NORMA TÉCNICA FONDONORMA

1 OBJETO

Esta norma venezolana especifica un método para la determinación de la resistencia a la flexión del vidrio utilizado en la edificación, excluyendo los efectos del borde.

NOTA − Véase el apartado 5.1.4 de la NVF 29:3-020:1 para una explicación referente a este método de ensayos. Conviene utilizarla para comparar la resistencia de diferentes tipos de vidrio y no para establecer la resistencia de cálculo.

Las limitaciones de esta norma están descritas en la NVF 29:3-020:1. Conviene leer la NVF 29:3-020:1 conjuntamente con esta norma. Este ensayo no es aplicable a los vidrios impresos

2 REFERENCIAS NORMATIVAS

Las siguientes normas contienen disposiciones que al ser citadas en el texto, constituyen requisitos de esta Norma Venezolana. Las ediciones indicadas estaban en vigencia en el momento de esta publicación. Como toda norma está sujeta a revisión, se recomienda a aquellos que realicen acuerdos con base en ellas, que analicen la conveniencia de usar las ediciones más recientes de las normas citadas seguidamente:

2.1 Normas Venezolanas

FONDONORMA 3936-1:2008 Vidrio para la construcción. Productos básicos de vidrio. Vidrio de silicato sodocálcico. Parte 1: Definiciones y propiedades generales físicas y mecánicas.

NVF 29:3-020:1 Vidrio para la edificación. Determinación de la resistencia a flexión del vidrio. Parte 1: Principios fundamentales de ensayos del vidrio.

2.2 Otras normas

ISO 48 Caucho , vulcanizado o termoplástico. Determinación de la dureza (dureza comprendida entre 10 1RHD y 100 1RHD)

3 TERMINOS, DEFINICIONES Y SIMBOLOS 3.1 Términos y definiciones

Para los propósitos de esta norma, aplican las definiciones siguientes: 3.1.1 Tensión de flexión

Tensión de tracción en flexión inducida sobre la superficie de la probeta.

Nota 1 Para las necesidades de ensayo, es conveniente que la tensión de flexión sea uniforme en la parte especificada de la superficie

NORMA TÉCNICA FONDONORMA

VIDRIO PARA LA EDIFICACIÓN. DETERMINACION DE

LA RESISTENCIA A FLEXION DEL VIDRIO. PARTE 5:

ENSAYOS CON ANILLOS CONCÉNTRICOS DOBLES

SOBRE PROBETAS PLANAS, CON PEQUEÑAS

SUPERFICIES DE SOLICITACIÓN

ANTEPROYECTO-1

NTF 29:3-020/5

3.2 Símbolos

F Carga

Fmáx. Carga en la rotura, “carga de rotura”

e Espesor de la probeta

L Longitud del lado de las muestras cuadradas K1, K2 Constantes para el cálculo de la tensión de flexión

r1 Radio del anillo de carga

r2 Radio del anillo soporte

r3 Radio de probetas circulares

r3m Radio medio de probetas cuadradas

t Tiempo

σ Tensión

σbB Tensión de flexión

μ Coeficiente Poisson de la probeta

NOTA 2 Para el vidrio de silicato sodocálcico (véase la Norma NTF3936-1) se utiliza un valor de 0,23 ∆F/∆t Velocidad de incremento de la carga

∆σ/∆t Velocidad de incremento de la tensión

4 PRINCIPIO DEL MÉTODO DE ENSAYO

Una probeta de superficies planas y paralelas, circular o cuadrada, de radio r3, o de longitud L, simplemente

colocada sobre el anillo soporte (radio r2) debe ser cargada por medio de un anillo de carga (radio r1) concéntrico

al anillo soporte (véase la figura 1).

1 Anillo de carga 2 Probeta 3 Anillo soporte

Fuera del anillo de carga, la tensión radial y tangencial en la probeta disminuye hacia el borde de forma que el riesgo de rotura es pequeño.

