DISEÑO DE ELEMENTOS DE ACERO Alumno: Ernesto Brayan Rodríguez Cuautle – 27/Diciembre/1998 17310044 TEMA:RESUMEN JACK C. McCORMAC DISEÑO DE ESTRUCTURAS DE ACERO 5TA. ED. Profesor: M.C. Antonio Daniel Martínez Dibene M. C. ANTONIO DANIEL MARTÍNEZ DIBENE 1 RELACIÓN ESFUERZODEFORMACIÓN DEL ACERO ESTRUCTURAL. 1.7 RELACIONES ESFUERZODEFORMACIÓN DEL ACERO ESTRUCTURAL. Es importante entender el comportamiento de las estructuras y para ello es necesario tener presentes sus propiedades, así como también esta el diagrama de esfuerzo deformación que por cierto una vez que sepamos interpretarlo de forma correcta nos daremos cuenta que es de gran utilidad para nuestra formación como ingenieros, no solo en cuestión académico sino también en el campo laboral. M. C. ANTONIO DANIEL MARTÍNEZ DIBENE 3 DESARROLLO Cuando hablamos de un acero dúctil podemos interpretar que este tiende a alargarse cuando se somete a una fuerza de tensión, cuando esa misma fuerza resulta constante el alargamiento aumentara de forma lineal. Una vez que el esfuerzo se aproxima o iguala a tres cuartos de la línea de resistencia ultima del acero, el alargamiento será más rápido sin un incremento correspondiente del esfuerzo. M. C. ANTONIO DANIEL MARTÍNEZ DIBENE 3 DESARROLLO Aspectos básicos a tener en cuenta: Limite proporcional: así se le llama al límite más alto de la proporción recta del diagrama esfuerzo- Límite elástico: Es el mayor esfuerzo que puede deformación, en este punto aún es válida la ley de resistir un material sin deformarse de forma permanente. Hooke. Esfuerzo de fluencia: Es un tipo de esfuerzo que presenta un aumento brusco en el alargamiento sin Deformación elástica: Esta se presenta antes del esfuerzo de fluencia. tener un aumento en el esfuerzo. Deformación plástica: está presente posterior al esfuerzo de fluencia en ella no ocurre un incremento de esfuerzo. M. C. ANTONIO DANIEL MARTÍNEZ DIBENE 3 DESARROLLO la fluencia es una característica del acero importante ya que en algunos casos esta nos permite realizar una corrección de la falla de alguna estructura, este tipo de fallas se da comúnmente por errores u omisiones del proyectista. Cuando el esfuerzo en un punto de una estructura de acero dúctil llega a este punto llamado fluencia la estructura podrá llegar a someterse en una parte de ella sin que llegue a existir un incremento en el esfuerzo y de esta manera se puede impedir una falla prematura. Si el acero no tuviera la propiedad de la ductilidad este podría fallar de una manera repentina provocando así algún tipo de accidente. M. C. ANTONIO DANIEL MARTÍNEZ DIBENE 3 DESARROLLO ENDURECIMIENTO POR DEFORMACIÓN Este rango se presenta después de la deformación plástica en él es preciso un esfuerzo adicional para que se produzca una deformación adicional y por consecuencia se dé el endurecimiento por deformación. Dentro del diagrama de esfuerzodeformación es de suma importancia entender y analizar esta parte del diagrama ya que las deformaciones son muy grandes. M. C. ANTONIO DANIEL MARTÍNEZ DIBENE Figura 1.4 Diagrama de esfuerzo-deformación característico de un acero estructural dulce o con bajo contenido de carbono a temperatura ambiente. 3 DESARROLLO En la curva de la imagen podemos apreciar cómo se representan los aceros estructurales que son dúctiles. El diagrama cambia dependiendo la velocidad de carga, el tipo de acero, así como la temperatura, este cambio o variación se puede notar en el diagrama y se observa en la parte de la fluencia superior. Al hacer el análisis se observa que la forma de la curva, que es característica del acero dúctil se carga rápidamente mientras que la curva con la fluencia inferior se produce con una carga lenta. M. C. ANTONIO DANIEL MARTÍNEZ DIBENE 3 DESARROLLO Figura 1.5 Curvas características de esfuerzoM. C. ANTONIO DANIEL MARTÍNEZ DIBENE deformación. 