Las características mecánicas más importantes para la definición de un acero
son: la resistencia, el límite elástico, la relación entre los dos valores
mencionados, el alargamiento y la aptitud al doblado-desdoblado. Las dos
primeras califican al acero desde el punto de vista resistente y las tres últimas
desde el punto de vista de sus cualidades plásticas. Ambos grupos de
propiedades son necesarios y, en general, se contraponen entre sí, por lo que
el resultado final obtenido durante el proceso de fabricación es siempre una
solución de compromiso.
Las cuatro primeras características mencionadas se determinan mediante el
ensayo de tracción, que consiste en someter una barra bruta, sin mecanizar, a
un esfuerzo axil de tracción hasta su rotura (Euronorm 2-57, Recomendación
ISO-R82 y Norma UNE 7.474:92), obteniéndose así el diagrama tensión-deformación
del acero. La aptitud al doblado-desdoblado se determina a través del ensayo
correspondiente (Norma UNE 36.068:94). A continuación comentamos estas
características (figura 8.1 a
y b).
Figura 8.1 Diagrama ρ-E de acero (a) con escalón de cedencia (b) sin escaón de cedencia
a) Resistencia o. carga unitaria de rotura, f x
Es la máxima fuerza de tracción que soporta la barra, cuando se inicia la
rotura, dividida por el área de la sección nominal de la probeta. Se denomina
también, más precisamente, carga unitaria maxima a tracción.
b) Límite elástico, fy
Es la máxima tensión (también referida a la sección nominal de la barra) que
puede soportar el natenal sin que se produzcan deformaciones plásticas
(remanentes) significativas. Según el tipo de acero, puede tratarse de límite
elástico aparente o de límite elástico convencional. A diferencia del segundo,
el primero es claramente observable en el ensayo de tracción, al presentar escalón
de cedencia o de relajamiento (fig. 8. la). El segundo se define convencionalmente
como la tensión que produce una deformación remanente del 0,2 por 100 (fig.
8.lb).
c) Relación fx /fy
Cuanto más alta sea esta relación más dúctil es el acero.
d) Alargamiento
En la figura 8.1 aparece representado el alargamiento bajo
carga máxima o alargamiento último, Eu, que corresponde al momento de la rotura.
Para determinarlo no se requiere efectuar ninguna medición especial sobre la probeta,
ya que su valor se mide en el diagrama ρ-E resultante del ensayo de tracción.
La Instrucción
española no alude a este alargamiento, sino al llamado alargamiento de rotura (que,
en rigor, debería llamarse alargamiento después de la rotura). Este
alargamiento es el incremento de longitud de la probeta correspondiente a la
carga máxima, medido después de la rotura y expresado en tanto por ciento:
en donde I0 e I1 son, respectivamente, las longitudes
inicial y final de la base de medida marcada sobre la probeta. La base de
medida tiene una longitud de n veces el diámetro nominal, variando n según las
normas (en general, n vale cinco o diez).
Hay que distinguir dos clases de alargamiento de rotura:
• Cuando la base de medida está centrada en la probeta,
incluyendo la zona de estricción, se determina el alargamiento concentrado
remanente de rotura o simplemente alargamiento de rotura. Este es el valor que
limita la Instrucción
española (con base de medida igual a cinco diámetros) y, para medirlo, hay que
juntar a tope, después de la rotura, las dos semiprobetas resultantes. Su valor
es poco significativo para el proyectista.
• Cuando, por el contrario, la zona de rotura no está incluida en la base, se
determina el alargamiento repartido de rotura, cuyo valor es más pequeño que el
anterior. Se trata, al igual que el anterior, de un alargamiento remanente, es
decir, se mide después de retirada la carga (sobre una semiprobeta, ya rota la
probeta) y no bajo ésta como sucede con el alargamiento bajo carga máxima, e.
Su valor es algo más significativo que el del alargamiento concentrado, a
efectos de comportamiento estructural del acero.
Ambos alargamientos de rotura varían con la longitud inicial de la base de
medida. Como hemos dicho, la
Instrucción española prescribe valores mínimos para el
alargamiento concentrado de rotura, medido sobre base de cinco diámetros (tabla
8.5) y no se refiere al alargamiento repartido de rotura ni al alargamiento bajo carga máxima, Eu,. Sin
embargo, tanto el Código Modelo CEBF1P como el Eurocódigo, sí consideran este
último parámetro, más significativo que los anteriores por ser un indicador de
la deformación del acero justo antes de la rotura, que puede utilizarse en
cálculos no lineales o en situaciones extremas (caso de sismos).
e) Ensayo de doblado-desdoblado
Tiene por objeto comprobar la plasticidad del acero, necesaria para prevenir
roturas frágiles durante las manipulaciones de ferralla y transporte. El
fenómeno de rotura frágil, es decir, sin absorción importante de energía, se
presenta cuando el acero se ve sometido a tensiones multidireccionas aplicadas
rápidamente. El riesgo es tanto mayor cuanto más baja es la temperatura
ambiente. Por esta causa se presentan alguna vez roturas en ganchos y pantillas
cuando las barras experimentan fuertes impactos, como puede ser el caso durante
la descarga de redondos ya preparados de ferralla si la maniobra se realiza con
poco cuidado en días muy fríos.
El ensayo de doblado-desdoblado se efectúa a la temperatura ambiente, sobre un
mandril cuyo diámetro depende de la clase de acero y del diámetro de la barra
(ver tabla 8.6). La fuerza de doblado se aplica constante y uniformemente hasta
alcanzar un ángulo de 900. A
continuación se somete la probeta a un calentamiento de 1000 C durante 30 minutos y
se enfría al aire, desdoblándose como mínimo 200. El ensayo se considera
satisfactorio si durante el mismo no se producen grietas o pelos en la zona
curva de la probeta, apreciables a simple vista (Norma UNE 36.068:94).