Para cargas limitadas, F, (dependiendo de los valores de r1, r2, r3 y e) hay, en la zona central de la superficie de la

probeta, un campo de tensión (véase A.1) que se extiende de manera uniforme en todas las direcciones, el área de este campo queda limitada por el anillo de carga.

Aumentando la carga F, la tensión de tracción en el centro de la probeta aumenta a una velocidad constante hasta que se produce la rotura, estando el punto de rotura en la región sometida a la tensión más elevada, bajo el anillo de carga.

La tensión de flexión, σbB, debe ser calculada a partir de la carga máxima, Fmáx., medida cuando se da la rotura y

el espesor de la probeta, e, teniendo en cuenta las dimensiones de las probetas cuadradas o circulares y el valor del coeficiente de Poisson, μ, de ellas.

5 EQUIPAMIENTO 5.1 Máquina de ensayo

El ensayo de flexión debe ser llevado a cabo utilizando una máquina de ensayos apropiada que debe tener las siguientes características:

a) La solicitación aplicada sobre la probeta debe ser capaz de ser aplicada desde cero hasta su valor máximo de forma continua, minimizando los movimientos bruscos y sin escalones.

b) El dispositivo debe poder conseguir la velocidad de puesta en carga especificada.

c) La máquina de ensayo debe estar equipada con un dispositivo de medida de carga con un límite de error de ±2% dentro del rango de medida;

5.2 Dispositivo de carga

El dispositivo de carga debe estar preparado tal como aparece en la figura 2, con dimensiones conformes a la tabla 1 para las dos combinaciones (anillo de carga y anillo soporte) aceptadas para el ensayo de flexión concéntrica con doble anillo. La relación de los radios, r1/r2 debe ser de 1:5.

Tabla 1

Dimensiones del anillo de carga y del anillo soporte

Dispositivo de carga Radio del anillo de carga, r1

mm

Radio del anillo soporte, r2 mm Radio de la probeta r3o L/2 (según tabla 2) mm R45 R30 9 6 45 30 50 33

a) El radio de curvatura de la superficie de contacto del anillo soporte debe ser de 2,5 mm.

b) El espesor del caucho de silicona sobre el anillo soporte debe ser de 3 mm con una dureza de 40 ± 10 IRHD (de acuerdo con ISO 48).

1 Probeta

2 Placa de base de acero templado equipando el anillo soporte 3 Espaciador de caucho silicona

4 Anillo de carga de acero templado

5 Elemento de transmisión de la carga con dispositivo para centrar el anillo de carga 6 Espaciador de papel o de material sintético de alrededor de 0,1 mm de espesor 7 Tope para centrar la probeta

8 Círculo de contacto del anillo de carga 9 Círculo de contacto del anillo soporte

5.3 Instrumentos de medida

Son necesarios los siguientes instrumentos de medida:

− un instrumento de medida que permita medir el diámetro o la longitud del lado de la probeta, lo más próximo a 1 mm;

− un instrumento de medida que permita medir el espesor de la probeta, lo más próximo a 0,01 mm.

6 MUESTRA

6.1 Forma y dimensiones de las probetas

Se utilizarán probetas cuadradas o circulares tal como se indica en la tabla 2 y en la tabla 3. Tabla 2

Dimensiones de las probetas Dispositivo de carga Diámetro (= 2 r3) o

longitud L del lado mm Espesor h Mínimo mm Máximo mm R45 R30 100 2 66 2 Véase tabla 3 Véase tabla 3 9 6 NOTA − Dentro de los límites de las tablas 2 y 3, conviene generalmente elegir el dispositivo de carga R 45.

Tabla 3

Espesor mínimo de las probetas, en función de la resistencia en flexión

Resistencia a la flexión σbB

N/mm2

Espesor mínimo de las probetas en función del dispositivo R45 mm R30 mm σbB  100 100  σbB  200 200  σbB  300 300  σbB  400 400  σbB  500 500  σbB  600 2,0 2,5 3,0 3,5 3,5 4,0 1,0 1,5 2,0 2,5 2,5 3,0

NOTA − Dentro de los límites de las tablas 2 y 3, conviene por lo general elegir el dispositivo de carga R45.

