95511170 Tension Acero

INTRODUCCIÓN

Las varillas de acero deformadas son extensamente usadas en la construcción.

El propósito es obtener una combinación favorable de acero y concreto que nos provea una

sección con mejores características que el concreto solo. Para poder el acero cumplir con las

necesidades de la sección tiene que satisfacer unos requisitos de diseño. Especificamos en el

diseño el punto de cedencia mínimo del acero, pues es el dato más significativo para balancear la

sección en tensión y compresión.

El A.S.T.M. regula las propiedades y características que dicho acero debe tener en adición del

mencionado punto de cedencia. Especifica la capacidad última de resistencia a tensión antes de

romper, así como la elongación mínima permanente que necesitamos para asegurar ductilidad en

la sección y las deformaciones necesarias para agarrarse al concreto.

El acero de refuerzo se fabrica en diámetros de 3/8 de pulgada a 11/8 de pulgada en incrementos

de 1/8" conocidas estas varillas como #3 a #11, indicando el diámetro correspondiente en octavos

de pulgada. También se fabrican varillas #14 y #18 principalmente para casos especiales.

Para determinar si una varilla cumple con los requisitos mínimos de diseño debemos cotejar su

diámetro, tamaño y relieve de las deformaciones, capacidad máxima en tensión, punto de

cedencia y elongación permanente.

En el laboratorio determinaremos también el módulo de elasticidad de la varilla midiendo la

elongación elástica según se aplica carga en tensión.

OBJETIVO GENERAL

✓ Estudiar el comportamiento del acero cuando se somete a carga axial.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

✓ Determinar las propiedades mecánicas del acero cuando es sometido a cargas axiales.

✓ Visualizar la resistencia del acero cuando se somete a una fuerza axial tensionante.

✓ Determinar si un material es apto para un determinado uso, en el cual se necesita un nivel de

resistencia óptimo.

✓ Comparar los valores reales contra los teóricos.

✓ Hacer un análisis paso por paso de los fenómenos ocurridos en la práctica de tracción del

acero hasta su ruptura.

ALCANCE

Se realizaron los Ensayo de compresión y tensión de acero, en los cuales se midieron las

deformaciones de los siguientes materiales con sus correspondientes dimensiones:

Datos Iníciales de los ensayos

|MATERIAL |CARGA |ESCALA |LONGITUD |DIAMETRO

|

| |(Kg) |(Ton) |(mm) |(mm) |

|ACERO |200 |0-10 |400 |12.7 |

|ACERO |500 |0-20 |400 |15.875 |

Estos ensayos se realizaron en el laboratorio de resistencia de materiales de la Universidad

Francisco de Paula Santander de Cúcuta el día miércoles 25 de Marzo de 2009 a las 2:00 pm. El

ensayo fue realizado por el señor………………………

Los resultados obtenidos se encontraran de forma teórica, analítica y grafica en el presente.

REFERENCIAS

Laboratorio de resistencia de materiales, departamento de ingenierías, Industrias, mecatrónica,

Universidad de Pamplona.

Ensayo de tensión directa en el acero, Carlos Alberto Santafé, U.F.P.S.

Laboratorio de resistencia de materiales U.F.P.S, libro Resistencia de Materiales de Beer and

Johston tercera Edición.

Normas DIN 50125, ICONTEC, ASTM E8 Ensayo de Tracción directa de los aceros y aleaciones.

Ingeniero Civil: Samuel Medina (profesor de la materia)

IC Msc en Ingeniería Estructural.

PERSONAL

Participamos en el laboratorio los siguientes integrantes:

• Jefferson Smit Rivera

• Mónica Liliana Quintero

• Oscar Mauricio García

Nuestro objetivo fue realizar este laboratorio con el fin de observar y comprender el

comportamiento de los materiales, en este caso el acero, cuando es sometido a tensión.

MATRIALES UTILIZADOS

Dos probetas de acero de refuerzo; una de 400 mm de longitud y ½ pulg de diámetro y otra de 400

mm de longitud y 5/8 de diámetro.

EQUIPOS Y HERRAMIENTAS

Máquina de prueba universal con capacidad de 100 Toneladas, 220459 lb

Máquina Universal.

La máquina de ensayos universales tiene como función comprobar la resistencia de diversos tipos

de materiales. Para esto posee un sistema que aplica cargas controladas sobre una probeta

(modelo de dimensiones preestablecidas) y mide en forma de gráfica la deformación, y la carga al

momento de su ruptura

La connotación de universales significa que se puede probar casi cualquier tipo de material, y

además, en diversos tipos de ensayo, como tensión, compresión, corte, etc.

