02 elección del tipo de acero para estructuras
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ELECCIÓN DEL TIPO DE ACERO PARA ESTRUCTURAS
Título da Apresentação 1
ELECCIÓN DEL TIPO DE ACERO PARA ESTRUCTURAS
ELECCIÓN DEL TIPO DE ACERO
PROPIEDADES DE LOS ACEROS ESTRUCTURALES
• Resistencia Mecánica
• Elasticidad
• Plasticidad
Título da Apresentação 5
• Plasticidad
• Ductilidad
• Tenacidad
ELECCIÓN DEL TIPO DE ACERO
PROPIEDADES DE LOS ACEROS ESTRUCTURALES
Punto Alto de Fluencia
1400
2100
2800
3515
FyPunto Bajo de Fluencia
Nivel de Fluencia Fy
Est
εE
Módulo de elasticidad debajo de la curva elástica
ε
Deformación Elástica
Deformación Total
σ
(kg/cm2)
Título da Apresentação 6
700
1400
0.5 1.0 1.5
RANGO PLÁSTICO = MESETA DE FLUENCIA RANGO DE RUPTURARANGO ELÁSTICO
E
εstEelástica
εy
Elástica
ε (%)
Curva esfuerzo – deformación para aceros de bajo contenido de carbono
ELECCIÓN DEL TIPO DE ACERO
TIPOS DE ACERO
• Aceros al carbono (carbono – manganeso)
• Alta resistencia, baja aleación (HSLA)
• Alta resistencia, apagados y templados (QT)
Título da Apresentação 7
• Alta resistencia, apagados y templados (QT) aceros aleados
• Alta resistencia, apagados y auto – templados (QST), aceros de aleación
ELECCIÓN DEL TIPO DE ACERO
Aceros al carbono (carbono – manganeso)
También se les conoce como acerosestructurales, además de hierro (Fe), tiene doselementos principales, el carbono (C) y elmanganeso (Mn), así mismo tiene restriccionesmuy particulares en algunos otros elementos dealeación como son el fósforo (P) y el azufre (S),
Título da Apresentação 8
aleación como son el fósforo (P) y el azufre (S),que perjudican propiedades de ductilidad ysoldabilidad. El acero más común de este tipoes el ASTM A36.
ELECCIÓN DEL TIPO DE ACERO
Alta resistencia, baja aleación (HSLA)
Este tipo de aceros se han desarrollado en losúltimos 30 años y actualmente son los másutilizados en la industria de la construcción. Laalta resistencia se consigue reduciendo elcontenido de carbono (C) y añadiendo ciertoselementos de aleación. Los aceros más
Título da Apresentação 9
elementos de aleación. Los aceros máscomunes de este tipo son el ASTM A992, ASTMA572 – 50, ASTM A588 – 50, aunque estos dosúltimos están disponibles en otras resistencia.
ELECCIÓN DEL TIPO DE ACERO
Alta resistencia, apagados y templados (QT) aceros aleados
Estos aceros constituyen un pequeño grupo demateriales con un límite de fluencia mínimo de90 a 100 ksi (6327 a 7030 kg/cm²). Este tipo deaceros están disponibles únicamente en placa.La alta resistencia se logra de la combinacióndel bajo contenido de carbono (C) y una
Título da Apresentação 10
del bajo contenido de carbono (C) y unasecuencia de enfriamiento rápido del acero, laductilidad de estos acero es significativamentemenor que las del carbono – manganeso y losHSLA.
ELECCIÓN DEL TIPO DE ACERO
Alta resistencia, apagados y auto – templados (QST), aceros de aleación
La disponibilidad de estos aceros es limitada, su alta resistencia se obtiene a través del enfriamiento selectivo de determinadas regiones de un perfil, pero además, el calor que se almacena en el material, es utilizado para darle el efecto de templado. El enfriamiento localizado
Título da Apresentação 11
el efecto de templado. El enfriamiento localizado deja un producto con una superficie distinta a las regiones del interior del perfil, por lo que este tipo de aceros en su superficie tiende a ser más duro que el interior. Su soldabilidad es buena.
ELECCIÓN DEL TIPO DE ACERO
INFLUENCIA DE LOS ELEMENTOS DE ALEACIÓN EN LAS PROPIEDADESD DE LOS ACEROS
Azufre (S). Es extremadamente perjudicial, afecta la ductilidad, en especial la flexión transversal y reduce la soldabilidad.
Carbono (C). A mayor contenido, mayor
Título da Apresentação 12
Carbono (C). A mayor contenido, mayor resistencia, perjudica sensiblemente a la ductilidad en especial el doblado.
