El acero varía dramáticamente en calidad y resistencia. Cuando se trata de fines de ingeniería, las especificaciones relacionadas con el "límite elástico" marcan una gran diferencia en el rendimiento y la longevidad de los proyectos. Para las estructuras destinadas a proteger la vida y la propiedad, solo se debe usar el límite elástico más alto, porque está diseñado para aprovechar al máximo esa casualidad y los elementos pueden lanzarle.
Límite elástico: definido
Hagamos ingeniería metalúrgica 101. El “curva de tensión-deformación” es una métrica que analiza la relación entre el estrés y la tensión en un metal. Básicamente, al metal se le aplica una carga: el estrés – y si puede volver a su forma original después de eliminar este estrés, entonces eso es deformación elástica y es sostenible. Pero, si una carga es demasiado pesada o viene con demasiada fuerza, eso “tensión” causas deformación plastica – una deformación permanente, como pandeo, flexión o rotura. Ese es el punto de no-ir donde “los rendimientos” a las tensiones que se le imponen, y ese es el punto en el que se vuelve inadecuado para el trabajo.
La deformación plástica es ese punto en el que algo ya no vuelve a su forma adecuada después de soportar una carga.
Un ejemplo cotidiano de límite elástico
Piense en ello como el capó de un automóvil y cómo, eventualmente, se doblará bajo una cierta cantidad de peso y presión. Un padre que se prepara para un día de carrera puede colocar su portabebés sobre el capó, y el capó puede doblarse un poco debajo del bebé y el portabebés, pero cuando se coloca el portabebés dentro del automóvil, el capó vuelve a su forma correcta.
Esto se debe a que el peso del portabebés no ha superado el del capó del coche. límite elástico.
Pero si un niño de 12 años salta una pared y cae sobre el capó del automóvil, entonces su peso más la fuerza del salto significa que el automóvil ahora tiene una gran abolladura en el capó.
Con el aterrizaje pesado del niño, al límite elástico fue excedida y deformación plastica se produjo y ahora el capó del automóvil necesita una visita a un taller de carrocería para que las abolladuras se puedan quitar. Desafortunadamente, es probable que nunca vuelva a tener el mismo límite elástico después de su reparación.
El límite elástico se ve afectado por cosas como la tensión de torsión, la compresión, la flexión y otras fuerzas que amplifican la tensión causada solo por el peso.
Todas las tensiones no son iguales
El ejemplo del niño de 12 años saltando sobre el capó de un automóvil es bueno para ilustrar las diferencias entre los tipos de cargas o fuerzas sobre los metales.
A peso muerto significa que la carga o la fuerza es una carga constante o constante, como el bebé en el portabebés colocado suavemente sobre el capó del coche.
A carga viva es una carga de choque repentina o una carga donde hay cambios lentos o rápidos en su magnitud, como el niño saltando sobre el capó del coche, donde su velocidad intensifica el impacto de la carga.
Por qué es importante el límite elástico
Tomado en el mundo real, ese aspecto de velocidad más carga de la ingeniería y el límite elástico es importante. Es la diferencia entre esa vieja rama de roble que atraviesa el techo de la terraza acristalada o simplemente ensucia el jardín. Es la diferencia entre granizo grande que abolla los paneles de metal de un techo o no.
También es la diferencia entre una estructura que sigue en pie después de un huracán y una arrasada por el viento y la marejada ciclónica. Es la diferencia entre un árbol grande que atraviesa una estructura hasta el suelo o que la estructura detiene al árbol antes de que cause un daño mayor.
Ejemplo visual de la importancia del límite elástico
La imagen de arriba es una foto tomada después de que un árbol de madera dura de 60 pies cayera sobre esta cochera de metal. El peso del árbol, más la altura, además, la fuerza de la caída del árbol crea una fuerza de impacto increíblemente alta. La fuerza del árbol que caía estaba por debajo del límite elástico del marco, pero no tanto como para dañar los activos debajo de la cochera. En este caso, aunque el acero se dobló, tenía suficiente fuerza de producción para detener el árbol antes de que dañara lo que estaba debajo de la cochera. Teniendo en cuenta que los árboles que caen a menudo penetran los techos de las casas tradicionales, esto es bastante bueno. En este caso Se pueden pedir piezas de marco y paneles de repuesto para reparar la cochera. Fuente de la imagen: acero absoluto
Todo el acero NO ES CREADO IGUAL
El acero es fortalecido a través de una variedad de procesos. Todo, desde la eliminación de impurezas hasta la adición de aleaciones, cambia la resistencia del acero. El acero que obtienes en una cuchara para la cena no es el mismo acero estructural que se usa para construir un puente. Por lo tanto, debe mirar más allá de la copia publicitaria que le dice que el cobertizo o la cochera que le interesa son "100% acero".