La máquina posee un sistema hidráulico, para empujar el cilindro que aplica la carga sobre las

probetas. (Ver anexo 1).

Extensómetro.

El extensómetro de varilla se usa para medir deformaciones axiales (comprensión y tracción). Sus

usos principales incluyen monitorear deformaciones para el control de operación de la

construcción (represas, fundaciones, muros de contención, excavaciones subterráneas) y para el

monitoreo de deformaciones de deslizamientos de tierra activos o potencialmente activos. Este

dispositivo está dividido en milésimas de pulgada. Se sujeta a la máquina por medio de un imán.

Calibrador.

Es un instrumento de medida necesario para tomar las dimensiones de la probeta antes y después

del ensayo. El calibrador tiene una exactitud de décimas de pulgadas. (Ver anexo 2)

Probetas.

Las probetas utilizadas tienen formas y dimensiones estandarizadas por la Astm, Din, Icontec. (Ver

anexo 3)

MARCO TEÓRICO

La deformación unitaria axial media se determina a partir del alargamiento medido "d "entre las

marcas de calibración, al dividir d entre la longitud calibrada L0. Si se emplea la longitud calibrada

inicial se obtiene la deformación unitaria nominal (ε).

Después de realizar una prueba de tensión y de establecer el esfuerzo y la deformación para varias

magnitudes de la carga, se puede trazar un diagrama de esfuerzo contra deformación. Tal

diagrama es característico del material y proporciona información importante acerca de las

propiedades mecánicas y el comportamiento típico del material.

En la figura se muestra el diagrama esfuerzo deformación representativo de los materiales

dúctiles. El diagrama empieza con una línea recta desde O hasta A. En esta región, el esfuerzo y la

deformación son directamente proporcionales, y se dice que el comportamiento del material es

lineal. Después del punto A ya no existe una relación lineal entre el esfuerzo y la deformación, por

lo que el esfuerzo en el punto A se denomina límite de proporcionalidad. La relación lineal entre el

esfuerzo y la deformación puede expresarse mediante la ecuación σ = E*ε, donde E es una

constante de proporcionalidad conocida como el módulo de elasticidad del material. El módulo de

elasticidad es la pendiente del diagrama esfuerzo-deformación en la región linealmente elástica y

su valor depende del material particular que se utilice.

[pic]

Diagrama esfuerzo-deformación para el acero estructural

La ecuación σ = E*ε se conoce comúnmente como ley de Hooke.

Al incrementar la carga más allá del límite de proporcionalidad, la deformación empieza a

aumentar más rápidamente para cada incremento en esfuerzo. La curva de esfuerzo deformación

asume luego una pendiente cada vez más pequeña, hasta que el punto B de la curva se vuelve

horizontal. A partir de este punto se presenta un alargamiento considerable, con un incremento

prácticamente inapireciable en la fuerza de tensión (desde B hasta C en el diagrama). Este

fenómeno se conoce como cedencia o fluencia del material, y el esfuerzo en el punto B se

denomina esfuerzo de cedencia o punto de cedencia (o bien, esfuerzo de fluencia o punto de

fluencia). En la región de B hasta C, el material se vuelve perfectamente plástico, lo que significa

que puede deformarse sin un incremento en la carga aplicada. Después de sufrir las grandes

deformaciones que se presentan durante la fluencia en la región BC el material empieza a mostrar

un endurecimiento por deformación. Durante este proceso, el material sufre cambios en sus

estructuras cristalina y atómica, lo que origina un incremento en la resistencia del material a

futuras deformaciones. Por tanto, un alargamiento adicional requiere de un incremento en la

carga de tensión, y el diagrama esfuerzo-deformación toma una pendiente positiva desde C hasta

D. Finalmente la carga alcanza su valor máximo y el esfuerzo correspondiente (en el punto D) se

denomina esfuerzo último. De hecho, el alargamiento posterior de la barra se acompaña de una

reducción en la carga y finalmente se presenta la fractura en un punto E, tal como se indica en el

diagrama.

Se presenta una contracción lateral de la muestra cuando se alarga, lo que origina una reducción

en el área de la sección transversal. La reducción en el área es muy pequeña como para tener un

efecto apreciable en el valor de los esfuerzos calculados antes del punto C, pero más allá de este

punto la reducción comienza a modificar el perfil del diagrama. Desde luego, el esfuerzo real es

mayor que el esfuerzo nominal debido a que se calcula con un área menor.

En la cercanía del esfuerzo último, la disminución del área se aprecia claramente y ocurre un

estrechamiento pronunciado de la barra, conocido como estricción. Si para el cálculo del esfuerzo

se emplea el área de la sección transversal en la parte estrecha del cuello ocasionado por la

estricción, la curva real esfuerzo-deformación seguirá la línea punteada CE’.

