ISO 15630-3 / ASTM A416 / ASTM A1061: Ensayo de cables de acero para pretensar
Las normas de ensayo ISO 15630-3, ASTM A416 o ASTM A1061 proporcionan información sobre cómo deben ensayarse los cables de tracción. Los fabricantes de cables tensores de acero están obligados por los estándares de producto a realizar ensayos estáticos y dinámicos de sus productos de acuerdo con estas normas. Para ahorrar costes en equipamiento, dichos ensayos suelen subcontratarse a menudo a proveedores de servicios. A su vez, los fabricantes están sometidos a controles externos de institutos independientes.
Uno de los ensayos principales en el ámbito del control de calidad es el ensayo de tracción estático con medición de la deformación. ZwickRoell ofrece, para ello, una máquina de ensayos de tracción de configuración estándar para fuerzas de hasta 600 kN. Como los cables de acero se desenrollan bajo tracción, ZwickRoell utiliza especiales para evitar fallos prematuros en puntos no deseados.
En el ensayo de fatiga de alto ciclo, el alambre trenzado debe soportar dos millones de ciclos de ensayo a una frecuencia de máx. 20 Hz. En esos casos, la sujeción de la probeta plantea un reto particular, ya que pueden producirse fracturas de sujeción con relativa facilidad.
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Ensayos de tracción estáticos en cables de acero según ISO 15630-3 / ASTM A416 / ASTM A1061
El ensayo estático de tracción según las normas ISO 15630-3, ASTM A416 y ASTM A 1061 consiste en estirar un cable hasta su rotura. Los cables de acero están compuestos de varios alambres retorcidos entre sí que tienden a abrirse bajo cargas de tracción. Durante el ensayo de tracción, se mide la fuerza y el alargamiento de la probeta. Como el acero para pretensar es de alta resistencia, para ello se emplean equipos de ensayos de cargas elevadas.
Los cables de 3 a 20 mm de diámetro se pueden someter a ensayos de tracción. Según la norma que regula el producto o el ensayo, la longitud inicial L0 puede ser, por ejemplo, de 500 mm o 610 mm. El alargamiento total puede alcanzar valores hasta el 20%.
Además, también se pueden llevar a cabo ensayos de tracción con sistema de inversión según la EN ISO 15630-3. Para ello, la máquina de ensayos está equipada con un taladro pasante en el travesaño móvil.
Los valores característicos más relevantes del ensayo de tracción en cables según las normas ISO 15630-3 y ASTM A416
- El Límite de fluencia como Límite de fluencia (Rp0.2), que generalmente se determina a un 0,2 % de la deformación plástica como "límite elástico sustitutivo".
- Extensión del escalón de cedencia; más concretamente la deformación de fluencia en extensómetro, porque solamente se puede determinar con la ayuda de un extensómetro (Ae)
- Resistencia a la tracción (Rm)
- Extensión plástica (Ag)
- Alargamiento de rotura (A), donde las especificaciones de la norma en relación a la longitud de medición son decisivas
Ensayos dinámicos en cables de acero
En el ensayo de fatiga de alto ciclo (p. ej., según ISO 15630-3, XP A 35-045-2011, FprEN 10138-3:2009) de cables tensores de acero, la probeta debe soportar dos millones de ciclos de ensayo a una frecuencia máxima de 20 Hz sin romperse.
Si la probeta se rompe cerca o en la sujeción, el ensayo queda invalidado y debe repetirse. El ensayo de fatiga dura varios días, por lo que los ensayos no válidos resultan muy costosos. Debido a las elevadas resistencias de los cables de acero, estos son muy sensibles a la entalladura, por lo que la sujeción en las plantea un gran reto. ZwickRoell ha desarrollado unas mordazas especiales para cables de acero que permiten llevar a cabo ensayos de fatiga sin tener que utilizar elementos de sujeción adicionales.
Normalmente, los ensayos de fatiga se realizan con una máquina de ensayos servohidráulica de la serie HA.
Sujeción de probetas en ensayos dinámicos
Debido a la elevada resistencia de los alambres que forman un cable de hasta 2000 Mpa y a la superficie lisa, al sujetarla, debe asegurarse principalmente que no se dañe la probeta (por ejemplo, por el relieve piramidal de las mandíbulas). Para ello, se requieren hidráulicas, de cierre paralelo con presión de apriete ajustable. Además, la geometría de las mandíbulas deberá estar diseñada de forma que se pueda sujetar la probeta de forma fiable y homogénea, sin que empiece a deslizarse durante el ensayo.
Para evitar roturas de probeta fuera de la longitud de medición L0 también es decisiva la calidad del cordón. El resultado del ensayo de tracción únicamente se considerará fiable si la probeta se rompe dentro de la longitud medida. Una superficie de probeta dañada o una resistencia muy poco homogénea de los hilos suelen provocar generalmente roturas de probeta fuera de L0 cerca de las mandíbulas.
