Ensayo de Traccion y Flexo-traccion

INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO “SANTIAGO MARIÑO” CATEDRA: INGENIERIA CIVIL EXTENSION BARCELONA

BACHILLER: FLORES YORMAN C.I: 18.569.609

TRACCION En el cálculo de estructuras e ingeniería se denomina tracción al esfuerzo interno a que está sometido un cuerpo por la aplicación de dos fuerzas que actúan en sentido opuesto, y tienden a estirarlo. Lógicamente, se considera que las tensiones que tiene cualquier sección perpendicular a dichas fuerzas son normales a esa sección, y poseen sentidos opuestos a las fuerzas que intentan alargar el cuerpo. Un cuerpo sometido a un esfuerzo de tracción sufre deformaciones positivas (estiramientos) en ciertas direcciones por efecto de la tracción. Sin embargo el estiramiento en ciertas direcciones generalmente va acompañado de acortamientos en las direcciones transversales; así si en un prisma mecánico la tracción produce un alargamiento sobre el eje "X" que produce a su vez un encogimiento sobre los ejes "Y" y "Z". Este encogimiento es proporcional al coeficiente de Poisson (ν):

DEFORMACIONES DE LA TRACCION

Cuando se trata de cuerpos sólidos, las deformaciones pueden ser permanentes: en este caso, el cuerpo ha superado su punto de fluencia y se comporta de forma plástica, de modo que tras cesar el esfuerzo de tracción se mantiene el alargamiento; si las deformaciones no son permanentes se dice que el cuerpo es elástico, de manera que, cuando desaparece el esfuerzo de tracción, aquél recupera su longitud primitiva. La relación entre la tracción que actúa sobre un cuerpo y las deformaciones que produce se suele representar gráficamente mediante un diagrama de ejes cartesianos que ilustra el proceso y ofrece información sobre el comportamiento del cuerpo de que se trate.

RESISTENCIA EN TRACCION Como valor comparativo de la resistencia característica de muchos materiales, como el acero o la madera, se utiliza el valor de la tensión de fallo, o agotamiento por tracción, esto

es, el cociente entre la carga máxima que ha provocado el fallo elástico del material por tracción y la superficie de la sección transversal inicial del mismo.

COMPORTAMIENTO DE LOS MATERIALES Son muchos los materiales que se ven sometidos a tracción en los diversos procesos mecánicos. Especial interés tienen los que se utilizan en obras de arquitectura o de ingeniería, tales como las rocas, la madera, el hormigón, el acero, varios metales, etc. Cada material posee cualidades propias que definen su comportamiento ante la tracción. Algunas de ellas son: 

elasticidad



plasticidad



ductilidad



fragilidad

Catalogados los materiales conforme a tales cualidades, puede decirse que los de características pétreas, bien sean naturales, o artificiales como el hormigón, se comportan mal frente a esfuerzos de tracción, hasta el punto que la resistencia que poseen no se suele considerar en el cálculo de estructuras. Por el contrario, las barras de acero soportan bien grandes esfuerzos a tracción y se considera uno de los materiales idóneos para ello. El acero en barras corrugadas se emplean en conjunción con el hormigón para evitar su fisuración, aportando resistencia a tracción, dando lugar al hormigón armado. Ejemplos Cualquier elemento sometido a fuerzas externas, que tiendan a flexionarlo, está bajo tracción y compresión. Los elementos pueden no estar sometidos a flexión y estar bajo condiciones de tracción o compresión si se encuentran bajo fuerzas axiales.

