácil rotación.
Las barras Nº 14 y 18 no deben ser sujetas a estos ensayos a menos que hayan sido ordenados con especificaciones complementarias especiales. :
a) Descripción de la probeta: Se describirán las características de la probeta, como su diámetro, longitud, etc. b) Descripción del equipo: Tipo de máquina, modelo, capacidad, etc. c) Diámetro del Mandril o pin: características de este: diámetro del pin, que dependerá d el diámetro de la probeta. d) Resultados del ensayo: se colocará la carga, así como si pasa o no la prueba
3
0.560
0.952
0.71
29.9
6.7
0.38
3.5
4
0.994
1.270
1.29
39.9
8.9
0.51
4.9
5
1.552
1.588
2.00
49.9
11.1
0.71
6.1
6
2.235
1.905
2.84
59.9
13.3
0.96
7.3
7
3.012
2.222
3.87
69.9
15.5
1.11
8.5
8
3.973
2.540
5.10
79.9
17.8
1.27
9.7
9
5.059
2.865
6.45
90.0
20.1
1.42
10.9
10
6.403
3.226
8.19
101.4
22.6
1.62
11.4
11
7.900
3.581
10.06
112.5
25.1
1.80
13.6
14
11.381
4.300
14.52
135.1
30.1
2.16
16.5
18
20.238
5.733
25.81
180.1
40.1
2.59
21.9
(A) Las dimensiones nominales de una barra corrugada son equivalentes a aquellas de una barra lisa que tenga el mismo peso por unidad de longitud que la barra corrugada. (B) Los números de las barras están basados en el número de octavos de pulgada incluido en el diámetro nominal de las barras.
Máxima resistencia a la tensión valor mínimo PSI (Mpa) Limite de fluencia mínimo PSI (Mpa) Elongación en 8 pulgadas % mínimo 3 4,5,6 7 8 9 10 11 14
70,000
90,000
483 40,000
621 60,000
276
414
11 12 11 10 9 8 7 -
9 9 8 8 7 7 7 7
La resistencia a la tensión no debe ser menor de 1.25 veces la resistencia real a la fluencia.
3,4,5
4d (B)
4d
6
5d
5d
7,8
5d
6d
9,10,11
5d
8d
(A) Prueba de Doblez a 180 grados a menos que sea especificado de otra manera. (B) Diámetro nominal de espécimen.
Solicita: _________________________________________________ Hoja No. ____________________ Proyecto:_______________________________________________________________________________ Fábrica:________________________________________________________________________________ Fecha: ______________________________________ (DESCRIPCIÓN) DI METRO NOMINAL (Designación) DIÁMETRO NOMINAL (pulg.) LONGITUD DE MUESTRA (cm) PESO DE MUESTRA (kg) PESO / METRO LINEAL (Kg/m) DI METRO INICIAL Do. (cm) DIÁMETRO FINAL (cm) AREA NOMINAL (cm2) AREA EFECTIVA (cm2) % DE REDUCCIÓN DE AREA LONGITUD INICIAL. Lo.( cm) LONGITUD FIMAL. Lf (cm) CARGA DE FLUENCIA (Kg) ESFUERZO DE FLUENCIA (Kg/cm2) CARGA MÁXIMA (Kg) ESFUERZO ULTIMO (Kg/cm2) ESFUERZO DE FLUENCIA (KSI) ESFUERZO ULTIMO (KSI) RANGO DE CARGA TIPO DE FRACTURA OBSERVACIONES: _____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________