En el ensayo de fatiga de alto ciclo según la norma ISO 15630-3 en cables de acero, la sujeción de la probeta plantea un especial desafío, ya que pueden producirse fracturas de sujeción con relativa facilidad. En el área de sujeción, la tensión generada por la fuerza de sujeción se superpone a la fuerza dinámica de ensayo, hecho que puede provocar la rotura prematura de la probeta. Por este motivo, los extremos de las típicas probetas de tracción de material macizo suelen diseñarse con secciones transversales más grandes en los extremos para garantizar que la probeta se rompa en el área entre las mordazas. Esto no es tan fácil en el caso de los cables de alambre trenzado. No obstante, para obtener resultados de ensayo correctos, las probetas suelen tener que prepararse minuciosamente, por ejemplo, por moldeo.
ZwickRoell ofrece con una mordaza especialmente desarrollada para el ensayo de cables de acero la posibilidad de ensayar alambres trenzados sin elementos de sujeción adicionales. Esto reduce considerablemente la manipulación necesaria, el tiempo y los costes para el usuario.
Las mordazas para probetas disponen de una sujeción hidráulica-mecánica y otra puramente mecánica. Esta última consiste en un manguito cónico en el que se introduce cada extremo del alambre y se tensa con un contracono. Con ello, se aplica la mayor parte de la fuerza de sujeción. La parte restante, que sigue siendo necesaria para el ensayo correspondiente, la asume una sujeción hidráulica-mecánica clásica con mandíbulas. La combinación de ambos principios de sujeción permite aplicar la fuerza de sujeción, evitando fracturas de sujeción, y ensayar probetas de alambre trenzado sin tratamiento previo.
Las mordazas son de uso muy flexible para una amplia gama de aplicaciones de ensayo. La fuerza de sujeción hidráulica de ajuste variable puede modificarse fácilmente de un ensayo a otro mediante la regulación adecuada de la presión del aceite.
Medición de deformación
Una rotura del cable suele provocar el latigazo de los alambres, lo que puede provocar daños en el extensómetro de contacto. Por ello, ZwickRoell apuesta por extensómetros ópticos, especialmente para mediciones seguras y precisas en materiales altamente dúctiles y elásticos.
Con un campo de visión de 680 mm y una resolución de 0,6 µm, el extensómetro videoXtens 6-680 ofrece la posibilidad de medir la deformación con precisión incluso en longitudes de medición largas, como en el ensayo de cables trenzados. Sus ventajas:
- Medición del límite de fluencia según ASTM A1061
- No se produce ningún daño en el extensómetro, porque mide sin contacto.
- Determinación automática del alargamiento de rotura
- Gracias a la conexión con el travesaño, las marcas de medición están siempre centradas automáticamente en el campo de visión (FOV), aprovechando así de forma óptima todo el rango de medición.
Otras ventajas son que el extensómetro reconoce o determina automáticamente las marcas de medición en la probeta y la longitud inicial y transfiere todos los datos al software de ensayos testXpert.
¿Qué es el acero para pretensar?
Los cables para tensar están fabricados de acero resistente y se utilizan principalmente para el pretensado en estructuras de hormigón. Gracias al uso de acero para pretensar se pueden potenciar enormemente las propiedades de las construcciones de hormigón sometidas a cargas estáticas y dinámicas.
El acero para pretensar se obtiene a partir de un producto largo y se puede fabricar de distintas formas según su superficie, de acuerdo con las diferentes normas de fabricación. Un alambre, por ejemplo, se fabrica de conformidad con la norma DIN EN 10138-1, y un cable trenzado se puede fabricar según la norma DIN EN 10138-3. El alambre tiene fuerzas de hasta 2000 N/mm² y tiene una forma redonda, aunque también hay secciones trapezoidales que se describen como cordones compactos.
Bajo el concepto genérico de acero para pretensar, diferenciamos entre tres formas de suministro:
- Barras de acero (diámetro 15 a 36 mm)
- Alambre (diámetro 5 a 16 mm)
- Cables de 3, 7 o más hilos retorcidos (cables de tres hilos: 5,2 a 7,5 mm, cables de siete hilos 7 hasta 18 mm)
Estos diferentes productos plantean unos requisitos muy estrictos al ensayo de materiales y, por ello, se aplican diversas normas de ensayo (entre ellas, ISO, ASTM…), con el fin de garantizar los estándares de calidad requeridos.
Aproveche las ventajas del software líder en el ensayo de materiales
El software de ensayos testXpert de ZwickRoell le ofrece:
- Un manejo sencillo: Empiece a ensayar ahora mismo y conviértase en un experto, manteniendo la máxima seguridad.
- Ensayos fiables y eficientes: Benefíciese de la fiabilidad de los resultados de sus ensayos y de la máxima eficiencia.
- Una integración flexible: testXpert se adapta de forma óptima a todas sus aplicaciones y procesos. En pocas palabras: un flujo de trabajo más eficaz.
- Un diseño con garantía de futuro: El software de ensayos para todo el ciclo de vida, preparado para los procesos de ensayo del futuro.
