Tension y Doblado Del Acero 1

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    ngeniara de Materiales

    UNIVERSISDAD DE EL SALVADORFACULTAD MULTIDISCIPLINARIA ORIENTALDEPARTAMENTO 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

    PRUEBA DE TENSIN

    El acero es una aleacin de hierro, carbono con un contenido de carbono de

    hasta un 2% y cantidades pequeas de silicio. Segn las especificaciones A.S.T.M.,

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    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 ms comn de

    acero de refuerzo esta formado por varillas redondeadas. Las varillas se pueden

    conseguir de un amplio rango de dimetros que van desde 3/8 hasta 11/4; las

    varillas se denominan por lo general por un numero, el cual corresponde

    aproximadamente al N de octavos de pulgadas que tiene su dimetro nominal.

    Las varillas se pueden conseguir en nuestro pas en dos diferentes grados o

    resistencia, grado 40 y 60 cuyas resistencias mnimas 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.

    Identificacin de las varillas:

    Para que las varillas de refuerzo, de diversos grados y dimetros, sean fcilmente

    distinguibles, debern estar marcadas con seas especficas en la superficie de un

    lado de las varillas moldeadas durante su fabricacin. Estas marcas identifican:

    a)La fabrica productora ( usualmente una inicial),

    b)El calibre de la varilla (N 5, N8, etc.),c)El tipo de acero empleado en la fabricacin ( N para acero de lingote,

    una riel como smbolo o Y para los aceros de riel, A para los aceros de

    eje y;

    d)En el caso de las varillas de grado 60 75 estas se identifican colocando

    el numero 60 75, o bien por un sistema de lneas continuas, una lnea

    para el grado 60 y dos lneas para el grado 75 las que deben ir en medio de las

    corrugaciones.

    Objetivos:

    1.Conocer de la prueba de tensin del acero, el esfuerzo de tensin a la rotura

    (resistencia), esfuerzo de fluencia y elongacin (ductilidad); para compararlos con

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    los parmetros de resistencia que establece la norma A 615 y saber as; si puede

    ser utilizado como refuerzo en una estructura.

    2.Conocer los parmetros de resistencia que establece la norma A 615.

    Material y equipo:

    - Varilla de acero de 60 cm. de longitud. - Marcador

    - Pie de rey - Martillo

    - Cinta mtrica - Yeso

    - Extensmetro de Moore1. - Maquina Universal

    - Balanza de 1gr de precisin

    Procedimiento:

    1.Tomar dimensiones de la varilla, dimetro y longitud, anotar estos en hoja 1

    2.Pesar la varilla, en kg

    3.Ubicar el centro del espcimen 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 proceder 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 extensmetro de Moore, el cual servir para leer laslecturas de deformacin que presentar la varilla al ser sometido a tensin.

    5.Seguidamente, asegrese el extremo superior de la probeta en el cabezal fijo de la

    maquina de ensaye. Colquese la probeta de tal modo que las marcas queden

    1El 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.

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    hacia el frente de la maquina, luego asegrese la varilla en la parte mvil de la

    maquina, hecho esto ajuste el deformmetro para que indique cero.

    6.Eljanse incrementos de carga adecuados para obtener cuando menos 15 lecturas

    debajo del limite proporcional probable. Aplquese la carga a baja velocidad,

    tomando valores de carga y deformacin; la velocidad de carga de la prueba ser

    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 proceder

    a tomar dos lecturas adicionales, luego se retira el

    extensmetro para proteccin del mismo,

    posteriormente se lleva la varilla hasta la ruptura;se tomar la carga mxima 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 medir la longitud final de esta (lo que se elong en el tramo de

    calibracin 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 dimetro final de la probetaen la zona de estriccin.

    10.Anotar el tipo de fractura que haya tenido la probeta, sta puede ser segn las

    ilustraciones de la figura 2.

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    DETERMINACION DE LA LONGITUD FINAL PARA RUPTURAS,

    DENTRO Y FUERA DEL TRAMO DE CALIBRACIN EN

    EL ENSAYO DE TENSION DE VARILLAS.

    TRAMO DE CALIBRACION (8 pul)

    FIGURA 1

    RUPTURAS ENTRE LOS PUNTOS LONGITUD FINAL

    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 CALIBRACINLONGITUD TOTAL FINAL -LONGITUD TOTAL INICIAL

    A B C D E F G

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    FRACTURAS TPICAS POR TENSIN DE LOS METALES

    FIGURA 2

    Las fracturas por tensin pueden clasificarse en cuanto a forma, textura y color. Los tipos de fractura, en lo

    respectivo a la forma, son simtricos: cono y crter, planos e irregulares. Varias descripciones de la textura son:

    sedosa, grano fino, grano grueso o granular, fibrosa o astillable, cristalina, vidriosa y mate.

