Acero Estructural

RESUMEN

El objetivo de esta práctica es evaluar las propiedades mecánicas del acero estructural y así compararlas con las propiedades mecánicas del acero de refuerzo. De esta manera se pretende que el lector, por medio de una explicación detallada y sencilla, entienda los conceptos fundamentales de un acero que fue sometido a una fuerza de tensión

Para poder llevar acabo el análisis del acero estructural, dos probetas de tal material fueron ensayadas en la maquina universal; no sin antes medir la longitud, el diámetro y tomar su peso. Una vez que los datos anteriores se registraron, el acero estructural se ensayo en la máquina universal.

La máquina universal registra una serie de datos, tras ser ensayadas las probetas. De esta manera se generan las curvas Esfuerzo-Deformación de cada uno de los aceros que fueron sujetos a una fuerza axial. Cabe señalar que la curva que genera es una gráfica que permite observar y entender, de manera clara, cada una de las propiedades de los materiales tras ser sometidos a una fuerza de tensión

Es importante señalar que a lo largo de este reporte las unidades que se utilizan son las del sistema internacional.

INTRODUCCIÓN

Para poder determinar la ductilidad de un material, que sufre cargas a tensión o compresión, se utiliza el porcentaje de alargamiento (1). También hay que considerar el porcentaje de reducción de área (2), el cual indica que tanto se ensanchó o se hizo estrecho el material

………………………. (1)

………………………. (2)

Para considerar si un material es dúctil, se utiliza el criterio general para la ductilidad, que indica que un material es dúctil si y solo si:

Porcentaje de Alargamiento > 25%

Porcentaje de Reducción de Área < - 40%

La densidad de energía (3) es otra propiedad mecánica de un material y se obtiene a partir de la curva Esfuerzo-Deformación. Se entiende por resiliencia a la densidad de energía por unidad de volumen que un material puede absorber, antes de que éste comience a sufrir deformaciones permanentes. Mientras que la tenacidad es la capacidad de absorción de energía que tiene un material durante todo el proceso. Las unidades de ambos conceptos son .

………………………. (3)

Por medio de la curva Carga-Alargamiento se obtienen las energías de deformación que sufren los materiales al ser cometidos a una carga axial. La energía elástica (4) se representa por medio de la W, y sus unidades son .

………………………. (4)

Las pruebas se basan en las normas de la ASTM (American Society for Testing and Materials). De acuerdo al tipo de acero utilizamos una norma distinta, es decir, para el acero estructural existe la norma ASTM A36, para el acero de refuerzo la norma ASTM A706. (ver Apéndice A)

Con todas las propiedades mecánicas de los aceros y sus respectivas normas se llevan acabo las comparaciones, de esta manera se pretende que los problemas planteados al inicio se lleven acabo con éxito. Todo lo anterior permite que el lector entre en contacto con las curvas Esfuerzo-Deformación y Carga-Alargamiento.

Hasta este punto solo se ha visto el modelo teórico de lo que son las propiedades mecánicas de los materiales.

METODOLOGÍA

Para esta práctica se hacen dos pruebas. Para ambos ensayes se utiliza tanto el extensómetro de hilo, así como el de contacto. El tipo de material que se ensayo fue el acero estructural A36. Lo primero que se hizo fue utilizar un flexómetro para medir la longitud, ancho y espesor de las soleras.

Tabla #1 Medidas de las Muestras

Muestra Longitud Long. Calibrada Espesor Ancho Área

1 68.58 cm. 26.5 cm. 0.635 cm. 2.54 cm. 1.612

2 68.58 cm. 28 cm. 0.635 cm. 2.54 cm. 1.612

Estos datos son registrados. Después por medio de un cincel y un martillo se marcan cada una de las soleras a cada 2.5 cm., esto con la finalidad de medir la elongación que sufre cada muestra tras ser tensionada en la máquina universal. Para poder determinar la escala a la cual la probeta va ser ensayada, se consulta la norma, de esta manera se determino que la carga máxima fuera de 10 Ton. La escala a la cual se ensaya la muestra es muy importante, ya que de ser mal elegida se expone la máquina a sufrir algún daño.

Una vez marcadas cada una de las soleras, el analista coloca el espécimen en la máquina universal y asegura que las mordazas la sujeten, después se mide la elongación base. En la computadora se registran los datos sobre longitud y área.

La máquina se enciende y el material comienza a sufrir las fuerzas de tensión. Durante este proceso en la computadora se va generando la curva de respuesta. Después de un cierto lapso de tiempo el analista quita el extensómetro de contacto, ya que es muy delicado, pero el extensómetro de hilo sigue registrando las deformaciones. Cuando el material llego a su esfuerzo último sufrió una fractura, al terminar este proceso se generó, de manera completa, la curva de Esfuerzo-Deformación. El mismo proceso se hace con la solera número dos.

Una vez que ambos especimenes han sido fracturados, se mide la elongación sufrida tras la carga de tensión. Se toman las dos partes que se obtuvieron tras la fractura y se unen lo mejor posible para evitar cualquier tipo de error. Gracias a las marcas se obtiene el dato de elongación, usando 200 mm., como

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