La carga total que puede resistir la probeta se ve efectivamente disminuida después de que se

alcanza el esfuerzo último (curva DE), pero esta disminución se debe al decremento en área de la

probeta y no a una pérdida de la resistencia misma del material. En realidad, el material soporta

un aumento de esfuerzo hasta el punto de falla (punto E’). Sin embargo, con fines prácticos la

curva esfuerzo-deformación convencional OABCDE, basada en el área transversal original de la

muestra y que, por lo tanto, se calcula fácilmente, suministra información satisfactoria para

emplearla en el diseño. La ductilidad de un material a tensión puede caracterizarse por su

alargamiento total y por la disminución de área en la sección transversal donde ocurre la fractura.

La elongación porcentual se define como sigue:

[pic]

Donde Lo es la longitud calibrada original y Lf es la distancia entre las marcas de calibración al

ocurrir la fractura.

Descripción teórica de la curva esfuerzo-deformación

El ensayo de tracción sobre una varilla de acero consiste en aplicar una carga axial estática con

crecimiento gradual hasta que se logre la rotura de la varilla, la cual no se produce en el punto de

carga máxima, sino cuando la sección de ésta se reduce hasta un punto débil de rotura.

Zona elástica

Representada por una línea recta que inicia en el origen y finaliza en el punto de fluencia.

El material se distingue por tener un comportamiento elástico. El esfuerzo en cualquier punto de

la zona, σ, se obtiene como el producto del módulo de elasticidad Es y su respectiva deformación

εs.

σ = Es * εs

Cuando εs alcanza su valor máximo en esta zona, εy, el acero fluye y el esfuerzo asociado a dicha

deformación, σy, queda definido por

σy = Es * εy .

Zona de fluencia

Corresponde al tramo comprendido entre la deformación de fluencia, εy, y la deformación al inicio

de la zona de endurecimiento por deformación, εsh. El acero tiene un comportamiento plástico.

Esta zona no es totalmente plana, pero debido a sus pequeñas variaciones puede considerarse

perfectamente horizontal. El esfuerzo en esta zona se puede calcular como:

σs = σy

Zona de endurecimiento por deformación

Se refiere al tramo comprendido entre la deformación final de la plataforma de fluencia, εsh

y la deformación correspondiente al esfuerzo máximo, εsu . En esta zona las deformaciones

aumentan más rápidamente que los esfuerzos, razón por la cual la gráfica toma una forma

curva. Los esfuerzos de esta zona se definen mediante la siguiente expresión:

La deformación se concentra en la zona del cuello, provocando que la carga deje de subir. Al

adelgazarse la probeta la carga queda aplicada en menor área, provocando la ruptura. La figura

muestra la forma de la probeta al inicio, al momento de llegar a la carga máxima y luego de la

ruptura.

[pic]

Formación del cuello y ruptura.

La figura ilustra una probeta al inicio del ensayo indicando las medidas iniciarles necesarias

[pic]

Analizando las probetas después de rotas, es posible medir dos parámetros: El alargamiento final

Lf y el diámetro final Df , que nos dará el área final Af .

[pic]

Medidas después de la rotura.

Estos parámetros se expresan como porcentaje de variación de área y porcentaje de alargamiento

entre marcas, y se calculan según las ecuaciones:

ΔA = Af − A0 / A0

Δl= lf − l0/l0

Ambos parámetros son las medidas normalizadas que definen la ductilidad del material, que es la

capacidad para fluir, es decir, la capacidad para alcanzar grandes deformaciones sin romperse. La

fragilidad se define como la negación de la ductilidad. Un material poco dúctil es frágil. La figura

permite visualizar estos dos conceptos gráficamente:

[pic]

Curvas típicas dúctil y frágil.

La ductilidad es otra importante propiedad mecánica. Es una medida del grado de deformación

plástica que puede ser soportada hasta la fractura. Un material que experimenta poca o ninguna

deformación plástica se denomina frágil. El diagrama tensión-deformación para materiales

dúctiles y frágiles se ilustra esquemáticamente en la figura. La ductilidad puede expresarse

cuantitativamente como alargamiento relativo porcentual, o bien mediante el porcentaje de

reducción de área. El alargamiento relativo porcentual a rotura, %EL, es el porcentaje de

deformación plástica a la rotura, es decir:

%EL =lf − l0 / l0 * 100

Donde lf es la longitud en el momento de la fractura, y l0 es la longitud original de la probeta. El

valor de %EL dependerá del largo original de la probeta, por lo que éste se debe especificar al

mencionar el alargamiento relativo.

[pic]

Representación esquemática de los diagramas de tracción de materiales frágiles y dúctiles

ensayados hasta la fractura.

El porcentaje de reducción de área %AR se define como:

%AR = Af − A0/A0 * 100

Donde A0 es el área de la sección inicial y Af es el área de la sección en el momento de la fractura.

Los valores del porcentaje de reducción de área son independientes de l0 y A0.

Esquema de la Máquina Universal para ensayos de tracción

[pic]

La máquina de ensayo impone la deformación desplazando el cabezal móvil a una velocidad

seleccionable. La celda de carga conectada a la mordaza fija entrega una señal que representa la

carga aplicada, las maquinas están conectadas a un ordenador que registra el desplazamiento y la

carga leída. Si representamos la carga frente al desplazamiento obtendremos una curva como la

mostrada en la figura.

[pic]

Fuerza vs. Alargamiento

La probeta a ensayar se sujeta por sus extremos al cabezal móvil de la máquina de ensayos y a la

célula de carga, respectivamente. Las mordazas se sujeción deben mantener firme a la muestra

durante el ensayo, mientras se aplica la carga, impidiendo el deslizamiento. A su vez, no deben

influir en el ensayo introduciendo tensiones que causen la rotura en los puntos de sujeción. Para

que el ensayo se considere valido la rotura debe ocurrir dentro de la longitud calibrada, en la parte

central de la probeta. A partir de las dimensiones iniciarles de la probeta, se transforman la fuerza

en

tensión y el alargamiento en deformación, que nos permite caracterizar las propiedades

mecánicas que se derivan de este ensayo.

[pic]

TIPOS DE FRACTURA DEBIDO A TENSIÓN

La fractura metálica puede ocurrir después de una intensa deformación plástica que se caracteriza

por una lenta propagación de la grieta, en fracturas dúctiles. La fractura resultante de nuestro

ensayo a tensión depende de la composición y la historia de la varilla.

✓ Los metales y aleaciones dúctiles sufren fracturas de copa parcial. Los aceros templados de

poco contenido de carbono producen esta misma fractura.

✓ Los de alto contenido de carbono producen fracturas de estrella. El hierro fundido que carece

de ductilidad no producen estrechamiento en el área de sección transversal en forma de cuello de

botella.

Para materiales no férreos de tenacidad y ductilidad elevada su fractura se hace a 45°.

[pic]

Definiciones generales (tomadas del ASTM E8-61T)

Probeta: Puede ser cilíndrica o plana, roscada o sin rosca, dependiendo de la cantidad y forma del

material que se tenga disponible.

Ductilidad: La habilidad de un material para deformarse plásticamente antes de fracturarse; éste

puede evaluarse en función de la elongación o reducción de área para la prueba de tensión.

Zona Elástica: Es la zona donde se establece una correlación lineal o cuasilineal entre las tensiones

axiales σ y las deformaciones unitarias ε. El campo de tensiones en que se cumple la correlación

lineal σ = ε.*E es el campo elástico y es la base para el cálculo de elasticidad.

Módulo de Elasticidad (E): Es la constante que correlaciona la tensión y la deformación en el

campo elástico E = ε/ σ. Este módulo cuantifica las tensiones difícilmente medibles a partir de las

deformaciones las cuales pueden medirse sin excesiva dificultad.

Límite de proporcionalidad: Es el esfuerzo máximo en que el esfuerzo y la deformación

permanecen directamente proporcionales. El límite de proporcionalidad es el punto de la primera

inflexión de la línea recta de la curva Esfuerzo Vs Deformación. El valor obtenido para el límite de

proporcionalidad depende de la precisión de las mediciones de esfuerzos y linealidad y de la escala

de la gráfica. Este valor no tiene gran aplicación en los cálculos de ingeniería.

Límite elástico convencional: Es el esfuerzo por conveniencia, al cual se le considera que empieza

la deformación plástica. Este esfuerzo puede especificarse en términos de (a) Una desviación

específica de una relación lineal Esfuerzo-Deformación (b) Una extensión total específica o (c) un

esfuerzo máximo o un mínimo medido durante una fluencia discontinua.

Resistencia a la Tracción: El máximo esfuerzo de tensión al cual el material es capaz de soportar en

la prueba de tensión-deformación en una probeta llevada a fractura.

Punto de Cedencia: Es una propiedad que tienen los aceros blandos no endurecidos y algunas

otras aleaciones. Es una indicación del límite de la acción elástica. El punto de cedencia es un

esfuerzo en el que se produce primero un aumento notable de deformación, sin que haya un

aumento de esfuerzo. En general, los materiales que presentan este comportamiento tienen una

fluencia discontinua.

Fluencia discontinua: Fluctuación de la fuerza observada al inicio de la deformación localizada. No

necesariamente aparece como una línea discontinua.

