INTRODUCCIN Las varillas de acero deformadas son extensamente usadas en la construccin. El propsito es obtener una combinacin favorable de acero y concreto que nos provea una seccin con mejores caractersticas que el concreto solo. Para poder el acero cumplir con las necesidades de la seccin tiene que satisfacer unos requisitos de diseo. Especificamos en el diseo el punto de cedencia mnimo del acero, pues es el dato ms significativo para balancear la seccin en tensin y compresin.

El A.S.T.M. regula las propiedades y caractersticas que dicho acero debe tener en adicin del mencionado punto de cedencia. Especifica la capacidad ltima de resistencia a tensin antes de romper, as como la elongacin mnima permanente que necesitamos para asegurar ductilidad en la seccin y las deformaciones necesarias para agarrarse al concreto.

El acero de refuerzo se fabrica en dimetros de 3/8 de pulgada a 11/8 de pulgada en incrementos de 1/8" conocidas estas varillas como #3 a #11, indicando el dimetro correspondiente en octavos de pulgada. Tambin se fabrican varillas #14 y #18 principalmente para casos especiales. Para determinar si una varilla cumple con los requisitos mnimos de diseo debemos cotejar su dimetro, tamao y relieve de las deformaciones, capacidad mxima en tensin, punto de cedencia y elongacin permanente. En el laboratorio determinaremos tambin el mdulo de elasticidad de la varilla midiendo la elongacin elstica segn se aplica carga en tensin.

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

OBJETIVOS ESPECFICOS Determinar las propiedades mecnicas 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 ptimo.

Comparar los valores reales contra los tericos.

Hacer un anlisis paso por paso de los fenmenos ocurridos en la prctica de traccin del acero hasta su ruptura.

ALCANCE Se realizaron los Ensayo de compresin y tensin de acero, en los cuales se midieron las deformaciones de los siguientes materiales con sus correspondientes dimensiones:

Datos Inciales de los ensayos

|MATERIAL | | |ACERO |ACERO |(Kg)

|CARGA

|ESCALA

|LONGITUD

|DIAMETRO

|(Ton) |0-10 |0-20

|(mm) |400 |400

|(mm) |12.7 |15.875

| | |

|200 |500

Estos ensayos se realizaron en el laboratorio de resistencia de materiales de la Universidad Francisco de Paula Santander de Ccuta el da mircoles 25 de Marzo de 2009 a las 2:00 pm. El ensayo fue realizado por el seor

Los resultados obtenidos se encontraran de forma terica, analtica y grafica en el presente. REFERENCIAS Laboratorio de resistencia de materiales, departamento de ingenieras, Industrias, mecatrnica, Universidad de Pamplona.

Ensayo de tensin directa en el acero, Carlos Alberto Santaf, U.F.P.S.

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

Normas DIN 50125, ICONTEC, ASTM E8 Ensayo de Traccin directa de los aceros y aleaciones. Ingeniero Civil: Samuel Medina (profesor de la materia) IC Msc en Ingeniera Estructural.

PERSONAL

Participamos en el laboratorio los siguientes integrantes:

Jefferson Smit Rivera

Mnica Liliana Quintero

Oscar Mauricio Garca

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 tensin.

MATRIALES UTILIZADOS Dos probetas de acero de refuerzo; una de 400 mm de longitud y pulg de dimetro y otra de 400 mm de longitud y 5/8 de dimetro.

EQUIPOS Y HERRAMIENTAS Mquina de prueba universal con capacidad de 100 Toneladas, 220459 lb Mquina Universal. La mquina de ensayos universales tiene como funcin 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 grfica la deformacin, y la carga al momento de su ruptura La connotacin de universales significa que se puede probar casi cualquier tipo de material, y adems, en diversos tipos de ensayo, como tensin, compresin, corte, etc. La mquina posee un sistema hidrulico, para empujar el cilindro que aplica la carga sobre las probetas. (Ver anexo 1).

