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8/19/2019 Clase Tracción en Aceros
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TRACCION EN ACEROS
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BIBLIOGRAFIA
► Davis, H. y Troxell, G. Ensaye e inspecc ión de
lo s Mater iales en ingen iería . Ed. ContinentalS.A. México. 1979.
► Helfgot, A. Ensayo de materiales . Ed. Kapeluz.
Buenos Aires. 1979.
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● Introducción a la caracterización de materiales.Ensayos que permiten obtener propiedades
mecánicas, tales como:
- reistencia: capacidad de absorber cargas.
- ductilidad: capacidad para deformarseplásticamente hasta la rotura.
● Caracterización del acero que se utiliza como
armadura para el HºAº.
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Algunos conceptos vinculados al tema
Deformaciones elásticas: son las deformaciones
que desaparecen cuando dejan de actuar las
cargas, el material vuelve a sus dimensiones
originales, son deformaciones reversibles.
Deformaciones plásticas: son las deformaciones
que permanecen cuando dejan de actuar lascargas, el material no vuelve a sus dimensiones
originales, son deformaciones irreversibles.
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ENSAYO DE TRACCION
Puntos Característicos
P
∆l
● A
● ● B C
● D
● E
A límite de proporcionalidad
B límite de elasticidad
BC zona de fluencia
D carga máxima, de rotura,o resistencia a tracción
E punto de arrancamiento
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Algunos conceptos vinculados al tema
Tensiones
σ = P / AoP: carga
Ao: sección de la barra, Ao = π.d2 / 4
Deformaciones
Ԑ = ∆l / base del extensómetro ∆l = lectura . sensibilidad extensómetro
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Extensómetros: son elementos capaces de medir lasdeformaciones que se producen en una barra mientras
se la ensaya.
Extensómetro a cuadrante o de dial: es un dispositivomecánico de lectura directa que mediante un sistemade engranajes amplia las deformaciones de la barraensayada y las traduce en giros de las agujas del dial.
- sensibilidad del extensómetro: es el valor de la
menor división que se puede apreciar.
- base de medida del extensómetro (bo): distancia
entre las cuchillas de apoyo sobre la probeta, entre
las cuales se mide la deformación.
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Extensómetro a cuadrante o de dial
Reloj Comparador Soportes de base magnética
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Diagrama tensión - deformaciones
σ [MPa]
[%]
σ = P/Ao y Ԑ = ∆l / bo
σ = E.Ԑ E = 2.1x106 kg/cm2
ley de Hooke módulo de elasticidad o de Young
●B ●C
BC zona de fluencia, permite
obtener: σ fl = P
fl / Ao
D tensión máxima, de rotura,
o resistencia a tracción
σ rot = Prot / Ao
● D
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Deformacionesσ
[MPa]
[%]
e p epu epl
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Determinación Gráfica
de las Deformaciones Específicas
σ
[MPa]
[%]
● A
p e
t
t = p + e
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Deformaciones específicas totales para
distintos puntos del diagrama σ
[MPa]
[%]0.1 4 15 20
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Diagrama - convencional y verdadero σ
[MPa]
[%]
uniformes localizadas
inicio de la estricción
verdadero
convencional
Diagrama Convencional:
= P/Ao Ao = área inicial de la barraԐ = ∆ l/lo lo = longitud de referenciaDiagrama Verdadero: iv = Pi / Ai Pi = carga para un cierto instanteԐ iv = ∆li / lo = (li - lo) / lo Ai = sección en el momento de
aplicación de Pi
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Diagrama - verdadero
σiv
iv
σiv = E. iv
fluencia
def. elasto plásticas uniformes iv = k (iv)n
comienzo de la estricción
def. elasto plásticas localizadas
rotura
σfl aceros: k=50, n=0.28
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- y P - ∆l convencional y verdadero
σ
[MPa]
[%]
∆l [mm]
P [kg]
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Ensayo de Tracción. Caracterización del Acero
Resistencia
● Tensión de Fluencia
fluencia se utiliza para el dimensionado.
admisible
= fluencia
/ δ fluencia
= Pfluencia
/ Ao
(1.7 a 2)
● Tensión de Rotura
rotura permite conocer la resistencia a tracción del
acero.
rotura = Protura / Ao
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Ensayo de Tracción. Caracterización del Acero
Ductilidad
● Alargamiento porcentual a roturaδ(%) = ((Lf – Lo) / Lo) . 100
● Estricción porcentual a rotura
Φ(%) = ((Ao – A
f ) / A
o) . 100
● Plegado
L = D+3 d
D
d
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barras lisas
Frente
Dorso
tensión característica diámetro nominal
de fluencia en MPa
Barras lisas y conformadas o corrugadas
barras corrugadas
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Diámetro Nominal y Diámetro Equivalente
Diámetro Nominal (dn): es la forma de designar a
una barra por su diámetro expresado en milímetros,se utiliza para la comercialización
del acero y para el diseño estructural.
Diámetro Equivalente: es el diámetro de una barra
lisa que posee la misma masa por unidad de
longitud que la barra conformada.
de = 12.74 (masa [gr] / longitud [mm])0.5
La determinación del de toma importancia cuando serequiere comprobar que la barra que se este adquiriendo no
tenga un valor de de menor que el dn asignado (de ˃ dn).
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Fractura Dúctil. Copa y Cono
Micromecanismo
Efecto Macroscópico
copa
cono
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Tipos de Fracturas
muy dúctil dúctil frágil
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Ley de Homología de Barba
Para que los δ(%) de dos o más ensayos sean
comparables, las probetas deben sergeométricamente semejantes.
∆ l = α. Lo+ β.(Ao)0.5
δ = ∆ l / Lo = α + (β.(Ao)0.5) / Lo
(Ao)0.5 / Lo debe permanecer constante
k = Lo / (Ao)0.5 k = 11.3 probetas largas (Lo=10d)
k = 5.65 probetas cortas (Lo=5d)
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Ley de Homología
k = Lo / (Ao)0.5 = 11.311.3 = Lo /(π.d
2 /4)0.5 = Lo / 0.89 x d
Lo = 11.3 x 0.89 x d
probetas largas: Lo = 10d
k = Lo / (Ao)0.5 = 5.65
5.65 = Lo /(π.d2
/4)0.5
= Lo / 0.89 x dLo = 5.65 x 0.89 x d
probetas cortas: Lo = 5d
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Ley de Homología
Para un mismo tipo de acero se cumple:Φ = 16 mm
k = Lo / (Ao)0.5 = 10 d / (π.d2 /4)0.5 = 11.3
Φ = 20 mm
k = Lo / (Ao)0.5 = 10 d / (π.d2 /4)0.5 = 11.3
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Ley de Homología
Cuanto menor es Lo mayor es el valor del δ.δ = ∆ l / Lo = α + (β.(Ao)
0.5) / Lo
Para un mismo tipo de acero α y β valen lo mismo
δ(5d) = (π.d2 /4)0.5 /Lo = (π.d
2 /4)0.5 /5d = 0.177 ≈ 18%
δ(10d) = (π.d2
/4)0.5
/Lo = (π.d2
/4)0.5
/10d = 0.089 ≈ 9%
δ(5d) ≈ 2 δ(10d)
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Tensión Convencional de Fluencia – σ0.2
σ0.2: tensión que se corresponde con unadeformación permanente del 0.2%.
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Tensión Convencional de Fluencia – σ0.2
σ0.2
Ԑ0.2 surge de considerar una deformación máxima admisiblecompatible con el comportamiento en servicio.
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Tensión Convencional de Fluencia – σ0.2
0.2 x10-2
σ0.2
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Acero ADN 420
ADN: Acero de Duraza Natural.
420 corresponde al valor característico del límite defluencia para barras según normas IRAM-IAS U500-528.
Propiedades mecánicas
- límite de fluencia: 420 MPa
- resistencia a tracción: 500 MPa
- alargamiento porcentual min.(10d): 12 %
- presentación:barras de 12 metros en paquetes de 2000 Kg.
(Ø: 6 - 8 - 10 - 12 - 16 - 20 - 25 - 32 mm.)
rollos de 500 Kg. (Ø: 6 - 8 - 10 - 12 mm.)
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Acero AL 220
AL: Acero Liso
220 corresponde al valor característico del límite defluencia para barras según normas IRAM-IAS U
500-502.
Propiedades mecánicas
- límite de fluencia: 220 MPa
- resistencia a tracción: 340 MPa
- alargamiento porcentual min. (10d): 18 %
- presentación:barras de 12 metros en paquetes de 2000 Kg.
(Ø: 6 - 8 - 10 - 12 - 16 - 20 - 25 – 32 mm.)
rollos de 500 Kg. (Ø: 6 - 8 - 10 - 12 mm.)
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1MPa = 1 N/mm2 = 10,2 kgf/cm2σ
[MPa]
[%]
500
340
12 18
ADN 420
AL 220
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Resiliencia
Energía que absorbe y acumula el material en
período elástico. Es el trabajo que el material es
capaz de devolver una vez que dejan de actuar lascargas.
Para el cálculo se considera el área bajo la curva en
período elástico.
σ [MPa]
Resiliencia = σ d
R = E d = ½.E. 2
R = ½. σ2 /E
Energía elástica dedeformación
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TenacidadEnergía acumulada por el material hasta la rotura.
Para el cálculo se considera toda el área bajo la
curva σ - .
σ [MPa]
Tenacidad = σ d
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Tenacidad
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Distintos tipos de Diagramas -
Deformación elástica más deformación plástica y estricción
(material dúctil)
Deformación elástica más deformación
plástica sin estricción
(material semi-dúctil)
Deformación elástica sin
deformación plástica
(material frágil)