02 Elección del Tipo de Acero Para Estructuras

ELECCIÓN DEL TIPO DE ACERO PARA ESTRUCTURAS

Título da Apresentação 1

ELECCIÓN DEL TIPO DE ACERO PARA ESTRUCTURAS

ELECCIÓN DEL TIPO DE ACERO

GRUPO GERDAU

¿QUÉ ES EL ACERO?


¿QUÉ ES EL ACERO?


PRODUCCIÓN DEL ACERO

Título da Apresentação 4ELECCIÓN DEL TIPO DE ACERO

PROPIEDADES DE LOS ACEROS ESTRUCTURALES

• Resistencia Mecánica

• Elasticidad

• Plasticidad


• Plasticidad

• Ductilidad

• Tenacidad


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)


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


TIPOS DE ACERO

• Aceros al carbono (carbono – manganeso)

• Alta resistencia, baja aleación (HSLA)

• Alta resistencia, apagados y templados (QT)


• Alta resistencia, apagados y templados (QT) aceros aleados

• Alta resistencia, apagados y auto – templados (QST), aceros de aleación


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),


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.


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


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.


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


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.


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


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.


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


Carbono (C). A mayor contenido, mayor resistencia, perjudica sensiblemente a la ductilidad en especial el doblado.



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.


fatiga.

Cromo (Cr). Aumenta la resistencia mecánica a la abrasión y a la corrosión atmosférica, pero reduce la soldabilidad.



Fósforo (P). Aumenta el límite de resistencia,favorece la resistencia a la corrosión y ladureza, pero perjudica la ductilidad ysoldabilidad.


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.



Molibdeno (Mo). Aumenta el límite de fluencia yla resistencia a la corrosión atmosférica, mejorala soldabilidad y el comportamiento del acero aaltas temperaturas.


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.



Níquel (Ni). Aumenta la resistencia mecánica, latenacidad y la resistencia a la corrosión, peroreduce la soldabilidad.

Silicio (Si). Se utiliza como desoxidante del


Silicio (Si). Se utiliza como desoxidante delacero, favorece sensiblemente la resistencia,pero reduce la soldabilidad.



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.


Vanadio (V). Aumenta el límite de resistencia sin perjudicar la soldabilidad y la tenacidad


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 - + + + + + + +


RESISTENCIA A LA FATIGA +

RESISTENCIA A LA ABRASIÓN + +

RESISTENCIA A TEMPERATURAS ELEVADAS + +

INHIBIR EL ENVEJECIMIENTO PRECOZ +

( + ) Efecto positivo, ( - ) efecto negativo


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


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.


CARBÓN EQUIVALENTE (CE)

Existen 3 fórmulas empíricas para calcular el carbón equivalente y determinar la soldabilidad de los aceros estructurales:

5001556

1 .CuNiVCbMoCrSiMn

CCE. ≤++++++++=−


23051015602030

3

4301556

2

5001556

1

.BVMoNiCrCuMnSi

CCE.

.CuNiVMoCrMn

CCE.

.CCE.

≤++++++++=−

≤++++++=−

≤+++=−


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


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


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


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


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


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


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


-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


¿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


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.


PERFILES GERDAU - CORSA

XX

Y

Y

LI

X

Y

Y

X

CE

XX

Y

Y

H, IR ó W

Y

Y

XX

OS


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)


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


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


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


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)


5. Tipo de conexiones (soldadas ó atornilladas)6. Conexiones empotradas, articuladas7. Criterios de fabricación ( soldadura en taller ó

campo)8. Requisitos de Construcción


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,


12. Consideraciones especiales: conexiones, grietas, soldadura, tornillería, montaje, cargas, esfuerzos de fatiga, entre otros.


ARTÍCULO TÉCNICO


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