Extensmetro. El extensmetro de varilla se usa para medir deformaciones axiales (comprensin y traccin). Sus usos principales incluyen monitorear deformaciones para el control de operacin de la construccin (represas, fundaciones, muros de contencin, excavaciones subterrneas) y para el monitoreo de deformaciones de deslizamientos de tierra activos o potencialmente activos. Este dispositivo est dividido en milsimas de pulgada. Se sujeta a la mquina por medio de un imn.

Calibrador.

Es un instrumento de medida necesario para tomar las dimensiones de la probeta antes y despus del ensayo. El calibrador tiene una exactitud de dcimas de pulgadas. (Ver anexo 2)

Probetas.

Las probetas utilizadas tienen formas y dimensiones estandarizadas por la Astm, Din, Icontec. (Ver anexo 3)

MARCO TERICO

La deformacin unitaria axial media se determina a partir del alargamiento medido "d "entre las marcas de calibracin, al dividir d entre la longitud calibrada L0. Si se emplea la longitud calibrada inicial se obtiene la deformacin unitaria nominal ().

Despus de realizar una prueba de tensin y de establecer el esfuerzo y la deformacin para varias magnitudes de la carga, se puede trazar un diagrama de esfuerzo contra deformacin. Tal diagrama es caracterstico del material y proporciona informacin importante acerca de las propiedades mecnicas y el comportamiento tpico del material.

En la figura se muestra el diagrama esfuerzo deformacin representativo de los materiales dctiles. El diagrama empieza con una lnea recta desde O hasta A. En esta regin, el esfuerzo y la deformacin son directamente proporcionales, y se dice que el comportamiento del material es lineal. Despus del punto A ya no existe una relacin lineal entre el esfuerzo y la deformacin, por lo que el esfuerzo en el punto A se denomina lmite de proporcionalidad. La relacin lineal entre el esfuerzo y la deformacin puede expresarse mediante la ecuacin = E*, donde E es una constante de proporcionalidad conocida como el mdulo de elasticidad del material. El mdulo de elasticidad es la pendiente del diagrama esfuerzo-deformacin en la regin linealmente elstica y su valor depende del material particular que se utilice.

[pic]

Diagrama esfuerzo-deformacin para el acero estructural

La ecuacin = E* se conoce comnmente como ley de Hooke.

Al incrementar la carga ms all del lmite de proporcionalidad, la deformacin empieza a aumentar ms rpidamente para cada incremento en esfuerzo. La curva de esfuerzo deformacin asume luego una pendiente cada vez ms pequea, hasta que el punto B de la curva se vuelve horizontal. A partir de este punto se presenta un alargamiento considerable, con un incremento prcticamente inapireciable en la fuerza de tensin (desde B hasta C en el diagrama). Este fenmeno 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 regin de B hasta C, el material se vuelve perfectamente plstico, lo que significa que puede deformarse sin un incremento en la carga aplicada. Despus de sufrir las grandes deformaciones que se presentan durante la fluencia en la regin BC el material empieza a mostrar un endurecimiento por deformacin. Durante este proceso, el material sufre cambios en sus estructuras cristalina y atmica, 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 tensin, y el diagrama esfuerzo-deformacin toma una pendiente positiva desde C hasta D. Finalmente la carga alcanza su valor mximo y el esfuerzo correspondiente (en el punto D) se denomina esfuerzo ltimo. De hecho, el alargamiento posterior de la barra se acompaa de una reduccin en la carga y finalmente se presenta la fractura en un punto E, tal como se indica en el diagrama.

Se presenta una contraccin lateral de la muestra cuando se alarga, lo que origina una reduccin en el rea de la seccin transversal. La reduccin en el rea es muy pequea como para tener un efecto apreciable en el valor de los esfuerzos calculados antes del punto C, pero ms all de este punto la reduccin 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 rea menor.