ELECCIÓN DEL TIPO DE ACERO
INFLUENCIA DE LOS ELEMENTOS DE ALEACIÓN EN LAS PROPIEDADESD DE LOS ACEROS
Cobre (Cu). La adición de cobre de hasta 0.35%, aumenta considerablemente la resistencia a la corrosión atmosférica de los aceros, también aumenta la resistencia a la fatiga.
Título da Apresentação 13
fatiga.
Cromo (Cr). Aumenta la resistencia mecánica a la abrasión y a la corrosión atmosférica, pero reduce la soldabilidad.
ELECCIÓN DEL TIPO DE ACERO
INFLUENCIA DE LOS ELEMENTOS DE ALEACIÓN EN LAS PROPIEDADESD DE LOS ACEROS
Fósforo (P). Aumenta el límite de resistencia,favorece la resistencia a la corrosión y ladureza, pero perjudica la ductilidad ysoldabilidad.
Título da Apresentação 14
Manganeso (Mn). Es usado prácticamente entodos los aceros estructurales. El aumento de sucontenido, asegura el aumento a la resistenciamecánica, perjudica a la soldabilidad, pero esmenos perjudicial que el carbono, afecta poco ala ductilidad.
ELECCIÓN DEL TIPO DE ACERO
INFLUENCIA DE LOS ELEMENTOS DE ALEACIÓN EN LAS PROPIEDADESD DE LOS ACEROS
Molibdeno (Mo). Aumenta el límite de fluencia yla resistencia a la corrosión atmosférica, mejorala soldabilidad y el comportamiento del acero aaltas temperaturas.
Título da Apresentação 15
Niobio (Nb). En poca cantidad, aumentaconsiderablemente el límite de resistencia y ellímite de fluencia, no afecta la soldabilidad ypermite disminuir el contenido de C y de Mn, esfavorable a la ductilidad.
ELECCIÓN DEL TIPO DE ACERO
INFLUENCIA DE LOS ELEMENTOS DE ALEACIÓN EN LAS PROPIEDADESD DE LOS ACEROS
Níquel (Ni). Aumenta la resistencia mecánica, latenacidad y la resistencia a la corrosión, peroreduce la soldabilidad.
Silicio (Si). Se utiliza como desoxidante del
Título da Apresentação 16
Silicio (Si). Se utiliza como desoxidante delacero, favorece sensiblemente la resistencia,pero reduce la soldabilidad.
ELECCIÓN DEL TIPO DE ACERO
INFLUENCIA DE LOS ELEMENTOS DE ALEACIÓN EN LAS PROPIEDADESD DE LOS ACEROS
Titanio (Ti). Aumenta el límite de resistencia, la resistencia a la abrasión y mejora el desempeño del acero a temperaturas elevadas. También se utiliza para inhibir el envejecimiento precoz.
Título da Apresentação 17
Vanadio (V). Aumenta el límite de resistencia sin perjudicar la soldabilidad y la tenacidad
ELECCIÓN DEL TIPO DE ACERO
INFLUENCIA DE LOS ELEMENTOS DE ALEACION EN LAS PROP IEDADES DE LOS ACEROS
PROPIEDAD /ELEMENTO C Mn Si S P Cu Ti Cr Nb Ni V Mo
RESISTENCIA MECANICA + + + - + + + + + + +
DUCTILIDAD - - - - - +
TENACIDAD - - + + +
SOLDABILIDAD - - - - - - - +
RESISTENCIA A LA CORROSIÓN - + + + + + + +
Título da Apresentação 18
RESISTENCIA A LA FATIGA +
RESISTENCIA A LA ABRASIÓN + +
RESISTENCIA A TEMPERATURAS ELEVADAS + +
INHIBIR EL ENVEJECIMIENTO PRECOZ +
( + ) Efecto positivo, ( - ) efecto negativo
ELECCIÓN DEL TIPO DE ACERO
SOLDABILIDAD DE LOS ACEROS ESTRUCTURALES
Existe una medida para conocer la soldabilidad de los aceros, se le conoce como contenido de carbono, o bien, carbón equivalente (CE).
Se utiliza para evaluar las necesidades de
Título da Apresentação 19
Se utiliza para evaluar las necesidades de precalentamiento para la unión soldada o de ensamble, y hay que tener en cuenta la influencia del hidrógeno y su retención conjunta.
ELECCIÓN DEL TIPO DE ACERO
CARBÓN EQUIVALENTE (CE)
Existen 3 fórmulas empíricas para calcular el carbón equivalente y determinar la soldabilidad de los aceros estructurales:
5001556
1 .CuNiVCbMoCrSiMn
CCE. ≤++++++++=−
Título da Apresentação 20
23051015602030
3
4301556
2
5001556
1
.BVMoNiCrCuMnSi
CCE.