En los casos en que no sea conocido previamente un valor aproximado de la resistencia en la flexión, deben ser tomados para el espesor mínimo de las probetas los datos de la última línea de la tabla 3 (σbB hasta 600).

Después de la evaluación de los primeros ensayos, se debe pasar a un espesor mínimo inferior de acuerdo con la tabla 3.

En la zona de la probeta limitada por el circulo de contacto del anillo soporte deben aplicarse las siguientes tolerancias:

− la tolerancia de planitud debe ser de 0,1 mm;

6.2 Muestreo y preparación de las probetas 6.2.1 Corte y manipulación

Debe prestarse atención que la superficie que, a continuación será sometida a tensión de tracción, no esté en contacto con herramientas, abrasivos de esmerilado, fragmentos de vidrio, etc., y que no se dañe durante su almacenamiento.

NOTA 3 Para preservar las características especificas, la superficie a ensayar puede provista de un recubrimiento protector (autoadhesivo) para ser protegida durante la preparación de la probeta.

NOTA 4 El método de corte de las probetas no es significativo y no es necesario tratar los bordes. 6.2.2 Acondicionamiento

Las capas protectoras deben ser quitadas 24 h antes del ensayo (véase la NVF 29:3-020:1). La probeta debe ser almacenada en un ambiente de ensayos (véanse 7.1 y 7.2) durante 4 h al menos antes del ensayo.

6.2.3 Examen

Antes de comenzar el ensayo, deben ser examinadas visualmente todas las probetas para detectar cualquier tipo de defectos no representativos de las características de calidad del material a ensayar.

6.2.4 Película adhesiva

Para mantener los fragmentos conjuntados, se debe fijar una película adhesiva en el lado de la probeta que encara a los rodillos de flexión (véase figura 2). Esto facilita la localización del origen de la rotura y la medida del espesor de la probeta.

6.3 Número de probetas

El número de probetas a ensayar dependerá de margen de confianza requerido, especialmente en lo que concierne a la estimación de los extremos de la distribución de la resistencia (véase la NVF 29:3-020:1 para una discusión sobre el número de probetas).

7 PROCEDIMIENTO 7.1 Temperatura

El ensayo debe ser realizado a una temperatura de (23 ± 5) ºC. Durante el ensayo, la temperatura de las probetas debe ser mantenida constante en un intervalo de 1 ºC para evitar el desarrollo de esfuerzos térmicos.

7.2 Humedad

El ensayo debe ser realizado con una tasa de humedad relativa entre 40% y 70%. 7.3 Medida del espesor

Para no dañar la superficie por los instrumentos de medida, el espesor se medirá en 4 puntos sobre los bordes de la probeta. Debe calcularse la media de estas medidas.

7.4 Placa de base

La placa de base se centra desplazando el cono de transmisión de la fuerza (sin el anillo de carga ni la probeta) en el cono de ajuste (véase figura 2). La placa de base debe ser fijada en esta posición. Deben ser quitados del anillo soporte los fragmentos de vidrio y otras partículas duras y cortantes. Debe eliminarse cualquier deterioro del anillo soporte.

7.5 Posicionamiento de la probeta y del anillo de carga

El espaciador de caucho de silicona debe ser colocado entre la probeta y la placa de base de forma que, en cada punto, sobrepase cada lado de la corona en al menos 5 mm. La probeta debe ser colocada con la superficie a ensayar hacia abajo. El anillo de carga, que ha sido limpiado para eliminar los fragmentos de vidrio, debe a continuación ser bajado sobre la cara superior de la probeta y centrado, con el espaciador de papel o sintético, colocado entre el anillo de carga y la probeta (véase figura 2).