En la cercana del esfuerzo ltimo, la disminucin del rea se aprecia claramente y ocurre un estrechamiento pronunciado de la barra, conocido como estriccin. Si para el clculo del esfuerzo se emplea el rea de la seccin transversal en la parte estrecha del cuello ocasionado por la estriccin, la curva real esfuerzo-deformacin seguir la lnea punteada CE.

La carga total que puede resistir la probeta se ve efectivamente disminuida despus de que se alcanza el esfuerzo ltimo (curva DE), pero esta disminucin se debe al decremento en rea de la probeta y no a una prdida 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 prcticos la curva esfuerzo-deformacin convencional OABCDE, basada en el rea transversal original de la muestra y que, por lo tanto, se calcula fcilmente, suministra informacin satisfactoria para emplearla en el diseo. La ductilidad de un material a tensin puede caracterizarse por su alargamiento total y por la disminucin de rea en la seccin transversal donde ocurre la fractura.

La elongacin porcentual se define como sigue:

[pic]

Donde Lo es la longitud calibrada original y Lf es la distancia entre las marcas de calibracin al ocurrir la fractura.

Descripcin terica de la curva esfuerzo-deformacin El ensayo de traccin sobre una varilla de acero consiste en aplicar una carga axial esttica con crecimiento gradual hasta que se logre la rotura de la varilla, la cual no se produce en el punto de carga mxima, sino cuando la seccin de sta se reduce hasta un punto dbil de rotura.

Zona elstica Representada por una lnea recta que inicia en el origen y finaliza en el punto de fluencia. El material se distingue por tener un comportamiento elstico. El esfuerzo en cualquier punto de la zona, , se obtiene como el producto del mdulo de elasticidad Es y su respectiva deformacin s.

= Es * s

Cuando s alcanza su valor mximo en esta zona, y, el acero fluye y el esfuerzo asociado a dicha deformacin, y, queda definido por

y = Es * y .

Zona de fluencia

Corresponde al tramo comprendido entre la deformacin de fluencia, y, y la deformacin al inicio de la zona de endurecimiento por deformacin, sh. El acero tiene un comportamiento plstico. Esta zona no es totalmente plana, pero debido a sus pequeas variaciones puede considerarse perfectamente horizontal. El esfuerzo en esta zona se puede calcular como: s = y

Zona de endurecimiento por deformacin

Se refiere al tramo comprendido entre la deformacin final de la plataforma de fluencia, sh y la deformacin correspondiente al esfuerzo mximo, su . En esta zona las deformaciones aumentan ms rpidamente que los esfuerzos, razn por la cual la grfica toma una forma curva. Los esfuerzos de esta zona se definen mediante la siguiente expresin:

La deformacin se concentra en la zona del cuello, provocando que la carga deje de subir. Al adelgazarse la probeta la carga queda aplicada en menor rea, provocando la ruptura. La figura muestra la forma de la probeta al inicio, al momento de llegar a la carga mxima y luego de la ruptura.

[pic]

Formacin del cuello y ruptura.

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

[pic]

Analizando las probetas despus de rotas, es posible medir dos parmetros: El alargamiento final Lf y el dimetro final Df , que nos dar el rea final Af . [pic] Medidas despus de la rotura.

Estos parmetros se expresan como porcentaje de variacin de rea y porcentaje de alargamiento entre marcas, y se calculan segn las ecuaciones:

A = Af A0 / A0

l= lf l0/l0

Ambos parmetros 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 negacin de la ductilidad. Un material poco dctil es frgil. La figura permite visualizar estos dos conceptos grficamente:

[pic] Curvas tpicas dctil y frgil.

La ductilidad es otra importante propiedad mecnica. Es una medida del grado de deformacin plstica que puede ser soportada hasta la fractura. Un material que experimenta poca o ninguna deformacin plstica se denomina frgil. El diagrama tensin-deformacin para materiales dctiles y frgiles se ilustra esquemticamente en la figura. La ductilidad puede expresarse cuantitativamente como alargamiento relativo porcentual, o bien mediante el porcentaje de reduccin de rea. El alargamiento relativo porcentual a rotura, %EL, es el porcentaje de deformacin plstica 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 depender del largo original de la probeta, por lo que ste se debe especificar al mencionar el alargamiento relativo. [pic]

Representacin esquemtica de los diagramas de traccin de materiales frgiles y dctiles ensayados hasta la fractura.

