domingo, 19 de abril de 2009

Tracción



Se llama tracción a una forma diferente de trabajo de los materiales, opuesta a la compresión, y en que actúan fuerza en direcciones contrarias que tienden a producir su alargamiento, como se ve en la figura 1.

Figura 1. Pieza sometida a esfuerzos de tracción.

Generalmente, la palabra tracción se utiliza para indicar el acto de tirar de algo para moverlo, especialmente arrastrar carruajes sobre el suelo. Se habla así de tracción animal, tracción a vapor, tracción eléctrica, etc. En la figura 2, se ve el caso un caso común de tracción, una grua que levanta un cuerpo pesado.

Figura 2. La grua ejerce tracción a traves del cable sobre el cuerpo presado.

Como ejemplo, en un edificio trabajan a la tracción algunas barras de los tijerales y las cadenas de hormigón armado. Interviene este esfuerzo en muchas soluciones de viga compuesta, en torres metálicas y techumbres, y en otros refuerzos o amarras que veremos más adelante.
Se mide la tracción en la misma forma que la compresión, o sea, en kg/cm2. En los laboratorios se preparan muestras de cada material y se les aplican fuerzas en direcciones opuestas, hasta que el material se corta. Se establece así su resistencia a la ruptura por tracción.

Como ya vimos, se divide este valor por el coeficiente de seguridad para obtener la carga admisible a la tracción.

Al contrario de lo que vimos con respecto a la compresión, son muy pocos los materiales que resisten bien a la tracción, siendo los principales el acero y la madera. También resiste bien a la tracción el hormigón armado (no el hormigón solo), precisamente porque tienen armaduras de acero en su interior.

El resto de los materiales, como los ladrillos, las piedras, los bloques de hormigón, hormigón solo, resisten muy poco a la tracción, y por lo general, se evitan que trabajen a este esfuerzo.

Las propiedades mecánicas de los materiales se determinan mediante ensayos realizados en laboratorios con pequeñas probetas de material. El ensayo destructivo más importante es el "ensayo de tracción". En donde se coloca una probeta en una máquina de ensayo consistente en dos mordazas, una fija y otra móvil. Se procede a medir la carga mientras se aplica el desplazamiento de la mordaza móvil. Es decir, se aplica una fuerza de tracción progresiva a una probeta hasta llegar a su rotura. Durante el ensayo se va midiendo el alargamiento de la probeta.


Figura 3. Máquina de ensayo de tracción.

La máquina de ensayo impone la deformación desplazando el cabezal móvil a una velocidad seleccionable. La celda de carga conectada a la mordaza fija entrega una señal que representa la carga aplicada, las máquinas poseen un plotter que gráfica en un eje el desplazamiento y en el otro eje la carga leída.

Analizando las probetas después de rotas , es posible medir dos parámetros : el alargamiento final (alargamiento longitudinal) y el diámetro final (acortamiento transversal). La deformación se concentra en la zona del cuello, provocando que la carga deje de subir. Al adelgazarse la probeta la carga queda aplicada en menor área, provocando la ruptura. La figura 4 mustra la forma de la probeta al inicio, al momento de llegar a la carga máxima y luegpode la ruptura.
Figura 4. Formación del cuello y ruptura.

El acero presenta básicamente las mismas propiedades a tracción u compresión.
El hormigón tiene muy mal comportamiento a tracción y bueno a compresión. Los poros, intercaras,etc. entre los diversos componentes del hormigón derivan en grietas bajo la tracción, provocando la rotura a carga muy baja. Por esto, si se usa a tracción se arma con acero, obténiendose el "hormigón armado".

Tensión de rotura (hormigón a compresión) = 20MPa
Tensión de rotura (hormigón a tracción) = 2 MPa

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