que es ductilidad

8/20/2019 Que es ductilidad

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¿Qué esLA DUCTILIDAD?


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¿Qué es

Podríamos definir la ductilidad de un cuerpo como la capacidad que tiene éste para defor-

marse.

En el caso de los materiales metálicos, la ductilidad se define como la capacidad de admitir

grandes deformaciones mecánicas en frío sin llegar a romperse.

Como veremos más adelante, no todos los aceros presentan el mismo grado de ductilidad,

pudiendo distinguir entre aceros frágiles y aceros dúctiles, y dentro de estos últimos entre

aceros de ductilidad normal y de alta ductilidad.

Cuando entramos en el campo del hormigón armado, la definición del concepto de ductili-

dad se va complicando, puesto que engloba un conjunto de conceptos complejos. Esto se

deriva de la propia naturaleza del hormigón armado: un material compuesto a su vez por dos

materiales absolutamente distintos entre sí: el hormigón (frágil) y las armaduras de acero

(dúctiles).

Por último, podríamos tratar de definir la ductilidad de una estructura de hormigón, para lo cual

tendríamos que hablar del comportamiento “no lineal” de la misma, lo que haría excesivamente

complejo este documento y perderíamos el objetivo que buscamos: plasmar ideas y conceptos

fáciles de comprender e intuir. Por ello, baste decir que un elemento aislado de hormigón, por

ejemplo un pilar o una viga, se comportan de forma individual de una manera muy distinta a

como se comporta en el conjunto de una estructura. Ello es debido a que “trabaja” en conjunto

con el resto de los elementos que la componen, y “distribuye” entre todos los esfuerzos querecibe. De esta manera, las zonas “más cargadas” pueden traspasar parte de su carga a zonas

colindantes menos solicitadas en esos momentos.

Es precisamente esa capacidad de distribuir y de hacer traba-

jar al resto de los elementos lo que caracteriza a la ductilidad

de una estructura de hormigón. Esta propiedad es siempre

deseable en el diseño de una estructura, y en determinadas

ocasiones es imprescindible para prevenir el colapso de la

misma, como es el caso de las zonas bajo riesgo sísmico.

LA DUCTILIDAD?


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¿POR QUÉ ES IMPORTANTE

Para el usuario final es la ductilidad de una estructura la que realmente le interesa, pues será

la que tenga en su casa, en su lugar de trabajo, o en los espacios de ocio.

La ductilidad de una estructura es importante por un gran número de razones, pero las más

fáciles de comprender para todos son las siguientes:

1. La estructura tiene capacidad de avisar al usuario antes de que se produzca su colap-

so. Este aviso se produce por medio de grandes deformaciones apreciables a simple

vista. Esto da tiempo suficiente para abandonar el edificio y para adoptar las medidas

oportunas para que no se produzca su caída.

2. La estructura puede hacer frente con éxito a cargas accidentales o a impactos impre-

vistos, gracias a su capacidad de distribuir estos esfuerzos adicionales entre todos los

elementos que la constituyen.Estas cargas adicionales pueden deberse, por ejemplo, a un cambio de uso de parte

del edificio (de residencial a oficinas), a la actuación de cargas no previstas (la en-

trada de un camión en un aparcamiento de turismos, la inundación de una azotea,

etc.), a la existencia de deformaciones impuestas (el asentamiento de una parte de

la cimentación producida por una obra colindante o por una filtración de agua), o a

deformaciones producidas por la temperatura (un incendio).

3. La estructura puede disipar la energía que se produce durante un terremoto sin sufrir

daños irreversibles.

En definitiva, podríamos decir que la DUCTILIDAD DE UNA ESTRUCTURA ES SINÓNIMO

DE SEGURIDAD.

Sin temor a equivocarnos, LA DUCTILIDAD

ES SIEMPRE NECESARIA, por las razones

que hemos expuesto. Pero sobre todo cuan-

do desconozcamos las acciones que pueden

actuar sobre la estructura, o los cambios a los

que ésta pueda estar sometida.

Además, en el caso de España, las zonas con

peligrosidad sísmica son más extensas de lo

que pudiera parecer, abarcando la práctica

totalidad de Andalucía, Murcia, Alicante,

Valencia y la zona de los Pirineos, así como buena parte de Badajoz, Barcelona y Gerona.

¿Cuándo es necesaria la ductilidad?

la ductilidad?


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¿Cómo se consigue que una estructura sea dúctil?

Existen distintas formas de conseguir que una estructura sea dúctil. Cada una de ellas puede emplearse

de forma individual, o bien en conjunto, lo cual es lo más deseable. Entre las medidas más sencillas se

pueden citar:

• La concepción adecuada de la estructura.

• Consiguiendo que cada una de las secciones que constituyen la estructura sea dúctil.

• El empleo de materiales dúctiles.

En el caso de las estructuras de hormigón esta exigencia de ductilidad, que el hormigón no es capaz de

cubrir, tiene que satisfacerla el acero. Esto se consigue por dos vías:

• disponiendo las armaduras en cantidad y forma adecuada, y/o

• UTILIZANDO ACEROS CON LA DUCTILIDAD SUFICIENTE.