El porcentaje de reduccin de rea %AR se define como:

%AR = Af A0/A0 * 100

Donde A0 es el rea de la seccin inicial y Af es el rea de la seccin en el momento de la fractura. Los valores del porcentaje de reduccin de rea son independientes de l0 y A0.

Esquema de la Mquina Universal para ensayos de traccin

[pic]

La mquina de ensayo impone la deformacin desplazando el cabezal mvil a una velocidad seleccionable. La celda de carga conectada a la mordaza fija entrega una seal que representa la carga aplicada, las maquinas estn conectadas a un ordenador que registra el desplazamiento y la carga leda. 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 mvil de la mquina de ensayos y a la clula de carga, respectivamente. Las mordazas se sujecin 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 sujecin. 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 tensin y el alargamiento en deformacin, que nos permite caracterizar las propiedades mecnicas que se derivan de este ensayo.

[pic]

TIPOS DE FRACTURA DEBIDO A TENSIN La fractura metlica puede ocurrir despus de una intensa deformacin plstica que se caracteriza por una lenta propagacin de la grieta, en fracturas dctiles. La fractura resultante de nuestro ensayo a tensin depende de la composicin y la historia de la varilla.

Los metales y aleaciones dctiles 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 rea de seccin transversal en forma de cuello de botella.

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

[pic]

Definiciones generales (tomadas del ASTM E8-61T)

Probeta: Puede ser cilndrica 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 plsticamente antes de fracturarse; ste puede evaluarse en funcin de la elongacin o reduccin de rea para la prueba de tensin.

Zona Elstica: Es la zona donde se establece una correlacin lineal o cuasilineal entre las tensiones axiales y las deformaciones unitarias . El campo de tensiones en que se cumple la correlacin lineal = .*E es el campo elstico y es la base para el clculo de elasticidad.

Mdulo de Elasticidad (E): Es la constante que correlaciona la tensin y la deformacin en el campo elstico E = / . Este mdulo cuantifica las tensiones difcilmente medibles a partir de las deformaciones las cuales pueden medirse sin excesiva dificultad.

Lmite de proporcionalidad: Es el esfuerzo mximo en que el esfuerzo y la deformacin permanecen directamente proporcionales. El lmite de proporcionalidad es el punto de la primera inflexin de la lnea recta de la curva Esfuerzo Vs Deformacin. El valor obtenido para el lmite de proporcionalidad depende de la precisin de las mediciones de esfuerzos y linealidad y de la escala de la grfica. Este valor no tiene gran aplicacin en los clculos de ingeniera.

Lmite elstico convencional: Es el esfuerzo por conveniencia, al cual se le considera que empieza la deformacin plstica. Este esfuerzo puede especificarse en trminos de (a) Una desviacin especfica de una relacin lineal Esfuerzo-Deformacin (b) Una extensin total especfica o (c) un esfuerzo mximo o un mnimo medido durante una fluencia discontinua.

Resistencia a la Traccin: El mximo esfuerzo de tensin al cual el material es capaz de soportar en la prueba de tensin-deformacin 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 indicacin del lmite de la accin elstica. El punto de cedencia es un esfuerzo en el que se produce primero un aumento notable de deformacin, sin que haya un aumento de esfuerzo. En general, los materiales que presentan este comportamiento tienen una fluencia discontinua.

Fluencia discontinua: Fluctuacin de la fuerza observada al inicio de la deformacin localizada. No necesariamente aparece como una lnea discontinua.

Esfuerzo de fluencia superior: El primer esfuerzo mximo (primer esfuerzo con pendiente igual a cero) asociado con una pendiente discontinua.

