Introducción

El módulo elástico de cualquier material se denota en toda la bibliografía mediante la letra E. Consiste en una simple relación entre el esfuerzo y la deformación de un material cuando es sometido a fuerzas axiales. Este módulo elástico entonces es un valor obtenido directamente de la experimentación.

La obtención de esta constante es en realidad un poco más complicada y es lo que veremos más adelante

El experimento

Se prepara la muestra del material que se procura que tenga la sección lo más homogenea e uniforme posible. Dependiendo del tipo de material, este podrá someterse a tracción o a compresión.

Por ejemplo, el acero es un elemento que puede resistir esfuerzos muy altos, y por tanto las muestras suelen ser bastante esbeltas. Debido a esta esbeltez, es mucho mejor someter la pieza a tracción que a compresión, como en la imagen arriba.

Luego se va cargando la pieza a fuerzas (ya sea de tracción o compresión). A medida que se carga la pieza, se mide la fuerza aplicada, y a la vez la deformación del elemento. Se registran estos datos en una planilla y se grafica.

Dependiendo de la precisión de los elementos de medida, los puntos obtenidos pueden ser más o menos dispersos, y deben ajustarse a una curva sólida como la mostrada. Dependiendo del instrumento de medida a utilizarse se decide si llevar o no el elemento hasta la rotura, pues puede dañar el artefacto de medida.

Por otro lado, todos estos datos se deben normalizar. Para el caso de las ordenadas, se divide la fuerza entre el área. De ahí viene la importancia de la sección constante para el experimento. Por otro lado para el caso de las abscisas se divide la deformación entre la longitud de la probeta entre los puntos de agarre sujeción.

Se vuelve a obtener la gráfica esta vez en función de los datos normalizados.

El módulo elástico se obtiene a partir de la gráfica normalizada. Este módulo elástico es la pendiente de la recta trazada en la gráfica que mejor represente el tramo recto de la curva de carga de la gráfica.

Módulos elásticos de diferentes materiales

Aluminio

Uno de los tipos más utilizados de aluminio para la construcción corresponde al 6063-T5. Para este tipo de aluminio se cuenta con un módulo elástico de 68.3[GPa].

Para otras aleaciones de aluminio:

Aleaciones de acero

Existen diferentes tipos de acero utilizados en construcción. Sin embargo los más comunes son los mostrados en la siguiente tabla.

El Acero A-36 es el más utilizado para fabricación de perfiles metalicos laminados en frío. Este tipo de metales se utilizan en armaduras de techo, tinglados y estructuras metálicas en general.

El acero A615 en sus diferentes grados es utilizado principalmente como acero corrugado en construcción

El acero de cable G270 es utilizado para la construcción de elementos pre y postensados.

Hormigón o Concreto

El módulo elástico del concreto suele variar mucho en función a la resistencia que adquiere luego de endurado. En general la norma ACI recomienda el uso de una fórmula en función a la resistencia característica en [MPa]. Este módulo elástico sin embargo se refiere al módulo instantaneo para cargas de corta duración. Cuando se aplican cargas de larga duración, el concreto suele sufrir una deformación adicional de fluencia. Estas deformaciones pueden ser iguales o mayores incluso que las deformaciones instantáneas.

Madera

Según la dureza estipulada por el grupo andino, la madera tiene los siguientes módulos elásticos promedio:

Bambú

El bambú Guadua es un material poco convencional al momento de construir, sin embargo es importante mencionarlo por las importantes aplicaciones en las que se lo está utilizando. Este material tiene un módulo elástico a flexión de 11.7[GPa].

autor: Marcelo Pardo

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