¿Alguna vez compró un destornillador barato y luego la punta se astilló o se rompió al usarlo? Es un acero de bajo límite elástico que no tiene por qué ser utilizado para una herramienta de fuerza de torsión como un destornillador.
Averiguar el límite elástico
Cuanto mayor sea la capacidad de fluencia del acero, más puede absorber el acero a través de un impacto o una carga repentina, y eso es lo que lo hace más seguro de usar cuando se trata de estructuras metálicas que pueden tener personas o propiedades en su interior.
El acero utilizado para una mesa de patio no calificaría para usos estructurales, por ejemplo. Para determinar el límite elástico, se puede utilizar una variedad de métodos. Entre ellos se encuentran los cálculos matemáticos que utilizan los ingenieros para determinar la resistencia. Luego también están las pruebas de estrés físico realizadas por fabricantes y otros profesionales metalúrgicos, donde se aplican al acero cargas y fuerzas crecientes a medida que registran tanto la elástico y plástico etapas de deformación para la resistencia a la fluencia y al corte, así como la resistencia a la tracción.
Comprender el límite elástico real de un metal es solo la mitad de la historia. La otra mitad son los ingenieros que determinan el límite elástico necesario para el acero, según los fines para los que se utilice. Este es el límite elástico mínimo necesario para un proyecto. Cualquier cosa menos que “rendimiento mínimo” la fuerza no es solo un compromiso, es peligroso.
Para productos como marcos y paneles de construcción de acero, estas mejores prácticas para el límite elástico se describen en los estándares de construcción del International Code Council. Luego, estos se ponderan de acuerdo con los peligros regionales, como vientos huracanados, terremotos, incendios forestales, altas cargas de nieve, situaciones de suelo inestable, probabilidad de tornados, etc.
Cada una de estas fuerzas elementales se puede expresar como una ecuación matemática y, a partir de ahí, los ingenieros deducen el límite elástico mínimo requerido para que una estructura permanezca en pie frente a esas fuerzas. ¿Curioso por ver algunas de las ecuaciones en cuestión? ScienceDirect tiene todas las matemáticas para usted en la deducción del límite elástico mínimo.
Elija Solo el La más alta Fuerza de rendimiento
Cuando investigue su proyecto de construcción de acero, busque una empresa que ofrezca acero de alto límite elástico. Al igual que el acero para cucharas y puentes mencionado anteriormente, no todos los aceros son iguales. Muchas veces, los precios más bajos se obtienen en virtud del acero de menor calidad.
Por ejemplo, Acero absoluto es un fabricante estadounidense de construcciones de acero. Esas estructuras son utilizadas por el Departamento de Seguridad Nacional y en todas las Fuerzas Armadas de los Estados Unidos porque son fáciles de ensamblar adecuadamente, pero también porque están construidas con límite elástico más alto. Si compra su sistema de construcción del fabricante que controla el acero y el proceso de fabricación en general, tiene una mejor oportunidad de saber qué hay debajo del capó, por así decirlo, de su edificio.
Más allá del marco, asegúrese de que todos los paneles de metal para su edificio (pared o techo) cumplan con los mismos criterios. Nuevamente usando Absolute Steel como ejemplo, su los paneles tienen un límite elástico de 80,000 libras, o 40 toneladas de presión por pulgada cuadrada. El marcos de construcción de acero se fabrican con Tubería de acero calibre 14 y 15. Los rieles de la base, las paredes laterales, los picos y los aleros cuentan con una límite elástico mínimo de 55,000 a 65,000 psi. También aplican una capa protectora galvanizada G90, que supera el estándar de la industria de G60. Además de eso, va una capa transparente anticorrosión patentada. Este es un ejemplo de una empresa con acero de calidad.