Prueba De Tensión A Varilla De Acero De Refuerzo

Objetivo:

Determinar cuanta resistencia tiene una varilla de refuerzo cuando se le aplican fuerzas de tensión.

Descripción:

Las varillas de acero deformadas son extensamente usadas en la construcción. El propósito es obtener una combinación favorable de acero y hormigón que nos provea una sección con mejores características que el hormigón solo.

Para poder el acero cumplir con las necesidades de la sección tiene que satisfacer unos requisitos de diseño. Especificamos en el diseño el punto de cedencia mínimo del acero, pues es el dato más significativo para balancear la sección en tensión y compresión.

El A.S.T.M. regula las propiedades y características que dicho acero debe tener en adición del mencionado punto de cedencia. Especifica la capacidad última de resistencia a tensión antes de romper, así como la elongación mínima permanente que necesitamos para asegurar ductilidad en la sección y las deformaciones necesarias para agarrarse al hormigón.

El acero de refuerzo se fabrica en diámetros de 3/8 de pulgada a 11/8 de pulgada en incrementos de 1/8" conocidas estas varillas como #3 a #11, indicando el diámetro correspondiente en octavos de pulgada. También se fabrican varillas #14 y #18 principalmente para casos especiales.

Para determinar si una varilla cumple con los requisitos mínimos de diseño debemos cotejar su diámetro, peso por unidad de largo, tamaño y relieve de las deformaciones, capacidad máxima en tensión, punto de cedencia y elongación permanente.

En el laboratorio determinaremos también el módulo de elasticidad de la varilla midiendo la elongación elástica según se aplica carga en tensión.

Conceptos:

* Deformación Simple: Se refiere a los cambios en las dimensiones de un miembro estructural cuando se encuentra sometido a cargas externas.

Estas deformaciones serán analizadas en elementos estructurales cargados axialmente, por lo que entre las cargas a estudiar estarán las de tensión o compresión.

* Deformación unitaria: La deformación unitaria, se puede definir como la relación existente entre la deformación total y la longitud inicial del elemento, la cual permitirá determinar la deformación del elemento sometido a esfuerzos de tensión o compresión axial.

Por lo tanto la ecuación que define la deformación unitaria un material sometido a cargas axiales está dada por:

* Comportamiento elástico: Se da cuando un sólido se deforma adquiriendo mayor energía potencial elástica y, por tanto, aumentando su energía interna sin que se produzcan transformaciones termodinámicas irreversibles. La característica más importante del comportamiento elástico es que es reversible: si se suprimen las fuerzas que provocan la deformación el sólido vuelve al estado inicial de antes de aplicación de las cargas. Dentro del comportamiento elástico hay varios subtipos:

Elástico lineal isótropo, como el de la mayoría de metales no deformados en frío bajo pequeñas deformaciones.

Elástico lineal no-isótropo, la madera es material ortotrópico que es un caso particular de no-isotropía.

Elástico no-lineal, ejemplos de estos materiales elásticos no lineales son la goma, el caucho y el hule, también el hormigón o concreto para esfuerzos de compresión pequeños se comporta de manera no-lineal y aproximadamente elástica.

* Comportamiento plástico: Aquí existe irreversibilidad; aunque se retiren las fuerzas bajo las cuales se produjeron deformaciones elásticas, el sólido no vuelve exactamente al estado termodinámico y de deformación que tenía antes de la aplicación de las mismas. A su vez los subtipos son:

Plástico puro, cuando el material "fluye" libremente a partir de un cierto valor de tensión.

Plástico con endurecimiento, cuando para que el material acumule deformación plástica es necesario ir aumentando la tensión.

Plástico con ablandamiento.

* Rango o límite elástico: El límite elástico, también denominado límite de elasticidad, es la tensión máxima que un material elástico puede soportar sin sufrir deformaciones permanentes. Si se aplican tensiones superiores a este límite, el material experimenta deformaciones permanentes y no recupera su forma original al retirar las cargas. En general, un material sometido a tensiones inferiores a su límite de elasticidad es deformado temporalmente de acuerdo con la ley de Hooke.

Los materiales sometidos a tensiones superiores a su límite de elasticidad tienen un comportamiento plástico. Si las tensiones ejercidas continúan aumentando el material alcanza su punto de fractura. El límite elástico marca, por tanto, el paso del campo elástico a la zona de fluencia. Más formalmente, esto comporta que en una situación de tensión uní axial, el límite elástico es la tensión admisible a partir de la cual se entra en la superficie de fluencia del material.

* La plasticidad o rango plástico: Es la propiedad mecánica de un material, biológico o de otro tipo, de deformarse permanentemente e irreversiblemente cuando se encuentra sometido a tensiones por encima de su rango elástico, es decir, por encima de su límite elástico.

En los metales, la plasticidad se explica en términos de desplazamientos irreversibles de dislocaciones. En los materiales elásticos, en particular en muchos metales dúctiles, un esfuerzo de tracción pequeño lleva aparejado un comportamiento elástico. Eso significa que pequeños incrementos en la tensión comporta pequeños incrementos en la deformación, si la carga se vuelve cero de nuevo el cuerpo recupera exactamente su forma original, es decir, se tiene una deformación completamente reversible. Sin embargo, se ha comprobado experimentalmente que existe un límite, llamado límite elástico, tal que si cierta función homogénea de las tensiones supera dicho límite entonces al desaparecer la carga quedan deformaciones remanentes y el cuerpo no vuelve exactamente a su forma. Es decir, aparecen deformaciones no-reversibles.

Este tipo de comportamiento elasto-plástico descrito más arriba es el que se encuentra en la mayoría de metales conocidos, y también en muchos otros materiales. El comportamiento perfectamente plástico es algo menos frecuente, e implica la aparición de deformaciones irreversibles por pequeña que sea la tensión, la arcilla de modelar y la plastilina se aproximan mucho a un comportamiento perfectamente plástico. Otros materiales además presentan plasticidad

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