1. MARCO TEORICO

Para conocer las cargas que pueden soportar los materiales, es necesario efectuar ensayos que nos permitan medir su comportamiento en distintas situaciones. El ensayo de tensin o traccin es de gran importancia para medir la resistencia a la tensin de materiales, este consiste en colocar una probeta en una mquina de ensayo que esta provista de 2 mordazas, una fija y otra mvil. Se mide la carga mientras se aplica el desplazamiento de la mordaza mvil; midindose en todo momento la carga aplicada y obtenindose los resultados en una curva tensin - deformacin.

La mquina de ensayo impone la deformacin desplazando el cabezal mvil a una velocidad de deformacin constante. En un intento de tipificar los mtodos de ensayo, la Sociedad Americana de Ensayos de Materiales ha redactado especificaciones que son de uso comn en USA y numerosos pases de America y Europa. Se prescriben varios tipos de probetas para materiales metlicos y no metlicos, tanto para ensayos de compresin como de traccin. Los extremos de las probetas pueden tener cualquier forma que se adapte a la maquina de ensayo que aplique la carga axial, la parte central de la probeta es algo mas delgada de los extremos para que no se produzca el fallo en la parte de laas mordazas. Los chaflanes redondeados que se observan tienen por objeto evitar que se produzcan las llamadas concentraciones de esfuerzos en la transicin entre las dos anchuras diferentes. De ordinario, se marca una longitud estndar patrn en la que se miden los alargamientos, perforando dos pequeos orificios en la superficie de la barra con una separacin de 2 o de 8 pulgadas, aunque para nuestro ensayo solamente marcaremos superficialmente un par de lneas que limiten una longitud de 15cm en la parte media de la barra de 45cm de longitud total.

Barra cargada axialmente: Barra metlica inicialmente recta, de seccin constante, sometida e sus extremos a dos fuerzas colineales dirigidas en sentidos opuestos y que actan en el centro de las secciones. Para que haya equilibrio esttico, las magnitudes de las fuerzas deben ser iguales y dirigidas en sentido de alejarse de la barra. Bajo la accin de estas dos fuerzas aplicadas se originan otras fuerzas internas dentro de la barra, que pueden estudiarse imaginando un plano que la corte en un punto cualquiera y sea perpendicular a su eje longitudinal, el plano no deber estar demasiado cerca de ninguno de los extremos de la barra.

Distribucin de las fuerzas resistentes: Es necesario hacer alguna hiptesis sobre el modo en que varan estas fuerzas repartidas, y como la fuerza aplicada acta en el centro, se suele admitir que son uniformes en toda la seccin. Esta distribucin probablemente no se dar nunca exactamente, a consecuencia de la orientacin caprichosa de los granos cristalinos de que est compuesta la barra; el valor exacto de la fuerza que acta en cada elemento de la seccin transversal es funcin de la naturaleza y la orientacin de la estructura cristalina en ese punto, pero para el conjunto de la seccin la hiptesis de una distribucin uniforme da una exactitud aceptable desde el punto de vista de la ingeniera.

Tensin normal: Considerar la fuerza normal que acta sobre una superficie unidad de la seccin transversal. La intensidad de la fuerza normal por unidad de superficie se llama tensin normal y se mide en unidades de fuerza por unidad de superficie, kg/cm2. A veces se usa la expresin tensin total para expresar la fuerza resultante axial total, en kilogramos. Si las fuerzas aplicadas a los extremos de la barra son tales que esta est sometida a traccin, se establecen tensiones a traccin en la misma; si est sometida a compresin, tenemos tensiones de compresin. Es esencial que la lnea de aplicacin de las fuerzas pase por el centro de cada seccin transversal de la barra.

Deformacin normal: Al colocar una de estas probetas en una mquina de ensayos, y se aplican gradualmente en los extremos fuerzas de traccin. Se puede medir el alargamiento total en la longitud patrn para cualquier incremento predeterminado de la carga axial por medio de un aparato de medida mecnico y hallar a partir d estos valores, el alargamiento por unidad de longitud llamado deformacin normal y representado por , dividiendo el alargamiento total por la longitud patrn , es decir . Generalmente se expresa la deformacin en centmetros por centmetros, por lo que es adimensional. A veces se usa la expresin deformacin total para indicar el alargamiento en centmetros.