7.6 Aplicación de la carga

La carga de ensayo, F, debe ser aumentada de forma que la tensión de flexión en el medio de la probeta aumente al ritmo de (2 ± 0,4) N/(mm2_{·s) hasta la rotura de la probeta.}

Para calcular el incremento de la tensión de flexión se debe utilizar la ecuación (1) para las probetas circulares y la ecuación (2) para las probetas cuadradas:

t

F

e

K

t















t

F

e

K

t















NOTA 5 Los valores de K1 y K2 dependen del coeficiente de Poisson de la probeta. Para los vidrios de silicato sodocálcico, el

valor de K1 es 1,09 y el valor de K2 es 1,04 (véase la NVF 29:3-020:1).

La carga máxima, Fmáx. , debe ser leída en el indicador de carga de la máquina de ensayos.

7.7 Localización del origen

La localización del origen de la rotura (A.2) debe ser determinada a partir de los fragmentos. Para cada probeta debe ser determinada la posición del origen de la rotura “en el interior o en el exterior del círculo de contacto del anillo de carga”.

NOTA 6 Tras la ruptura, se puede, por razones de control, realizar otras medidas de espesor de los fragmentos provenientes de la zona central, delimitada por el anillo de carga, preferentemente los más cercanos al origen de la rotura.

7.8 Evaluación de tensiones residuales

Si se estima que las muestras están libres de cualquier tensión residual (esto es; son de vidrio recocido), esto deberá poder verificarse por foto-elasticidad, sobre probetas o fragmentos adecuados de vidrio transparente. Probetas sin tensiones residuales colocadas entre filtros polarizados cruzados no deben mostrar variación significativa de luminosidad cuando se les examina por la sección transversal y sobre un camino óptico de 5 mm de longitud.

8 EVALUACIÓN

8.1 Limitación de evaluación

Para los propósitos de la evaluación, sólo deben ser tomadas en consideración las probetas en las que el origen de la rotura se encuentra dentro de la zona definida por el anillo de carga.

8.2 Cálculo de la resistencia a la flexión

La resistencia a la flexión, σbB, asociada a la carga máxima, Fmáx. , debe ser calculada a partir de la ecuación (3)

2 . 1

e

F

K





e

F

K





NOTA 7 Las constantes K1 y K2 se aplicarán a los dos dispositivos de carga R45 y R30 (véase la NVF 29:3-020:1).

9 INFORME DE ENSAYO

En el informe de ensayo, deben aparecer la referencia a esta norma y las siguientes informaciones: a) Tipo y nombre del vidrio.

b) Pretratamiento y estado de superficie de la probeta, incluyendo la secuencia de las etapas de tratamiento. c) Tensiones internas de la probeta, vidrio recocido o templado, incluyendo el tipo de temple y, si es posible, el nivel de refuerzo.

d) La forma de las probetas (circulares o cuadradas). e) Tipo de dispositivo de carga (R45 o R30).

f) Número de probetas.

g) Para cada probeta, la siguiente información:

1) Espesor, h, en milímetros, lo más próximo a 0,05 mm.

2) Resistencia a la flexión, σbB, en N/mm2 redondeado en 0,1 N/mm2, de cada probeta rota de acuerdo con 9.1.

3) Tiempo hasta la rotura en segundos, lo mas próximo a 1 s. NOTA 8 No deben darse valores medios de los resultados.

h) Número de probetas no rotas conforme al capítulo 9.1.

BIBLIOGRAFÍA

[1] Schmitt, R.W.; Blank, K.; Schönbrunn, G.: Experimentelle Spannungsanalyse zum Doppelringverfahren (Experimental stress analysis for the double ring method).

Sprechsaal 116 (1983), No. 5, pp. 397-405 and printing error correction in Sprechsaal 116 (1983), No. 8, p 669.

[2] Kerkhof, F.: Bruchvorgange in Gläsern. (Fracture Processes in Glass.) Deutsche Glastechnische Gesellschaft, Frankfurt/Main 1970, p. 209 ff.