1 elección del tipo de acero para estructuras

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El Acero Hoy.Curso Bsico de Diseo de Estructuras de Acero.Octavio Alvarez ValadezAlejandro Franco MarchandViernes 19 JULIO 2013

Esttica del Acero17:00 18:00Eleccin del tipo de Acero para Estructuras18:00 19:00

RECESO19:00 19:10

Principios de Arquitectura y Criterios de Estructuracin19:10 20:10Viabilidad Econmica de Estructuras de Acero20:10 21:00ELECCIN DEL TIPO DE ACEROOctavio Alvarez ValadezAlejandro Franco MarchandSbado 20 JULIO 2013

Diseo de Miembros en Tensin09:00 10:30Diseo de Miembros en Compresin Axial10:30 11:30

RECESO11:30 11:40

Diseo de Miembros en Flexin11:40 13:00El Acero Hoy.Curso Bsico de Diseo de Estructuras de Acero.ELECCIN DEL TIPO DE ACEROEleccin del tipo de Acero para

EstructurasEleccin del tipo de Acero para Estructuras

ELECCIN DEL TIPO DE ACERO

GRUPO GERDAUELECCIN DEL TIPO DE ACERO5

GERDAU CORSAELECCIN DEL TIPO DE ACERO6QU ES EL ACERO?ELECCIN DEL TIPO DE ACEROEs un material metlico constituido principalmente de Hierro y Carbono, dependiendo del uso final, se aaden distintos elementos qumicos. El acero tiene una posicin relevante, dentro de los materiales para construccin que con el paso del tiempo ha ido en aumento, por su facilidad para ser trabajado, disponibilidad, alta resistencia mecnica, bajo costo, etc. Por estas razones es fcil comprender la importancia y el amplio uso de los aceros en todos los campos de la ingeniera, en las estructuras, ya sean fijas, como edificios, puentes, naves industriales, plataformas martimas o puertos. O sean mviles, en la industria ferroviaria, automotriz, naval o aeronutica.7PRODUCCIN DEL ACERO

ELECCIN DEL TIPO DE ACEROEl horno de arco elctrico es abastecido con chatarra y arrabio para el proceso de fusin. El metal se funde alcanzando una T >1500C.El acero ya en forma lquida es transportado al Horno Cuchara (refino), aqu se aaden las aleaciones provocando la homogenizacin qumica y trmica (Refino Secundario).Colada Continua, se distribuye en diversos moldes de enfriamiento que le dan forma de Palanquillas o Billets.En el horno de recalentamiento, la T es elevada una vez ms para laminar los billets, ste proceso ocurre en el tren de laminacin donde adquiere la forma final deseada.8PROPIEDADES DE LOS ACEROS ESTRUCTURALES

Resistencia Mecnica

Dureza

Plasticidad y Elasticidad

Ductilidad

TenacidadELECCIN DEL TIPO DE ACEROPba. Qumica: Espectrmetro de masas (iones derivados de molculas), Contenidos de aleacin.Pba. Fsica: Mquina universal (tensin: grfica Esfuerzo-Deformacin).9

Resistencia Mecnica

Dureza


Ductilidad

TenacidadPROPIEDADES DE LOS ACEROS ESTRUCTURALES ELECCIN DEL TIPO DE ACEROResist. a la tensin. Fza. Mxima por unidad de rea que soporta el acero al ser estirado10

Resistencia Mecnica

Dureza


Ductilidad

TenacidadPROPIEDADES DE LOS ACEROS ESTRUCTURALES ELECCIN DEL TIPO DE ACEROProp. De oponerse a la penetracin de otro material11

Resistencia Mecnica

Dureza


Ductilidad

TenacidadPROPIEDADES DE LOS ACEROS ESTRUCTURALES ELECCIN DEL TIPO DE ACEROPunto exacto donde el acero deja su rango elstico para entrar en el plstico12

Resistencia Mecnica

Dureza


Ductilidad

TenacidadPROPIEDADES DE LOS ACEROS ESTRUCTURALES ELECCIN DEL TIPO DE ACEROCapacidad para deformarse al soportar esfuerzos de tensin sin llegar a la ruptura13

Resistencia Mecnica

Dureza


Ductilidad

TenacidadPROPIEDADES DE LOS ACEROS ESTRUCTURALES ELECCIN DEL TIPO DE ACEROConjugacin de ductilidad y resistencia. Pba. Charpy al impacto14

