PRÁCTICA Nº 17 ACEROS PARA HORMIGONES II. Contenido: 17.1 Aptitud al doblado 17.2 Características mecánicas 17.3 Control del acero

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1 Prácticas de Materiales de Construcción I.T. Obras Públicas PRÁCTICA Nº 17 ACEROS PARA HORMIGONES II Contenido: 17.1 Aptitud al doblado 17.2 Características mecánicas 17.3 Control del acero ANEJO 1: Instrumental de laboratorio utilizado en la práctica Página 1 de 11

2 17.1 Aptitud al doblado Universidad de Alicante - Prácticas de Materiales de Construcción I.T.O.P Práctica Nº 17 Las barras deben tener aptitud al doblado y desdoblado, manifestada por la ausencia de grietas apreciables a simple vista al efectuar el ensayo UNE-EN ISO , empleando los mandriles de la tabla: Fuente: Instrucción de Hormigón Estructural (EHE-08) - d, Diámetro nominal de la barra, en mm. - α, Ángulo de doblado. - ß, Ángulo de desdoblado. Alternativamente al ensayo de aptitud al doblado-desdoblado, se podrá realizar el ensayo de doblado simple (UNE-EN ISO ), para lo que deberán emplearse los siguientes mandriles: Fuente: Instrucción de Hormigón Estructural (EHE-08) - d, Diámetro nominal de la barra, en mm. - α, Ángulo de doblado. ENSAYO 17.2: Doblado del acero UNE-EN ISO :2002 MATERIAL UTILIZADO Debe emplearse un dispositivo de doblado, cuyo fundamento se indica en la siguiente figura: Fuente: UNE-EN ISO :2003 Página 2 de 11

3 Nota: La figura muestra una disposición en la que el mandril (1) y el apoyo (2) rotan, y el tope (3) está fijo. También es posible que el tope rote y el apoyo y el mandril estén fijos. PROCEDIMIENTO - El ensayo debe efectuarse a una temperatura entre 10º C y 35º C. - La probeta debe doblarse sobre un mandril, a una velocidad de aproximadamente 60º/s - El ángulo de doblado (α) y el diámetro del mandril (D) deben ser conformes con la norma de producto (en este caso según tabla 32.2.c). RESULTADOS La interpretación del ensayo de doblado debe efectuarse de acuerdo con los requisitos de la norma de producto. Cuando dichos requisitos no estén especificados, la ausencia de grietas visibles para una persona con visión normal o corregida se considera como evidencia de que la probeta ha superado el ensayo. ENSAYO 17.3: Doblado y desdoblado del acero UNE-EN ISO :2002 MATERIAL UTILIZADO Debe emplearse un dispositivo de doblado como el especificado en el ensayo anterior. El desdoblado puede efectuarse con un dispositivo de doblado como el anterior o con uno alternativo como el de la figura: PROCEDIMIENTO Consta de tres etapas ilustradas en la siguiente figura: Fuente: UNE-EN ISO :2003 Página 3 de 11

4 Fuente: UNE-EN ISO :2003 a) Doblado - El ensayo debe efectuarse a una temperatura entre 10º C y 35º C. - La probeta debe doblarse sobre un mandril, a una velocidad de aproximadamente 60º/s. - El ángulo de doblado ( γ -figura o α-tabla) y el diámetro del mandril (D) deben ser conformes con la norma de producto (en este caso según tabla 32.2.b). - Se debe inspeccionar la probeta en busca de grietas y fisuras visibles para una persona de visión normal o corregida. b) Envejecimiento artificial La temperatura y duración del envejecimiento artificial deben ser conformes a la norma de producto correspondiente. Cuando no exista especificación pueden aplicarse las siguientes condiciones: - Calentamiento de la probeta hasta 100 ºC, manteniendo esta temperatura ± 10 ºC durante un periodo de 1 h + 15 min. - Enfriamiento al aire calmado, a la temperatura ambiente (entre 10º C y 35º C). c) Desdoblado Desdoblamos la probeta un ángulo especificado (δ-figura o ß-tabla) conforme a la norma producto correspondiente, a una velocidad de aproximadamente 60º/s. RESULTADOS La interpretación del ensayo de doblado-desdoblado debe efectuarse de acuerdo con los requisitos de la norma de producto. Cuando dichos requisitos no estén especificados, la ausencia de grietas visibles para una persona con visión normal o corregida se considera como evidencia de que la probeta ha superado el ensayo. Página 4 de 11