La primera solución es muchas veces imposible de aplicar en la práctica por muy diversas razones:

• Por tratarse de soluciones, en ocasiones, antieconómicas.

• Por no disponer de las dimensiones adecuadas en el elemento estructural (con el paso del tiem-

po el canto de los forjados ha ido reduciendo su espesor y, por razones estéticas, cada vez se

admite menos la existencia de vigas descolgadas).

• Por dar lugar a zonas de más difícil hormigonado, lo que exige un cuidadoso control de ejecución

muchas veces inexistente.

• Por estar sujeto al riesgo de que alguien considere que hay demasiado acero y decida “aligerar”

la estructura.

La segunda solución es, en definitiva, la más adecuada o al menos la más eficaz, permitiendo, además, su com-binación con la primera obteniéndose como resultado disposiciones de armado más sencillas y prácticas.

Pero no podemos finalizar este apartado sin recordar algo fundamental: LAS BARRAS DE ACERO PARA

HORMIGÓN DEBEN PRESENTAR UNA BUENA ADHERENCIA CON ESTE ÚLTIMO , para que ambos pue-

dan colaborar y trabajar conjuntamente. Para obtener estas características de adherencia las barras pre-

sentan una geometría exterior especial, formada por resaltos o corrugas dispuestas con una determina-

da inclinación y separación. Pero no todas las geometrías posibles son eficaces. La forma de comprobar

esta eficacia se realiza a través de unos ensayos específicos de

adherencia.

La importancia de este parámetro hace que de forma obligato-

ria la Administración española exija que para poder utilizarse un

acero para hormigón, éste ha debido ser ensayado de acuerdo

con unas condiciones establecidas por un laboratorio acreditado

por ENAC, o lo que es lo mismo, por un laboratorio sometido a

los más rigurosos controles por una entidad externa, lo que ga-

rantiza la fiabilidad de los resultados obtenidos. El resultado es

que el acero debe estar en posesión de un Certificado de Homo-

logación de Adherencia emitido por dicho laboratorio.

Por lo tanto NO ADMITA LA UTILIZA-

CIÓN DE NINGÚN TIPO DE ACERO QUE

NO VAYA ACOMPAÑADO DE UN CERTI-

FICADO DE HOMOLOGACIÓN DE ADHE-

RENCIA. Además, no admita fotocopias

ya que los suministradores de aceros

para hormigón están obligados a apor-

tar originales de estos certificados, con

el fin de evitar actuaciones fraudulentas

que conducirían a poner en peligro la se-

guridad de una estructura y, por tanto, la

de sus ocupantes o usuarios.


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LA DUCTILIDAD

No todos los aceros presentan la misma ductilidad. Esta propiedad depende de su composi-

ción química y de los tratamientos mecánicos y térmicos a los que haya sido sometido (forja,

temple y revenido). Podemos distinguir por tanto entre:

• Aceros frágiles, generalmente laminados en frío (aceros tipo T).

• Aceros dúctiles, laminados en caliente, que se dividen a su vez en:

- Aceros de ductilidad normal (tipo S).

- Aceros de alta ductilidad (tipo SD).

de los aceros

El comportamiento de los aceros se caracteriza mediante un ensayo de tracción hasta alcan-

zar su rotura. Durante el ensayo se van midiendo las cargas que se aplican y las deformacio-

nes (alargamientos) que se producen. Al representar estos valores en un gráfico obtenemos

lo que se conoce como diagrama tensión-deformación.

Este diagrama tiene una forma típica para el acero en la que pueden distinguirse tres zonas

claramente diferenciadas:

1. Fase elástica: es una recta en la que la re-

lación entre las tensiones y las deformacio-

nes es constante (módulo de elasticidad).

En esta fase, las deformaciones experimen-

tadas por el acero desaparecen al cesar lacarga, volviendo éste a su forma original.

2. Escalón de cedencia: en esta zona au-

mentan las deformaciones del acero man-

teniéndose el nivel de carga constante. En

esta fase se produce una reordenación in-

terna de la estructura del acero.

3. Fase plástica: es el resto del diagrama

hasta que se produce la rotura. En esta fase las deformaciones alcanzadas por el acero

son irreversibles, es decir, no son recuperables aunque descarguemos la probeta.

La forma del diagrama tensión-deformación permite distinguir entre unos aceros y otros. Los

aceros laminados en caliente presentan un escalón de cedencia muy bien definido, mientras

que los laminados en frío (trefilados) carecen de este escalón. Además, mientras que la fase

elástica es prácticamente similar en todos ellos, la fase plástica es la que presenta mayores

diferencias y la que define claramente el grado de ductilidad del acero.

De forma simplificada podríamos decir que EL GRADO DE DUCTILIDAD ESTÁ ASOCIADO

AL ÁREA “ENCERRADA” POR EL DIAGRAMA TENSIÓN-DEFORMACIÓN, SIENDO MAYOR

CUANTO MAYOR SEA ÉSTA.