PROPIEDADES DE LOS ACEROS ESTRUCTURALESELECCIN DEL TIPO DE ACERODeformacin Longitudinal.Deformacin Transversal en secciones circulares (estriccin).Ductilidad: la estructura tiene que avisar que se va a caer (estirar una etiqueta de refresco).15




PROPIEDADES DE LOS ACEROS ESTRUCTURALESELECCIN DEL TIPO DE ACERODeformacin Longitudinal.Deformacin Transversal en secciones circulares (estriccin).Ductilidad: la estructura tiene que avisar que se va a caer (estirar una etiqueta de refresco).19Tipos de AceroAceros al Carbono (C Mn)

Alta Resistencia, Baja Aleacin (HSLA)ELECCIN DEL TIPO DE ACERO20Tipos de AceroAlta Resistencia, Apagados y Templados (QT) Aceros Aleados

Alta Resistencia, Apagados y AutoTemplados (QST) Aceros de AleacinELECCIN DEL TIPO DE ACERO21Aceros al Carbono (Carbono Manganeso).Tambin se les conoce como aceros estructurales, adems de hierro (Fe), tiene dos elementos principales, el carbono (C) y el manganeso (Mn), as mismo tienen restricciones muy particulares en algunos otros elementos de aleacin como son el fsforo (P) y el azufre (S), que perjudican propiedades de ductilidad y soldabilidad. El acero ms comn de este tipo es el ASTM A36. ELECCIN DEL TIPO DE ACEROA36, no se utiliza desde hace 30 aos. Slo para perfiles comerciales, y en estructurales bajo pedido.22Aceros al Carbono (Carbono Manganeso).

ELECCIN DEL TIPO DE ACEROA36, no se utiliza desde hace 30 aos. Slo para perfiles comerciales, y en estructurales bajo pedido.23Alta Resistencia, Baja Aleacin (HSLA). Este tipo de aceros se han desarrollado en los ltimos 30 aos y actualmente son los ms utilizados en la industria de la construccin. La alta resistencia se consigue reduciendo el contenido de C y aadiendo ciertos elementos de aleacin. Los aceros ms comunes de este tipo son el ASTM A992, ASTM A572 G 50, ASTM A588 G 50.ELECCIN DEL TIPO DE ACEROEl ms comn: ASTM A99224

Alta Resistencia, Baja Aleacin (HSLA).ELECCIN DEL TIPO DE ACEROA36, no se utiliza desde hace 30 aos. Slo para perfiles comerciales, y en estructurales bajo pedido.25Alta resistencia, apagados y templados (QT) Aceros Aleados.Estos aceros constituyen un pequeo grupo de materiales con un lmite de fluencia mnimo de 90 a 100 ksi (6327 a 7030 kg/cm). Este tipo de aceros estn disponibles nicamente en placa. La alta resistencia se logra de la combinacin del bajo contenido de carbono (C) y una secuencia de enfriamiento rpido del acero, la ductilidad de estos acero es significativamente menor que las del carbono manganeso y los HSLA.ELECCIN DEL TIPO DE ACERO26Alta resistencia, apagados y auto templados (QST), Aceros de Aleacin.La disponibilidad de estos aceros es limitada, su alta resistencia se obtiene a travs del enfriamiento selectivo de determinadas regiones de un perfil, pero adems, el calor que se almacena en el material, es utilizado para darle 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 ms duro que el interior. Su soldabilidad es buena. ELECCIN DEL TIPO DE ACEROINFLUENCIA DE LOS ELEMENTOS DE ALEACIN EN LAS PROPIEDADES DE LOS ACEROS Azufre (S). Es extremadamente perjudicial, afecta la ductilidad, en especial la flexin transversal y reduce la soldabilidad, es un catalizador.

Carbono (C). A mayor contenido, mayor resistencia, perjudica sensiblemente a la ductilidad en especial el doblado.ELECCIN DEL TIPO DE ACEROAadir C al acero, s aumenta su resistencia pero disminuye considerablemente su ductilidad, (romper una barra de gis).28Cobre (Cu). La adicin de cobre de hasta 0.35%, aumenta considerablemente la resistencia a la corrosin atmosfrica de los aceros, tambin aumenta la resistencia a la fatiga.

