Informe Ensayo de Tracción

ENSAYO A TRACCION DEL ACERO CORRUGADO

ENSAYO DE TRACCIÓN

1. NORMAEl ensayo de tracción de la barra corrugada se realiza bajo la norma ASTM A 370

2. OBJETIVOS

Obtener información sobre la capacidad del acero para soportar la acción de cargas de tracción que varían lentamente.

Consolidar los conocimientos teóricos adquiridos en clase con los resultados que se obtendrán del ensayo.

Debido a ser el acero un material de construcción que destaca por su alta Resistencia a tracción en comparación con el concreto, es de primordial importancia conocer cómo se comporta realmente este cuando se somete a tracción.

Para tal fin el ASTM norma los ensayos para este material, pudiendo así también medirse los estándares de calidad que debe tener este material.

En el curso de Diseño en Acero y Madera, buscamos consolidar nuestros conocimientos con ensayos los ensayos de laboratorio, y así lograr entender mejor como verdaderamente se comportan las barras de acero; por lo cual se realizó un ensayo con todos los alumnos del curso con la finalidad de mostrar el modo de realización del ensayo.


3. MARCO TEÓRICO

3.1. ENSAYO DE TRACCIÓN

El ensayo se realiza alargando una probeta de geometría normalizada, con una longitud inicial Lo, que se ha amarrado entre las mordazas de una máquina, según el esquema que se muestra a continuación. Una de las mordazas de la máquina está unida al cabezal móvil y se desplaza respecto a la otra con velocidad constante durante la realización del ensayo. Las máquinas de ensayo disponen de sistemas de medida, células de carga y extensómetros, que permiten registrar la fuerza aplicada y la deformación producida mientras las mordazas se están separando.

3.2. EL LÍMITE ELÁSTICO.

Es la tensión mínima que hay que aplicar para que aparezcan deformaciones permanentes en el material. Se define el límite elástico convencional como el esfuerzo necesario para provocar una deformación plástica predefinida. Esta propiedad juega un papel de gran importancia en el proyecto mecánico, porque en la gran mayoría de las ocasiones, las piezas se calculan para que no sufran deformaciones permanentes en servicio y, en consecuencia, se debe garantizar que las tensiones que actúan cuando la pieza trabaja no superan el límite elástico.

3.3. LA RESISTENCIA A LA TRACCIÓN

Coincide con el valor máximo del esfuerzo y es la tensión que hay que aplicar para que se produzca la rotura de la probeta en las condiciones del ensayo. Mientras la tensión aplicada es menor a RM, la deformación es uniforme, pero al alcanzar esta tensión comienza a desarrollarse un cuello en la probeta. La reducción localizada de sección hace que la tensión que actúa en esa sección crezca localmente lo que provoca un nuevo aumento del alargamiento en la zona del cuello con la consiguiente caída de la tensión nominal. Este proceso continua hasta que la sección no es capaz de seguir deformándose y se produce la fractura. La carga de rotura es una


propiedad que también se puede utilizar para el cálculo de piezas que trabajan sometidas a esfuerzos aunque, en la actualidad, se tiende a emplear preferentemente el límite elástico.

PROBETA DE ENSAYO DE TRACCIÓN

Todas las probetas de ensayo deben presentar la sección completa de la barra corrugada, tal como ha sido conformada.

Las probetas para ensayos de tracción deben ser los suficientemente largas para proveer 8 pulg. (203.2 mm) de longitud calibrada, una distancia de por lo menos 2 diámetros de barra entre cada marca de calibración y las mordazas, más una longitud adicional suficiente para llenar las mordazas completamente dejando alguna longitud de exceso que sobresalga más allá de cada mordaza. Un esquema de la probeta se muestra en la Figura 1

Figura 1: Probeta para Ensayo de Tracción de Barra Corrugada.

Dónde:

L: longitud de excesoLg: longitud de la mordaza2d: dos veces el diámetro nominal de la barra corrugadaLc: longitud calibrada

La Tabla 1., muestra los valores de L, Lg, 2d, Lc y la longitud mínima de probeta, calculados para cada diámetro de barra corrugada utilizada en el estudio.

