Tension en acero

Universidad Nacional Autónoma de México

Facultad de Estudios Superiores Aragón

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Practica No. 1 “Tensión en Acero”

Lab. De Mecánica de Materiales

Carrera: Ingeniería Civil

Alumno: González Cruz José Antonio

Profesor: Ing. Vicente Hernández Sánchez

Grupo: 1551

Introducción

El acero es el material estructural más usado para construcción de estructuras en el mundo. Es fundamentalmente una aleación de hierro (mínimo 98 %), con contenidos de carbono menores del 1 % y otras pequeñas cantidades de minerales como manganeso, para mejorar su resistencia, y fósforo, azufre, sílice y vanadio para mejorar la soldadura y resistencia a la intemperie. Entre sus ventajas está la gran resistencia a tensión.

La resistencia de un material depende de su  capacidad para soportar cargas excesivas sin presentar deformaciones o fallas. Estas propiedades deben determinarse mediante la experimentación. Una de las pruebas más importantes para obtener esto es el ensayo de tensión o compresión.

Los datos de las cargas y las deformaciones se utilizan para calcular valores de esfuerzo y las correspondientes deformaciones de la probeta. La representación gráfica de los resultados produce una curva llamada diagrama esfuerzo-deformación.

Material y Equipo

Para comenzar con la práctica se necesitó del siguiente material:

• Flexómetro
• Micrómetro
• Segueta
• Plumón
• Varilla #3
• Maquina universal
• cronometro

Desarrollo

Se puede determinar esfuerzo nominal (también llamado esfuerzo axial)  al dividir la carga aplicada P entre el área A de la sección transversal de la probeta. Se obtiene:

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De igual forma la deformación nominal (también llamada deformación unitaria) se determina al dividir el cambio en la longitud de la probeta δ entre la longitud L de la probeta. Por lo tanto tenemos:

[pic 3]

Si los valores correspondientes de σ y ε se trazan de manera que el eje vertical sea el esfuerzo y el horizontal sea la deformación, la curva resultante será el diagrama de esfuerzo-deformación.

En el laboratorio se mide la deformación de la varilla entre dos puntos fijos a la misma distancia a medida que se le aplica una carga esto a fin de poder representar gráficamente como actúa la varilla en función de la tensión, la curva esfuerzo-deformación que se obtiene está constituida por cuatro zonas:

Rango plástico: Aquí la curva es en realidad una línea recta en la mayor parte de su región, de modo que el esfuerzo es proporcional a la deformación. En este punto, si se retira la carga la varilla recuperara su forma original.

Zona de fluencia: Si se sigue aumentando la carga por encima del rango plástico se generara un rompimiento en la varilla que ocasionara que esta se deforme de forma permanente. Aquí la curva es una línea horizontal al eje de las deformaciones unitarias. En esta zona se seguirá registrando alargamientos de la varilla aunque la carga de tensión será la misma.

Endurecimiento por deformación: Cuando termina la zona de fluencia, la varilla podrá soportar un aumento en la carga a medida que se vuelve más delgada, gráficamente resulta una curva que asciende continuamente hasta llegar a un esfuerzo máximo conocido como esfuerzo último.

Estricción: justo después del esfuerzo último, el área de la sección transversal comenzara a disminuir. En consecuencia, suele formarse una constricción o cuello a medida que la varilla se alarga aún más. Aquí la curva de esfuerzo-deformación tiende a curvarse hacia abajo hasta que la probeta se rompe en el esfuerzo de fractura.

Teniendo nuestros materiales el procedimiento de la prueba de laboratorio fue el siguiente

• Cortar una muestra de varilla de 60cm de longitud.
• Con el plumón hacer una marca a 20cm de cada extremo y otra marca en el centro de la varilla.
• Una vez marcada se colocaría y aseguraría en la maquina universal.
• Colocar el micrómetro en la maquina universal para tomar las mediciones de alargamiento.
• Comenzar a aplicar tensión en la varilla tomando lecturas de carga y alargamiento cada 20 segundos.
• Obtener una tabla con todos los datos para realizar nuestra tabla de esfuerzo-deformación.

Cálculos

Al hacer los cálculos debemos saber las dimensiones de nuestra varilla, al ser una varilla del número 3 sabemos cuál es su diámetro, con eso podemos obtener el área:

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El diámetro es de 3/8 de pulgada, por eso multiplicamos por 2.54 (valor de una pulgada en cm) para obtener el diámetro en centímetros. Ahora obtendremos su área:

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El fabricante de la varilla nos brinda los siguientes datos:

Esfuerzo de fluencia  fy=4200[pic 6]

Esfuerzo ultimo          fu=6300[pic 7]

Con estos dos datos podemos obtener las cargas esperadas para la varilla:

Carga de fluencia     Py=0.71x4200=2982 kg

Carga ultima             Pu=0.71x6300=4473 kg

Ya teniendo todos nuestros cálculos elaboramos nuestra tabla y posteriormente nuestra grafica de esfuerzo-deformación.

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