Curva tensin deformacin: Cuando se aumenta gradualmente la carga axial por incrementos de carga, se mide el alargamiento de la longitud patrn para cada incremento, continuando de este modo hasta que se produce la rotura de la probeta. Conociendo el rea original de la seccin transversal de la probeta puede obtenerse la tensin normal, representada por , para cada valor de la carga axial, utilizando la relacin donde el numerador representa la carga axial en kilogramos y el denominador el rea primitiva de la seccin transversal. Con varios pares de valores de la tensin normal y la deformacin normal podemos representar grficamente los datos experimentales tomando estas cantidades como ordenadas y abscisas, respectivamente. Asi se obtiene un diagrama tensin-deformacion del material para este tipo de carga. Este diagrama puede adoptar numerosas formas. Para un metal como el acero estructural de bajo contenido en carbonno, los datos se agrupan aproximadamente como se indica en la siguiente figura.

2. CONTROL DEL MODELO TEORICO MATEMTICO Y FISICO

El acero estructural utilizado es un material dctil, el cual tiene un alargamiento a traccin relativamente grande hasta llegar al punto de rotura. La relacin entre tensin y deformacin es lineal para los valores relativamente bajos de la deformacin, por tanto para describir esta zona inicial del comportamiento del material podemos escribir , donde representa la pendiente de dicha parte lineal del diagrama tensin deformacin. A dicha pendiente se suele llamar mdulo de elasticidad del material en traccin. Como la deformacin unitaria es un nmero abstracto, es evidente que tiene las mismas unidades que la tensin.

3. PREDICCION DEL COMPORTAMIENTO ESTRUCTURAL

Propiedades Mecnicas: El lmite de fluencia es igual a 4280 5510kg/cm2 mnimo, la resistencia a la tracciones de 5610kg/cm2 mnimo.El mdulo de elasticidad del acero es de 2100000 kg/cm2

4. ENSAYOSEl acero estructural corrugado corresponde a la denominacin: Fierro corrugado ASTM A706- GRADO 60. Es una barra de acero microaleado de alta ductilidad, rectas de seccin circular, con resaltes Hi- bond de alta adherencia con el concreto. Este acero se usa como refuerzo para el concreto armado, en estructuras sismo resistentes segn lo especificado en el RNE del Per (Norma E.060) y el ACI (ACI 318, seccin 21) y donde se requiera el soldado de las estructuras. Se produce en barras de 9 y 12m de longitud en una variedad de dimetros, de los cuales para este ensayo se ha tomado el dimetro de 3/8 de pulgada o 9.52mm, y solo se tom dos varillas de 45cm de longitud, la seccin de este acero es de 71 milmetros cuadrados y de un peso nominal de 0.560kg/m.

5. CALCULOS JUSTIFICATIVOSPara realizar el diagrama esfuerzo deformacin del ensayo, se ha tomado en cuenta que el lmite de proporcionalidad es igual a 50% del promedio de la fuerza mxima que soportaron ambas varillas.

Muestra 1Muestra 2PromedioUnidad

Fuerza mxima5211.75232.65222.15Kg-f

Fuerza de rotura444242694355.5Kg-f

longitud Inicial1515cm

longitud final17.3417.36cm

Deformacin total2.342.36cm

TIEMPO (s)110110seg

50% de 5222.15kg-f = 2611.075kg-frea de seccin0.71cm2

Velocidad de deformacin0.021cm/s

Lmite de proporcionalidad3677.57042Kg-f/cm2

Para una deformacin unitaria de 0.07121212 que equivale al segundo 50 durante el ensayo y correspondiente a ello se toma el 50% de la fuerza mxima. Se llega a un mdulo de elasticidad del material de 51642.4783 kg/cm2

6. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES