3.10 ¿Cuáles son los usos típicos del acero estructural?

El acero estructural se emplea para diversos tipos de elementos estructurales como columnas, vigas, encofrados, bastidores, armazones, sujeciones de puentes.

3.11 ¿Por qué se utiliza una armadura de acero en el hormigón? Explique las propiedades típicas del acero para armaduras.

La principal característica estructural del hormigón es resistir muy bien los esfuerzos de compresión. Sin embargo, tanto su resistencia a tracción como al esfuerzo cortante son relativamente bajas, por lo cual se debe utilizar en situaciones donde las solicitaciones por tracción o cortante sean muy bajas. Para determinar la resistencia se preparan ensayos mecánicos (ensayos de rotura) sobre probetas de hormigón.

Para superar este inconveniente, se "arma" el hormigón introduciendo barras de acero, conocido como hormigón armado, o concreto reforzado, permitiendo soportar los esfuerzos cortantes y de tracción con las barras de acero.

Puesto que el hormigón tiene una resistencia a la tracción despreciable, los elementos estructurales de hormigón sujetos a esfuerzos de flexión y de tracción deben reforzarse.

Propiedades típicas del acero

Las barras de acero normal Proporcionan solo una sujeción limitada con el hormigón y, por tanto, normalmente no se utilizan en secciones sometidas a esfuerzos axiales y de flexión.

Las mallas de alambre corrugadas se utilizan en algunas losas y pavimentos de hormigón, principalmente para poder resistir las temperaturas y los esfuerzos de contracción.

Las barras de acero corrugado tienen protusiones (deformaciones) en la superficie, como se muestra en la Figura 3.10, por lo que garantizan un buen contacto entre la barra y el hormigón. La superficie deformada de la barra impide el deslizamiento, con lo que el hormigón y el acero pueden trabajar como una sola unidad.

3.12 ¿Qué es el acero de alta calidad? Indique dos productos HPS que se estén utilizando actualmente en aplicaciones estructurales y especifique sus propiedades.

Inicialmente los militares fabricaron los aceros de alto rendimiento o sus siglas en ingles HPS (High performance steel) para la construcción de submarinos, de ahí que en esfuerzo conjunto entra la armada de estados unidos, la administración federal de autopistas y el American Iron and Steel Institute, investigaron la formas de que se pudiera transferir HPS de la tecnología militar a las aplicaciones civiles.

HPS 50W y HPS 70W. Son aceros para intemperie que forman una barrera anticorrosión en la superficie cuando se los expone por primera vez al aire libre. Esta superficie resiste la corrosión ulterior y reduce las necesidades de mantenimiento.

PropiedadesTiene propiedades de resistencia a la tracción mejores que el acero tradicionalmente empleado en la construcción de puentes, de modo que con este nuevo acero los puentes se pueden diseñar con una menor cantidad de material. Estos ahorros se ven disminuidos en cierta medida por el propio coste del material, pero de todos modos existe una reducción neta en los costes de construcción.

Se fabrica con requisitos muy precisos y exhaustivos de contenidos de agentes de aleación. Tiene requisitos químicos más exhaustivos, un menor contenido de carbono y controles más precisos del fósforo y el azufre, que son elementos de aleación perjudiciales.

3.13 Indique tres pruebas mecánicas utilizadas para medir las propiedades del acero.

- Prueba de tensión

- Prueba de torsión

- Prueba de impacto con péndulo charpy

3.14 Se realizan las siguientes pruebas de laboratorio en una serie de probetas de acero:

a Prueba de tensión.

b. Prueba de impacto con péndulo de Charpy.

c. Prueba de flexión.

¿Qué importancia tiene cada una de estas pruebas y para qué se usan?

Prueba de impacto con péndulo de Charpy

Se utiliza para medir la tenacidad del material o la energía requerida para fracturar una probeta con una muesca en V y un único punto de soporte. La prueba se emplea para aceros estructurales de elementos sometidos a tensión.

Con este instrumento se pueden diseñar varias pruebas de impacto donde se demuestra de forma rápida y didáctica, la influencia que tienen determinados factores en el comportamiento mecánico de los materiales la energía requerida es alta a altas

temperaturas y baja a bajas temperaturas, lo que significa que el material cambia de dúctil a frágil según disminuye la temperatura.

Prueba de tensión

La prueba de tensión (A STM E8) del acero se realiza para determinar la resistencia de fluencia, el punto de fluencia, la resistencia de fractura (tracción), la elongación y la reducción de área. Típicamente, la prueba se realiza a temperaturas comprendidas entre 10°C y 35°C (50°F y 95°F).

En cuanto a la importancia, muchos materiales cuando están en servicio están sujetos a fuerzas o cargas. En tales condicione conocer las características del material para diseñar el instrumento donde va a usarse de tal forma que los esfuerzos a los que vaya a estar sometido no sean excesivos y el material no se fracture. El comportamiento mecánico de un material es el reflejo de la relación entre su respuesta o deformación ante una fuerza o carga aplicada.

Pruebas de flexión

En muchas aplicaciones de ingeniería, el acero se dobla para que adquiera una forma determinada, especialmente en el caso de las armaduras de acero. La ductilidad para permitir esa flexión se comprueba realizando una prueba de flexión semiguiada (ASTME290). La prueba evalúa la capacidad del acero, o de una soldadura, de no presentar fisuras durante la flexión.