Esfuerzo de fluencia superior: El primer esfuerzo máximo (primer esfuerzo con pendiente igual a

cero) asociado con una pendiente discontinua.

Elongación del punto de fluencia: La deformación medida desde el primer punto de pendiente

cero en la gráfica esfuerzo deformación hasta el esfuerzo de endurecimiento uniforme. Cubre

todos los puntos de deformación discontinua.

Tenacidad: Es la capacidad de un material para absorber energía hasta el punto de ruptura, y se

determina midiendo el área que queda bajo la curva de esfuerzo-deformación.

Aspecto de fractura: Depende de la composición y el historial de la muestra.

Aplicación de carga y mediciones: Las cargas se aplican ya sea mecánica o hidráulicamente. Las

cargas son realizadas por la máquina universal de Ensayos, se conoce así debido a que puede

adaptarse para realizar adicionalmente ensayos de compresión, curvatura y flexión.

Resilencia: Es la energía absorbida en la zona elástica del material.

FÓRMULAS

Esfuerzo σ = F/A

F es la carga aplicada

A es el área transversal de la probeta y depende de su forma

Deformación: ε = ΔL/L

ΔL = Lf – Li

Li Longitud inicial de la probeta

Lf Longitud final de la probeta, donde ocurre la fractura

Reducción de Área A= ΔA/Ai

ΔA = Ai – Af

Ai Área inicial de la probeta

Af Área final de la probeta, donde ocurre la fractura

Módulo de elasticidad

Se calcula por la pendiente en la zona elástica, bien sea utilizando la fórmula de la pendiente de

E = (σ2 – σ1) M= Y2 – Y1 / X2 -X1

E2 – E1

Ley de Hooke σ = ε*E

σ = Esfuerzo

ε = Deformación unitaria

E = Módulo de elasticidad

Modulo de resilencia: (UR)

UR = σˆ2

2Є

Modulo de tenacidad: (UT) Elemento Dúctil

UT = σLP + σU * Єf

2

σU = Esfuerzo ultimo

Єf = Deformación lineal Total

Єf = Lf – Lo

Lo

Modulo de resilencia: (UR)

UR = σˆ2

2Є

Estricción: (%estricción)

%estricción = Ao – Af * 100 Ao = Área inicial

Ao Af = Área final

CONCLUSIONES

La prueba de tensión brinda información de la resistencia y la ductilidad de materiales bajo

esfuerzos de tensión uniaxiales.

Esta información puede ser de gran ayuda para comparar materiales, desarrollo de aleaciones,

control de calidad y diseño bajo ciertas circunstancias.

Los resultados de las pruebas de tensión de especímenes maquinados a dimensiones

estandarizadas de porciones seleccionadas de una parte o materiales pueden no representar

totalmente la resistencia y ductilidad de todo el producto entero.

Los métodos de prueba son considerados satisfactorios para aceptar pruebas de equipos

comerciales. Los métodos de prueba han sido empleados extensivamente para este propósito.

Del ensayo concluimos que:

Las maquinas que se encuentran en el laboratorio están descalibradas y es por eso que los datos

calculados no son tan exactos.

El modulo de Elasticidad obtenido con los datos del ensayo en el laboratorio no cumple con las

normas establecidas ICONTEC.

ENSAYO DE TENSIÓN DEL ACERO

Probeta 1: Varilla 5/8

Comportamiento: Dúctil.

|Cargas(New) |Deformación(mm) |Esfuerzo(Mpa) |ε unitaria

|

|5000 |1.524 |25.2611 |7.62*[pic] |

|10000 |1.803 |50.522 |9.014*[pic] |

|15000 |2.489 |75.783 |0.012 |

|20000 |3.225 |101.044 |0.161 |

|25000 |3.556 |126.305 |0.017 |

|30000 |4.1402 |151.566 |0.0206 |

|35000 |4.724 |176.827 |0.0236 |

|40000 |5.156 |202.088 |0.024 |

|45000 |5.613 |227.35 |0.028 |

|50000 |6.146 |252.611 |0.03 |

|55000 |6.502 |277.394 |0.032 |

|60000 |6.858 |303.133 |0.034 |

|65000 |7.112 |328.394 |0.0354 |

|70000 |7.467 |353.655 |0.0372 |

|75000 |7.874 |378.916 |0.0392 |

|77000 |8.941 |389.021 |0.0446 |

|80000 |10.287 |404.177 |0.0514 |

|85000 |11.43 |429.439 |0.057 |

|90000 |12.573 |454.7002 |0.0628 |

|95000 |14.097 |479.961 |0.0704 |

|100000 |15.494 |505.222 |0.0774 |

|105000 |17.018 |530.483 |0.085 |

|110000 |19.202 |555.744 |0.096 |

|115000 |21.336 |581.005 |0.106 |

|120000 |23.622 |606.266 |0.118 |

|125000 |27.94 |631.528 |0.1396 |

|130000 |36.423 |656.789 |0.182 |

|133200 |48.641 |672.956 |0.243 |

|135000 |48.387 |682.0503 |0.241 |

A= 1.979*[pic]