    Una descripcin de la fractura debe incluirse en cada informe de ensayo, aun cuando su valor sea incidental para las

    fracturas normales.

    Cono, crter y sedoso

    (probeta plana)

    Irregular,

    fibrosa

    Fractura de

    Estrella

    Parcialmente cono,

    crter y sedoso

    Cono, Crter

    y sedosa

    Cortadura plana y granulosa.

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    CLCULOS:

    1.Clculo del rea nominal

    An d

    2

    4; donde d = dimetro nominal en cm.

    2. rea efectiva: este parmetro se calcula con ayuda del peso y de la longitud de la

    probeta.

    .

    1; efec

    ss

    s Al

    WAlAV

    WV

    V

    W

    Donde:

    s = densidad kg/cm3

    W = peso de la probetaV = Volumen en cm3 A = rea en cm3

    L = Longitud en cm Aefec.= rea efectiva en cm3

    3.

    de Variacin de rea:

    %VariaciondeareaA A

    A

    efec n

    n

    100

    Donde:

    Aefec.= rea efectiva, cm3 An= rea nominal, cm3

    4.

    de Reduccin de rea:

    %ReducciondeareaA A

    A

    o f

    o

    100

    Donde:Ao = rea inicial, cm3 Af = rea final despus de la prueba, cm3

    5. de elongacin:

    %deelongacionL L

    L

    o f

    o

    100

    Donde:

    Lo = Longitud inicial (tramo de calibracin), cm3

    Lf = Longitud final despus de la prueba, cm3

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    6.

    Carga de Fluencia: Esta carga se tomar de la mquina Universal.

    7. Esfuerzo de fluencia:

    2

    arg

    cm

    kgf

    A

    fluenciadeaC

    nomfluencia

    8. Carga mxima: Esta carga ser la mxima antes de la ruptura de la probeta.

    9. Esfuerzo ltimo

    2

    .

    arg

    cm

    kgf

    A

    maximaaC

    nom

    ultimo

    Los datos calculados, sern comparados con los datos que proporciona la norma encuanto a el esfuerzo mximo, esfuerzo de fluencia, elongacin (Ver anexos Tablas 1,

    2 y 3).

    El reporte deber contener:

    a)Descripcin de la maquina universal y el deformmetro a utilizar en el ensayo:

    marca de la maquina, capacidad, precisin en la lectura de la carga aplicada, tipo

    de deformmetro, precisin de la lectura, distancia de medicin entre marcas.b)Carga de fluencia esperada: la norma prescribe un esfuerzo mnimo de fluencia

    establecido dependiendo del grado de la varilla; as que para obtener la carga

    esperada basta multiplicar el esfuerzo por el rea efectiva de la probeta y as

    obtener la carga mnima de fluencia esperada.

    c)Carga ltima esperada: al igual que la carga de fluencia; se multiplica el esfuerzo

    mximo segn norma por el rea efectiva.

    d)La velocidad de aplicacin de la carga: Para esto se tomar el tiempo desde elinicio de la prueba hasta cuando se realice la ltima lectura; con la longitud de

    deformacin hasta este momento, se puede obtener la velocidad nada ms

    dividiendo la deformacin axial entre el tiempo.

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    e)Con los resultados de deformacin- esfuerzo obtenidos del ensaye se construye un

    diagrama de esfuerzo- deformacin; del tramo recto de la grfica calclese el

    modulo de elasticidad.

    Nota En los casos en que la elongacin no alcance los lmites mnimos establecidos, puede

    repetirse la prueba.

    El lmite de fluencia debe establecerse:

    I. En funcin del grfico esfuerzo-deformacin :

    Cuando el grfico denota claramente el cambio entre el rango elstico y el plstico

    se lee directamente en l en la mquina. Cuando el grfico no denota claramente el cambio de rango trazando una lnea

    paralela al rango elstico a partir de una deformacin del 0.5% y estableciendo el

    intervalo de esta con el grfico 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

    0 048

    0005. .pulpul

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    PRUEBA DE DOBLADO

    Los ensayos de doblado (de los cuales el ms comn es el

    doblado en fro) ofrecen un medio simple, un tanto burdo,

    pero frecuentemente satisfactorio para obtener un ndice de

    ductilidad. Esencialmente el ensayo consiste en doblar una

    barra a un ngulo grande y notar si ocurre o no

    agrietamiento en la superficie exterior de la pieza doblada.

    Material y equipo

    - Una probeta de 40 cm de longitud.