Elongacin del punto de fluencia: La deformacin medida desde el primer punto de pendiente cero en la grfica esfuerzo deformacin hasta el esfuerzo de endurecimiento uniforme. Cubre todos los puntos de deformacin discontinua.

Tenacidad: Es la capacidad de un material para absorber energa hasta el punto de ruptura, y se determina midiendo el rea que queda bajo la curva de esfuerzo-deformacin.

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

Aplicacin de carga y mediciones: Las cargas se aplican ya sea mecnica o hidrulicamente. Las cargas son realizadas por la mquina universal de Ensayos, se conoce as debido a que puede adaptarse para realizar adicionalmente ensayos de compresin, curvatura y flexin.

Resilencia: Es la energa absorbida en la zona elstica del material.

FRMULAS

Esfuerzo = F/A F es la carga aplicada A es el rea transversal de la probeta y depende de su forma

Deformacin: = L/L L = Lf Li Li Longitud inicial de la probeta Lf Longitud final de la probeta, donde ocurre la fractura

Reduccin de rea A= A/Ai A = Ai Af Ai rea inicial de la probeta Af rea final de la probeta, donde ocurre la fractura

Mdulo de elasticidad Se calcula por la pendiente en la zona elstica, bien sea utilizando la frmula de la pendiente de

E = (2 1) E2 E1

M= Y2 Y1 / X2 -X1

Ley de Hooke = *E = Esfuerzo = Deformacin unitaria E = Mdulo de elasticidad

Modulo de resilencia: (UR)

UR = 2 2

Modulo de tenacidad: (UT) Elemento Dctil

UT = LP + U * f 2

U = Esfuerzo ultimo

f = Deformacin lineal Total

f = Lf Lo Lo

Modulo de resilencia: (UR)

UR = 2 2

Estriccin: (%estriccin)

%estriccin = Ao Af * 100 Ao

Ao = rea inicial Af = rea final

CONCLUSIONES

La prueba de tensin brinda informacin de la resistencia y la ductilidad de materiales bajo esfuerzos de tensin uniaxiales. Esta informacin puede ser de gran ayuda para comparar materiales, desarrollo de aleaciones, control de calidad y diseo bajo ciertas circunstancias. Los resultados de las pruebas de tensin de especmenes 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 mtodos de prueba son considerados satisfactorios para aceptar pruebas de equipos comerciales. Los mtodos de prueba han sido empleados extensivamente para este propsito.

Del ensayo concluimos que:

Las maquinas que se encuentran en el laboratorio estn 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 TENSIN DEL ACERO

Probeta 1: Varilla 5/8 Comportamiento: Dctil.

|Cargas(New) | |5000 |10000 |15000 |20000 |25000 |30000 |35000 |40000 |45000

|Deformacin(mm)

|Esfuerzo(Mpa)

| unitaria

|1.524 |1.803 |2.489 |3.225 |3.556 |4.1402 |4.724 |5.156 |5.613

|25.2611 |50.522 |75.783 |101.044 |126.305 |151.566 |176.827 |202.088 |227.35

|7.62*[pic] |9.014*[pic] |0.012 |0.161 |0.017 |0.0206 |0.0236 |0.024 |0.028 |

| |

| | | | | |

|50000 |55000 |60000 |65000 |70000 |75000 |77000 |80000 |85000 |90000 |95000 |100000 |105000 |110000 |115000 |120000 |125000 |130000 |133200 |135000

|6.146 |6.502 |6.858 |7.112 |7.467 |7.874 |8.941 |10.287 |11.43 |12.573 |14.097 |15.494 |17.018 |19.202 |21.336 |23.622 |27.94 |36.423 |48.641 |48.387

|252.611 |277.394 |303.133 |328.394 |353.655 |378.916 |389.021 |404.177 |429.439 |454.7002 |479.961 |505.222 |530.483 |555.744 |581.005 |606.266 |631.528 |656.789 |672.956 |682.0503

|0.03 |0.032 |0.034 |0.0354 |0.0372 |0.0392 |0.0446 |0.0514 |0.057 |0.0628 |0.0704 |0.0774 |0.085 |0.096 |0.106 |0.118 |0.1396 |0.182 |0.243 |0.241

| | | | | | | | | | | | | | | | | | | |

A= 1.979*[pic]