Lo=200mm

Probeta 2: Varilla ½

Comportamiento: Dúctil

|Cargas(New) |Deformación(mm) |Esfuerzo(Mpa) |ε unitaria

|

|2000 |0.058 |15.788 |2.9x[pic] |

|4000 |0.147 |31.576 |7.35x[pic] |

|6000 |0.281 |47.364 |1.405x[pic] |

|8000 |0.355 |63.152 |1.775x[pic] |

|10000 |0.482 |78.941 |2.41x[pic] |

|12000 |0.660 |94.729 |3.3x[pic] |

|14000 |0.812 |110.517 |4.06x[pic] |

|16000 |1.028 |126.305 |5.14x[pic] |

|18000 |1.117 |142.093 |5.584x[pic] |

|20000 |1.219 |157.882 |6.095x[pic] |

|22000 |1.346 |173.6702 |6.73x[pic] |

|24000 |1.473 |189.458 |7.365x[pic] |

|26000 |1.574 |205.246 |7.87[pic] |

|28000 |1.676 |221.034 |8.38x[pic] |

|30000 |1.752 |236.823 |8.76x[pic] |

|32000 |1.828 |252.611 |9.14x[pic] |

|34000 |1.981 |268.399 |9.904x[pic] |

|36000 |2.044 |284.187 |0.0102 |

|38000 |2.159 |299.975 |0.0108 |

|40000 |2.26 |315.764 |0.0113 |

|42000 |2.362 |331.552 |0.0118 |

|44000 |2.438 |347.3404 |0.0122 |

|46000 |2.565 |363.126 |0.0128 |

|48000 |2.641 |378.916 |0.0132 |

|50000 |2.743 |394.705 |0.0137 |

|52000 |2.895 |410.493 |0.0144 |

|53500 |3.403 |422.591 |0.01701 |

|54000 |3.581 |426.281 |0.018 |

|56000 |4.038 |442.069 |0.02 |

|58000 |4.546 |457.857 |0.0226 |

|60000 |5.074 |473.646 |0.0252 |

|62000 |5.588 |489.434 |0.0278 |

|64000 |6.1976 |505.2224 |0.0308 |

|66000 |6.832 |521.0106 |0.034 |

|68000 |7.493 |536.798 |0.036 |

|70000 |7.975 |552.587 |0.038 |

|72000 |8.813 |568.375 |0.044 |

|74000 |9.652 |584.163 |0.048 |

|76000 |10.54 |599.951 |0.052 |

|78000 |11.277 |615.739 |0.056 |

|80000 |12.090 |631.528 |0.06 |

|82000 |13.208 |647.316 |0.066 |

|84000 |14.859 |663.104 |0.074 |

|86000 |16.51 |678.104 |0.082 |

|88000 |17.907| |694.68 |0.088 |

|90000 |21.59 |710.469 |0.106 |

|92000 |30.734 |726.257 |0.152 |

|92400 |38.100 |729.414 |0.19 |

A = 1.979[pic] [pic] 197.9[pic]

Lo=200mm

ANEXOS

ANEXO 1

[pic]

Máquina Universal de Ensayos

ANEXO 2

[pic]

Calibrador o Pie de rey

ANEXO 3

[pic]

Tipos de probeta

ANEXO 4

[pic]

Probeta después de ser sometida a tensión

ANEXO 5

[pic]

Fractura de la probeta de acero sometida a tensión

ANEXO 6

| | | |

|PROBETA 2 |0.4 m |12.7 |

CONDICIONES DE ENSAYO

LUGAR: Laboratorio de Resistencias U.F.P.S.

REGISTRO DE CONDICIONES MEDIO-AMBIENTALES: Temperatura Ambiente.

MANIPULACIÓN DE LA PROBETA: Según Normas NTC 2289, NTC2, DIM 50145.

PROCEDIMIENTO

La muestra (probetas) en el ensayo a tensión son: una varilla de acero corrugado de 40 cm de

longitud y 5/8” (1.5875cm) de diámetro

Y una varilla de 40 cm de longitud y ½” de diámetro. Antes de someter la varilla a tensión, deben

conocerse las dimensiones de las probetas; estas se evalúan con la ayuda del calibrador y metro.