5 17.2 Características mecánicas CONCEPTOS PREVIOS Gráfica tensión-deformación del acero σs σs C fs2 fs fy A D fs1 fy1 = fy2 B εy εmax εu 0,2 Rama elástica (OA) Relación tensión-deformación es lineal Aplicable la ley de Hook σ = E ε σ = tensión (MPa) E = Modulo de elasticidad del acero (20x10 4 MPa) ε = deformación (%) ( L/L) Escalón de cedencia (AB) Zona prácticamente recta y paralela al eje de las deformaciones. En ella nos encontramos el límite elástico (f y ). Se considera (EHE-08) como (f y ) el valor de la tensión que produce una deformación remanente del 0,2 por 100. Rama de endurecimiento (BC) Página 5 de 11

6 Tensión y deformación crecen (teoría de la dislocación atómica) hasta la tensión denominada carga unitaria de rotura (f s ) que es la tensión máxima del ensayo. Esta tensión va asociada a una deformación unitaria (ε máx o A gt ) denominada alargamiento total bajo carga máxima: incremento de la longitud entre puntos de la probeta obtenido bajo carga máxima, expresado como % de la longitud inicial entre puntos. Rama descendente (CD) La tensión disminuye hasta la rotura de la probeta (proceso de estricción), siendo ε u (también simbolizada como A) una deformación denominada alargamiento de rotura. PRESCRIPCIONES NORMATIVA Las características mecánicas mínimas garantizadas por el suministrador serán conformes con las prescripciones de la siguiente tabla: Fuente: Instrucción de Hormigón Estructural (EHE-08) (2) Para el cálculo de los valores unitarios se utilizará la sección nominal. (3) Relación admisible entre la carga unitaria de rotura y el límite elástico obtenido en cada ensayo f y real, el valor del límite elástico real obtenido en el ensayo. Es la fuerza que se corresponde al escalón de cedencia (N)/ sección transversal nominal (mm 2 ). f y nominal, el valor del límite elástico indicado en la designación del acero. f s, la carga unitaria de rotura y la obtenemos en el ensayo de tracción. Es la fuerza máxima del ensayo (N) / sección transversal nominal (mm 2 ) Página 6 de 11

7 ENSAYO 17.1: Resistencia a tracción UNE-EN ISO MATERIAL UTILIZADO Prensa, de al menos clase 1 Dispositivo para ensayo a tracción Dispositivos para medición (pie de rey, regla metálica) PRINCIPIO El ensayo implica tensionar una muestra de ensayo a tracción hasta fractura, con el propósito de determinar una o más propiedades mecánicas. PROCEDIMIENTO a) Preparación de las muestras (PROBETAS) La longitud libre de la probeta debe ser suficiente para la determinación de los alargamientos. La determinación del alargamiento de rotura (ε u,5 o A) (%), se hace de forma manual (apartado c). Para ello marcamos divisiones, antes de ensayar la probeta, de 5 veces el diámetro nominal de la barra y una vez rota la probeta se une esta por las zonas separadas, midiendo la división que se corresponda a la zona separada por la rotura de la probeta. Cuando se determine el alargamiento total bajo carga máxima (ε máx o A gt ) por el método manual (apartado d), deben efectuarse marcas equidistantes sobre la longitud libre de la probeta. La distancia entre marcas debe de ser de 20 mm, 10 mm ó 5 mm, dependiendo del diámetro de la probeta. b) Rotura a tracción El ensayo se lleva a cabo a temperatura ambiente entre 10 ºC y 35ºC. El ensayo no será válido cuando la rotura se produzca a una distancia de las mordazas inferior a 20 mm ó al diámetro nominal de la probeta (la que sea mayor). Página 7 de 11

