ESTRUCTURAS METÁLICAS CON ACEROS ESTRUCTURALES

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ESTRUCTURAS METALICAS

Hoy en día, los aceros estructurales son uno de los materiales de construcción de mayor importancia a nivel mundial. Por muchas características deseables, los aceros estructurales han llevado a que se utilicen en una gran variedad de aplicaciones. Están disponibles en muchas formas de productos y ofrecen una alta resistencia inherente.

Tienen un módulo de elasticidad muy alto, de manera que las deformaciones bajo cargas son muy pequeñas. Además, los aceros  estructurales poseen una gran ductilidad (capacidad a deformarse); tienen una  relación esfuerzo-deformación unitaria en forma lineal, incluso para esfuerzos relativamente altos y su módulo de elasticidad es el mismo a tensión que a compresión.
Por tanto, el comportamiento de los aceros estructurales bajo cargas de trabajo puede predecirse de forma “exacta” por medio de la teoría elástica. Además, como se fabrican bajo condiciones de “control”, garantiza una calidad uniforme.

Los aceros estructurales incluyen un gran número de aceros que debido a su economía, resistencia, ductilidad y otras propiedades son apropiadas para miembros que se cargan en una gran variedad de estructuras. Los perfiles y láminas de acero que se destinan para su uso en puentes, edificios, equipos de  transporte, etc., se sujetan en general a las especificaciones de la ASTM (American Society for Testing and Materials), que suministra “la calidad del acero” de acuerdo a los requerimientos de la ASTM A6.
Por lo general, los aceros estructurales incluyen aceros con una clasificación del límite de fluencia que va de 30 a 100 ksi. Los niveles de resistencia variados se obtienen por la variación de la composición química y el tratamiento con calor Para fines de diseño, el Módulo de Elasticidad de los aceros estructurales es de 29,000 ksi (2,040,000 kg/cm2).

 Diagrama Esfuerzo-Deformación del Acero Estructural

Si una pieza de acero estructural dulce se somete a una prueba de tensión. Ésta comenzará a alargarse. Si se incrementa la fuerza a razón constante, la magnitud del alargamiento aumentará constantemente dentro de ciertos límites; es decir, el alargamiento se duplicará cuando el esfuerzo pase de 6 a 12 ksi.

Aceros-Estructurales-Momentos

Cuando el esfuerzo de tensión alcance un valor aproximado al 50% de la resistencia última del acero, el alargamiento comenzará a aumentar más rápidamente sin un incremento correspondiente del esfuerzo.
El mayor esfuerzo para el que todavía es válida la Ley de Hooke y que puede  resistir el material sin deformación permanente se denomina límite proporcional y límite elástico respectivamente.  El esfuerzo en el que se presenta un incremento brusco en el alargamiento o deformación sin un incremento correspondiente en el esfuerzo es el esfuerzo de fluencia. Este esfuerzo es la propiedad más importante del acero, ya que muchos procedimientos de diseño se basan en este valor.

Aceros-Estructurales-Perfiles

Dentro de este límite se presenta la deformación elástica. Más allá de este valor hay un intervalo en el que ocurre un incremento en la deformación sin incremento del esfuerzo. A dicha deformación se le conoce como deformación plástica, la cual es de diez a quince veces mayor que la deformación elástica. Después de la región plástica se tiene una zona llamada endurecimiento por deformación en la que se requieren esfuerzos adicionales para producir deformaciones mayores.

Aceros estructurales modernos

Propiedades de Aceros Estructurales

Aceros-Estructurales-propiedades

 

Aceros al carbono. Estos aceros tienen como elementos principales de resistencia al carbono y al manganeso en cantidades cuidadosamente dosificadas. Los aceros al carbono son aquellos que tienen los siguientes elementos con cantidades máximas de: Carbono 1.7%, Manganeso 1.65%, Silicio 0.60% y Cobre 0.60%. Estos aceros se dividen en cuatro categorías dependiendo del porcentaje de carbono:
1. Acero de bajo contenido de carbono, < 0.15%
2. Acero dulce al carbono (0.15 a 0.29%) Este es el acero estructural de mayor uso.
3. Acero medio al carbono (0.30 a 0.59%)
4. Acero con lato contenido de carbono (0.6 a 1.7%)
El Acero A-36, con un esfuerzo de fluencia de 36 ksi, es adecuado para puentes y estructuras atornilladas o soldadas. Aceros de alta resistencia y baja aleación. Estos aceros obtienen sus altas resistencias y otras propiedades por la adición de columbio, cromo, vanadio, níquel, además del carbono y manganeso. Se incluyen aceros con esfuerzos de fluencia comprendidos entre 40 y 70 ksi. Estos aceros tienen una mayor resistencia a la corrosión atmosférica que los aceros al carbono, debido principalmente por su baja aleación de cobre.

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Autor:  Victor Escalante Cervera

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Christian Asmat Vidarte
Egresado de Ingeniería Civil en la Universidad Privada Antenor Orrego , con conocimientos en los software de SAP2000 , Civil 3D , AutoCAD, Revit , Risa 3D.
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