.CuNiVMoCrMn
CCE.
.CCE.
≤++++++++=−
≤++++++=−
≤+++=−
ELECCIÓN DEL TIPO DE ACERO
Calidades de Acero que produce Gerdau CORSA
PROPIEDADES QUIMICAS
ElementoASTM A36 ASTM A529-50 ASTM A572-50 ASTM A572-60
ASTM A992/AISC
572-50
C, max 0.26 0.27 0.23 0.26 0.23
Mn, max --- 1.50 1.50 1.50 1.50
P, max 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04
S, max 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05
Si, max 0.40 0.40 0.40 0.40 0.40
Cu, max 0.20* 0.20* --- --- 0.60
Ni, max --- --- --- --- 0.45
Título da Apresentação 21
Ni, max --- --- --- --- 0.45
Cr, max --- --- --- --- 0.35
Mo, max --- --- --- --- 0.15
V, max --- --- 0.010 - 0.15 0.010 - 0.16 0.15
Cb o Nb --- --- 0.005 - 0.05 0.005 - 0.06 0.05
ffff y (kg/cm 2) 2530 3515 3515 4200 3515
ffff u ((((kg/cm 2)))) 4080 4920 4570 5270 4570
Elong en 200 mm, min, % 20 18 18 16 18
Elong en 50 mm, min, % 21 21 21 18 21
---. Indica que no tiene un contenido máximo ;*. Indica que solo se coloca si se especifica en la composición
ELECCIÓN DEL TIPO DE ACERO
Calidades de Acero que produce Gerdau CORSA
PROPIEDADES QUIMICAS
Elemento SAE 1010 SAE 1015 SAE 1018 SAE 1045 SAE 1055 SAE 1060
C, max 0.08 -0.13 0.13 - 0.18 0.15 - 0.20 0.43 - 0.50 0.50 - 0.60 0.55 - 0.65
Mn, max 0.30 - 0.60 0.30 - 0.60 0.60 - 0.90 0.60 - 0.90 0.60 - 0.90 0.60 - 0.90
P, max 0.03 0.30 0.30 0.03 0.03 0.03
Título da Apresentação 22
P, max 0.03 0.30 0.30 0.03 0.03 0.03
S, max 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05
ffff y (kg/cm 2) 3020 3200 3671 4220 4580 4930
ffff u ((((kg/cm 2)))) 4000 4290 5458 6870 7850 8310
Elong en 50 mm, min, % 39 39 36 23 19 17
ELECCIÓN DEL TIPO DE ACERO
Usos de los aceros estructuralesTIPO DE ACERO DIFERENTES USOS
ASTM A36 -Placas de conexión-Anclajes OS y LI-Cuerdas de armaduras LI-Montantes y diagonales de armaduras LI-Largueros tipo Joist LI-Contravientos de Cubiertas OS
ASTM A529-50 -Placas de conexión, Cartabones, Placas base-Canales pequeños para alfardas de escaleras y conexiones de postes de viento CE
Título da Apresentação 23
de postes de viento CE-Cuerdas de armaduras LI ó CE-Montantes y diagonales de armaduras LI ó CE-Contravientos laterales CE
ASTM A572-50 -Vigas principales IR-Vigas secundarias IR-Columnas IR-Postes de viento IR-Mezanines
ELECCIÓN DEL TIPO DE ACERO
Usos de los aceros estructuralesTIPO DE ACERO DIFERENTES USOS
ASTM A588 -Acero patinable (aceros que están sometidos a la intemperie)-Plataformas marinas-Pilotes
ASTM A709 -Puentes-Torres e transmisión
ASTM A992 -Vigas principales IR-Vigas secundarias IR-Columnas IR
Título da Apresentação 24
-Postes de viento IR-Mezanines-Espectaculares-Trabes carril-Pilotes
ASTM A53 -Tubos estructurales
ASTM A500 -Secciones huecas cuadradas, circulares o rectangulares HSS
ASTM A501 -Bastidores PTR ó OR-Bases para tanques de gas, agua, etc. PTR ó OR
ELECCIÓN DEL TIPO DE ACERO
¿ACERO DUAL?
σASTM A992 ASTM A572-50ASTM A529-50
ASTM A-36
Notas:Los aceros grado 50, con Fy=50 ksi (3,515 kg/cm²) atienden las solicitaciones de los aceros con Fy=36 ksi (2,530 kg/cm²), pero no quiere decir que sea una norma independiente.