8 c) Alargamiento de rotura (ε u,5 o A) % La fórmula a emplear es: A = L 100 L (%) = ( L L 1 L 0 0 ) 100 (%) d) Alargamiento total bajo carga máxima (ε máx o A gt ) % Para la determinación del alargamiento total bajo carga máxima se pueden emplear dos métodos: Medida directa, durante el ensayo de tracción, utilizando extensómetros. o el método manual, mediante medida directa sobre la probeta del ensayo de tracción, una vez concluido éste con la rotura, fuera de la zona de extricción y alejada de la zona en la que se ha producido la acción de las mordazas sobre la probeta. Dado que la normativa nos indica que en caso de litigio se debe realizar por el método manual, este es el que vamos a aplicar en esta práctica. Una vez rota la probeta tras el ensayo a tracción se miden las marcas realizadas aplicando las siguientes consideraciones: El valor de A gt se determinará sobre la parte más larga de la probeta La base de medida se elegirá a suficiente distancia de la zona de actuación de las mordazas y de la zona de estricción, según se describe en la figura adjunta: Página 8 de 11

9 (a) Zona de actuación de las mordazas. (b) Distancia entre marcas o base de medida (100 mm). (r 1 ) Distancia entre mordaza y distancia entre marcas. Para aceptar el ensayo dicha distancia debe de ser 20 mm ó el diámetro nominal probeta (la que sea mayor). (r 2 ) Distancia entre marcas y zona despegada tras la rotura. Para aceptar el ensayo dicha distancia debe de ser 50 mm ó 2 veces el diámetro nominal de la probeta (la que sea mayor). La fórmula a emplear es: A gt = A g + R E m s 100 (%) A g L = L 100 (%) A g, Alargamiento no proporcional bajo carga máxima (%) A gt, Alargamiento total bajo carga máxima (%) R m, (o f s ), Resistencia a tracción de la probeta E s, Módulo de elasticidad = N/mm 2 RESULTADOS Con los resultados obtenidos en los ensayos, completa el ejercicio 17.1 del ANEJO 2 Página 9 de 11

10 17.3 Control del acero Mientras no esté vigente el marcado CE, la demostración de la conformidad se efectuará mediante: a) Realización de ensayos de comprobación durante la recepción. Según la cantidad de acero suministrado dicha comprobación será: Suministros de menos de 300 T Dividir suministro en lotes (cada lote corresponde a un mismo suministrador, fabricante, designación y serie), siendo 1 lote 40 T, y comprobar sobre 2 probetas: - Sección equivalente - Comprobar que las características geométricas están comprendidas entre los límites admisibles establecidos en el certificado específico de adherencia, o alternativamente, que cumplen el correspondiente índice de corruga. - Realizar ensayo de doblado-desdoblado o, alternativamente, el de doblado simple. - Además, al menos en una probeta por cada diámetro, tipo de acero empleado y fabricante y características mecánicas (límite elástico, carga de rotura, relación entre ambos, alargamiento de rotura y alargamiento bajo carga máxima). Suministros iguales o superiores a 300T: Igual al caso anterior para suministros más pequeños, ampliando a 4 probetas la comprobación de las características mecánicas. Nota.- La EHE-08 índica la existencia de otra alternativa para este caso (Certificado de trazabilidad: 1º características químicas de cada colada, serie y fabricante, 2º sobre 2 probetas comprobaciones anteriores). CRITERIO DE ACEPTACIÓN O RECHAZO Si cumple con todas las especificaciones se acepta el lote. En caso contrario, si únicamente se detectan no conformidades sobre una única muestra, se tomará una serie adicional de 5 probetas del mismo lote y se ensayaran o comprobarán las propiedades no conformes. Si aparece algún nuevo incumplimiento, se rechazará el lote. b) En estructuras sometidas a fatiga: Presentación de informe de ensayos que garanticen exigencias al respecto (En este caso y en el siguiente con antigüedad no superior a un año y realizados por laboratorio autorizado). c) En estructuras situadas en zona sísmica: El comportamiento frente a cargas cíclicas con deformaciones alternativas podrá demostrarse, salvo indicación contraria de Dirección Facultativa, mediante presentación de informe de ensayos que garanticen exigencias al respecto. Página 10 de 11

11 ANEJO 1: Instrumental de laboratorio utilizado en la práctica Detalle doblado aceros Dispositivo ensayo doblado-desdoblado Detalle mordaza ensayo tracción Prensa con dispositivo ensayo a tracción Página 11 de 11