Cromo (Cr). Aumenta la resistencia mecnica a la abrasin y a la corrosin atmosfrica, pero reduce la soldabilidad.INFLUENCIA DE LOS ELEMENTOS DE ALEACIN EN LAS PROPIEDADES DE LOS ACEROS ELECCIN DEL TIPO DE ACEROFsforo (P). Aumenta el lmite de resistencia, favorece la resistencia a la corrosin y la dureza, pero perjudica la ductilidad y soldabilidad.

Manganeso (Mn). Es usado prcticamente en todos los aceros estructurales. El aumento de su contenido, asegura el aumento a la resistencia mecnica, perjudica a la soldabilidad, pero es menos perjudicial que el carbono, afecta poco a la ductilidad.INFLUENCIA DE LOS ELEMENTOS DE ALEACIN EN LAS PROPIEDADES DE LOS ACEROS ELECCIN DEL TIPO DE ACEROMolibdeno (Mo). Aumenta el lmite de fluencia y la resistencia a la corrosin atmosfrica, mejora la soldabilidad y el comportamiento del acero a altas temperaturas.

Niobio (Nb). En poca cantidad, aumenta considerablemente el lmite de resistencia y el lmite de fluencia, no afecta la soldabilidad y permite disminuir el contenido de C y de Mn, es favorable a la ductilidad.INFLUENCIA DE LOS ELEMENTOS DE ALEACIN EN LAS PROPIEDADES DE LOS ACEROS ELECCIN DEL TIPO DE ACERONquel (Ni). Aumenta la resistencia mecnica, la tenacidad y la resistencia a la corrosin, pero reduce la soldabilidad.

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

INFLUENCIA DE LOS ELEMENTOS DE ALEACIN EN LAS PROPIEDADES DE LOS ACEROS ELECCIN DEL TIPO DE ACEROTitanio (Ti). Aumenta el lmite de resistencia, la resistencia a la abrasin y mejora el desempeo del acero a temperaturas elevadas. Tambin se utiliza para inhibir el envejecimiento precoz.

Vanadio (V). Aumenta el lmite de resistencia sin perjudicar la soldabilidad y la tenacidad.INFLUENCIA DE LOS ELEMENTOS DE ALEACIN EN LAS PROPIEDADES DE LOS ACEROS ELECCIN DEL TIPO DE ACEROINFLUENCIA DE LOS ELEMENTOS DE ALEACIN EN LAS PROPIEDADES DE LOS ACEROSPROPIEDAD /ELEMENTOCMnSiSPCuTiCrNbNiVMoRESISTENCIA MECANICA+++-+++++++DUCTILIDAD-----+TENACIDAD--+++SOLDABILIDAD-------+RESISTENCIA A LA CORROSIN-+++++++RESISTENCIA A LA FATIGA+RESISTENCIA A LA ABRASIN++RESISTENCIA A TEMPERATURAS ELEVADAS++INHIBIR EL ENVEJECIMIENTO PRECOZ+ + Efecto Positivo - Efecto NegativoELECCIN DEL TIPO DE ACEROSolicitar siempre el certificado de calidad.34SOLDABILIDAD DE LOS ACEROS ESTRUCTURALES Existe una medida para conocer la soldabilidad de los aceros, se le conoce como contenido de carbono, o bien, carbono equivalente (CE).

Se utiliza para evaluar las necesidades de precalentamiento para la unin soldada o de ensamble, y hay que tener en cuenta la influencia del hidrgeno y su retencin conjunta. ELECCIN DEL TIPO DE ACEROEl acero debe tener una composicin qumica que garantice la fusin del metal base con el metal del electrodo, sin la aparicin de imperfecciones, sta caracterstica se conoce como soldabilidad del acero.35CARBN EQUIVALENTE (CE)Existen 3 frmulas principales para calcular el carbn equivalente y determinar la soldabilidad de los aceros estructurales:

ELECCIN DEL TIPO DE ACEROEstructuralesAlta resistencia baja aleacinAceros que no nos interesan36CARBN EQUIVALENTE (CE)