    - Un pin que depender del dimetro y grado de la probeta

    - Maquina Universal

    Procedimiento:

    1.Medir la Longitud de la probeta y marcar el centro

    2.Dependiendo del grado y dimetro de la muestra escoger el dimetro del pin quese utilizara para la prueba segn 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 ngulo de 180; regstrese la

    carga aplicada

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    Consideraciones del ensayo:

    Las piezas deben tener suficiente longitud para asegurar el doblado libre y con

    cualquier aparato provisto.

    La aplicacin de la fuerza de doblado debe ser uniforme durante toda la

    operacin.

    El movimiento del espcimen en los puntos de contacto con el vstago debe ser

    libre ( sin restricciones), permitindole una fcil rotacin.

    Las barras N 14 y 18 no deben ser sujetas a estos ensayos a menos que hayan

    sido ordenados con especificaciones complementarias especiales.

    El reporte de doblado deber incluir:

    a)Descripcin de la probeta: Se describirn las caractersticas de la probeta, como

    su dimetro, longitud, etc.

    b)Descripcin del equipo: Tipo de mquina, modelo, capacidad, etc.

    c)Dimetro del Mandril o pin: caractersticas de este: dimetro del pin, que

    depender d el dimetro de la probeta.

    d)Resultados del ensayo: se colocar la carga, as como si pasa o no la prueba

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    Tabla N 1

    Nmeros de designacin para barras corrugadas, pesos nominales, dimensiones

    nominales y requisitos de corrugado.

    Dimensiones nominales (A) Requisitos de corrugado en mm

    N de

    designaci

    n

    de barra

    (B)

    Peso

    nominal

    kg/m

    Dimetro

    mm

    Area de la

    seccin

    transversal

    cm

    Permetr

    o en mm

    Espaciamient

    o promedio

    mximo

    Altura

    promedio

    mnima

    Garganta

    mxima

    en 12.5

    del

    permetro

    nominal

    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 4.95 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 nmeros de las barras estn basados en el nmero de octavos de

    pulgada incluido en el dimetro nominal de las barras.

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    Tabla 2.

    Requisitos de Tensin y elongacin segn norma ASTM A-615

    Grado 40 Grado 60

    Mxima resistencia a latensin valor mnimo PSI

    70,000 90,000

    (Mpa) 483 621Limite de fluencia mnimoPSI

    40,000 60,000

    (Mpa) 276 414Elongacin en 8 pulgadas %

    mnimo3

    4,5,6

    789101114

    1112

    1110987-

    99

    887777

    La resistencia a la tensin no debe ser menor de 1.25 veces la resistencia real ala fluencia.

    Tabla N3

    Especificaciones del dimetro del pin para el ensayo de doblado.

    Nmero de designacin

    de barra

    Dimetro del vstago para prueba de doblez (A)

    Grado 40 Grado 60

    3,4,5

    6

    7,8

    9,10,11

    4d (B)

    5d

    5d

    5d

    4d

    5d

    6d

    8d

    (A)Prueba de Doblez a 180 grados a menos que sea especificado de otra

    manera.

    (B)Dimetro nominal de espcimen.

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    UNIVERSIDAD DE EL SALVADOR DE EL SALVADOR DE EL SALVADOR

    FACULTAD MULTIDISCIPLINARIA ORIENTAL

    DEPARTAMENTO DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA

    LABORATORIO DE SUELOS Y MATERIALES.

    PRUEBA DE VARILLAS A TENSIN

    Solicita: _________________________________________________ Hoja No. ____________________Proyecto:_______________________________________________________________________________Fbrica:________________________________________________________________________________Fecha: ______________________________________

    MUESTRA No. No. No. No. No.

    (DESCRIPCIN)DI METRO NOMINAL (Designacin)DIMETRO NOMINAL (pulg.)LONGITUD DE MUESTRA (cm)PESO DE MUESTRA (kg)

    PESO / METRO LINEAL (Kg/m)DI METRO INICIAL Do. (cm)DIMETRO FINAL (cm)

    AREA NOMINAL (cm2)AREA EFECTIVA (cm2)

    DE VARIACIN DE AREA

    % DE REDUCCIN DE AREALONGITUD INICIAL. Lo.( cm)LONGITUD FIMAL. Lf (cm)

    DE ELONGACION

    CARGA DE FLUENCIA (Kg)ESFUERZO DE FLUENCIA (Kg/cm2)

    CARGA MXIMA (Kg)ESFUERZO ULTIMO (Kg/cm2)ESFUERZO DE FLUENCIA (PSI)

    ESFUERZO ULTIMO (PSI)

    ESFUERZO DE FLUENCIA (KSI)ESFUERZO ULTIMO (KSI)RANGO DE CARGATIPO DE FRACTURA

    OBSERVACIONES:_____________________________________________________________________________________

    _____________________________________________________________________________________

    _____________________________________________________________________________________