Manual de Laboratorio de Materiales de Ingeniería Civil

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Laboratorio VII - TENSION Y RESISTENCIA DEL ACERO DE REFUERZO

Las varillas de acero deformadas son extensamente usadas en la construcción de hormigón. 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.

EQUIPO

1. Máquina de prueba universal con capacidad de 300,000 lbs.

2. Multímetro programable para lecturas de carga y deformación.

3. Fuentes de voltaje +15v y -15v

4. Extensómetro con LVDT instalado

5. Celda de carga con capacidad de 200,000 lb.

6. Segueta

7. Cinta de medir

8. Balanza

9. Micrómetro

PROCEDIMIENTO

1. El instructor le proveerá una muestra de varilla.

2. Anote en la hoja de datos la identificación de la varilla.

3. Determine el peso nominal de la varilla, pesando la muestra y midiendo su largo.

Peso Nominal, W = muestraladeLargomuestraladePeso (lb/pie)

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4. Calcule el área real de la varilla de acuerdo a la relación por peso nominal.

Area = 0.294 W (pulg2)

5. Mida el diámetro de la muestra sin estrías, y con una estría. La resta de éstas le dará la altura de deformación.

6. Determine el espaciado promedio de las estrías de la varilla contando la cantidad de estrías presentes en un tramo medido de varilla.

7. Utilizando la segueta haga dos marcas a una separación de 8 pulgadas en el centro de la muestra y colóquela en la máquina de tensión.

8. El instructor conectará los cables y preparará el equipo de lecturas digitales. No encienda las fuentes de voltaje hasta que estén ajustadas a 15 voltios. Si no está seguro, ajústelas a cero voltios antes de encenderlas y luego llévelas a 15 voltios.

9. Coloque el extensómetro en el centro de la muestra que será sometida a tensión.

10. Aplique carga continuamente hasta que el extensómetro llegue a su máximo. Las lecturas del extensómetro y la carga se registrarán los a intérvalos que le indique el instructor.

11. Cuando el extensómetro llegue a su máximo retírelo de la varilla y continúe la aplicación de carga hasta que la misma se rompa. Anote la carga de cedencia y máxima en su manual.

12. Luego que la varilla rompa, retírela de la máquina de tensión, una los dos pedazos de la varilla y mida entre las marcas para determinar la elongación total en la sección de 8 pulgadas. Comente si la muestra partió dentro de la sección de 8 pulgadas o no en el informe.

13. Calcule el % de elongación.

% de elongación en 8" = 100"8

)"8( ×−marcasentrefinallargo

14. Calcule la elongación unitaria de cada lectura.

Elongación unitaria = )(8"roextensómetdellargo

roextensómetdellectura

15. Calcule el esfuerzo en tensión de cada lectura.

Esfuerzo en tension= )(lb./pulg.realárea

carga 2

16. Dibuje una gráfica de esfuerzo contra elongación unitaria y determine el módulo de elasticidad.

17. Calcule los esfuerzos de cedencia y tensión máxima dividiendo cada uno de los valores de carga respectivos por el área nominal de la varilla. El área nominal es el área tabulada de diseño que representa el área de una sección circular que tenga un diámetro igual al número de la varilla en octavos de pulgada.

18. Calcule el porciento de desviación (%D) en peso nominal.

% D = 100×−

tabuladonominalpesotabuladonominalpesocalculadonominalpeso

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19. Tabule todos los valores obtenidos y compárelos con los estándares de la A.S.T.M. que se encuentran en su texto.

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LABORATORIO DE MATERIALES DE CONSTRUCCION DEPARTAMENTO DE INGENIERIA CIVIL

RECINTO UNIVERSITARIO DE MAYAGUEZ

PRUEBA DE TENSION

HOJA DE DATOS

NOMBRE______________________GRUPO__________SECCION_______FECHA________

DESCRIPCION DE LA MUESTRA: _____________________________________

CARGA, lb ESFUERZO, lb/pulg. 2

PUNTO DE CEDENCIA

RESISTENCIA MAXIMA

Propiedad Largo Diam. Peso Peso Nominal Area Altura de

Deformación

Espaceado de

Deformación

Elongación En 8”

Unidad Pulg. Pulg. Lb. Lb/pie Pulg. 2 Pulg. Pulg. Pulg. %

Muestra

Especificación

% de desviación en peso nominal =

CARGA (P) lb. ELONGACION

UNITARIA 410−× pulg.

ELONGACION

UNITARIA 410−×

ESFUERZO

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LABORATORIO DE MATERIALES DE CONSTRUCCION DEPARTAMENTO DE INGENIERIA CIVIL

RECINTO UNIVERSITARIO DE MAYAGUEZ

MODULO DE ELASTICIDAD DEL ACERO

Englonación Unitaria (pulg/pulg)

Módulo de Elasticidad __________________K-lb/ pulg. 2

Esfuerzo

psi