ELECCIN DEL TIPO DE ACEROEstructuralesAlta resistencia baja aleacinAceros que no nos interesan37Calidades de Acero que produce Gerdau CorsaElementoASTM A 36ASTM A 529 G 50ASTM A 572 G 50ASTM A 572 G 60ASTM A 992 / AISC A 572 G 50C0.260.270.230.260.23Mn1.351.601.600.50 - 1.60P0.040.040.040.040.035S0.050.050.050.050.045Si0.400.400.400.400.40Cu (mn)0.20 *0.20 *0.20 *0.20 *0.60 Ni0.45Cr0.35Mo0.15V0.01 - 0.150.01 - 0.150.15Cb o Nb0.005 - 0.050.005 - 0.050.05fy (kg/cm2)25303515351542003515 - 4570fu (kg/cm2)4080 - 56204920 - 7030457053004570 **Elong. en 200 mm (mn,%)2018181618Elong. en 50 mm (mn,%)2121211821 Indica que no tiene un contenido mximo.* Solo se coloca en la composicin cuando as se especifique.** La relacin entre Fy/Fu no exceder el valor de 0.85.A Indica contenido mximo.fy = Esfuerzo de Fluencia, kg/cm2fu = Resistencia a la Ruptura por Tensin, kg/cm2. Cuando se indican 2 valores, el segundo es el mximo admisible.ELECCIN DEL TIPO DE ACEROEl precio del acero, se determina mediante la ley de la oferta y la demanda.ASTM A 992/AISC A 572 G 50 soldable, dctil.38Calidades de Acero que produce Gerdau CorsaPROPIEDADES QUMICASElementoSAE 1010SAE 1015SAE 1018SAE 1045SAE 1055SAE 1060C0.08 -0.130.13 - 0.180.15 - 0.200.43 - 0.500.50 - 0.600.55 - 0.65Mn0.30 - 0.600.30 - 0.600.60 - 0.900.60 - 0.900.60 - 0.900.60 - 0.90P0.030.300.300.030.030.03S0.050.050.050.050.050.05fy [kg/cm2]302032003671422045804930fu [kg/cm2]400042905458687078508310Elong. 50 mm, min, %393936231917ELECCIN DEL TIPO DE ACEROACERO DUAL?seASTM A992 ASTM A572 G 50ASTM A529 G 50ASTM A-36Notas:Los aceros G 50, con fy=50 ksi (3,515 kg/cm) atienden las solicitaciones de los aceros con fy=36 ksi (2,530 kg/cm), pero no quiere decir que sea una norma independiente. 3515 Kg/cm22530 Kg/cm2Grfica Esfuerzo-DeformacinEn el mercado internacional del acero estructural se estn manejando grados superiores con fy=60 ksi, los cuales atienden las solicitaciones de las dos calidades anteriores.ELECCIN DEL TIPO DE ACEROUsos de los aceros estructuralesTipo De AceroDiferentes UsosASTM A 36-Placas de conexin-Anclajes OS y LI-Cuerdas de armaduras LI-Montantes y diagonales de armaduras LI-Largueros tipo Joist LI-Contravientos de cubiertas OSASTM A 529 G 50-Placas de conexin, cartabones, placas base-Canales pequeos para alfardas de escaleras y conexiones de postes de viento CE-Cuerdas de armaduras LI o CE-Montantes y diagonales de armaduras LI o CE-Contravientos laterales CEELECCIN DEL TIPO DE ACEROUsos de los aceros estructuralesTipo De AceroDiferentes UsosASTM A 36-Placas de conexin-Anclajes OS y LI-Cuerdas de armaduras LI-Montantes y diagonales de armaduras LI-Largueros tipo Joist LI-Contravientos de cubiertas OSASTM A 529 G 50-Placas de conexin, cartabones, placas base-Canales pequeos para alfardas de escaleras y conexiones de postes de viento CE-Cuerdas de armaduras LI o CE-Montantes y diagonales de armaduras LI o CE-Contravientos laterales CEELECCIN DEL TIPO DE ACEROUsos de los aceros estructuralesTipo De AceroDiferentes UsosASTM A 53-Tubos estructuralesASTM A 500-Secciones huecas cuadradas, circulares o rectangulares HSSASTM A 501-Bastidores OC-Bases para tanques de gas, aguaELECCIN DEL TIPO DE ACEROUsos de los aceros estructuralesTipo De AceroDiferentes UsosASTM A 53-Tubos estructuralesASTM A 500-Secciones huecas cuadradas, circulares o rectangulares HSSASTM A 501-Bastidores OC-Bases para tanques de gas, aguaELECCIN DEL TIPO DE ACEROUsos de los aceros estructuralesTipo De AceroDiferentes UsosASTM A 53-Tubos estructuralesASTM A 500-Secciones huecas cuadradas, circulares o rectangulares HSSASTM A 501-Bastidores OC-Bases para tanques de gas, aguaELECCIN DEL TIPO DE ACEROUsos de los aceros estructuralesTipo De AceroDiferentes UsosASTM A 992 / AISC A 572 G 50-Vigas principales y secundarias IR-Columnas IR-Postes de viento IR-Mezanines-Espectaculares-Trabes carril-PilotesELECCIN DEL TIPO DE ACEROPERFILES GERDAU - CORSA