Lo=200mm Probeta 2: Varilla Comportamiento: Dctil

|Cargas(New) | |2000 |4000 |6000 |8000 |10000 |12000 |14000 |16000 |18000 |20000 |22000 |24000 |26000 |28000 |30000 |32000 |34000 |36000 |38000 |40000 |42000 |44000 |46000

|Deformacin(mm)

|Esfuerzo(Mpa)

| unitaria

|0.058 |0.147 |0.281 |0.355 |0.482 |0.660 |0.812 |1.028 |1.117 |1.219 |1.346 |1.473 |1.574 |1.676 |1.752 |1.828 |1.981 |2.044 |2.159 |2.26 |2.362 |2.438 |2.565

|15.788 |31.576 |47.364 |63.152 |78.941 |94.729 |110.517 |126.305 |142.093 |157.882 |173.6702 |189.458 |205.246 |221.034 |236.823 |252.611 |268.399 |284.187 |299.975 |315.764 |331.552 |347.3404 |363.126

|2.9x[pic] |7.35x[pic] |1.405x[pic] |1.775x[pic] |2.41x[pic] |3.3x[pic] |4.06x[pic] |5.14x[pic] |5.584x[pic] |6.095x[pic] |6.73x[pic] |7.365x[pic] |7.87[pic] |8.38x[pic] |8.76x[pic] |9.14x[pic] |9.904x[pic] |0.0102 |0.0108 |0.0113 |0.0118 |0.0122 |0.0128

| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | |

|48000 |50000 |52000 |53500 |54000 |56000 |58000 |60000 |62000 |64000 |66000 |68000 |70000 |72000 |74000 |76000 |78000 |80000 |82000 |84000 |86000 |88000 |90000 |92000 |92400

|2.641 |2.743 |2.895 |3.403 |3.581 |4.038 |4.546 |5.074 |5.588 |6.1976 |6.832 |7.493 |7.975 |8.813 |9.652 |10.54 |11.277 |12.090 |13.208 |14.859 |16.51 |17.907| |21.59 |30.734 |38.100

|378.916 |394.705 |410.493 |422.591 |426.281 |442.069 |457.857 |473.646 |489.434 |505.2224 |521.0106 |536.798 |552.587 |568.375 |584.163 |599.951 |615.739 |631.528 |647.316 |663.104 |678.104 |694.68 |710.469 |726.257 |729.414

|0.0132 |0.0137 |0.0144 |0.01701 |0.018 |0.02 |0.0226 |0.0252 |0.0278 |0.0308 |0.034 |0.036 |0.038 |0.044 |0.048 |0.052 |0.056 |0.06 |0.066 |0.074 |0.082 |0.088 |0.106 |0.152 |0.19

| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | |

A = 1.979[pic] [pic]

197.9[pic]

Lo=200mm

ANEXOS

ANEXO 1

[pic] Mquina Universal de Ensayos

ANEXO 2 [pic] Calibrador o Pie de rey ANEXO 3 [pic] Tipos de probeta

ANEXO 4 [pic] Probeta despus de ser sometida a tensin ANEXO 5 [pic] Fractura de la probeta de acero sometida a tensin

ANEXO 6

[pic] Grficas resultantes de tensin y compresin del acero

|UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER | |Facultad de ingenieras: programa de ingeniera Civil | Unidad de Resistencia de materiales. |Ensayo de Tensin en el acero | | |

|

|

|

|

| |1 |Tema:

| |Ensayo de Tensin del

|Lab de Resistencia de Materiales |Prctica: acero |

TOMA DE DATOS

CARACTERISTICAS DEL MATERIAL A ENSAYAR

ACERO

Composicin qumica: aleacin de hierro mezclado con carbono

Dimensiones.

| | |PROBETA 1

|LONGITUD | |0.4 m |

|DIAMETRO | |15.9 |

|

| |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.

