Assessing the yield point of concrete steels based upon known chemical composition

Evaluación del límite elástico de los aceros para hormigón a partir de la composición química conocida

Esta investigación se basa tanto en trabajos teóricos como experimentales y tiene por objeto evaluar el límite elástico de los aceros para hormigón, basándose en la composición química conocida de las aleaciones. La parte experimental del trabajo se llevó a cabo en la acería Split, que produce aceros para hormigón a partir de residuos de hierro. La parte teórica de este estudio consiste en una modelización matemática realizada con el paquete de software MATLAB. El trabajo que aquí se presenta supone una aportación tanto científica como práctica a este campo. Gracias a la modelización matemática, la precisión de la estimación del límite elástico mejora en un 8,5%. El uso de esta correlación permite reducir los costes de producción de acero para hormigón, ya que es posible reducir el uso de costosos ensayos para la caracterización de las propiedades resistentes y mecánicas.

INTRODUCCIÓN

La incorporación del reciclaje, que consiste en la producción de materias primas a partir de edificios y dispositivos antiguos, es una tendencia creciente en las industrias de todo el mundo. Este aumento del reciclaje está motivado por la conservación de recursos energéticos y medioambientales, en particular, la disminución de la emisión de dióxido de carbono y gases de efecto invernadero por la quema intensiva durante diversos procesos tecnológicos.

Los procedimientos para determinar el límite elástico y las demás propiedades mecánicas relevantes de los aceros para hormigón producidos a partir de residuos de hierros son muy caros. El elevado gasto se debe a las cantidades de producción relativamente pequeñas y a la considerable variación de la composición química como consecuencia de la variedad de las materias primas asociadas al uso de residuos de hierro.

El límite elástico se toma como punto de base y es representativo de las demás propiedades mecánicas (tracción, resistencia a la rotura y límite de proporción), lo que permite un análisis más sencillo. El límite elástico, Y, se define como el valor de tensión a partir del cual se produce un alargamiento adicional de la probeta, como se ve claramente en el diagrama de Hook, Figura 1 [1].

Para simplificar aún más, el número de elementos químicos dentro de una aleación se reduce a los seis elementos: Mn, Si, Cr, Cu y P. Su influencia en el límite elástico se muestra en la Figura 2 [2,5].

Esta investigación representa un intento de predecir las propiedades mecánicas de los aceros para hormigón producidos a partir de residuos de hierro mediante una modelización matemática basada en el análisis químico. Se trata de un problema difícil de resolver mediante programación clásica debido al gran número de variables. Sin embargo, la utilización del paquete de software MATLAB (cuyo nombre deriva de laboratorio de matrices) permite optimizar la calidad de un gran número de factores [6-7] que influyen considerablemente en el valor del límite elástico.