Se toma la mitad de la longitud de la muestra, se mide 10 cm arriba y abajo dejando Lo= 20 se

marcan estos puntos principales. Montamos la varilla en la máquina de ensayos, la entre marcas

debe quedar en la parte central entre las mordazas. La fractura debe ocurrir entre el tercio central

de la distancia entre las marcas, de no de no ser así el ensayo será inválido.

Se sujeta el deformímetro de doble carátula a la probeta y el extensómetro al puente movible de

la máquina de ensayo para establecer su alargamiento al momento de la fractura, generalmente

se aplica sobre la probeta una pequeña carga inicial antes de poner los deformímetros en posición

0.

Una vez dispuestos los deformímetros y la máquina en posición, se aplica una carga a una

velocidad deseada para el material según el requerimiento de las normas DIN 50145 cuando sea

tensionada la muestra se mide y se registra la carga de tensión, o sea; el alargamiento se mide en

forma simultánea con la lectura de carga hasta que ocurra la fractura. El deformímetro de doble

carátula sujeto a la probeta debe retirarse cuando el material entre en fluencia para prevenir que

se dañe cuando falle ésta.

Durante el ensayo se miden elongación de la probeta y carga aplicada; con esos datos se calculan

tensiones y deformaciones (ingenieriles) y se traza la curva correspondiente.

De la curva se obtienen el módulo elástico, la tensión de fluencia, la tensión máxima y la

deformación ingenieril a fractura (como una medida de la ductilidad).

Después de la fractura, la longitud final y la sección se usan para calcular elongación porcentual y

reducción de área porcentual, que indican ductilidad del material.

De la carga y elongación se calculan tensiones verdaderas y deformaciones verdaderas, que sirven

para caracterizar el comportamiento del material en la región elastoplástica.

Análisis de la gráfica

En la gráfica hecha se puede analizar que a medida que incrementa la carga después del límite de

proporcionalidad, la deformación aumenta rápidamente para cada incremento de esfuerzo; la

curva de la gráfica toma una pendiente cada vez más pequeña, sigue disminuyendo hasta su

fractura, obteniendo una plasticidad perfecta.

[pic]

AUTOEVALUACIÓN

1. ¿Por qué se dice que el diagrama de esfuerzo deformación no es real?

La curva tensión-deformación del ingeniero no proporciona una indicación de las características de

deformación de un metal, porque esta basado sobre las dimensiones iniciales de la probeta y estos

cambian constantemente durante el ensayo, además el metal dúctil sometido a tensión sufre

estricción localizada durante la ultima fase del ensayo, por lo cual la carga requerida para la

deformación disminuye en esta fase, a causa de que el área de la sección transversal de la probeta

se va reduciendo rápidamente. La tensión media, basada en la sección inicial, también disminuye

produciéndose un descenso en la curva después de la carga máxima. Sin embargo, por otra parte,

realmente el metal continua endureciéndose por deformación hasta que produce la ruptura de

modo que también debería aumentar la tensión requerida para producir mayor deformación.

2. Consulte y explique en forma completa las diferencias entre esfuerzo-deformación

convencional y esfuerzo-deformación verdadero o real.

Para la construcción de la curva esfuerzo-deformación del Ingeniero, también llamada

convencional, con los datos obtenidos, longitud inicial y final Lo y Lf, diámetro inicial y final Do y

Df, de la probeta y la tabla de datos, se construye la curva esfuerzo-deformación unitarias es decir

diviendolas por su longitud inicial y las cargas dividiéndolas por el área inicial para reducirlas a

esfuerzos. Estos nuevos datos se grafican en un sistema de coordenadas rectangulares tomando

como abscisas las deformaciones y como ordenadas los esfuerzos y uniendo los puntos así

obtenidos por una curva.

En la construcción de la curva esfuerzo-deformación real, si se usa la tensión real σ, basada en el

área instantánea de la sección transversal de la probeta, se encuentra que esta curva asciende

hasta producir la fractura. Si la medida de la deformación es también instantánea la curva

obtenida se conoce también como curva real de esfuerzo o curva de fluencia puesto que

representa las características del flujo plástico del material. La tensión se define como la fuerza

por unidad de área instantánea:

[pic]

y la deformación real se define como:

[pic]

[pic]

σ

CONVENCIONAL

CORRECCION POR ESTRICCION

REAL

δ

3. ¿Qué pasa a nivel microestructural antes, durante y después del esfuerzo de fluencia?

El punto de fluencia es una característica muy importante para materiales tales como el acero.

Para esta fatiga la probeta alarga una cantidad considerable sin aumentar la carga.

Se puede decir que antes del esfuerzo de fluencia se encuentra el límite de proporcionalidad, allí la

probeta experimenta, según el Congreso internacional de Bruselas (1906), una fatiga extensora y

una deformación permanente. Durante el esfuerzo de fluencia, la probeta experimenta una fatiga

donde se alarga una cantidad considerable sin aumentar la carga; pero algunas veces, dicho punto

de fluencia viene acompañado de un descenso brusco que se puede observar en una grafica de σ

Vs δ en el acero, hecha convencionalmente.

4. ¿Qué pasa a nivel microestructural durante la inflexión de la grafica?

Durante la inflexión de la grafica,

a

b

En este caso los valores de la carga en a y b, se denominan límite superior e inferior,

respectivamente.

La posición del límite superior de fluencia varía mucho con la velocidad del ensayo. El punto

inferior de fluencia se considera corrientemente como una verdadera característica del material y

puede servir de base para determinar las fatigas de trabajo.

6. Explique brevemente en que consiste el procedimiento a seguir en un ensayo de tensión

directa en el acero.

• Fijar la longitud del ensayo. Lo = longitud entre marcas.

• Colocar la Probeta entre las mordazas de la maquina Universal.

• Graduar la velocidad de aplicación.

• Colocar y ajustar el extensómetro, y ajustar el reloj dinamómetro.

• Accionar la maquina Universal e ir tomando lecturas de carga y de deformación.

• Tomar los datos del diámetro final, longitud total final.

7. Nombre el equipo necesario para realizar la practica de tensión directa en el acero.

• Maquina Universal de ensayos. Escala 0:20 Ton.

• Extensómetro.

• Calibrador

• Probeta.

8. Consulte y explique los diferentes tipos de probetas que se pueden utilizar según las normas

existentes, para la práctica de tensión directa en el acero.

Para realizar los ensayos de tensión se suelen utilizar diferentes modelos de probetas tales como:

Probeta americana

Probeta inglesa

Probeta francesa

Probeta alemana corta

Probeta alemana larga

Las resistencias, límite de elasticidad y estricción que se obtienen utilizando las diferentes clases

de probetas son iguales. En cambio, los alargamientos no son comparables debido a que estos

dependen de la relación que hay entre la longitud entre trazos y el diámetro o sección de la

probeta.

10. Consulte y explique las normas sobre velocidad de aplicación de la carga para la prueba de

tensión directa en el acero y aleaciones.

Según la norma ICONTEC NTC 2, parágrafo 6.8.3 Velocidad de la maquina:

6.8.3.1 Para alambres la velocidad de aplicación de carga en ningún caso será mayor de 10

Kgf/mmˆ2 por segundo.

6.8.3.2 Cuando se determina el limite elástico o limite convencional de elasticidad, la velocidad de

aplicación de la carga no deberá producir un incremento de esfuerzo mayor de 1 Kg/mmˆ2 por

segundo, desde el comienzo del ensayo hasta que se alcance el limite de elasticidad en el caso de

probetas de alambre y para los demás tipos de probetas la velocidad de aplicación de la carga no

deberá producir un incremento de esfuerzo mayor de 1Kgf/mmˆ2 por segundo a partir de

5Kgf/mmˆ2 por segundo hasta que alcance el limite de elasticidad.

6.8.3.3 PERIODO ELASTICO: En este periodo la velocidad de la maquina no debe ser superior al

40% de la longitud entre marcas, por minuto. Cuando se ensayan aceros de resistencia nominal

inferior a 110 Kgf/mmˆ2 y cuando no se trata de determinar su límite elástico, la velocidad puede

alcanzar, en el periodo elástico el límite que se ha fijado para el periodo plástico.

6.8.3.4 En ambos periodos la velocidad debe ser tan uniforme como sea posible y la variación de

velocidad debe hacerse progresivamente y sin choques.

ENSAYO DE TENSIÓN DEL ACERO

LABORATORIO DE TENSIÓN DEL ACERO

JEFFERSON SMIT RIVERA

MÓNICA LILIANA QUINTERO

OSCAR MAURICIO GARCÍA

UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER

FACULTAD DE INGENIERÍAS

PROGRAMA INGENIERÍA CIVIL

SAN JOSÉ DE CÚCUTA

2009

LABORATORIO DE TENSIÓN DEL ACERO

JEFFERSON SMIT RIVERA

COD: 1110020

MÓNICA LILIANA QUINTERO

COD: 1110026

OSCAR MAURICIO GARCÍA

COD: 1110014

ING: SAMUEL MEDINA JAIMES

UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER

FACULTAD DE INGENIERÍAS

PROGRAMA INGENIERÍA CIVIL

SAN JOSÉ DE CÚCUTA

95511170 Tension Acero

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