ENSAYOS PARA EL ACERO

Las propiedades mencionadas anteriormente se miden mediante diferentes ensayos a los que se someten los aceros, dentro de los cuales desarrollaremos a continuación los necesarios en el diseño y puesta en obra.

ENSAYO DE TRACCIÓN (NB 736)

Debido a la gran cantidad de información que puede obtenerse a partir de este ensayo, es sin duda alguna, uno de los test mecánicos más empleados para el acero. La versatilidad del ensayo de tracción radica en el hecho de que permite medir al mismo tiempo, tanto la ductilidad, como la resistencia. El valor de resistencia es directamente utilizado en todo lo que se refiere al diseño. Los datos relativos a la ductilidad, proveen una buena medida de los límites hasta los cuales se puede llegar a deformar el acero sin llegar a la rotura.
Este ensayo consiste es someter una barra, de sección uniforme y conocida, a una fuerza de tracción que va aumentando progresivamente. En forma simultánea se van midiendo los correspondientes alargamientos de la barra.
La figura muestra un esquema de una máquina para ensayos de tracción, en la que se estira la barra a una velocidad constante. Con los resultados de la elongación de la barra, se puede graficar una curva de carga contra alargamiento, que generalmente se registran como valores de esfuerzo y deformación unitarios, y son independientes de la geometría de la barra.

FIGURA Esquema de una máquina para ensayos de tracción

FIGURA Carga vs Alargamiento

FIGURA  Maquina de tracción

Al iniciarse el ensayo, el material se deforma elásticamente; esto significa que si la carga se elimina, la muestra recupera su longitud inicial.
Cuando el esfuerzo alcanza su máximo valor de resistencia a la tensión, se forma en la barra una estricción o cuello (figura), la cual es una reducción localizada en el área de la sección transversal, en la que se concentra todo el alargamiento posterior.
Una vez formado este cuello, el esfuerzo disminuye al aumentar la deformación y continúa disminuyendo hasta que la barra se rompe.

Determinación del alargamiento.- Alargamiento es el porcentaje que el acero se alarga cuando es sometido a una carga que pase su Límite de Fluencia. La determinación del Alargamiento se hace por la comparación entre la distancia entre dos marcas hechas en la barra antes del ensayo, denominado largo inicial L0, y la distancia entre las dos marcas después que se rompe la barra, denominado largo final L1. El largo inicial utilizado es 10 veces el diámetro nominal.

FIGURA Determinación del alargamiento

ENSAYO DE DUREZA

El ensayo de dureza mide la resistencia de un material a la penetración de un punzón o una cuchilla.
Este penetrador es también llamado durómetro. El durómetro usualmente consta de una esfera, pirámide o un cono de un material mucho más duro que el acero que se está midiendo. La profundidad hasta la cual penetra este material nos entrega un valor, el que está tabulado, obteniéndose así una medida de la dureza del acero. Dado que el ensayo de dureza puede hacerse fácilmente, la información obtenida puede ser evaluada inmediatamente.
Existen varios métodos para medir la dureza, a continuación nombraremos los do
método Brinell y El método Rockwell.
Dureza Brinell (NB 297; ASTM E10).- En él, una esfera de 10 mm de diámetro, usualmente de un acero endurecido, se presiona contra la superficie del material bajo una carga estática de 3.000 kg. El tamaño de la huella nos entrega una medida de la dureza bajo las condiciones del ensayo.

FIGURA Aparato Brinell

FIGURA Aparato Rockwell

Dureza Rockwell (NB 346; ASTM E18).-A diferencia del anterior, en el test de Rockwell se aplica primero una carga pequeña (de menos de 10 kg), lo que hace que el indentador penetre hasta una cierta profundidad. Luego se aplica la carga mayor predeterminada. La diferencia en la penetración nos entrega una medida de la dureza del acero.

ENSAYO DE DOBLADO (NB 737)

Este ensayo mide la capacidad de la barra para doblarse hasta llegar a un doblez de radio mínimo sin agrietarse.
Este ensayo sirve para obtener una idea aproximada sobre el comportamiento del acero a la flexión o esfuerzo de doblado, necesaria para prevenir roturas frágiles durante las manipulaciones de doblado y transporte. Se comienza el ensayo, colocando la pieza sobre dos apoyos, cuya separación está normalizada. Se aplica luego una fuerza controlada y que aumenta paulatinamente hasta que la barra se dobla completamente o comienzan a aparecer las primeras grietas.

FIGURA Esquema del ensayo de doblado

ENSAYO DE ADHERENCIA POR FLEXIÓN (NB 740)

La probeta para el ensayo de adherencia por flexión consiste en dos medias viguetas de hormigón armadas con una barra embebida en sus extremos y unidas por una rótula metálica en la zona de compresión. La barra va provista de manguitos de plástico que dejan, en cada semiviga, una longitud adherente de 10·∅.
Con esta disposición se obtienen tres ventajas importantes: se anula el efecto local de apoyos; se conoce con precisión la tensión en la armadura, al conocer exactamente el brazo del par interno; y se obtienen dos resultados por ensayo.
En los extremos de las barras se colocan comparadores para medir deslizamientos. En el ensayo se determinan los valores τ0,01; τ0,1 y τ1 de las tensiones en la barra que corresponden a deslizamientos de 0,01; 0,1 y 1 milímetros, respectivamente; así como el valor max de la tensión de rotura de adherencia, τbu , que corresponde a un deslizamiento de 3 mm, o a la rotura si esta se produce antes.
Se denomina tensión media de adherencia τbm a la media aritmética de los tres valores τ0,01; τ0,1 y τ1.
Debe verificarse:

TABLA CARACTERÍSTICAS DE ADHERENCIA, VALORES MÍNIMOS

Si dichas relaciones se satisfacen simultáneamente, en cada rango de diámetros, la barra es calificada como de “alta adherencia” o de “adherencia mejorada”

FIGURA Esquema de la probeta para el ensayo de Adherencia por Flexión