MANIPULACIN DE LA PROBETA: Segn Normas NTC 2289, NTC2, DIM 50145.

PROCEDIMIENTO

La muestra (probetas) en el ensayo a tensin son: una varilla de acero corrugado de 40 cm de longitud y 5/8 (1.5875cm) de dimetro Y una varilla de 40 cm de longitud y de dimetro. Antes de someter la varilla a tensin, deben conocerse las dimensiones de las probetas; estas se evalan 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 mquina 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 as el ensayo ser invlido. Se sujeta el deformmetro de doble cartula a la probeta y el extensmetro al puente movible de la mquina de ensayo para establecer su alargamiento al momento de la fractura, generalmente se aplica sobre la probeta una pequea carga inicial antes de poner los deformmetros en posicin 0. Una vez dispuestos los deformmetros y la mquina en posicin, se aplica una carga a una velocidad deseada para el material segn el requerimiento de las normas DIN 50145 cuando sea tensionada la muestra se mide y se registra la carga de tensin, o sea; el alargamiento se mide en forma simultnea con la lectura de carga hasta que ocurra la fractura. El deformmetro de doble

cartula sujeto a la probeta debe retirarse cuando el material entre en fluencia para prevenir que se dae cuando falle sta.

Durante el ensayo se miden elongacin 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 mdulo elstico, la tensin de fluencia, la tensin mxima y la deformacin ingenieril a fractura (como una medida de la ductilidad). Despus de la fractura, la longitud final y la seccin se usan para calcular elongacin porcentual y reduccin de rea porcentual, que indican ductilidad del material. De la carga y elongacin se calculan tensiones verdaderas y deformaciones verdaderas, que sirven para caracterizar el comportamiento del material en la regin elastoplstica.

Anlisis de la grfica

En la grfica hecha se puede analizar que a medida que incrementa la carga despus del lmite de proporcionalidad, la deformacin aumenta rpidamente para cada incremento de esfuerzo; la curva de la grfica toma una pendiente cada vez ms pequea, sigue disminuyendo hasta su fractura, obteniendo una plasticidad perfecta.

[pic]

AUTOEVALUACIN

1. Por qu se dice que el diagrama de esfuerzo deformacin no es real?

La curva tensin-deformacin del ingeniero no proporciona una indicacin de las caractersticas de deformacin de un metal, porque esta basado sobre las dimensiones iniciales de la probeta y estos cambian constantemente durante el ensayo, adems el metal dctil sometido a tensin sufre estriccin localizada durante la ultima fase del ensayo, por lo cual la carga requerida para la deformacin disminuye en esta fase, a causa de que el rea de la seccin transversal de la probeta se va reduciendo rpidamente. La tensin media, basada en la seccin inicial, tambin disminuye

producindose un descenso en la curva despus de la carga mxima. Sin embargo, por otra parte, realmente el metal continua endurecindose por deformacin hasta que produce la ruptura de modo que tambin debera aumentar la tensin requerida para producir mayor deformacin.

2. Consulte y explique en forma completa las diferencias entre esfuerzo-deformacin convencional y esfuerzo-deformacin verdadero o real. Para la construccin de la curva esfuerzo-deformacin del Ingeniero, tambin llamada convencional, con los datos obtenidos, longitud inicial y final Lo y Lf, dimetro inicial y final Do y Df, de la probeta y la tabla de datos, se construye la curva esfuerzo-deformacin unitarias es decir diviendolas por su longitud inicial y las cargas dividindolas por el rea 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 as obtenidos por una curva.