FLEXO-TRACCION La Flexotracción se da principalmente en las vigas y como resulta complicado realizar los ensayos de tracción pura en el concreto, se simplifican a través del Ensayo de Flexotracción, el cual consiste en someter a una deformación plástica una probeta recta de sección plena, circular o poligonal, mediante el pliegue de ésta, sin inversión de su sentido de flexión, sobre un radio especificado al que se le aplica una presión constante. MIEMBROS SUJETOS A TRACCION Es común encontrar miembros sujetos atracción en puentes, armaduras de techo, torres, sistemas de arriostramiento y en miembros usados como tirantes. La sección de un perfil para usarse como miembro atracción es uno de los problemas más sencillos en el diseño de estructuras. Como no existe el problema de pandeo, el proyectista sólo necesita calcular la fuerza factorizada cargada al Miembro y dividirla entre un esfuerzo de diseño para determinar el área de la sección transversal efectiva necesaria. Luego se selecciona un perfil estructural que posea un área que satisfaga el Requerimiento. Longitud para el diseño : lalongitud de diseño de los miembros traccionados normalmente, L, será la longitud no arriostrada lateralmente, definida como la distancia entre los baricentros de los miembros que los restringen lateralmente. Relación de esbeltez: será solo su longitud no arriostrada, L, dividida por el correspondiente radio de giro, r, es decir L/r . La relación de esbeltez de los miembros traccionados distintos a las barras, preferiblemente no debe exceder de 300. Este método de límite puede ser obviado cuando se dispone de otros medios para controlar la flexibilidad, la vibración, y el aflojamiento que puedan ocurrir durante las condiciones de servicio de la estructura.

DISEÑO POR RESISTENCIA DE MIEMBROS A TRACCION Resistencia: la resistencia minorada de los miembros sometidos a tracción,Ф t Nt, Será el menor valor que se obtenga de considerar los estados límites de cedencia en la sección del área total y de fractura en la sección el área neta efectiva, es decir: 1. Cedencia en la sección del área total Фt=0,90 Nt = fy A 2. Fractura en la sección del área neta efectiva Ф t = 0,75 Nt = fu Ae Donde: Fu : esfuerzo de tracción mínimo especificado A : área total de la sección transversal del miembro Ae: área neta efectiva Nt: carga teórica atracción normal Фt: factor de minoración de la resistencia teórica Selección de perfiles: los miembros escogidos para trabajar a tracción deben tener Las siguientes propiedades:

a. Deberán ser compactos

b. Tener dimensión es que se ajusten a la estructura con una relación razonable en las dimensiones de los otros miembros.

c. Tener conexiones con tantas partes de las secciones como sea posible para minimizar el rezago del corte.

ENSAYO A FLEXOTRACCION Son de aplicación las Normas UNE 83.305 e ISO 4013. a) El ensayo suele efectuarse sobre probetas prismáticas de sección cuadrada a x a y una longitud de 4a o 5a, siendo la luz de ensayo igual a 3a. Las dimensiones normalmente empleadas son: • para árido de 25mm...........................10 x 10 x 50 cm • para árido de 38mm........................... l5 x l5 x 75 cm • para árido de 50mm........................... 20 x20 x 100cm b) Las probetas se rompen a flexión mediante la aplicación de dos cargas iguales y simétricas, colocadas a los tercios de la luz (figura 6.5). El mecanismo para la aplicación de la carga se compone de dos rodillos de acero de 20 mm de diámetro, y otros dos para el apoyo de la probeta. Es importante que las probetas se apoyen y reciban la carga sobre las dos caras laterales que estuvieron en contacto con el molde; primero, porque así no es necesario refrentarlas; y segundo, porque se elimina la influencia de la distinta compacidad del hormigón junto al fondo y en la superficie.

Figura 6.5 Ensayo a flexotracción

La carga se aplica de forma continua sin choques bruscos, y a una velocidad de carga tal que el aumento de la tensión en las fibras inferiores de la probeta, calculada por la fórmula clásica, sea de 0,05 ± 001 MPa por segundo.

c) La resistencia a flexotracción se calcula mediante la fórmula clásica:

en donde M, es el momento de rotura, W el módulo resistente de la sección, y F=2P, la carga total aplicada.

Con esta fórmula se admite un diagrama tensión-deformación lineal para el hormigón por lo que el valor obtenido para fctf es mayor que el de la resistencia a tracción axial, cuya deterrniflación directa es muy problemática. El Eurocódigo 2 admite para la resistencia a tracción axial, en función de la resistencia a flexotracción, el valor fct = 0,5fctf.