Parámetros que definen la ductilidad del acero


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Una manera sencilla y rápida para realizar una comparación entre el grado de ductilidad de

los aceros consiste en calcular el valor de los siguientes parámetros:

• La relación entre la tensión de rotura y el límite elástico (tensión donde finaliza la fase

elástica), fs

/fy

.

• El alargamiento alcanzado bajo la carga máxima de rotura, εmáx

.

Cuanto mayor es el valor de la relación fs /f

y y de la deformación ε

máx mayor será la ductilidad

del acero.

Como referencia, las características de los aceros recogidos por la reglamentación española

(Instrucción de Hormigón Estructural EHE) se recogen en la siguiente tabla:

Los aceros ARCER son aceros de alta ductilidad con prestaciones superiores a las exigidas

por la reglamentación española y, por lo tanto, especialmente recomendados para todo tipo

de estructuras de hormigón.


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PRESTACIONES ADICIONALES

Resistencia a la fatiga

Cuando un material está sometido a continuos cambios de tensión, aunque estos sean pe-

queños, puede acabar por romperse por un fenómeno de fatiga. Tenemos multitud de ejem-

plos cotidianos en aparatos domésticos, automóviles, etc. que con el uso y las vibraciones

experimentan averías producidas por la rotura a fatiga de algunas piezas.

Lo que ya es más difícil de imaginar es que determinadas estructuras, por sólidas e inamovibles

que parezcan, también están sometidas a estos fenómenos. Un ejemplo sencillo lo constituyen los

puentes de ferrocarril. Si nos acercamos a ellos veremos su robustez y firmeza. Sin embargo están

sometidos a la acción de grandes cargas en movimiento y por tanto a un fenómeno de fatiga.

Los aceros con características especiales de ductilidad (Tipo SD) son los únicos capaces de

superar con éxito las condiciones exigidas por la Reglamentación Nacional en esta materia,

soportando sin agotarse 2.000.000 de ciclos de carga de tracción en unas determinadas

condiciones establecidas.

Resistencia a la acción de cargas cíclicas

La otra gran diferencia de los aceros dúctiles es que también son capaces de soportar cargas cícli-

cas sin que se produzca su rotura. Para comprender este concepto, imaginemos un alambre al que

estamos doblando en uno y otro sentido. Al cabo de unos pocos dobleces termina por rompersesin que hallamos tenido que emplear ningún tipo de útil.

Un efecto similar se produce durante un terremoto. En este caso,

el acero de una estructura de hormigón armado es sometido du-

rante la duración del sismo a estados de compresión y tracción

sucesivos. El efecto que esto produce sobre el acero tiene un

efecto destructivo muy superior al que genera la fatiga, lo que

suele producir su rotura prácticamente inmediata.

Los aceros con características especiales de ductilidad soportan

con éxito estas condiciones, puesto que se han desarrollado de

forma específica para soportar la acción de este tipo de sucesos

naturales.

LOS ACEROS ARCER CUMPLEN LAS EXIGENCIAS ESTABLECIDAS POR LA INSTRUCCIÓN DE

HORMIGÓN ESTRUCTURAL EHE EN MATERIA DE RESISTENCIA A FATIGA Y DE CARGAS CÍCLICAS,

PERO ADEMÁS GARANTIZAN ESTE COMPORTAMIENTO A TODOS SUS USUARIOS, RESPALDANDO

ESTA GARANTÍA MEDIANTE UN IMPORTANTE SEGURO DE RESPONSABILIDAD CIVIL.

de los aceros dúctiles


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Relación de fabricantes de redondoscorrugados con marca ARCER

A.G. SIDERÚRGICA BALBOA, S.A.Carretera de Badajoz, 32

06380 Jeréz de los Caballeros (BADAJOZ)

ARCELOR ALAMBRÓN ZUMÁRRAGA, S. A.Barrio Artiz, 20

20700 Zumárraga (GUIPÚZCOA)

COMPAÑÍA ESPAÑOLA DE LAMINACIÓN, S.L.CELSAPolígono Industrial San Vicente, s/n

08755 castellbisbal (BARCELONA)

CORRUGADOS AZPEITIA, S.L.Paseo de los Fueros, 14

20730 Azpeitia (GUIPÚZCOA)

CORRUGADOS GETAFE, S.L.Carpinteros, 5

Polígono Industrial Los Ángeles

28906 Getafe (MADRID)

MEGASA SIDERÚRGICA, S.L.Carretera de Castilla, 802-820

15570 Narón (LA CORUÑA)

NERVACERO, S.A.Barrio Ballonti, s/n

48510 Valle de Trápaga (VIZCAYA)

SN MAIA - SIDERURGIA NACIONAL, S.A.4425 - 514 San Pedro Fins

Maia - PORTUGAL

SN SEIXAL - SIDERURGIA NACIONAL, S.A.2840 - 996 Paio Pires

Seixal - PORTUGAL

SIDERÚRGICA SEVILLANA, S.A.Autovía A-92, Km 6

41500 Alcalá de Guadaira (SEVILLA)

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