En la construccin de la curva esfuerzo-deformacin real, si se usa la tensin real , basada en el rea instantnea de la seccin transversal de la probeta, se encuentra que esta curva asciende hasta producir la fractura. Si la medida de la deformacin es tambin instantnea la curva obtenida se conoce tambin como curva real de esfuerzo o curva de fluencia puesto que representa las caractersticas del flujo plstico del material. La tensin se define como la fuerza por unidad de rea instantnea:

[pic]

y la deformacin real se define como:

[pic] [pic] CONVENCIONAL CORRECCION POR ESTRICCION REAL

3. Qu pasa a nivel microestructural antes, durante y despus del esfuerzo de fluencia?

El punto de fluencia es una caracterstica 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 lmite de proporcionalidad, all la probeta experimenta, segn el Congreso internacional de Bruselas (1906), una fatiga extensora y una deformacin 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 acompaado de un descenso brusco que se puede observar en una grafica de Vs en el acero, hecha convencionalmente. 4. Qu pasa a nivel microestructural durante la inflexin de la grafica?

Durante la inflexin de la grafica,

a b

En este caso los valores de la carga en a y b, se denominan lmite superior e inferior, respectivamente. La posicin del lmite superior de fluencia vara mucho con la velocidad del ensayo. El punto inferior de fluencia se considera corrientemente como una verdadera caracterstica 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 tensin 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 aplicacin. Colocar y ajustar el extensmetro, y ajustar el reloj dinammetro. Accionar la maquina Universal e ir tomando lecturas de carga y de deformacin. Tomar los datos del dimetro final, longitud total final.

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

Maquina Universal de ensayos. Escala 0:20 Ton. Extensmetro. Calibrador Probeta.

8. Consulte y explique los diferentes tipos de probetas que se pueden utilizar segn las normas existentes, para la prctica de tensin directa en el acero. Para realizar los ensayos de tensin se suelen utilizar diferentes modelos de probetas tales como:

Probeta americana Probeta inglesa Probeta francesa Probeta alemana corta Probeta alemana larga

Las resistencias, lmite de elasticidad y estriccin 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 relacin que hay entre la longitud entre trazos y el dimetro o seccin de la probeta.

10. Consulte y explique las normas sobre velocidad de aplicacin de la carga para la prueba de tensin directa en el acero y aleaciones.

Segn la norma ICONTEC NTC 2, pargrafo 6.8.3 Velocidad de la maquina:

6.8.3.1 Para alambres la velocidad de aplicacin de carga en ningn caso ser mayor de 10 Kgf/mm2 por segundo.

6.8.3.2 Cuando se determina el limite elstico o limite convencional de elasticidad, la velocidad de aplicacin de la carga no deber producir un incremento de esfuerzo mayor de 1 Kg/mm2 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 dems tipos de probetas la velocidad de aplicacin de la carga no deber producir un incremento de esfuerzo mayor de 1Kgf/mm2 por segundo a partir de 5Kgf/mm2 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/mm2 y cuando no se trata de determinar su lmite elstico, la velocidad puede alcanzar, en el periodo elstico el lmite que se ha fijado para el periodo plstico.

6.8.3.4 En ambos periodos la velocidad debe ser tan uniforme como sea posible y la variacin de velocidad debe hacerse progresivamente y sin choques.

ENSAYO DE TENSIN DEL ACERO

LABORATORIO DE TENSIN DEL ACERO

JEFFERSON SMIT RIVERA MNICA LILIANA QUINTERO OSCAR MAURICIO GARCA

UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER FACULTAD DE INGENIERAS PROGRAMA INGENIERA CIVIL SAN JOS DE CCUTA 2009 LABORATORIO DE TENSIN DEL ACERO

JEFFERSON SMIT RIVERA COD: 1110020 MNICA LILIANA QUINTERO COD: 1110026 OSCAR MAURICIO GARCA COD: 1110014

ING: SAMUEL MEDINA JAIMES

UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER FACULTAD DE INGENIERAS PROGRAMA INGENIERA CIVIL SAN JOS DE CCUTA