PROPIEDADES CLAVE DEL ACERO ESTRUCTURAL

INTRODUCCIÓN

La producción, fabricación, construcción y prácticas de diseño para estructuras de acero han tenido cambios importantes en los últimos diez a quince años, debido a la evolución en la producción de los aceros. Hay muchos tipos y grados de acero disponibles en el mercado, para su uso en la construcción, que cumplen con una amplia variedad de necesidades y demandas del cliente. Además, existen eventos como sismos y huracanes, que presentan nuevos retos de comportamiento y eficiencia de los materiales, algunos de los cuales han planteado preguntas sobre el diseño en acero y las prácticas de construcción.

Como resultado de estas alternativas, el diseño estructural se ha hecho mucho más refinado y se apega mucho más a las condiciones reales de respuesta. Sin embargo, el tema del acero a utilizar no ha sido objeto de investigaciones. Aunque el acero no es isótropo y homogéneo, muchos diseñadores lo siguen considerando como tal, y las propiedades de los materiales utilizados en los códigos todavía se basan en las pruebas y normalizaciones elementales. Las propiedades mecánicas estándares, no se consideran para que tengan algún efecto en el comportamiento de la estructura sujeta a las condiciones de servicio

PROPIEDADES CLAVE DEL

ACERO ESTRUCTURAL

El acero se caracteriza por sus propiedades metalúrgicas, químicas y mecánicas. Hay una gran variedad de

aceros, pero sólo aquellos que pueden clasificarse como aceros estructurales se consideran en este artículo. Para México, la NMX-B-252, equivalente a la ASTM A6 (especificación estándar para barras, planchas, perfiles y tablestacas laminados de acero estructural), aunque ésta última es la más utilizada y da una lista de todos los grados que pertenecen a esta clasificación. Además, los aceros como los utilizados para las secciones huecas estructurales (HSS) y el tubo, también se consideran como estructurales, aunque no están cubiertos por la norma ASTM A6.

Se espera que estos aceros tengan cierta resistencia a la deformación y las características de su producción que los hacen aptos para su uso en estructuras. Las propiedades se establecen a través de aleaciones químicas específicas, las estructuras metalúrgicas y propiedades mecánicas. Éstas se reflejan en la respuesta del material, ya sea un acero de alta resistencia, un acero resistente a la intemperie, o un acero que tiene un determinado tipo de estructura cristalina, por mencionar algunas propiedades que son importantes.

2.2 Propiedades mecánicas de los aceros

2.2.2 Propiedades de tensión

En esencia, los cambios de trabajo del acero enfriado tienen mayor resistencia y baja ductilidad en un solo material. Las deformaciones plásticas que ocurren, dejan al material sin memoria de lo que ha ocurrido (figura4). Esto significa que un acero originado en el molino, por ejemplo (ABCDE en la Figura 4), responderá de acuerdo a la línea D'DE inicialmente después de haber sido cargado y sometido a una tensión equivalente al punto D de la curva de esfuerzo. La pendiente de la porción inicial de la curva de esfuerzo es el módulo de elasticidad E. La pendiente de la curva inmediatamente después de εst, es el módulo de esfuerzo por deformación εst, E es constante para todos los grados de acero estructural, equivalente a 29.000 ksi (2.039 x 106 kg/cm2). εst es más bajo y está bien definido, su valor es de alrededor de 600 a 800 ksi (42000 a 56000kg/cm2). Las prueba de ε y εst se basan en vigas sujetas a flexión más que a valores de tensión, debido a lo sensible de la prueba de tensión y a las variaciones en la pendiente de la curva esfuerzo-deformación.

La curva de esfuerzo-deformación para el acero difiere significativamente entre aceros templados (carbono-manganeso) y los aceros de alta resistencia y baja aleación (HSLA). Las figuras 1 y 2 muestran ejemplos representativos de dichas curvas, y en la figura 3 se muestra las curvas esfuerzo deformación completas para una selección de aceros de calidad estructural producidos en EE UU y México. Las figuras 1 y 2 muestran el esfuerzo de tensión y el alargamiento en la ruptura, que son los parámetros clave para el acero estructural.

Específicamente, el límite superior de fluencia se contrasta con el nivel de fluencia para el acero dulce, en la figuras 1 y 2, indica la resistencia a la fluencia, definido por el 0.2 por ciento de deformación (deformación permanente) o el 0.5 por ciento de la deformación total. El límite de elasticidad (figura 2) se diferencia del nivel de esfuerzo de fluencia (figura 1), el efecto del 0.2 por ciento del valor de desplazamiento se utiliza para los aceros que no se definen claramente en la “meseta de fluencia”.

En esencia, los cambios de trabajo del acero enfriado tienen mayor resistencia y baja ductilidad en un solo material. Las deformaciones plásticas que ocurren, dejan al material sin memoria de lo que ha ocurrido (figura 4). Esto significa que un acero originado en el molino, por ejemplo (ABCDE en la Figura 4), responderá de acuerdo a la línea D'DE inicialmente después de haber sido cargado y sometido a una tensión equivalente al punto D de la curva de esfuerzo. La pendiente de la porción inicial de la curva de esfuerzo es el módulo de elasticidad E. La pendiente de la curva inmediatamente después de εst, es el módulo de esfuerzo por deformación εst, E es constante para todos los grados de acero estructural, equivalente a 29.000 ksi (2.039 x 106 kg/cm2). εst es más bajo y está bien definido, su valor es de alrededor de 600 a 800 ksi (42000 a 56000 kg/cm2). Las prueba de ε y εst se

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