ELECCIN DEL TIPO DE ACERONomenclatura GERDAU CORSA

Nombre: LI ngulo de Lados IgualesFamilias: Estndar, Milsimas de pulgada, MilimtricoCalidad de lnea: ASTM A 36 y ASTM A 529 G 50 Calidad bajo pedido: ASTM A 572 G 50 y G 60Designacin: Lado x espesor (L x t)Nombre: LD ngulo de Lados DesigualesFamilias: EstndarCalidad de lnea: ASTM A36 y ASTM A 529 G 50 Calidad bajo pedido: ASTM A 572 G 50 y G 60Designacin: Lado Mayor x Lado Menor x espesor (L x L x t)ELECCIN DEL TIPO DE ACERO

PERFILES GERDAU - CORSAELECCIN DEL TIPO DE ACERONOMENCLATURANombre: CE Canal EstndarFamilias: Estndar. Calidad de lnea: ASTM A 36 y ASTM A 529 G 50 Calidad bajo pedido: ASTM A 572 G 50 y G 60, ASTM A 992 / AISC 572 G 50Designacin: Peralte x peso (d x peso)

Nombre: IR Perfil RectangularCalidad de lnea: ASTM A 992 / AISC A 572 G 50 Calidad bajo pedido: ASTM A 572 G 50 y G 60Designacin: Peralte x peso (d x peso)

ELECCIN DEL TIPO DE ACEROPERFILES GERDAU - CORSA


ELECCIN DEL TIPO DE ACERONOMENCLATURANombre: SOL SoleraCalidad de lnea: ASTM A 36Calidad bajo pedido: ASTM A 529 G 50 y ASTM A 572 G 50 y clasificacin SAEDesignacin: Lado x espesor (L x t)

Nombre: OS Redondo SlidoCalidad de lnea: ASTM A 36Calidad bajo pedido: ASTM A 529 G 50 y ASTM A 572 G 50 y clasificacin SAEDesignacin: Dimetro (D)


ELECCIN DEL TIPO DE ACERONOMENCLATURANombre: CS Cuadrado SlidoCalidad de lnea: ASTM A 36Calidad bajo pedido: clasificacin SAEDesignacin: Tamao (t)

ELECCIN DEL TIPO DE ACEROCERTIFICADO DE CALIDAD GERDAU CORSA


CERTIFICADO DE CALIDAD GERDAU CORSA





ELECCIN DEL TIPO DE ACERORECOMENDACIONES PARA LA ELECCIN DEL TIPO DE ACERO ESTRUCTURALTipo de estructura, destino, entorno.Propiedades mecnicas del material.Qumica del material.Configuracin estructural.Tipo de uniones (soldadas o atornilladas).Conexiones empotradas o articuladas.Criterios de fabricacin ( soldadura en taller o campo).Requisitos de Construccin.ELECCIN DEL TIPO DE ACERORECOMENDACIONES PARA LA ELECCIN DEL TIPO DE ACERO ESTRUCTURAL9. Cuantificaciones, experiencia en diseo y construccin.10. Necesidades de equipo en taller y campo.11. Necesidades de inspeccin y sus mtodos.12. Consideraciones especiales: conexiones, grietas, soldadura, tornillera, montaje, cargas, esfuerzos de fatiga, entre otros.

ELECCIN DEL TIPO DE ACEROEleccin del Tipo de Acero para Estructuras

www.gerdaucorsa.com.mxELECCIN DEL TIPO DE ACEROGRACIAS!Alejandro Franco MarchandDesarrollo de Mercado y Asistencia TcnicaOficinas Gerdau en MxicoAv. Presidente Masaryk 111 Int. 302 - Col. Chapultepec Morales11570 - Distrito Federal - MxicoTel.: (55) 5262-7346 Fax: (55) 5262 7379www.gerdaucorsa.com.mx [email protected]


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