Tabla 1: Longitud Total Mínima de Probeta de Tracción de Barra Corrugada

Barra utilizada en el ensayo

L (mm) Lg (mm) 2d (mm) Lc (mm) Long. total min (mm)

½ “ 6 69 25.4 203.2 404

MATERIAL


Fierro Corrugado ASTM A615-GRADO 60

Descripción: Barras de acero rectas de sección circular, con resaltes Hi-bond de alta adherencia con el concreto.

Dimensiones y Pesos Nominales

Propiedades Mecánicas

Identificación: Los fierros son identificados por marcas de laminación en alto relieve que indica el fabricante, el diámetro y el grado del acero.

Usos: Se utilizan en la construcción de edificaciones de concreto armado de todo tipo: en viviendas, edificios, puentes, obras industriales, etc.


4. PROCEDIMIENTO DEL ENSAYO

o Si han de tomarse mediciones de alargamiento, lo primero es marcar el tramo de calibración. Si las marcas se hacen rayando el material, estas marcas han de ser ligeras para no dañarlo.

Señalización del tramo de calibración

o Para realizar ensayos sobre barras de acero corrugado se ha seleccionado una máquina universal de ensayos a tracción.

o Se colocan la probeta en los dispositivos de sujeción (mordazas), y se ha de comprobar la correcta sujeción y posicionamiento. La velocidad del ensayo no debe ser superior que aquella de la cual las lecturas de carga y otras que puedan tomarse, permitan una medición un grado de exactitud adecuado.

o Para esta aplicación se han usado mordazas de cuña con entrada frontal con un set de mandíbulas en V serradas para fijar correctamente la muestra. Las mordazas de entrada frontal permiten realizar ensayos aprovechando la máxima capacidad de la máquina. Las mandíbulas están construidas de un acero muy resistente y con un patrón de serrado amplio. Consideramos que una distribución entre 8 y 20 dientes por pulgadas es el adecuado para estos ensayos. El patrón de serrado amplio es necesario para fijar correctamente la irregular superficie de las barras de refuerzo y evitar el deslizamiento de las muestras. Por el contrario, con un patrón de serrado amplio el ensayo no se realiza tan correctamente. La parte inicial de la zona serrada de las mandíbulas está ligeramente suavizada para evitar roturas prematuras.

Mordazas tipo “V”


o Para capturar el valor de la tensión, a falta de un extensómetro, durante el ensayo hemos utilizado una regla unida a la barra corrugada pegada en la zona superior de la barra, donde el acero no sufre alargamiento, debido a que las deformaciones se concentran más en la zona central y no en los extremos superiores.

Medición de la deformación mediante una regla metálica

o Durante el ensayo se ha tomado los datos según la deformación milimétrica que sufria la barra, esto quiere decir fuerza en función de la deformación, para graficar la curva de fuerza deformación y a la vez la curva de esfuerzo deformación.

Medidor de fuerza aplicada

o Después que la probeta ha fallado, se retira esta de la máquina de ensayo. Se toman las mediciones de los valores de alargamiento. Los extremos rotos de la probeta se juntan, y se mide la distancia entre los puntos de referencia. También se mide el diámetro de la sección más pequeña.


Ensayo a tracción de la barra con soldadura

Ruptura de la barra soldada

o La curva tensión-deformación resultante del ensayo se construye representando la tensión que es la razón de la fuerza aplicada a la sección recta inicial de la probeta, frente al alargamiento que se define como la extensión porcentual referida a la longitud inicial (L-Lo)/Lo x 100.


5. ENSAYO DE TRACCIÓN RESULTADOS

5.1 ENSAYO A TRACCION DE LA BARRA SIN SOLDADURA

El resultado del ensayo de tracción se muestran a continuación

Ensayo 1

Longitud Final (mm) deformacion(mm)

Fuerza (Kgf)

deformacion unitaria

(%)

Esfuerzo (Kgf/cm2

)

130 0 0 0.00 0131 2 6778 1.54 5067.88132 3 7450 2.31 5570.33133 4 8000 3.08 5981.57134 5 8350 3.85 6243.26135 6 8750 4.62 6542.34136 7 8980 5.38 6714.31137 8 9139 6.15 6833.19138 9 9246.3 6.92 6913.42139 10 9333 7.69 6978.24140 11 9404 8.46 7031.33141 12 9449.9 9.23 7065.65142 13 9476.8 10.00 7085.76143 14 9491.8 10.77 7096.98144 15 9496.2 11.54 7100.27145 16 9494.6 12.31 7099.07146 17 9485.2 13.08 7092.04147 18 9468 13.85 7079.18148 19 9415 14.62 7039.56149 20 9219 15.38 6893.01