3 DESARROLLO Cuando el acero este se está soldando y durante los incendios, los miembros de las estructuras pueden llegar a alcanzar temperaturas muy altas, por esta razón es necesario tomar en cuenta los diagramas de esfuerzodeformación que estén adecuados para los aceros que se sometan a temperaturas que sean superiores a los 200 °F, estos diagramas serán más redondeados además de no lineales y no presentar puntos de fluencia bien definidos. Cuando los aceros son calentados a una temperatura aproximada de 700 °F pueden llegar a incrementar un poco su resistencia, sin embargo, cuando estas temperaturas son sobrepasadas y se elevan a temperaturas que oscilen entre los 800 °F y 1 000 °F esa resistencia se reduce de una manera significativa, al llegar a los 1 200 °F la resistencia realmente ya es muy poca. M. C. ANTONIO DANIEL MARTÍNEZ DIBENE 3 DESARROLLO M. C. ANTONIO DANIEL MARTÍNEZ DIBENE 3 DESARROLLO Ya que el acero es sometido a temperaturas muy altas y se enfría a menos de 32 °F su resistencia tiende a incrementarse un poco, pero debido a esto su ductilidad y tenacidad se reduce de una manera significativa. Cuando una estructura de acero es sometida a esfuerzos que no lleguen a exceder el punto de fluencia este tiende a recuperar su longitud original una vez que las cargas desaparecen, por el contrario, si se llega a sobrepasar de ese punto solo puede recuperar una parte de su longitud inicial. Una manera de poner a prueba esta propiedad es sometiendo un elemento a una carga y posteriormente retirándola y evaluar si vuelve a su estado original, si esto no ocurre se dice que el elemento se ha esforzado más allá de su punto de fluencia. Ya hemos mencionado que el acero es el resultado de una aleación de hierro en su gran mayoría y carbono, pero además de esos componentes también contiene silicio, manganeso, azufre, fosforo y otros elementos que complementan su aleación. El carbono juega un papel muy importante dentro de esta aleación ya que gracias a sus propiedades el acero adquiere mayor dureza y resistencia dependiendo de las cantidades de carbono que se utilicen. Sin embargo, a pesar de que el carbono proporciona esas propiedades al acero el uso en exceso de este elemento puede generar que el acero obtenido sea frágil y por consecuencia afecte en otros aspectos como por ejemplo su soldabilidad, para que esto no suceda es necesario reducir el uso del carbono y añadir elementos como el cromo, silicio y níquel que ayudan a M. C. ANTONIO DANIEL MARTÍNEZ DIBENE 3 que el acero tenga resistencias más altas. DESARROLLO Por lo general cuando se habla de baja ductilidad o fragilidad lo relacionamos con la resistencia del acero. Un acero que es frágil puede llegar a fallar de un momento a otro sin previo aviso cuando este se sobrecarga o simplemente cuando se es sometido a las acciones que se generan cuando este se esta instalando. Los aceros que son frágiles tienen un lapso en el que el esfuerzo es proporcional a la deformación unitaria y sus esfuerzos de fluencia no son definidos totalmente. En esta diagrama se muestra como es la relación esfuerzo deformación de un acero frágil. La línea punteada indica la tendencia de cuando se sobrepasa el limite elástico y este se desgarra. Figura 1.7 M. C. ANTONIO DANIEL MARTÍNEZ DIBENE 3 CONCLUSIÓN La información anteriormente resumida nos brinda un conocimiento lo bastante digerible para poder entender de una mejor manera el esfuerzo y deformación que se pueden presentar en los aceros Un ejemplo muy común donde se aprecia la manera en que afectan las condiciones externas es cuando el elemento se somete a cambios de temperatura extrema ocasionando perdidas considerables de resistencia en algunos casos así como también en caso de no ser tan excesivo genera un poco de beneficios en resistencia, esto depende de la temperatura a la que se es expuesto. M. C. ANTONIO DANIEL MARTÍNEZ DIBENE 13 NOTAS M. C. ANTONIO DANIEL MARTÍNEZ DIBENE 14 NOTAS M. C. ANTONIO DANIEL MARTÍNEZ DIBENE 15 NOTAS M. C. ANTONIO DANIEL MARTÍNEZ DIBENE 16