3515 Kg/cm2
2530 Kg/cm2
En el mercado internacional del
Título da Apresentação 25
εGráfica Esfuerzo-Deformación
En el mercado internacional del acero estructural se está manejando grados superiores con Fy=60 ksi, los cuales atienden las solicitaciones de las dos calidades anteriores.
ELECCIÓN DEL TIPO DE ACERO
PERFILES GERDAU - CORSA
XX
Y
Y
LI
X
Y
Y
X
CE
XX
Y
Y
H, IR ó W
Y
Y
XX
OS
Título da Apresentação 26ELECCIÓN DEL TIPO DE ACERO
XX
Y
Y
LD
XX
Y
Y
PEL
XX
Y
Y
SOLERA
XX
Y
Y
CS
NOMENCLATURA GERDAU CORSA
XX
Y
Y
LI
Nombre: LI Ángulo de Lados Iguales (APS).Familias: Estándar, Milésimas de pulgada, Milimétrico.Calidad de línea: ASTM A36 y ASTM-A529-50 Calidad bajo pedido: ASTM A-572-50 y ASTM A-572-60Designación: Lado x espesor (L x t)
Título da Apresentação 27ELECCIÓN DEL TIPO DE ACERO
XX
Y
Y
LD
Nombre: LD Ángulo de Lados Desiguales (APS).Familias: EstándarCalidad de línea: ASTM A36 y ASTM-A529-50 Calidad bajo pedido: ASTM A-572-50 y ASTM A-572-60Designación: Lado Mayor x Lado Menor x espesor (L x l x t)
NOMENCLATURA
Nombre: CE Canal estándar (CPS).Familias: Estándar. Calidad de línea: ASTM A36 y ASTM-A529-50 Calidad bajo pedido: ASTM A-572-50 y ASTM A-572-60,
ASTM A992/AISC 572-50Designación: Peralte (mm) x peso (kg/m)
X
Y
Y
X
CE
Título da Apresentação 28ELECCIÓN DEL TIPO DE ACERO
Designación: Peralte (mm) x peso (kg/m)
Nombre: Perfil Estructural Ligero (Bantam Beams).Calidad de línea: ASTM A-529-50Designación: Peralte x peso (d x peso)X
X
Y
Y
PEL
NOMENCLATURA
Nombre: Perfil I Rectangular (IPR).Calidad de línea: ASTM A992/AISC A-572-50 Calidad bajo pedido: ASTM A-572-50 y ASTM A-572-60Designación: Peralte x peso (d x peso)
XX
Y
Y
H, IR ó W
Título da Apresentação 29ELECCIÓN DEL TIPO DE ACERO
Nombre: Solera (SOL).Calidad de línea: ASTM A36Calidad bajo pedido: ASTM A-529-50 y ASTM A-572-50 y
clasificación SAEDesignación: Lado x espesor (L x t)
XX
Y
Y
SOLERA
NOMENCLATURA
Nombre: Redondo Sólido (OS).Calidad de línea: ASTM A36Calidad bajo pedido: ASTM A-529-50 y ASTM A-572-50
y clasificación SAEDesignación: Diámetro (D)
Y
Y
XX
OS
Título da Apresentação 30ELECCIÓN DEL TIPO DE ACERO
Nombre: Cuadrado (CS).Calidad de línea: ASTM A36Calidad bajo pedido: clasificación SAEDesignación: Tamaño (t)
XX
Y
Y
CS
RECOMENDACIONES PARA LA ELECCIÓN DEL TIPO DE ACERO ESTRUCTURAL
1. Tipo de estructura, destino, entorno2. Propiedades mecánicas del material3. Química del material4. Configuración estructural5. Tipo de conexiones (soldadas ó atornilladas)
Título da Apresentação 31
5. Tipo de conexiones (soldadas ó atornilladas)6. Conexiones empotradas, articuladas7. Criterios de fabricación ( soldadura en taller ó
campo)8. Requisitos de Construcción
ELECCIÓN DEL TIPO DE ACERO
RECOMENDACIONES PARA LA ELECCIÓN DEL TIPO DE ACERO ESTRUCTURAL
9. Cuantificaciones, experiencia en diseño y construcción
10. Necesidades de equipo en taller y campo11. Necesidades de Inspección y sus métodos.12. Consideraciones especiales: conexiones,
Título da Apresentação 32
12. Consideraciones especiales: conexiones, grietas, soldadura, tornillería, montaje, cargas, esfuerzos de fatiga, entre otros.
ELECCIÓN DEL TIPO DE ACERO