MUESTRA N.1 1/2”Área (mm2) 131.37

Cargas (kg) Máxima 9496.2

Esfuerzos (kg/cm2) Máxima 7100.27

Longitud entre marcas (mm) 130

Longitud final entre marcas (mm) 149Alargamiento (%) 15.38


Ensayo 2

Longitud Final (mm) deformacion(mm)

Fuerza (Kgf)


(%)

Esfuerzo (Kgf/cm2)

200 0 0 0 0201 1 6163 0.5 4865.1344

3


Cargas (kg) Máxima 9655



Longitud final entre marcas (mm) 231Alargamiento (%) 15.5


202 2 6573 1 5188.79257

203 3 7100 1.5 5604.81169

204 4 7350 2 5802.16421

205 5 7773 2.5 6136.08468

206 6 8170 3 6449.48049

207 7 8500 3.5 6709.98582

208 8 8680 4 6852.07964

210 10 9100 5 7183.63188

211 11 9300 5.5 7341.5139212 12 9350 6 7380.9844213 13 9400 6.5 7420.4549

1214 14 9500 7 7499.3959

2215 15 9530 7.5 7523.0782

2216 16 9570 8 7554.6546

2217 17 9600 8.5 7578.3369

3218 18 9630 9 7602.0192

3219 19 9640 9.5 7609.9133

3220 20 9650 10 7617.8074

3221 21 9655 10.5 7621.7544

8222 22 9655 11 7621.7544

8224 24 9630 12 7602.0192

3225 25 9610 12.5 7586.2310

3227 27 9570 13.5 7554.6546

2228 28 9200 14 7262.5728

9230 30 8900 15 7025.7498

6231 31 8870 15.5 7002.0675

6


Ensayo 3

Longitud Final (mm)

deformacion(mm)

Fuerza (Kgf)


(%)

Esfuerzo (Kgf/cm2)

141 0 0 0 0143 2 1500,0 1 2105,09145 4 2300,0 3 3227,81147 6 3400,0 4 4771,55149 8 3700,0 6 5192,56


Cargas (kg) Máxima 5308,5



Longitud final entre marcas (mm) 187Alargamiento (%)Area Fnal (mm2)

4624


151 10 4000,0 8 5613,58153 12 4300,0 9 6034,60155 14 4500,0 10 6315,28157 16 4750,0 11 6666,13159 18 5000,0 13 7016,98161 20 5090,0 14 7143,28163 22 5190,0 16 7283,62165 24 5240,0 17 7353,79167 26 5270,0 18 7395,90169 28 5287,0 20 7419,75171 30 5300,0 21 7438,00173 32 5305,0 23 7445,01175 34 5305,0 24 7445,01177 36 5308,5 26 7449,93179 38 5304,7 27 7444,59181 40 5282,0 28 7412,74183 42 5060,0 30 7101,18185 44 4600,0 31 6455,62187 46 4068,0 33 5709,01

5.2 ENSAYO A TRACCION DE LA BARRA CORRUGADA SOLDADA


El resultado del ensayo de tracción a la probeta soldada se muestra

Muestra N.2 ½”Diámetro (mm) 12.7Longitud (mm) 200Esfuerzo de Tracción (kg/cm2) 4634.46

6. CONCLUCIONES:

Se observó que la resistencia de la barra corrugada de acero soldada es mucho menor a la de una barra de acero uniforme.

La barra con soldadura fracturo en la unión de la soldadura. Esfuerzo a tracción de la barra soldad (kg/cm2) es 4634.46 Esfuerzo a tracción del acero corrugado (kg/cm2) 7621.75

7. RECOMENDACIONES:

Trabajar con mucho cuidado en lo que es la medición exacta de la barra de hacer.

Contar con un personal capacitado para la manipulación del equipo. Tener unas dos a tres medidas de la longitud la cual se va trabajar. Usar una regla de precisión en el momento de medir la elongación. Realizar con una velocidad accesible al momento de realizar la

tracción. Usar equipos de protección en el laboratorio

Documents

Informe Ensayo de Tracción